空气源热泵热水机除霜控制性能评价研究.pdf

暖通空调H V&A C 2 0 2 3年第5 3卷第1 1期1 引用本文:魏文哲,张佳明,孙育英,等.空气源热泵热水机除霜控制性能评价研究J.暖通空调,2 0 2 3,5 3(1 1):1 6,1 4 9.D O I:1 0.1 9 9 9 1/j.h v a c 1 9 7 1.2 0 2 3.1 1.0 1热泵技术 空气源热泵热水机除霜控制 性能评价研究*魏文哲1,2 张佳明1,2 孙育英1,2 王 伟1,2,3 邸浩然1,2 代传民4(1.绿色建筑环境与节能技术北京市重点实验室,北京;2.北京工业大学,北京;3.北京石油化工学院,北京;4.青岛海尔智能技术研发有限公司,青岛)摘要:空气源热泵在冬季制热运行时面临着不同程度的结霜问题,良好的除霜控制性能能够有效缓解结霜对机组能效的影响。由于空气源热泵型式多样,结霜特性差异明显,目前尚无可量化的除霜控制性能指标,导致厂家缺少除霜控制方法设计准则,机组在实际供暖过程中“误除霜”事故频发。为得到可有效量化机组除霜控制性能的通用性评价指标,本文对来自不同厂家的9台不同本构配置的空气源热泵热水机进行了实验研究。通过对实验结果进行分析,揭示了最佳除霜控制点与本构配置之间的关系,建立了标准结霜工况与一般结霜工况下最佳除霜控制点预测模型,并基于最佳除霜控制点和不同制热能力衰减率下机组性能参数变化,提出以“偏移最佳除霜时间-1 5%”(下限)与“制热能力衰减率2 0%”(上限)作为评价空气源热泵机组除霜控制性能的指标范围。关键词:空气源热泵;除霜控制性能;最佳除霜控制点;本构配置;预测模型E v a l u a t i o no fd e f r o s t i n gc o n t r o lp e r f o r ma n c ef o ra i r-s o u r c eh e a tp u mph o tw a t e ru n i t sW e iW e n z h e1,2,Z h a n gJ i a m i n g1,2,S u nY u y i n g1,2,W a n gW e i1,2,3,D iH a o r a n1,2,D a iC h u a n m i n4(1.B e i j i n gK e yL a b o r a t o r yo fG r e e nB u i l tE n v i r o n m e n t a n dE n e r g yE f f i c i e n tT e c h n o l o g y,B e i j i n g;2.B e i j i n gU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y,B e i j i n g;3.B e i j i n gI n s t i t u t eo fP e t r o c h e m i c a lT e c h n o l o g y,B e i j i n g;4.Q i n g d a oH a i e rS m a r tT e c h n o l o g yR&DC o.,L t d.,Q i n g d a o)A b s t r a c t:A i r-s o u r c eh e a tpu mps(A S H P s)w i l le n c o u n t e rd i f f e r e n td egr e e so ff r o s t i ngpr o b l e m d u r i ngspa c eh e a t i ngi nw i n t e r.R e a s o n a b l ed e f r o s t i ngc o n t r o lpe r f o r m a n c ec a ne f f e c t i v e lym i t iga t et h ei n f l u e n c eo ff r o s t i ngo nt h eu n i t se n e rg ye f f i c i e n cy.D u e t o t h ev a r i o u s ty pe s o fA S H P s a sw e l l a s t h eo b v i o u s d i f f e r e n c e s i nf r o s t i ngc h a r a c t e r