空气源热泵热水器实验研究
4．1 充注量与热力膨胀阀开度
充注量与热力膨胀阀的开度存在耦合关系，理论上还未找到计算关系式，但是可以得到一些定性的结论，即：①一定的充注量下，热力膨胀阀开度过大，压差小，但是容易引起冷凝盘管末端积液；热力膨胀阀开度过小，则冷凝器出口温度高，换热不充分；②一定的开度下，充注量过多，工质聚积在冷凝器底部，没有发挥作用；充注量过少，则压缩机不在
全负荷下运行。实验仍采用750W 的热泵主机，恒温室环境温度为25℃，采用150L水箱内置60m冷凝盘管，水箱中水的初始和终了温度分别为15和55℃。图4所示，在某一充注量下，不同开度的系统COP不同；其中，存在一个最佳开度COP。也就是说，充注量一定的情况下，膨胀阀的开度对系统COP影响很大。本文以不同开度的最高COP点说明情况，研究中仍存在一个膨胀阀开度对系统COP优化的问题，有待大量、系统的实验数据进一步辅以论证。
4．2 系统稳定性
在热泵运行过程中，发现冷凝器进口温度平缓上升，但是出口温度随着水温的升高，逐渐呈现小幅振荡的趋势。这种不稳定导致了热力膨胀阀进气的
不稳定，使得压缩机瞬时功率上下波动，系统运行不稳定。为了解决这个问题，首先将系统调整到合适的充注量，此时振荡幅度明显减小，COP也有显著提高；然后调节热力膨胀阀开度，使系统整体COP达到最佳值。然而无论怎样调节阀门开度，加热到高温区后，最终仍会出现振荡区域，说明高温区所需的充注量大于中、低温区，但是由于吸气不足，高温
区运行的压缩机工作不稳定，功率波动，影响运行性能。比较好的解决方法是增加一个储液器，保证压缩机的供液。增加储液器后，冷凝器出口温度振荡基本被消除，由于吸气温度稳定，压缩机的、功率平稳；实验中储液器起到了稳定系统的作用，效果是明显的。
4．3 水箱容积与压缩机
水箱容积的大小与机组尤其是压缩机要匹配，大压缩机带小水箱，虽然升温很快，较短时间就能达到设定温度【6]，但会造成资源浪费；小压缩机带大水箱，则热流密度太小，加热速率慢，家庭使用很不方便。从实验数据看出，就现有的1匹机、1．2匹机、1．5匹机和60、100、150、200L水箱而言，1匹机配150L，1．5匹机配200L水箱较适合日常生活用水所
需。
5 改进与建议
本文对热泵热水器系统部件提出优化计算并进行相应实验验证，就现有系统而言，除改变冷凝盘管长度外，调整充注量和膨胀阀开度对系统COP也有明显的提高，并且稳定性得到改善。例如在环境温度25~C的工作条件下，管长60m、充注量2kg的系统优化前COP仅为3．0，优化后的系统冷凝盘管长为50m、充注量1．5kg，其COP可以达到4．8。现提出改
进与建议如下：
1)充注量在热泵系统运行中起重要作用。它不
仅与运行的气候条件有关，还和膨胀阀的开度有耦合关系。虽然不易直接计算得出，但能得出一些经验性的结论。今后的研究中，可以考虑用一些数学方法进行系统识别，以便找出充注量和其他参数的
关系；
2)冷凝器盘管的长度关系到热泵系统设计的合
理性与经济性，在理论计算的基础上，由实验结果验证，可以对其进一步优化；
3)压缩机功率的波动显示了系统运行不稳定，
加装了储液器后，冷凝器出口温度曲线波动明显变小，稳定性有明显提高；
4)家庭用空气源热泵热水器系统中，应注意水
箱容积与压缩机匹配的合理性，否则影响到用户的使用方便与否。
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