隨著人民生活水平的不斷提高,人們對(duì)辦公和生活環(huán)境的舒適性要求也越來(lái)越高,空調(diào)和各類熱水設(shè)備得到廣泛使用。針對(duì)現(xiàn)有空調(diào)和生活熱水的需求同時(shí)存在的場(chǎng)合,為降低空調(diào)及熱水設(shè)備的初投資,提高設(shè)備利用率和降低能耗,探索一種可實(shí)現(xiàn)制冷、制熱和制生活熱水多功能一體的熱泵機(jī)組,成為有效解決目前空調(diào)、熱水設(shè)備能耗大、運(yùn)行管理復(fù)雜、成本高的問(wèn)題的有效途徑。為此,本文針對(duì)性的提出一種模塊式多功能空氣源熱泵機(jī)組,在實(shí)現(xiàn)機(jī)組制冷制熱外,還可提供用戶所需的生活熱水,實(shí)現(xiàn)空調(diào)+熱水機(jī)的組合的替代。該系統(tǒng)具有性能系數(shù)高,穩(wěn)定性好,結(jié)構(gòu)緊湊,安裝和維護(hù)方便等特點(diǎn),同時(shí)系統(tǒng)在夏季制冷時(shí)可免費(fèi)獲得熱水。本文通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)的方法,構(gòu)建出模塊化多功能空氣源熱泵系統(tǒng),并搭建出樣機(jī)平臺(tái),在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了系統(tǒng)性能與優(yōu)化研究,并通過(guò)模塊式多功能空氣源熱泵系統(tǒng)除霜策略研究,提出了優(yōu)化的除霜控制策略,具體主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)模塊化多功能空氣源熱泵系統(tǒng)的構(gòu)建與優(yōu)化�，F(xiàn)有多功能空氣源熱泵存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜,系統(tǒng)穩(wěn)定性不高等不足,論文針對(duì)性的提出了雙四通換向閥的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),構(gòu)建出相應(yīng)的模塊化多功能空氣源熱泵系統(tǒng)。多功能空氣源熱泵蒸發(fā)溫度可在-20~35℃之間,系統(tǒng)冷凝溫度超過(guò)65℃。開(kāi)展了熱泵系統(tǒng)風(fēng)側(cè)冷凝器優(yōu)化研究,優(yōu)化設(shè)計(jì)出直徑為φ6.94的銅管鋁翅片冷凝器,使冷凝器外形尺寸減小,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的緊湊,同時(shí)開(kāi)展水側(cè)換熱器優(yōu)化設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出選用φ7.95內(nèi)螺紋高效換熱管的系統(tǒng)殼管式水換熱器(干式蒸發(fā)器)。系統(tǒng)采用獨(dú)立的雙系統(tǒng)結(jié)構(gòu),采用了電子膨脹閥加毛細(xì)管的節(jié)流方式,并對(duì)毛細(xì)管的長(zhǎng)度進(jìn)行了優(yōu)化研究,系統(tǒng)管路流速和壓降開(kāi)展了設(shè)計(jì)優(yōu)化。基于理論研究和實(shí)驗(yàn)測(cè)試獲得了系統(tǒng)的最佳制冷劑加注量,最佳加注量下,系統(tǒng)的制冷量和能效比達(dá)到最大值,通過(guò)測(cè)試,樣機(jī)最佳R410a制冷劑加注量為6.2kg。(2)開(kāi)展了模塊式多功能空氣源熱泵系統(tǒng)性能研究。利用已有的焓差實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不同工況下的測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)現(xiàn)在環(huán)境溫度16~43℃范圍內(nèi)的全工況測(cè)試實(shí)驗(yàn),在環(huán)境溫度35℃,冷水出水溫度7℃時(shí),機(jī)組COP值可達(dá)3.01,制冷+制熱水模式測(cè)試運(yùn)行時(shí),制冷側(cè)保持出水溫度7℃,熱水出水溫度35~50℃區(qū)間,機(jī)組綜合COP值在7以上;在環(huán)境溫度-10~10℃范圍對(duì)系統(tǒng)制熱(出水溫度45℃)和制熱水(出水溫度50℃)進(jìn)行測(cè)試研究,在環(huán)境溫度7℃,出水溫度45℃時(shí),多功能熱泵COP值為3.2,與其他廠家同類產(chǎn)品進(jìn)行了性能比價(jià)測(cè)試,當(dāng)環(huán)境溫度降低到-10℃,多功能熱泵制熱量高于其他廠家熱泵約5%。(3)模塊式多功能空氣源熱泵系統(tǒng)除霜策略研究,在焓差實(shí)驗(yàn)室營(yíng)造低溫高濕工況,開(kāi)展系統(tǒng)對(duì)除霜測(cè)試及其控制研究,提出對(duì)多功能熱泵除霜的進(jìn)入翅片溫度根據(jù)室外環(huán)境溫度T和前次除霜時(shí)間的變化進(jìn)行調(diào)整,前次除霜時(shí)間的變化及熱泵出水溫度的變化來(lái)判斷確定控制策略,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;系統(tǒng)在環(huán)境溫度0℃工況進(jìn)行6小時(shí)連續(xù)除霜運(yùn)行,系統(tǒng)除霜周期在50分鐘,每次化霜時(shí)間在3分20秒左右,翅片換熱器結(jié)霜均勻,除霜干凈,測(cè)試數(shù)據(jù)比較,智能除霜的多功能熱泵平均制熱量相對(duì)于傳統(tǒng)定期除霜模式提高13.6%左右。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU83
【部分圖文】：