i s t i c s,t h e r ei sn oqu a n t i f i a b l ed e f r o s t i ngc o n t r o lpe r f o r m a n c ei n d e x,l e a d i ngt ot h el a c ko fd e s igngu i d e l i n e sf o rd e f r o s t i ngc o n t r o l m e t h o d sf o r m a n u f a c t u r e r s.T h i sf u r t h e rr e s u l t si nt h ef r equ e n to c c u r r e n c eo f“m a l-d e f r o s t i ng”a c c i d e n t s i nt h ea c t u a l spa c eh e a t i ng.I no r d e rt oo b t a i nage n e r a le v a l u a t i o ni n d e xt h a tc a ne f f e c t i v e lyqu a n t i fyt h ed e f r o s t i ngc o n t r o lpe r f o r m a n c eo ft h eu n i t,e xpe r i m e n t a ls t u d i e sa r ec o n d u c t e db a s e d o n n i n e a i r-s o u r c e h e a tpu mph o t w a t e ru n i t sf r o m d i f f e r e n t m a n u f a c t u r e r s,a n dt h ec h a r a c t e r i s t i c i n d e x e s f o r t h ec o n f igu r a t i o na n dope r a t i o n(C I C O)o f t h e s eu n i t sa r ev a r i o u s.Bya n a lys i ngt h ee xpe r i m e n t a l r e s u l t s,t h er e l a t i o n s h ipb e t w e e nt h eopt i m a ld e f r o s t i ngi n i t i a t i ngt i m epo i n ta n dt h ev a l u eo fC I C Oi sr e v e a l e d,a n dt h epr e d i c t i v em o d e l so ft h eopt i m a ld e f r o s t i ngi n i t i a t i ngt i m epo i n tu n d e rs t a n d a r df r o s t i ngc o n d i t i o na n dge n e r a lf r o s t i ngc o n d i t i o na r ee s t a b l i s h e d.B a s e do nt h ev a r i a t i o n so ft h eh e a t i ngpe r f o r m a n c ea t t h eopt i m a ld e f r o s t i ngi n i t i a t i ngt i m epo i n ta n dd i f f e r e n tr e d u c t i o nr a t e so fh e a t i ngc apa c i ty,t h e“o f f s e t t i ngopt i m a l i n i t i a t i ngt i m epo i n t-1 5%”(l o w e r l i m i t)a n d“h e a t i ngc apa c i tyr e d u c t i o nr a t e2 0%”(up pe r l i m i t)a r epr opo s e da s t h e i n d e xr a ngef o re v a l u a t i ngt h ed e f r o s t i ngc o n t r