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空气源热泵蓄能除霜动态实验台的搭建及研究
摘要
本文针对空气源热泵的蓄能除霜技术进行了研究，设计并搭建了一套空气源热泵蓄能除霜动态实验台，通过实验研究其在不同工况下的除霜效果，最终得出了该技术的适用范围和优化方案。实验结果表明，在一定条件下，蓄能除霜技术可以显著提高空气源热泵的运行效率，降低运行成本，具有广阔的应用前景。
关键词：空气源热泵；蓄能除霜；动态实验台；除霜效果；优化方案
Abstract
Thispaperfocusesontheenergy-storagedefrostingtechnologyofairsourceheatpumps,designsandbuildsadynamicexperimentalplatformfortheenergy-storagedefrostingofairsourceheatpumps,andconductsexperimentstostudyitsdefrostingeffectunderdifferentworkingconditions.Finally,theapplicablescopeandoptimizationschemeofthistechnologyareobtained.Theexperimentalresultsshowthatundercertainconditions,energy-storagedefrostingtechnologycansignificantlyimprovetheoperatingefficiencyofairsourceheatpumpsandreduceoperatingcosts.Ithasbroadapplicationprospects.
Keywords:airsourceheatpump;energy-storagedefrosting;dynamicexperimentalplatform;defrostingeffect;optimizationscheme
引言
随着经济的快速发展和能源危机的日益加剧，人们对于新能源的开发和利用越来越重视。空气源热泵作为其中一种新能源技术，具有环保、高效、安全等优点，已成为现代家庭供暖和空调的重要手段之一。然而，由于其制冷和制热过程中会形成结霜，如果不及时除霜会导致其运行效率降低，影响使用效果。
传统的空气源热泵除霜方式主要是时间除霜和热泵逆转除霜。时间除霜的方式是通过定时器设置冬天的空调时间，并利用高温蒸发器对冷凝器进行除霜，其结果是能够达到除霜效果，但由于对室内温度的调节不是很灵活，运行效率无法得到充分的提高。而热泵逆转除霜则是通过制热循环来达到除霜效果，但这种方式需要消耗大量的能量，且容易导致室内温度下降，更不利于保暖。
因此，如何提高空气源热泵的运行效率，降低能耗，是当前研究的重点。蓄能除霜技术可以有效地解决上述问题，其原理是在制冷周期结束后，将一部分能量转化为热能储存于蓄热器中，当需要除霜时，将储存在蓄热器中的热能释放出来，加速除霜过程，从而提高空气源热泵的运行效率。
本文设计并搭建一套空气源热泵蓄能除霜动态实验台，通过实验研究其在不同工况下的除霜效果，最终得出了该技术的适用范围和优化方案。
一、实验台设计与搭建
本实验台主要由六个部分组成：空气源热泵系统、热力学参数测试模块、蓄能除霜装置、除霜效果测试模块、控制模块和数据采集模块。
空气源热泵系统：该系统由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀等组成，负责制冷制热。压缩机将制冷剂压缩并推送至蒸发器，使得蒸发器内的空气变得更加寒冷，然后通过制冷循环来冷却室内空气，此过程中产生的热量被吸收。而在制热过程中，压缩机将制冷剂压缩并推送至冷凝器，使得冷凝器内的空气变得更热，然后通过制热循环来加热室内空气，此过程中产生的冷量被排放。
热力学参数测试模块：该模块负责测量空气源热泵系统的输入功率、输出功率、制热量、制冷量等参数，同时实时监测室内外温度、湿度和能耗等数据，用于后续的分析和评判。
蓄能除霜装置：该装置由蓄热器、三通阀和电热管组成，主要负责储存制冷周期中的剩余能量，并在除霜时释放出来，加速除霜过程。
除霜效果测试模块：该模块主要负责测量除霜时间和室内温度变化，用于评判蓄能除霜技术在不同工况下的除霜效果。
控制模块：该模块采用PLC（可编程逻辑控制器）进行控制，负责监测各个模块的状态和参数，并根据系统参数自动调节系统运行模式，控制系统运行、停止和转换。
数据采集模块：该模块负责将实验数据高速采集，并将数据传回电脑进行分析、存储和归档。
二、实验方法
（1）制定实验方案：根据实验台的组成部分和工作原理，制定实验方案，包括要测试的工况、所需数据和测量方法等。
（2）实验现场：按照实验方案，在实验室内搭建实验台，完成设备安装、调试和连接