空气源热泵(Air Source Heat Pump,ASHP)在低温高湿环境运行时,室外换热器结霜会引起热泵供热性能下降,因此需要周期性除霜来保证其正常运行。目前常用的逆循环除霜,由于除霜时缺少低位热源常导致除霜综合性能差,系统不稳定,可靠性差等问题。针对这一问题,提出了基于相变蓄能技术的空气源热泵蓄能除霜系统以提高除霜时的稳定性和可靠性。本文研究了该新系统的动态运行特性,主要研究内容如下:研制了空气源热泵相变蓄能除霜系统关键部件——双螺旋盘管相变蓄热器,搭建了空气源热泵相变蓄能除霜系统实验台,开展了空气源热泵相变蓄能除霜实验研究,探索了新系统的多种蓄热模式、供热模式和除霜模式的可行性,并进行了选优工作。实验结果表明:相变蓄热器具有很高的蓄热效率,串联蓄热模式是目前最佳的蓄热模式,运行稳定可靠;在串联供热模式、连通供热模式和非连通供热模式中,串联供热模式的系统性能系数最高;在串联除霜,单独除霜、并联除霜和传统室内机单独除霜四种除霜模式中,蓄热器单独除霜除霜速度最快,压缩机吸气压力最高,并且系统由除霜转为供热时,室内机吹出空气温度最高,几乎没有影响室内的舒适度。建立了两侧均有相变发生的双螺旋盘管相变蓄热器的动态数学模型。基于能量守恒的原则,推导出当量对流换热系数,避免了数值求解时邻近螺旋盘管的不规则形状微元的大量网格划分。模拟分析了相变蓄热器的蓄热和释热特性,发现该相变蓄热器具有较快的蓄放热速度,可以满足除霜的要求。研究分析了空气源热泵蓄能除霜系统各运行阶段的特点和机理,建立了空气源热泵相变蓄能除霜系统部件在各个运行阶段的数学模型,重点是除霜工况下的室外机除霜模型、供热工况下的室外机结霜模型;通过质量守恒、动量守恒和能量守恒将部件模型有机结合,建立了空气源热泵相变蓄能除霜系统的动态仿真模型,涵盖系统结霜模型、系统释热除霜动态模型和系统蓄热兼供热动态模型。接着,选取典型的反映系统特性的实验参数对动态仿真模型进行了验证,结果表明模型能很好地反映系统各阶段的物理过程。基于验证的系统仿真模型,研究了相变蓄能除霜系统除霜过程中室外机翅片管内制冷剂温度和干度沿管长分布的变化、翅片管表面温度分布变化及制冷剂在整系统内的迁移规律等系统的动态特性。发现除霜过程冷凝压力和室外机表面温度先升高后降低、高低压侧的制冷剂质量呈现出类似正弦和余弦的变化。基于验证的系统仿真模型,研究了毛细管长度、相变蓄热器换热面积、气液分离器容积、室外空气的温度对除霜的影响。结果表明:毛细管的长度越短,除霜速度越快;增大相变蓄热器换热面积可降低气液分离器内液面高度,减少了压缩机湿压缩的可能性;空气温度对除霜后期室外盘管表面对流换热损失影响较大。基于验证的系统仿真模型,研究了除霜过程中各项热量损失值随时间的变化及分配、除霜能量来源及比例。结果表明除霜后期(当干表面积百分比达到70%以上时)室外机和室外空气自然对流所占比例较大,相变蓄热器为除霜提供了大部分能量,发挥了低位热源作用。本文的研究工作,为空气源热泵在我国夏热冬冷地区的推广和高效运行提供了重要的理论基础和技术储备,也为我国建筑节能工作提供具有重要应用价值的技术支持。