o lpe r f o r m a n c eo fA S H P s.K eyw o r d s:a i r-s o u r c eh e a tpu mp;d e f r o s t i ngc o n t r o lpe r f o r m a n c e;opt i m a ld e f r o s t i ngi n i t i a t i ngt i m epo i n t;c h a r a c t e r i s t i c i n d e xf o rc o n f igu r a t i o na n dope r a t i o n;pr e d i c t i v em o d e l*中国博士后科学基金面上项目(编号:2 0 2 2 M 7 1 0 2 8 4)编者按:扫描右上角二维码,可浏览相关文章。魏文哲,男,1 9 9 0年生,博士研究生,讲师王伟(通信作者)1 0 0 1 2 4北京市朝阳区平乐园1 0 0号北京工业大学E-m a i l:m r w a n g w e i b j u t.e d u.c n收稿日期:2 0 2 3 0 6 1 1修回日期:2 0 2 3 0 7 0 90 引言在清洁供暖、“双碳”目标牵引下,我国建筑供2 暖通空调H V&A C 2 0 2 3年第5 3卷第1 1期热泵技术暖模式正逐步由传统化石能源向电气化转型1,以电力驱动低品位可再生能源的空气源热泵供暖迎来前所未有的发展机遇。空气源热泵热量虽取自自然,但其性能也受制于自然,空气源热泵在不同地域制热运行时面临不同程度的结霜问题23,导致机组实际运行性能偏离技术预期,尤其是在长江流域等低温高湿地区,频繁结除霜严重制约了空气源热泵的供暖性能45。结霜会使空气源热泵的性能系数(C O P)降低3 5%6 0%,供热能力降低3 0%5 7%68,严重时 会 造 成 机 组 停 机 保 护,甚 至 造 成 物 理 性 损坏91 2。为缓解结霜对机组性能造成的影响,机组需具备良好的除霜控制性能,以保障持续稳定运行及高效供热。然而,空气源热泵型式多样(定/变频;商/户用;低/常温等),不同机组结霜特性差异明显,目前尚无可量化的除霜控制性能指标,导致厂家缺少除霜控制方法设计准则,实际运行过程中机组的除霜控制性能表现差,“误除霜”事故频发。因此,亟需开展有效量化空气源热泵除霜控制性能的通用性评价指标及其范围的研究工作。为科学评价空气源热泵的除霜控制性能,本文基于空气源热泵压缩机、风机等核心部件参数对其除霜控制性能进行量化分析,对来自不同厂家的9台 不 同 本 构 配 置(c h a r a c t e r i s t i ci n d e xf o rt h ec o n f i g u r a t i o na n do p e r a t i o n,C I C O)的空气源热泵热水机在焓差实验室进行了测试,探究了空气源热泵热水机在标准结霜工况(干球/湿球温度2/1)和一般结霜工况(2/0)下最佳除霜控制点随C I C O的变化规律,并建立了以上2种结霜工况下的最佳除霜控制点预测模型,基于最佳除霜控制点预测模型和不同制热能力衰减率下机组性能参数的变化,提出了空气源热泵除霜控制性能评价指标,研究结果可为空气源热泵除霜控制方法设计提供指导。1 实验测试机组与平台1.1 测试机组介绍本文对9台不同本构配置的空气源热泵热水机进行 实验测试,根 据空气源热 泵抑霜理论 研究1 31 4可知,基于空气源热泵核心部件的本构配置关系表达式为nC I C O=G Fcvs(n V0)2(1)式中 nC I C O为空气源热泵的C I C O值(为量纲一参数,其值越大时抑霜能力越强);G为室外风机风量,m3/s;Fc为室外换热器换热面积,m2;vs为基准迎面风速,m/s;n为压缩机转速,r/s;V0为压缩机行程容积,m3/r。将9台机组依次编号为AI,机组名义制热能力 范 围 为8.3 21 0 0.0 0kW,制 冷 剂 均 为R 4 1 0 A,其中5台为定频机组,4台为变频机组。对于变频空气源热泵,在实验测试中,可通过调节压缩机转速和室外风机频率,使机组在不同C I C O下运行,从而在不同C I C O下进行除霜控制性能测试。被测机组详细技术参数如表1所示。