热泵热水器安全稳定性研究.pdf

中国T程热物理学会 T程热力学’j能源利用 第l‘_二届学术会议 编I∽I．061147 热泵热水器安全稳定-l’生研究 江明旒，吴静怡，郭俊杰，许煜雄，王如竹 (上海交通大学制冷与低温工程研究所，上海200030) 摘要：空气源热泵热水器安全稳定性问题主要体现在：冬季排气温度过高、过热度振荡，夏季压缩 机超负荷等方面。本文主要针对空气源热泵热水器的安全稳定性问题，进行了冬季和夏季T况的实验 分析，并指出可以通过水箱，蒸发器，熟力膨胀阁、制冷剂充注量以及部件相互间匹配优化来改善系 统的安全稳定性。文中还分析了热力膨胀阀在较宽运行工况范围下的局限性。分析了过热度产生振荡 Stable 的原因，并通过热力膨胀阀工作曲线和蒸发器MSS(MinimumSignal)曲线对实验中过热度的变 化规律进行了讨论。 关键词：空气源热泵热水器；热力膨胀阀：过热度；MSS曲线 中图分类号：TK523文献标识码lA 1引言 空气源热泵热水器是一种利用空气作为低温热源来制取热水的热泵装置。虽然我国 在空气源热泵热水器的研究方面尚处于起步阶段，但随着能源的日趋紧张以及人们环保 意识的逐步加强，这种节能产品近年来在我国正越来越多的受到人们的关注。 由于空气源热泵热水器特殊的运行工况，其安全稳定性成为了推广这种产品的主要 瓶颈。本文提出影响系统安全稳定性的主要因素，并给出了实现系统稳定运行的方法和 建议。指出可以通过优化各个制冷部件以及它们相互间的匹配来改善热泵热水器的安全 稳定性。 2实验系统装置简介 如图l所示，空气源热泵热水器由压缩机、蒸发器、冷凝器、热力膨胀阀和水箱等 部件构成【11。本实验中压缩机为蜗旋式压缩机，压缩机功率为1．3p，水箱为150L。制冷 剂为R22，数据的采集则是由KeitMey数据采集仪和温度、压力传感器及功率表完成。 实验系统工作原理为：系统运行时，从压缩机￡出来的高温高压制冷剂蒸气，在水箱 的冷凝盘管中冷凝放热加热水箱中的水，经过冷凝盘管后的高压液态制冷剂经过热力膨 胀阀节流后成为低温低压的气液两相态，进入蒸发器，从空气中吸热蒸发后进入压缩机 完成一个循环。 658 5 T 4 T 6 P P ，．- ●J TiI 2 ． 3 T ：’一 7 t p莓f穗嚣佥越糕 ∞：2∞牾柏∞∞巧约俘加5 ：． ，： ．一、 ‘， O{ r．．j。 15 20 25 30 35 40 45 ∞ 弱 一_一≮查：j 水箱温度℃ 图2蒸发温度和冷凝温度随水箱水温的变化曲线图 3实验结果及分析 空气源热泵热水器的安全稳定性问题主要体现在冬季和夏季两种极限工况，所以本 实验主要针对冬季和夏季工况进行研究，其中选取冬季环