南京地区空气源热泵机组结霜研究背景:南京地理位置东经118°48′,北纬32°00′,海拨8.9m,年平均温度15.3℃,冬季空调室外计算温度-6℃,最低日平均温度-9℃,极端最低温度-14℃,极端最低温度平均值-8.6℃,日平均温度≤8℃的天数115天,夏季室外空调设计计算温度35℃,湿球温度28.3℃,极端最高湿度40.7℃,极端最高温度平均值37.4℃。
南京地区空气源热泵机组全年结霜时间在1500小时左右,如只在白天运行,则全年结霜时间累计在680小时左右。结霜时间越少,热泵机组供热效率越高,供热越可靠,节能越明显。空气源热泵冷热水机组的制热特性较为复杂,当盘管表面温度低于空气露点温度时,空气会结露,此时盘管表面发生了相变换热,有利于提高热泵机组的制热能力,但当盘管表面温度低于空气冰点温度(0℃以下)时,如果空气中的相对湿度同时达到某一程度,盘管表面就会结霜,
如不及时化霜,霜层会越结越厚,影响空气实际流通量,并阻碍了盘管上的热交换,重者会结冰,压缩机出现低压保护停机。热泵机组盘管结霜会影响机组的正常有效的供热,故必须定时化霜。目前大部分机组采用反向循环来化霜,此时不仅这一部分压缩机停止供热运行,而且作制冷运转,故系统供热量受明显影响。
结霜严重时,平均半小时化一次霜,一次化霜的时间为5分钟左右,因化霜减少的供热量达17%左右。另外,室外温度降低时,热泵机组的出力明显减少。0℃条件下,热泵机组的实际出率为额定工况下的70%左右。-6℃情况下,出力只有额定工况下的62%左右,-10℃条件下供热量只有额定工况下的55%左右。雨雪寒冷天气对热泵出力有明显影响,重则影响正常运行,一些用户采用人为延长化霜时间、浇温水等方法去除冰霜。
环境气温低于-10℃— -15℃时,热泵机组一般都不能正常运行。额定工况下,气温35℃,出水7℃,空气源热泵夏季制冷性能系数COP值在3.0左右,冬季(空气7℃,出水45℃)如不计化霜损失,制热系数COPH值也在3.0左右,空气源热泵的制冷、制热性能与室外气候有直接的关系。空气源热泵冷热水机组供冷能力随室外温度的升高而降低,机组消耗功率随室外环境温度的升高而增加。
当室外空气温度增至40℃时,制冷量一般要下降5—7%左右。空气源冷热水机组正常制冷的上限温度一般在40-45℃,如果设有冷凝器风扇速度逐步控制系统,最大允许室外温度可达50℃左右。需要指出的是,跟冷却塔不一样,制冷工况下相对湿度对空气源热泵没不利影响,相反,相对湿度大,对冷却有利。南京夏季相对湿度较高,所以实际上风冷与水冷在冷却效果的差异上,比人们想象的要小。