表1 测试机组详细技术参数机组A机组B机组C机组D机组E机组F机组G机组H机组I名义性能 名义工况(干球/湿球温度)/-1 2.0/-1 3.5-1 2.0/-1 3.5-1 2.0/-1 3.5-1 2.0/-1 3.57.0/6.0-1 2.0/-1 3.5-1 2.0/-1 3.57.0/6.0-1 2.0/-1 3.5制热量/kW8.3 29.2 11 1.1 01 0 0.0 07 0.2 05 7.3 51 1.5 01 8.0 02 0.3 8C O P1.7 32.0 72.4 32.4 43.1 02.3 62.2 73.1 02.7 9压缩机 数量/个111221111类型变频定频定频定频定频定频变频变频变频转速/(r/s)3 08 55 05 05 05 05 02 58 52 58 53 08 5行程容积/(m3/r)4.2 81 0-56.7 11 0-59.5 01 0-55.2 61 0-48.0 01 0-52.7 81 0-44.2 81 0-54.2 11 0-56.5 01 0-5制冷剂R 4 1 0 AR 4 1 0 AR 4 1 0 AR 4 1 0 AR 4 1 0 AR 4 1 0 AR 4 1 0 AR 4 1 0 AR 4 1 0 A室外侧风 数量/个212421222 机 类型变频定频定频定频定频定频变频变频变频频率/H z54 54 54 54 54 54 574 574 554 5风量/(m3/s)0.2 61.2 20.8 12.2 01 4.4 01.9 28.3 20.2 71.9 5 0.2 71.9 5 0.8 31.2 8室外侧换 数量/个111211111 热器型式“L”型“L”型“L”型双“V”型双“U”型“V”型“L”型“L”型“L”型换热面积/m27 5.05 7.37 0.04 5 2.01 5 8.43 2 5.05 3.07 0.01 1 0.0C I C O 测试范围/1 061.71 0.24.16.89.41 9.81 4.05.12 2.63.21 4.78.61 3.32 0 2 3(1 1)魏文哲,等:空气源热泵热水机除霜控制性能评价研究3 1.2 测试系统测试工作于多个热泵厂家的标准焓差实验室(根据G B/T3 2 1 4 62 0 1 5 检验检测实验室设计与建设技术要求 相关要求建立)完成,根据实验需要,分别于室外空气侧、制冷剂侧、热水侧等布置了温度、湿度和压力传感器及红外摄像头等。测试仪器的具体参数及布置位置如下。1)室外空气侧:温度传感器2个(测试量程:-2 58 0),用于采集室外侧空气温度,并对焓差实验室采集的数据进行校核;湿度传感器2个(测试量程:01 0 0%,测量精度:5%),采集室外侧空气相对湿度,并对焓差实验室采集的数据进行校核,以确保工况可靠无误。2)制冷剂侧:安装5个铂电阻温度传感器(测试量程:-4 01 4 0,测量精度:0.1),分别布置于压缩机吸、排气管路,分液器总管,集液器总管和室外盘管最下端支路进口(结霜时),铂电阻用铝箔纸与保温棉包裹,以减少外界环境干扰;压力传感器2个(测试量程:04.0MP a,02.5MP a,测量精度:0.5%),布置于压缩机吸气口、排气口,用于采集结除霜过程中压缩机吸、排气压力。3)热水侧:P t 1 0 0 0热电阻2个(测试量程:-4 01 4 0,测量精度:0.1),嵌入总供回水管路内,用于监测并记录机组的供回水温度;电磁流量计1台(测试量程:0.19.5m3/h,测量精度:0.5%),布置于机组供水总管上,用于测量循环水流量。4)其他:红外超清摄像头1个(10 0 0万像素),用于监测机组运行过程中换热器表面结霜情况;电子秤1台(测试量程:05 0k g,测量精度:0.1g),用于称取化霜水质量。2 最佳除霜控制点预测模型建立2.1 最佳除霜控制点理论空气源热泵一个完整的制热融霜周期由结霜过程与除霜过程两部分组成,如图1所示。在结霜过程中,机组制热能力逐渐下降,结霜过程带来的制热量损失记为QL 1。机组进行除霜时,从室内水侧吸收热量,制热能力迅速变为负值,从而使室外换热器表面霜层融化,除霜过程带来的制热量损失记为QL 2。当机组一直处于无霜状态运行时,总制热量记为QN F。QL 1、QL 2和QN F的表达式分别如式(2)(4)所示。QL 1=t20(qh c 1-qh c 2)dt(2)QL 2=tnt2(qh c 1-qh c 2)dt(3)QN F=tn0qh c 1dt(4)式(2)(4)中 t2为除霜开始时刻;qh c 1为无霜工况下的制热能力,kW;qh c 2为结霜工况下的制热能力,kW;t为时间,s;tn为除霜结束时刻。