风冷热泵商用空调除霜控制分析
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目前,风冷热泵空调的使用已由长江流域及其以南地区向黄河流域推进,这些地域有着各自不同的气候特征,风冷热泵运行时所出现的问题也有所不同。在环境温度和湿度相对较高的长江流域,风冷热泵空调器冬季制热时室外换热器的盘管温度总是低于环境空气温度,当低于环境空气的露点温度时,换热器的翅片表面就会产生冷凝水。如果管温进一步低于0℃,冷凝水就转变为霜附着在翅片表面上,结霜严重时,翅片间的风道局部甚至全部被霜占据,从而导致换热器的换热系数下降以及翅片
密闭的两侧板间时(见图2),两侧将进行能量的交换。
板式热回收再两侧仅进行温度的显热形式交换;板翅式热回收由于换热材料采用的是多空纤维,当隔板两侧气流之间存在温度和水蒸汽分压力差时,两气流之间就产生传热和传质的能量交换过程,即进行了温度和湿度的全热交换。
板式或者板翅式热回收装置主要有以下部分组成:板式或者板翅式热回收器、送排风机、空气过滤器、冷热盘管以及加湿器等。
板式热回收器属于显热回收,其通常由光滑金属或者非金属塑料板装配而成,形成基本的波纹板交叉叠积
平面通道。板间一般形成Δ形,形,形状截面,在一定的设备体积条件下,气流与板材直接的接触面积增大。
板翅式热回收器属于全热回收,其结构形式与板式基本相同,仅在构成材料热交换的材质上有所不同,板翅式热回收通常采用非金属多空纤维材料(如纸或者膜)作为基材制成换热的单元体。单元体的波纹板叫擦叠积,并用胶使其峰谷与各班粘贴而组成。
13结论
部分热回收:增加了小的热回收冷凝器,相当于加大了冷凝器换热面积,增加了制冷量,提高了机组制冷能效比。制冷能效比提高2%,加上卫生热水,机组综合能效比提高28%。
全部热回收:热回收冷凝器和标准冷凝器单独使用,冷凝器换热面积没变,因卫生热水水温高于水冷机组水温,制冷量减少,能效比降低。能效比降低34%,考虑到卫生热水,机组综合能效比提高51%。
热回收参数:提供热回收量和热回收进出水温度。不提供热回收量要提供热水流量和温差。但要分清楚是热水循环量的流量还是热水供应的流量。因为这两者温差相差很大,通过热回收冷凝器的温差正常是5度温差,而热水供应的温差是40度(生活热水供的是50度,补水温度是10度左右)。
水冷机组部分热回收的热回收水温可达到60度,风冷机组部分热回收的热回收水温可达到80度。样本上
50度,热回收水温越高,热回收量越少。
全部热回收热回收水温:R22最高55度,R134a 最高65度。同样,热回收水温越高,热回收量越少。
冷量回收:风冷热泵和水源热泵夏天回收热量,冬天回收冷量。
参考文献:
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空调技术专题
风冷热泵商用空调除霜控制分析
珠海格力电器股份有限公司肖彪
间的风道阻塞,风量降低,直接影响换热器的效率。而在环境温度比较低,但相对湿度也比较低的黄河流域等北方地区,风冷热泵空调器冬季制热时室外换热器可能结霜很少或者根本不结霜,但我们传统的除霜模式是根据室外机换热器的管温来进行判断,所以仍然会定时进行除霜运行,从而造成了不必要的能量损耗,也使用户的舒适性大大降低。
针对以上情况,公司经过多年的研究和大量的实验,根据室内机管温感温包变化率的方法,提出了全新的化霜模式,并在家用空调上进行了大面积的推广和使
用。这种化霜模式在商用空调的某些机型试用中,发现在某些场合出现误动作现象。经过分析,我们认
为商用空调与家用空调的使用情况有所不同:对于风管机而言,由于回风口的位置不同将会导致完全不同的回风温度情况,而通过室内管温的方法来判断室外机换热器是否结霜存在一定的滞后性(对风管机而言这一点尤其明显),在某些情况下(如风管机采用上回风或不接回风管道的情况下)还可能出误动作;对另外一些风冷热泵空调机组,如模块机、户式机等,根本没有室内机可
言,所以针对商用空调的特点开发适用的
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echnical 论文论述
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新化霜模式便成了我们的当务之急。
在实用意义上来说,对于风冷热泵制热结霜除霜的控制,我们关心的问题实际上只有两点:(1)如何判断室外机换热器是否结霜?即何时进入除霜及何时退出除霜?(2)采用何种方式进行除霜?这两个问题的解决办法实际上决定了我们的除霜控制方法。