圖 1-1 熱泵可使用區(qū)域示意圖對(duì)于熱負(fù)荷小于 1000kW 的空調(diào)使用場(chǎng)所，選用多功能模塊機(jī)有很幾個(gè)方面，1.機(jī)組綜合能效比高，解決空調(diào)和熱水的同時(shí)需求，每系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、雙壓縮機(jī)運(yùn)行，壓縮機(jī)逐臺(tái)啟動(dòng)，既降低了啟動(dòng)電流能，當(dāng)系統(tǒng)中有壓縮機(jī)故障時(shí)，其他待機(jī)壓縮機(jī)可立即投入運(yùn)行負(fù)荷效率高。2.節(jié)省空間，多功能模塊機(jī)組機(jī)組體積小、重量輕。頂或室外其它地方，無(wú)需另建機(jī)房，為建筑省安裝空間。模塊化以以標(biāo)準(zhǔn)的模塊單元進(jìn)行生產(chǎn)和運(yùn)輸。在安裝現(xiàn)場(chǎng)組合成完整的重量輕、體積小，使機(jī)組運(yùn)輸、安裝及調(diào)試與維護(hù)更加方便，節(jié)省用。3.使用靈活可靠，多功能模塊化的風(fēng)冷式冷水熱泵機(jī)組，其每立運(yùn)行，互為備用。某一個(gè)制冷回路發(fā)生故障情況都不會(huì)影響其他，機(jī)組的制冷、制熱、制熱水量保持相對(duì)穩(wěn)定。空氣側(cè)換熱器采用水鋁膜材料制成的波紋強(qiáng)化鋁翅片經(jīng)機(jī)械漲管制成，具有效率高不易結(jié)霜的特點(diǎn)。采用φ6.94 的銅管鋁翅片冷凝器設(shè)計(jì)，空間利小，且風(fēng)冷換熱器表面風(fēng)速更為均勻，有效改善了氣流組織。4.維在現(xiàn)場(chǎng)安裝靈活。

圖 2-4 渦旋壓縮機(jī)輪柔性渦旋壓縮機(jī)徑向柔性確保渦旋盤接觸，但是允許渦旋盤向一液體通過(guò)而不至損壞渦旋盤，在機(jī)組有帶液運(yùn)行時(shí)，不會(huì)立刻損壞持渦旋盤尖端恒定、均勻的壓力消除泄漏，這樣保證機(jī)組在高壓比加。所以這種壓縮適合用于運(yùn)行工況寬廣的多功能熱泵系統(tǒng)KSE-TFP 渦旋壓縮機(jī)。壓縮選型計(jì)算圖 2-5

圖 2-4 渦旋壓縮機(jī)谷輪柔性渦旋壓縮機(jī)徑向柔性確保渦旋盤接觸，但是允許渦旋盤向一側(cè)分離從和液體通過(guò)而不至損壞渦旋盤，在機(jī)組有帶液運(yùn)行時(shí)，不會(huì)立刻損壞壓縮機(jī)，維持渦旋盤尖端恒定、均勻的壓力消除泄漏，這樣保證機(jī)組在高壓比運(yùn)行時(shí)泄增加。所以這種壓縮適合用于運(yùn)行工況寬廣的多功能熱泵系統(tǒng)。系統(tǒng)4KSE-TFP 渦旋壓縮機(jī)。壓縮選型計(jì)算圖 2-5
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