風(fēng)源熱泵除霜技術(shù)的應(yīng)用研究一概述風(fēng)源熱泵因其能量利用系數(shù)率高、環(huán)境保護(hù),可實(shí)現(xiàn)全年空調(diào)的冷暖供應(yīng),安裝使用方便等優(yōu)點(diǎn),在中國(guó)大部分地區(qū)表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)和相當(dāng)?shù)钠占??？焖侔l(fā)展的態(tài)勢(shì)和高性能的強(qiáng)烈需求引起業(yè)內(nèi)人士廣泛關(guān)注。熱泵的工作性能除了受壓縮機(jī)效率、系統(tǒng)匹配和工況設(shè)置影響較大外,除霜過(guò)程控制是影響熱泵性能的重要因素之一。

結(jié)霜對(duì)熱泵性能的主要影響是:①堵塞肋片間通道,增加空氣流動(dòng)阻力;②增加換熱器熱阻,換熱能力下降;③蒸發(fā)溫度下降,能效比降低,熱泵運(yùn)行性能惡化。

目前空調(diào)產(chǎn)品普遍采用的除霜控制方法是時(shí)間—溫度控制法,該方法可根據(jù)不同地區(qū)的氣象條件設(shè)定盤管*低溫度控制值,但由于其設(shè)定溫度為定值,不能適應(yīng)環(huán)境溫度高低和濕度的變化。在環(huán)境溫度不低而相對(duì)濕度較大時(shí)或環(huán)境溫度低而相對(duì)濕度較小時(shí)不能準(zhǔn)確地判斷除霜切入點(diǎn),會(huì)產(chǎn)生除霜遲延導(dǎo)致除霜不凈或多余的除霜運(yùn)轉(zhuǎn);在室外環(huán)境溫度接近設(shè)定值時(shí),該控制方式會(huì)引起機(jī)器頻繁除霜,導(dǎo)致供暖不足和能量浪費(fèi)。在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,提出了可適應(yīng)環(huán)境溫度和濕度寬幅變化的模糊自修正除霜控制技術(shù)。

二模糊自修正除霜控制技術(shù)2.1模糊自修正除霜控制技術(shù)的提出模糊自修正除霜控制技術(shù)的提出主要基于以下三點(diǎn)。①、影響風(fēng)源熱泵風(fēng)側(cè)換熱器表面結(jié)霜的主要外部因素是環(huán)境溫度和相對(duì)濕度,具有非線性和時(shí)變性的特征,而模糊控制技術(shù)適合處理多維、非線性和時(shí)變性問(wèn)題;②、風(fēng)側(cè)換熱器管溫的下降速度或管溫與環(huán)境溫度的差值變化與熱泵的結(jié)霜程度相關(guān),但難以獲取定量的數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)表達(dá)式;③、控制參數(shù)模糊自修正對(duì)環(huán)境變化和不同機(jī)型及機(jī)器的自身差異有更好的適應(yīng)性。

2.2除霜控制的參數(shù)設(shè)定和除霜判定除霜控制參數(shù)設(shè)置:根據(jù)行業(yè)或廠家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定*小熱泵工作時(shí)間Ｔ、*大除霜運(yùn)行時(shí)間Ｔ,盤管溫度與大氣溫度的*大差值△ｔ、結(jié)束除霜盤管溫度ｔ。

除霜判定:熱泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間大于Ｔ而且盤管溫度與室外溫度差等于△ｔ時(shí),開(kāi)始除霜;除霜運(yùn)行時(shí)間等于Ｔ或盤管溫度大于ｔ時(shí)結(jié)束除霜。

2.3盤管溫度傳感器安裝位置溫度傳感器安裝在風(fēng)側(cè)換熱器的總管處。其優(yōu)點(diǎn)是既能避免各支路的不平衡,較好地反映蒸發(fā)器入口溫度;又能準(zhǔn)確表達(dá)熱氣除霜的出流總溫度,利于準(zhǔn)確判斷除霜退出。

2.4關(guān)于溫差△ｔ的性質(zhì)、設(shè)定與修正溫差的性質(zhì):室外溫度與盤管溫度的差值近似等于制冷機(jī)的低溫?zé)嵩雌骄鶄鳠釡夭?其對(duì)制冷機(jī)性能系數(shù)的影響是差值越大,性能系數(shù)越小。溫差與其換熱器的結(jié)霜厚度有關(guān),結(jié)霜越厚,溫差越大,溫差的上升速率越大;當(dāng)管溫低于0℃時(shí)溫差主要受環(huán)境濕度影響,濕度大、結(jié)霜快,溫差上升快;在環(huán)境溫度較高時(shí)溫差主要受機(jī)器的內(nèi)部參數(shù)影響。

溫差的設(shè)定理論上應(yīng)使熱泵綜合性能系數(shù)*佳,溫差小,ＣＯＰ大,但除霜頻繁。*佳的溫差設(shè)定值與制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、匹配參數(shù)和運(yùn)行環(huán)境有關(guān),是一個(gè)變量。對(duì)于控制系統(tǒng)△ｔ的初設(shè)沒(méi)有特別的要求,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)即可,在運(yùn)行中可根據(jù)除霜結(jié)果自動(dòng)修正。

雖然很多學(xué)者[6～8]在結(jié)霜過(guò)程特性、除霜判斷及控制等方面做了大量卓有成效的研究工作,但結(jié)霜過(guò)程的時(shí)變性和非線性特征明顯,在數(shù)學(xué)模型的表達(dá)方面仍有諸多困難。以除霜總時(shí)間和除霜結(jié)束時(shí)管溫兩個(gè)參數(shù)作為評(píng)價(jià)除霜結(jié)果優(yōu)劣的依據(jù),應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)工具修正溫差設(shè)定值△ｔ。其修正規(guī)則:如未達(dá)到*大除霜時(shí)間Ｔｃｍａｘ,其時(shí)間差的大、中、小,表明霜層厚度的小、較小、和中;如達(dá)到*大除霜時(shí)間Ｔｃｍａｘ,其設(shè)定結(jié)束除霜盤管溫度ｔｃｏ與實(shí)際盤管溫度差的大、中、小,表明霜層厚度的大、較大、和中,應(yīng)用模糊算法修正溫差設(shè)定值△ｔ。