针对如何判断风冷热泵制热时换热器是否结霜及何时进入除霜、何时退出除霜问题的研究,已经成为国内外学术界及企业界研究的热点问题,但相当一部分是针对风冷热泵系统的结霜工况的数学模型进行研究,实用意义并不大。总结目前国内外产品所使用的判定除霜的条件,主要有以下几种最佳除霜时刻控制的方法:
(1)定时除霜法:这种除霜方法比较适用于室外空气相对湿度较大的地区,只要根据经验确定化霜周期和持续时间即可,但在室外相对湿度较低的地区不适应,造成浪费能源并影响室内空气舒适度。
(2)时间-温度控制法:这是目前普通采用的一种方法,我公司商用空调目前也是采用这种控制方式。但正如前面所说,在低温低湿的情况下,这种除霜方式也会产生不必要的除霜动作,也会在高温高湿的情况下需要除霜时却不发出除霜信号。
(3)温差控制法[1-2]:①利用室外盘管温度与环境温度的差值进行除霜控制,一般可以这样认为:如果环境温度不变时在未结霜的情况下,室外盘管温度与环境温度的差值基本不变,而当换热器表面开始结霜时,传热显著变差,两者之间的温差变大。所以只要设定一个合适的温差值,就能很好地控制判断是否结霜并控制合适的化霜时间,目前公司模块机组及风冷螺杆机组所设计的新化霜模式就是基于这种思路编写的。但是我个人认为这种方法的通用性较差,因为不同的机组可能需要设置不同的温差值,而且对热泵的负荷变化较为敏感,例如环境温度发生变化时可能会引起化霜控制的误动作。②通过检测室内盘管温度和室内环境温度之差(=),再配合时间控制(即确定一个最小运
行时间,防止频繁除霜)。由于商用空调通过检测室内管温的方法来判断室外换热器是否结霜存在一定的局限性,所以这种方法不太适合于商用空调;
(4)空气微压差除霜控制法:由于换热器表面结霜,会增大换热器两侧的空气压差,这样可以用微压差控制器感应蒸发器进、出口的压力差,发出化霜开始信号。但这种微压差控制器成本较高,所以不适宜推广使用。
(5)吸、排气压力变化控制法[3-4]:换热器表面结霜后,吸、排气压力(尤其是吸气压力)会发生较为明显的变化,只要通过压力传感器记录到这种变化以后在适当的时候进行除霜控制即可。有学者经过理论计算和实验验证,得出:如果系统的冷凝压力与蒸发压力的比值大于4.3时就开始除霜,这时换热器
表面的霜层面积已经达到了换热器总面积的75%以上。但因为压力传感器成本较高,使用起来困难较大。
(6)进、出换热器空气状态法[5]:通过计算进、出换热器湿空气的状态来判定换热器是否结霜。这种方法在理论计算上有较好的精度,但是如何测得进、出换热器湿空气的相对湿度是一个难题,所以实施起来难度较大。
(7)最大平均供热量法控制除霜[6]:这种以热泵机组能产生最大供热效果为目标来进行除霜控制,这种方法虽然具有理论意义,但实施有一定的困难。
(8)基于模糊控制的智能除霜[7]:通过建立多层多规则结构模型设计的智能除霜模糊控制器,对电冰箱蒸发器的霜层厚度进行模糊推理,取得了较好的效果,但是能否在空调器除霜时使用尚无定论。
(9)换热器出口风速控制法[8]:通过风速传感器测得出口风速,然后用拟合出来的数学表达式推出蒸发温度,达到设定值以后就开始除霜。但这种方法需要在换热器的风扇出风口安装一个风速传感器,将风速输入化霜控制器来控制化霜,成本较高,而且在季风季节测出的出风口风速可能会受季风的影响,产生误动作。
(10)霜层厚度检测控制法:有文献报导国外有使用霜层厚度检测仪来检测霜层的厚度,从而在霜层厚
度达到一定程度的情况下开始除霜,但这种检测仪器在国内还没有见到有厂家使用,所以无法评价其优劣。
除霜方式主要有以下几种:
(1)四通阀换向除霜:这是目前风冷热泵机组使用最为广泛的除霜方式,虽然这种除霜方式较为有效,但是热泵机组在除霜期间需要从室内侧吸收热量来融化室外侧的霜层,所以室内侧温度波动较大,影响室内的舒适性。
(2)热气旁通法除霜[9]:热气旁通法除霜是指利用制冷系统压缩机排气管和室外换热器与毛细管之间的旁通回路,将压缩机的高温排气直接引入室外换热器中,通过压缩机排气热量将换热器外侧的霜层融化。空调器除霜时,四通阀不换向,室内外换热器风扇停止运行,除霜的热量来源为压缩机所消耗的电力和压缩机壳体的蓄热量两部分。热气旁通法除霜在除霜过程中不需要从房间内取热,对改善室内舒适性有利,比较适合于家用空调。商用空调由于换热器较大,需要较多的热量才能实现完全除霜,单靠压缩机所消耗的电力和压缩机壳体的蓄热量是不足以实现完全除霜的,效果比较差。
(3)电热除霜:即在翅片管换热器上嵌入电热丝或在翅片上穿入电热管,此种除霜方法效果可靠,不受环境温度影响,但对电热元件绝缘要求高,一般用于低温空调及冰柜。
