空氣源熱泵熱水器中R417A的應(yīng)用及電子膨脹閥控制特性研究.pdf

1、近年來，日趨嚴(yán)重的臭氧層破壞，全球變暖等環(huán)境問題使得空調(diào)領(lǐng)域向高效、節(jié)能、環(huán)保的制冷技術(shù)不斷進(jìn)步。本課題研究的來源——國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）研究的是基于熱泵的環(huán)保節(jié)能型家庭能源中心。863計(jì)劃有多個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，本課題主要研究其中的兩個(gè)：環(huán)保工質(zhì)R417A在空氣源熱泵熱水器中的應(yīng)用及電子膨脹閥的控制特性研究。 R22是空氣源熱泵熱水器中廣泛使用的一種制冷劑，但是它的排放會(huì)引起溫室效應(yīng)和破壞臭氧層。目前，“節(jié)能、環(huán)?！痹絹?/p>

2、越受到廣大科研工作者的重視，空氣源熱泵熱水器作為一種節(jié)能產(chǎn)品，如果繼續(xù)使用R22作為制冷劑就有悖于“環(huán)?！?，因此加大對(duì)R22的替代制冷劑的研究和使用，是十分必要的。本文首先根據(jù)上海常年氣溫選取計(jì)算參數(shù)對(duì)四種制冷劑在夏季、過度季節(jié)和冬季三種不同工況下進(jìn)行了理論計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，確定選用R417A。對(duì)R417A在空氣源熱泵熱水器中的性能與R22進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，測(cè)試了不同環(huán)境溫度下的COP、功率、冷凝壓力和壓縮機(jī)排氣溫度等參數(shù)的變

3、化。結(jié)果表明，在空氣源熱泵熱水器中，R417A的COP與R22比較接近；排氣溫度比R22低，系統(tǒng)更加安全；冷凝壓力也比R22低，說明在同樣的冷凝壓力下能夠得到溫度更高的熱水；而且更加環(huán)保，比R22更加適合在空氣源熱泵熱水器中使用。 在制冷系統(tǒng)中，膨脹機(jī)構(gòu)使制冷劑節(jié)流后降低溫度和壓力，此外還起到調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量的作用。常用的膨脹機(jī)構(gòu)有毛細(xì)管、熱力膨脹閥和電子膨脹閥。毛細(xì)管只能對(duì)流量做微小的調(diào)節(jié)，熱力膨脹閥的感溫包有明顯的

4、延遲特性。而電子膨脹閥的最大特點(diǎn)就是流量調(diào)節(jié)的及時(shí)性，其響應(yīng)壓縮機(jī)排量改變是及時(shí)的，故近年來用于調(diào)節(jié)制冷劑流量的電子膨脹閥得以成功使用在各類制冷系統(tǒng)中。 本文根據(jù)PID算法原理設(shè)計(jì)了電子膨脹閥的控制測(cè)試系統(tǒng)?？刂茰y(cè)試系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。電子膨脹閥控制測(cè)試的硬件系統(tǒng)主要由電子膨脹閥驅(qū)動(dòng)模塊、溫度采集模塊、脈沖發(fā)送模塊和熱電偶等組成。軟件系統(tǒng)由電子膨脹閥的控制算法及計(jì)算控制機(jī)界面組成。電子膨脹閥在空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)的控制特

5、性實(shí)驗(yàn)分為兩部分：電子膨脹閥不同開度下的實(shí)驗(yàn)和電子膨脹閥在空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)中對(duì)PID控制算法的響應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)取得了良好的控制效果，極好地解決了系統(tǒng)的適應(yīng)性和系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能性。實(shí)驗(yàn)從實(shí)踐應(yīng)用的角度證明了電子膨脹閥在空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)中使用的優(yōu)越性，它不僅克服了熱力膨脹閥所帶來的蒸發(fā)器過熱度振蕩問題，而且可以通過計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。在制冷系統(tǒng)面向節(jié)能與機(jī)電一體化方向發(fā)展的新趨勢(shì)下，電子膨脹閥必將取代熱力膨脹閥成為