空气源热泵热水器性能优化及基于M37544微控制器芯片的控制装置开发

摘要

随着经济的发展和人们生活水平的提高，城乡居民生活热水的需求量越来越大，形成了一个量大面广的热水消费市场。作为一种高效节能装置，空气源热泵热水器在国际市场中占据着重要的位置。利用空气源热泵热水器生产生活热水不仅可以有效节约能源，而且能够“移峰填谷”，缓解电网紧张状况，因此在国内市场有着广阔的发展空间和应用前景。本文对空气源热泵热水器性能优化以及控制技术做了深入研究。 理论研究了空气源热泵热水器的工作原理和热力计算方法，同时在理论上对系统进行优化计算，然后通过实验去验证，并加以改进，其中涉及到制冷剂充注量、冷凝盘管长度的优化计算以及水箱容积与压缩机的匹配优化。 在制定了可行的实验方案后，搭建了一套实验用空气源热泵热水器系统装置。就空气源热泵热水器系统中不同热力膨胀阀的开度做了充分的实验研究，分析了其在系统中的稳定特性以及不同开度对系统运行性能的影响。理论分析和实验验证了在对流量控制的调节作用上,热力膨胀阀在全年运行的空气源热泵热水器系统中存在一定的局限性。 空气源热泵热水器因为其特殊的变工况运行条件，充注量的变化对其系统的工作性能影响很大。本文在对空气源热泵热水器的充注量做了大量实验后，分析了制冷剂充注量对系统运行性能的影响，并得出一些有用结论，包括：充注量变化对系统运行性能参数影响的敏感性比较，以及如何确定充注量来保证系统运行的稳定性和能效比等。 对空气源热泵热水器控制技术做了较为深入的研究。在对空气源热泵热水器的实际运行性能及其影响因素综合分析研究的基础上，设计了一款新型基于日本Renesas公司8位单片机740系列M37544微控制器的空气源热泵热水器的控制装置，提出一种适用于空气源热泵热水器的全新控制策略——多模式控制，有效提升系统全年运行性能，并顾及峰谷电差价政策和用户不同的用水习惯。