(4)变频空调器快速除霜:对于使用变频压缩机及电子膨胀阀的系统,当系统开始除霜时,电子膨胀阀开度从制热运转时的位置迅速打开,压缩机以最高频率运转,增加供给除霜所需要的热量,四通阀维持制热时的状态,室外风机停止运转,室内风机则以开停方式工作,将一部分热量供给室内,使吹出的风温不致过低。当接到除霜结束信号后,膨胀阀恢复到所设定的开度,室内外风机按所设定的风速正常运转,压缩机的运转频率恢复
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1概述恒压供水控制系统的基本控制策略是:采用电动机调速装置与可编程控制器(PLC)构成控制系统,进行优化控制泵组的调速运行,并自动调整泵组的运行台数,完成供水压力的闭环控制,在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力,系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较,其差值输入C PU 运算处理后,发出控制指令,控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速,从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。
随着电力电子技术的发展,电力电子器件的理论研究和制造工艺水平的不断提高,电力电子器件在容量、耐压、特性和类型等方面得到了很大的发展。进入90年代电力电子器件向着大容量、高频率、响应快、低损耗的方向发展。作为应用现代电力电子器件与微计算机技术有机结合的交流变频调速装置,随
着产品的开发创新和推广应用,使得交流异步电动机调速领域发生一场巨大的技术革命。目前自动恒压供水系统应用的电动机调速装置均采用交流变频技术,而系统的控制装置采用PL C 控制器,因PLC 不仅可实现泵组、阀门的逻辑控制,并可完成系统的数字PID 调节功能,可对系统中的各种运行参数、控制点的实时监控,并完成系统运行工况的CRT 画面显示、故障报警及打印报表等功能。自动恒压供水系统具有标准的通讯接口,可与城市供水系统的上位机联网,实现城区空调制热温度
到正常制热时的频率,与其它除霜方式相比,这种方式具有除霜时间短,室温下降少,吹出风温高等优点,但只适合于变频机系统。
(5)蓄热变频空调器除霜:蓄热变频空调器装有蓄热式压缩机,这种压缩机的外罩为双层结构,在压缩机壳的外面压进缠绕着的散热片式换热器,并在其间填充聚乙烯二醇为主体的高分子材料作为潜热蓄热材料,这种系统同样在除霜时实现不间断供暖。蓄热式压缩机还没有得到大范围的使用,所以这种方法目前只适用于个别的压缩机系统。
综上所述,我们可以看出,虽然目前国内外和学术机构及企业虽然针对风冷热泵空调的除霜方法进行比较深入的研究,但是有效的办法却不多,尤其是专门针对商用空调的特点进行除霜模式研究的几乎没有,而我公司家用空调的新除霜模式直接借用到商用空调上显然还存在一定的困难,所以专门对商用空调的除霜模式进行研究就显得非常具有实际意义,现在模块机及风冷螺杆机组提出了一种新的除霜模式,并经过了一定的实验,发现效果还比较理想。
参考文献
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系统中的典型应用
广东省产品质量监督检验中心钟文裕
广东出入境检验检疫局检验检疫技术中心廖媛敏
用变频器控件的恒压供水设备,对于企业提高经济效益、节能降耗、提高设备技术含量、安全、稳定运行具有很好的促进作用。关键词:变频器;恒压;供水系统;PL C
摘要:
供水系统的优化控制,为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经济运行的手段。2组成及工作原理
一般供水系统三台泵组成,每台泵的出水管均装有手动阀,以供维修和调节水量之用,三台泵为一台小泵两台大泵组成,小泵为15kW 大泵为30kW ,三台泵的协调工作以满足供水需要。系统组成如图1
所示
图1
该系统由一台PL C 、两个变频器、两个压力传感器、控制柜及相关设备组成。利用一台变频器可以控制两台30kW 水泵的运转,改造后,1#泵15kW 始终处于工频运转,两台30kW 水泵由变频器的控制实现变工况运转。
1#泵工频运转一般不能满足最小用水量,因此供水时首先投入1#泵和2#泵,2#泵工作在变频启动状态,随着压力会自动调节频率的高低以保持压力的恒定,在用水量不大时,2#泵和1#泵同时工作可以满足要求;如果用水量增大,2#泵会自动切换到工频状态,并给PLC 发出信号,继而变频启动3#泵3W ,此时#,#泵工作在工频状态,3#泵工作在变频状态。由于3#泵的自
动调节功能,从而保证系统的恒压。一般
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