注:q为制热能力,tf为结霜时间,td c为除霜时间。图1 结除霜过程示意图机组除霜过晚时,结霜时间tf延长,QL 1增大,QL 2减小;机组除霜过早时,除霜频次增加,QL 2增大,QL 1减小。将两者引起的制热量损失占无霜运行时总制热量的比例称为结除霜损失系数(如式(5)所示),会存在某一时刻的值最小,该时刻称为空气源热泵的最佳除霜控制点,对应的最佳除霜时间记作To p t。=1+2=QL 1+QL 2QN F(5)式中 1为结霜损失系数;2为除霜损失系数。2.2 最佳除霜控制点预测模型研究本研究选择位于重霜区的标准结霜工况(2/1)与一般结霜区的一般结霜工况(2/0)展开测试工作。为探究机组最佳除霜控制点随C I C O的变化规律,对机组AI在标准结霜工况下进行了3 6组实验测试,C I C O值的变化范围为(3.22 2.6)1 06;对机组A、B、G、H在一般结霜工况下进行了1 0组实验测试,C I C O值的变化范围为(1.71 0.4)1 06。基于测试数据,通过式(2)(5)分别计算得到上述2种工况下空气源热泵在不同C I C O时的最佳除霜控制点,如图2所示。图2下方的数据点为机组在标准结霜工况下4 暖通空调H V&A C 2 0 2 3年第5 3卷第1 1期热泵技术图2 不同结霜工况下最佳除霜控制点随C I C O的变化关系的最佳除霜控制点分布,随着C I C O值由3.21 06增大至2 2.61 06,To p t由2 2m i n增大至1 3 6m i n,对测试数据计算拟合,得到如式(6)所示的最佳除霜控制点预测模型,To p t与C I C O值呈三次幂函数关系,相关系数为0.9 6。图2上方的数据点为机组在一般结霜工况下的最佳除霜控制点分布,由于在大C I C O时空气源热泵结霜非常慢,测试过程中的最大C I C O值为1 0.41 06,远小于标准结霜工况下的最大C I C O值。在一般结霜工况下,随着C I C O值由1.71 06增大至1 0.41 06,To p t由2 7m i n增大至1 7 6m i n,对其进行拟合,得到如式(7)所示的最佳除霜控制点预测模型,To p t与C I C O值也呈三次幂函数关系,相关系数为0.9 9。To p t=0.0 3n3C I C O-1.1 8n2C I C O+1 8.1 8nC I C O-2 5.3 4(6)To p t=0.1 8n3C I C O-2.5 3n2C I C O+2 4.9 8nC I C O-8.3 2(7)2种结霜工况下的最佳除霜控制点预测模型均表明:随C I C O值的增大,最佳除霜控制点延后;当制冷剂确定时,空气源热泵的最佳除霜控制点只与C I C O有关,不受机组设计方法或设计厂家的影响。因此,建立的模型具有较强的通用性,对任意一台机组,只要计算出其C I C O值,便可预测出2种测试工况下的To p t。为验证该模型的准确性,采用式(2)(7)计算得到2种结霜工况下空气源热泵在不同C I C O时To p t实测值与预测值的相对误差,结果如图3所示。2种结霜工况下,实测值与预测值的相对误差均在1 5%以内,这说明本研究建立的2种结霜工况下的最佳除霜控制点预测模型具有较高准确性。3 除霜控制性能评价指标研究随着结霜的进行,机组盘管温度逐渐降低,制图3 最佳除霜控制点预测模型相对误差分析热能力和C O P等性能参数也会逐渐衰减。若要求机组均在最佳除霜控制点进行除霜显然不太符合实际。根据前期研究基础,本研究基于最佳除霜时间To p t和制热能力衰减率,对空气源热泵的合理除霜指标及其范围进行研究。3.1 标准结霜工况的评价指标研究为确定机组除霜控制性能的评价指标及其合理范围,首先对不同C I C O下机组结霜过程中制热能力的变化规律进行分析,结果如图4所示。可以看出,不同C I C O下,在制热能力衰减率为2 0%3 0%的区间,总存在一个时刻,机组的制热能力与C O P均开始快速衰减,性能恶化严重,且制热能力与C O P衰减率随C I C O值的增大有变缓的趋势。由于不同C I C O下机组性能恶化最迅速的时间均出现在制热能力衰减2 0%之后,因此选择制热能力衰减率作为机组进行合理除霜的指标,并以“制热能力衰减率2 0%”作为评判机组除霜控制性能的上限值。此时,可避免机组性能进入快速衰减的阶段,从而使机组在结霜工况下保持较高的供暖性能。