空气源热泵冬季供暖除霜:4)相变蓄能除霜法

相变蓄能除霜法是在热气旁通除霜方式的基础上增加一个相变蓄热器作为空气源热泵除霜时的低位热源,采用供热时相变材料蓄热,除霜时相变材料释热除霜的方式。

根据相变蓄热器与室内机的组合方式不同,相变蓄能除霜可分为三种模式:串联蓄热模式、并联蓄热模式、单独蓄热模式。研究表明串联蓄热模式具有蓄热速度快、对室内供热影响小,以及系统结构和调节方式简单的优点,具有较强的可行性。[1]

空气源热泵 冬季供暖 相变蓄能除霜

图:相变蓄能除霜法(串联蓄热模式)原理图

相变蓄能除霜(串联蓄热模式)的实现方式:空调器制热运行、相变蓄热器串联蓄热(关闭阀门F1、F4,开启阀门F2、F3)→判断需要除霜→室内风机超低速运转→相变蓄热器释热除霜(开启阀门F4)→除霜完成→正常制热

选择合适的相变材料是相变蓄能除霜方式的关键所在。虽然相变材料的种类和分类方法很多,但是作为一种理想的相变材料,需要具备以下条件:
1)合适的相变温度,较大的相变潜热,以及较高的导热系数;
2)在相变过程中不发生溶析现象,以免导致相变介质化学成分的变化;不发生过冷和相分层现象,具有良好的稳定性和可靠性;
3)与容器材料相容,相变材料不能够腐蚀容器;
4)无毒、不易燃,具有较快结晶速度和晶体生长速度;
5)低蒸汽压、体积膨胀率较小、密度较大、原料易购、价格便宜。

根据以上要求,CaCl2 · 6H2O是一种比较理想的相变蓄热材料。

表 CaCl2 · 6H2O相变材料热物理特性参数

CaCl2 · 6H2O相变材料热物理特性参数 相变蓄能

采用相变蓄能除霜方式化霜时,四通阀不换向,压缩机无需停机,并且室内仍然可以持续供热。由于增加了相变蓄热器作为低位热源,克服了传统热气旁通除霜法的诸多缺点,具有对室内舒适性贡献大、化霜时间短、压缩机运行可靠等优点,且节能效果明显优于加热除霜法

相变蓄能除霜法虽然还有一些问题需要解决,但是随着国家节能政策的深入贯彻,采用相变蓄能除霜方式不失为一种明智的选择,相变蓄能除霜可能是今后家用空调除霜方式中的重要发展方向。

参考资料:
[1] 董建锴,姜益强,姚杨,高强. 空气源热泵相变蓄能除霜蓄能特性实验研究[J]. 土木建筑与环境工程,2011,02:74-79.

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