Field Test on the Interactions Between "Cold and Wet Island Effect" and Frosting-Defrosting Phenomenon for Air-Source Heat Pump Array

Liang Shimin; Wang Zhe; Gao Xuefeng; Yan Yueru; Wang Gang; Hu Songtao; Wang Hongwei

doi:10.12465/issn.0253-4339.20250110001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Field Test on the Interactions Between "Cold and Wet Island Effect" and Frosting-Defrosting Phenomenon for Air-Source Heat Pump Array

更新时间：2026-03-30

- Field Test on the Interactions Between "Cold and Wet Island Effect" and Frosting-Defrosting Phenomenon for Air-Source Heat Pump Array
- Journal of Refrigeration Vol. 47, Issue 2, Pages: 26-34(2026)
- 作者机构：
  
  1.青岛理工大学环境与市政工程学院青岛 266520
  2. 健康环境与低碳能源山东省工程研究中心青岛 266520
  3. 山东佐耀智能装备股份有限公司威海 264300
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20250110001
  CLC： TU832.1;TB61⁺1
- CSTR：XXXXX.XX.XXX.20250110001
- Received：10 January 2025，
  
  Revised：2025-02-12，
  
  Accepted：15 April 2025，
  
  Published：16 April 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
梁士民,王哲,高学锋等.空气源热泵阵列“冷湿岛效应”与结除霜现象相互影响实测研究[J].制冷学报,2026,47(02):26-34.

Liang Shimin,Wang Zhe,Gao Xuefeng,et al.Field Test on the Interactions Between "Cold and Wet Island Effect" and Frosting-Defrosting Phenomenon for Air-Source Heat Pump Array[J].Journal of Refrigeration,2026,47(02):26-34.
梁士民,王哲,高学锋等.空气源热泵阵列“冷湿岛效应”与结除霜现象相互影响实测研究[J].制冷学报,2026,47(02):26-34. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20250110001. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20250110001.

Liang Shimin,Wang Zhe,Gao Xuefeng,et al.Field Test on the Interactions Between "Cold and Wet Island Effect" and Frosting-Defrosting Phenomenon for Air-Source Heat Pump Array[J].Journal of Refrigeration,2026,47(02):26-34. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20250110001. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20250110001.

摘要

随着空气源热泵供暖规模的扩大，空气源热泵阵列成为中大型供暖项目主要布置方式，然而在空气源热泵阵列中心极易形成“冷岛效应”和“湿岛效应”，诱发热泵机组频繁结除霜，相反频繁结除霜也会影响空气源热泵阵列“冷湿岛效应”。为研究空气源热泵阵列“冷湿岛效应”与结除霜现象相互影响，依托山东省威海市某空气源热泵阵列供暖示范工程，搭建测试平台，进行现场实测。典型日下测试结果表明：在“冷湿岛效应”的影响下，阵列中心机组相比于外侧机组除霜频率增加225%；频繁除霜导致阵列中心机组的冷岛强度降低了4.3%，湿岛强度升高了3.9%，频繁除霜对空气源热泵阵列“冷湿岛效应”影响效果并不显著；阵列中心机组相比于外侧机组结除霜过程名义制热量损失系数增加59.3%，平均制热能力和COP下降分别降了31.6%和34.0%，阵列中心机组性能衰减显著。

Abstract

With the expansion of air-source heat pump （ASHP） heating systems， ASHP arrays have become the primary arrangements for medium-to large-scale heating projects. However， the "cold island effect" and "wet island effect" are likely to form at the center of the ASHP arrays. This results in frequent frosting and defrosting in the heat pump units. Conversely， the frequent frosting and defrosting also influence the "cold and wet island effect" in the ASHP array. To evaluate the mutual influences between the "cold and wet island effects" and the phenomena of frosting and defrosting， this study performed an investigation based on a demonstration project using ASHP array in Weihai， Shandong Province. The study established a field-testing platform and conducted field measurements. Typical day-testing results indicate that under the influence of the "cold and wet island effect"， the defrosting frequency of ASHP unit at the center of the array increased by 225% compared with those on the periphery. Frequent defrosting reduced the intensity of the cold island effect of the central units by 4.3% and increased the wet island effect intensity by 3.9%. However， the effect was not significant. Additionally， the nominal heating capacity loss coefficient during the frosting-defrosting cycle for the central units increased by 59.3%， and their average heating capacity and COP decreased by 31.6% and 34.0%， respectively， compared with the peripheral units. This indicates a significant performance degradation in the central units.