然而,不同C I C O下机组制热能力衰减率小于2 0%时,制热能力与C O P衰减率较平稳。因此,以“制热能力衰减率”为评价指标不能确定评判机组除霜控制性能的下限值。为得到标准结霜工况下机组除霜控制性能评价指标的下限值,计算了机组AI在不同C I C O下运行时长偏移最佳除霜时间比例分别为-5%、-1 0%、-1 5%和-2 0%时的制热能力衰减率,结果如图5所示。可以看到,相同C I C O下,偏移最佳除霜时间-5%、-1 0%和-1 5%时,制热能力均发生了衰减,此时室外换热器均已明显结霜;在偏移最佳除霜时间-2 0%时,部分测试过程的机组制热能力衰减率为0,机组并未发生明显结霜。因此,2 0 2 3(1 1)魏文哲,等:空气源热泵热水机除霜控制性能评价研究5 图4 不同C I C O下制热能力和C O P衰减率随运行时长的变化关系(标准结霜工况)偏移最佳除霜时间-5%、-1 0%和-1 5%可用作评判机组除霜控制性能的下限值。以市面常规机组(C I C O值为51 06)为例,由图2可知,标准结霜工况下To p t为4 0m i n,在3种偏移率下,绝对时间偏差均不大,对机组在整个结除霜过程中的性能影响可以忽略不计,选择偏移最佳除霜时间-1 5%更能客观反映出机组的除霜控制性能。因此,选择“偏移最佳除霜时间-1 5%”作为评判机组除霜控制性能的下限值。图5 不同C I C O下偏移最佳除霜时间不同比例时制热能力衰减率(标准结霜工况)综上,选择“制热能力衰减率2 0%”与“偏移最佳除霜时间-1 5%”作为评价机组在标准结霜工况下除霜控制性能的指标范围。3.2 一般结霜工况的评价指标研究在一般结霜工况下,采用和3.1节中相同的方法对机组除霜控制性能的评价指标进行研究。不同C I C O下机组结霜过程中制热性能的变化如图6所示,当机组制热能力衰减率在2 0%3 0%区间时,制热能力与C O P衰减率随C I C O的变化趋势与标准结霜工况一致,均迅速衰减,但衰减速率较标准结霜工况明显变缓。因此,在一般结霜工况下,同样选择制热能力衰减率作为机组进行合理除霜的指标,并以“制热能力衰减率2 0%”作为评判机组除霜控制性能的上限值。针对一般结霜工况下除霜控制性能的下限值,选用机组A、B、G、H,对不同C I C O下偏移最佳除霜时间-5%、-1 0%、-1 5%和-2 0%时的制热能力衰减率进行分析,结果如图7所示。与标准结霜工况的测试结果相似,在偏移最佳除霜时间-2 0%6 暖通空调H V&A C 2 0 2 3年第5 3卷第1 1期热泵技术图6 不同C I C O下制热能力和C O P衰减率随运行时长的变化关系(一般结霜工况)时,部分测试过程的机组制热能力衰减率为0,机组没有发生明显结霜;在其他3种最佳除霜时间偏移率下,制热能力均发生了衰减。因此,在一般结霜工况下,同样选择“偏移最佳除霜时间-1 5%”作为评判机组除霜控制性能的下限值。图7 不同C I C O下偏移最佳除霜时间不同比例时制热能力衰减率(一般结霜工况)综上,和标准结霜工况相同,选择“制热能力衰减率2 0%”与“偏移最佳除霜时间-1 5%”作为评价机组在一般结霜工况下除霜控制性能的指标范围。4 结论为量化不同本构配置下空气源热泵的除霜控制性能,本 文对来自不 同厂家的9台制冷 剂为R 4 1 0 A的机组在焓差实验室进行测试,揭示了标准结霜工况与一般结霜工况下机组最佳除霜控制点随C I C O的变化规律,建立并验证了最佳除霜控制点预测模型,并对空气源热泵机组除霜控制性能的评价指标及其范围进行了研究。具体结论如下:1)在标准结霜工况与一般结霜工况下,空气源热泵的最佳除霜控制点均随C I C O值的增大而延后。标准结霜工况下,随着C I C O值由3.21 06增大至2 2.61 06,To p t由2 2m i n增大至1 3 6m i n;一般结霜工况下,随着C I C O值由1.71 06增大至1 0.41 06,To p t由2 7m i n增大至1 7 6m i n。2)标准结霜工况与一般结霜工况下最佳除霜控制点均与C I C O呈三次幂函数关系,且相关系数均大于0.9 5;制冷剂确定时,最佳除霜控制点预测模型只与机组C I C O有关,通用性强,且模型预测值的相对误差在1 5%以内,具有较高的准确性。3)在标准结霜工况与一般结霜工况下,以“偏移最佳除霜时间-1 5%”(下限)和“制热能力衰减率2 0%”(上限)作为机组除霜控制性能的评价指标范围,均能够有效判断机组除霜控制的准确性。