关键词

Keywords

references

赵万清 . 可再生能源技术在建筑行业中的应用［J］. 太阳能学报， 2024 ， 45 （ 5 ）： 613 .

ZHAO Wanqing . Application of renewable energy technology in construction industry ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2024 ， 45 （ 5 ）： 613 .

蒲思倩 . 论“双碳”目标下可再生能源法制的协同优化［J］. 中国石油大学学报（社会科学版）， 2024 ， 40 （ 1 ）： 53 - 62 .

PU Siqian . On the collaborative optimization of legislation of renewable energy under the "dual carbon" goals ［J］. Journal of China University of Petroleum （Edition of Social Sciences）， 2024 ， 40 （ 1 ）： 53 - 62 .

姚春妮，刘幼农 . 空气热能纳入可再生能源的建筑应用技术研究［J］. 建设科技， 2016 （ 2 ）： 12 - 16 .

YAO Chunni ， LIU Younong . Research on building application technology of air thermal energy incorporating into renewable energy ［J］. Construction Science and Technology ， 2016 （ 2 ）： 12 - 16 .

NIKITIN A ， DEYMI-DASHTEBAYAZ M ， MURAVEINIKOV S ， et al . Comparative study of air source and ground source heat pumps in 10 coldest Russian cities based on energy-exergy-economic-environmental analysis ［J］. Journal of Cleaner Production ， 2021 ， 321 ： 128979 .

LIANG Shimin ， GAO Xuefeng ， WANG Gang ， et al . Experimental study on operating performances of the low and high temperature stages for cascade air source heat pumps ［J］. International Journal of Refrigeration ， 2024 ， 167 ： 127 - 136 .

吴迪，胡斌，王如竹，等 . 我国空气源热泵供热现状、技术及政策［J］. 制冷技术， 2017 ， 37 （ 5 ）： 1 - 7 .

WU Di ， HU Bin ， WANG Ruzhu ， et al . Present situation， technology and policy of air source heat pump heating in China ［J］. Chinese Journal of Refrigeration Technology ， 2017 ， 37 （ 5 ）： 1 - 7 .

中国节能协会热泵专业委员会 . 中国热泵产业发展报告（2023）［R/OL］. （ 2023-09-05 ）［ 2025-01-10 ］. https：//zhuanlan.zhihu.com/p/654425413. （China Energy Conservation Association Heat Pump Professional Committee. Report on the development of China https://zhuanlan.zhihu.com/p/654425413.(ChinaEnergyConservationAssociationHeatPumpProfessionalCommittee.ReportonthedevelopmentofChina 's heat pump industry （ 2023 ）［R/OL］. （ 2023-09-05 ）［ 2025-01-10 ］. https：//zhuanlan.zhihu. com/p/654425413 https://zhuanlan.zhihu.com/p/654425413 .

王涵 . 空气源热泵阵列“冷湿岛效应”特征及影响研究［D］. 青岛：青岛理工大学， 2024 .

WANG Han . Study on the characteristics and influence of "cold and wet island effect" of air source heat pump array ［D］. Qingdao ： Qingdao University of Technology ， 2024 .

赵宝国，王立群，韩献军 . 集中式空气源热泵用于采暖工程的实例研究［J］. 制冷技术， 2018 ， 38 （ 3 ）： 48 - 51 .

ZHAO Baoguo ， WANG Liqun ， HAN Xianjun . Case study of central air-source heat pump for heating application ［J］. Chinese Journal of Refrigeration Technology ， 2018 ， 38 （ 3 ）： 48 - 51 .