参考文献:1 江亿.光储直柔:助力实现零碳电力的新型建筑配电系统J.暖通空调,2 0 2 1,5 1(1 0):1 1 2.2 任岩超,孙育英,王伟,等.基于不同本构配置的空气源热泵机组最佳除霜控制点实验研究J.建筑科学,2 0 2 2,3 8(4):1 1 5 1 2 0.3 王世权,王伟,孙育英,等.基于光照自适应的空气源热泵图像识别测霜技术研究J.暖通空调,2 0 2 2,5 2(7):1 1 3 1 1 7.4 张龙爱,王传华,陈一,等.空气源热泵冷热水机组应用于长江流域供暖的适应性分析及节能性提升J.暖通空调,2 0 2 3,5 3(1):1 4 9 1 5 5.5 李振博,武卫东,汪静,等.长江流域住宅热泵供暖技术应用现状与展望J.暖通空调,2 0 2 1,5 1(3):3 7 4 5.6 WANG W,GUO Q C,F E NG Y C,e t a l.T h e o r e t i c a ls t u d y o n t h e c r i t i c a l h e a t a n d m a s st r a n s f e rc h a r a c t e r i s t i c so f a f r o s t i n gt u b eJ.A p p l i e dt h e r m a l e n g i n e e r i n g,2 0 1 3,5 4(1):1 5 3 1 6 0.(下转第1 4 9页)2 0 2 3(1 1)闫全英,等:壳管式相变蓄热换热器换热特性的模拟研究1 4 9 图1 2 凝固过程石蜡平均温度和出口水温的变化热量主要以潜热形式储存,此时相变蓄热换热器的换热效果最佳。3)放热阶段,相变材料石蜡完全凝固用时4 1 7s。凝固过程初期,石蜡的液相比在8 0s内快速下降了6 3%,此时,石蜡与换热介质之间以自然对流换热为主。4)在凝固放热进行至1 0 0s时,传热管束壁面形成了完全包裹的固态石蜡层,此后,石蜡与换热介质之间以导热换热为主,石蜡的平均降温速率和凝固速率明显减小,换热介质出口温度的下降速率也逐渐减小。参考文献:1 李椿,王志华,王建春,等.壳管式相变储能换热器性能研究与场协同效应分析J.太阳能学报,2 0 2 0,4 1(3):2 2 6 2 3 3.2 闫全英,马超,王威.余热回收的相变换热装置设计及运行J.实验室研究与探索,2 0 2 1,4 0(6):9 7 1 0 0.3 E S A P OURM,HAM Z EHN E Z HA DA,R A B I E NA T A JDA,e t a l.M e l t i n ga n ds o l i d i f i c a t i o no fP CMe m b e d d e d i np o r o u sm e t a l f o a mi nh o r i z o n t a lm u l t i-t u b e h e a t s t o r a g e s y s t e mJ.E n e r g yc o n v e r s i o na n dm a n a g e m e n t,2 0 1 8,1 7 1:3 9 8 4 1 0.4 邬可谊.泡沫金属相变蓄热换热器在余热利用中的模拟J.中国石油大学学报(自然科学版),2 0 2 0,4 4(5):1 5 3 1 5 8.5 F U W,Z OU T,L I AN G X,e t a l.T h e r m a lp r o p e r t i e sa n dt h e r m a lc o n d u c t i v i t ye n h a n c e m e n to fc o m p o s i t ep h a s e c h a n g em a t e r i a l u s i n gs o d i u ma c e t a t et r i h y d r a t e-u r e a/e x p a n d e dg r a p h i t ef o rr a d i a n tf l o o rh e a t i n gs y s t e mJ.A p p l i e dt h e r m a le n g i n e e r i n g,2 0 1 8,1 3 8:6 1 8 6 2 6.6 P I Z Z O L A T OA,S HA RMA A,MAUT E K,e ta l.D e s i g no fe f f e c t i v ef i n sf o rf a s tP CM m e l t i n ga n ds o l i d i f i c a t i o ni n s h e l l-a n d-t u b el a t e n t h e a tt h e r m a le n e r g ys t o r a g et h r o u g ht o p o l o g yo p t i m i z a t i o nJ.A p p l i e de n e r g y,2 0 1 7,2 0 8:2 1 0 2 2 7.7 K OU S HAN,HO S S E I N IM,A L I G O O D A R ZM,e ta l.E f f e c t o f i n c l i n a t i o na n g l eo nt h ep e r f o r m a n c eo f as h e l la n dt u b e h e a ts t o r a g e u n i t:a n e x p e r i m e n t a ls t u d yJ.A p p l i e dt h e r m a le n g i n e e r i n g,2 0 1 7,1 1 2:1 4 9 7 1 5 0 9.8 李洋,王彩霞,宗军,等.不同形式相变储热换热器的对比分析J.储能科学与技术,2 0 1 9,8(2):3 4 7 3 5 6.9 闫全英,王晨羽,梁高金,等.用添加剂强化有机相变材料导热性能的研究J.太阳能学报,2 0 2 1,4 2(9):2 0 5 2 0 9.(上接第6页)7 GUO X M,CHE N Y G,WAN G W H,e ta l.E x p e r i m e n t a ls t u d y o nf r o s tg r o w t h a n d d y n a m i cp e r f o r m a n c eo fa i rs o u r c eh e a tp u m ps y s t e mJ.A p p l i e d t h e r m a l e n g i n e e r i n g,2 0 0 8,2 8(1 7):2 2 6 7 2 2 7 8.8 WANG W,X I A OJ,GUO Q C,e ta l.F i e l dt e s ti n v e s t i g a t i o no ft h ec h a r a c t e r i s t i c sf o rt h ea i rs o u r c eh e a tp u m pu n d e rt w ot y p i c a lm a l-d e f r o s tp h e n o m e n aJ.A p p l i e de n e r g y,2 0 1 1,8 8(1 2):4 4 7 0 4 4 8 0.9 罗鸣,谢军龙,沈国民.风冷热泵冷热水机组除霜研究J.建筑热能通风空调,2 0 0 2(6):1 5 1 7.1 0YAN G D K,L E E K S,S ON G S.M o d e l i n gf o rp r e d i c t i n g f r o s t i n g b e h a v i o r o f a f i n-t u b e h e a te x c h a n g e rJ.I n t e r n a t i o n a l j o u r n a lo fh e a ta n dm a s st r a n s f e r,2 0 0 6,4 9:1 4 7 2 1 4 7 9.1 1秦素梅.热气旁通在空气源热泵机组中的应用J.机电产品开发与创新,2 0 1 1(1):3 2 3 3.1 2王伟,李林涛,盖轶静,等.空气源热泵“误除霜”事故简析J.制冷与空调,2 0 1 5,1 5(3):6 4 7 1.1 3梁士民.基于空气源热泵机组本构配置优化的抑霜理论与技术研究D.北京:北京工业大学,2 0 2 0:4 8.1 4L I AN GSM,WANG W,S UNYY,e ta l.An o v e lc h a r a c t e r i s t i c i n d e xf