郭郑道，许强强，陈锦鹏，等 . 空气源热泵冷岛效应形成机理及实验验证［J］. 太阳能学报， 2022 ， 43 （ 10 ）： 7 - 14 .

GUO Zhengdao ， XU Qiangqiang ， CHEN Jinpeng ， et al . Formation mechanism and experimental verification of cold island effect of air source heat pumps ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2022 ， 43 （ 10 ）： 7 - 14 .

谭庆澎，刘金平，陈建勋，等 . 阵列低环温空气源热泵外流场模拟研究［J］. 制冷学报， 2024 ， 45 （ 2 ）： 81 - 93 .

TAN Qingpeng ， LIU Jinping ， CHEN Jianxun ， et al . External flow field simulation of low ambient temperature air-source heat pump array ［J］. Journal of Refrigeration ， 2024 ， 45 （ 2 ）： 81 - 93 .

田晓焱，马广兴，梁春阳 . 严寒地区供暖用空气源热泵机组群热环境模拟［J］. 建筑节能， 2020 ， 48 （ 12 ）： 83 - 88 .

TIAN Xiaoyan ， MA Guangxing ， LIANG Chunyang . Simulation on thermal environment of air source heat pump units for heating in severe cold regions ［J］. Building Energy Efficiency ， 2020 ， 48 （ 12 ）： 83 - 88 .

周港 . 空气源热泵机组群周围热环境研究［D］. 济南：山东建筑大学， 2022 .

ZHOU Gang . Study on thermal environment around air source heat pump unit group ［D］. Jinan ： Shandong Jianzhu University ， 2022 .

刘黔奇 . 空气源热泵群工作环境模拟研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2017 .

LIU Qianqi . Simulation study on working environment of air source heat pump group ［D］. Harbin ： Harbin Institute of Technology ， 2017 .

马原 . 改善空气源热泵机组阵列冷岛效应的技术措施研究［D］. 张家口：河北建筑工程学院， 2021 .

MA Yuan . Research on technical measures to improve the cold island effect of air source heat pump unit arrays ［D］. Zhangjiakou ： Hebei University of Architecture ， 2021 .

SUN Yong ， LIU Shuaishuai ， LIU Yang ， et al . Study on optimal operation of boiler-assisted air source heat pump heating system ［J］. Journal of Physics： Conference Series ， 2022 ， 2185 （ 1 ）： 012071 .

SUN Yong ， XU Huixuan ， LIU Yang ， et al . Technical measures for improving the cold island effect of air source heat pump unit array ［J］. Journal of Computational Methods in Sciences and Engineering ， 2022 ， 22 （ 6 ）： 2387 - 2411 .

雷艳杰，陈奎 . 空气源热泵集群式布置的采暖系统中冷岛效应的产生机理及控制措施［J］. 节能与环保， 2021 （ 5 ）： 51 - 54 .

LEI Yanjie ， CHEN Kui . The generating mechanism and controlling measures of cold island effect in clustered air-source heat pump heating system ［J］. Energy Conservation & Environmental Protection ， 2021 （ 5 ）： 51 - 54 .

LIANG Shimin ， WANG Han ， BAI Xiaoxia ， et al . A field study on the impacts of cold island effect on operating performances of air source heat pump array for space heating ［J］. Journal of Building Engineering ， 2024 ， 82 ： 108266 .

邓春芳 . 间接测量误差分析及数据处理［J］. 北京信息科技大学学报（自然科学版）， 2010 ， 25 （ 4 ）： 79 - 81 .

DENG Chunfang . Analysis of indirect measurement error and data processing ［J］. Journal of Beijing Information Science & Technology University ， 2010 ， 25 （ 4 ）： 79 - 81 .

ZHU Jiahe ， SUN Yuying ， WANG Wei ， et al . A novel temperature-humidity-time defrosting control method based on a frosting map for air-source heat pumps ［J］. International Journal of Refrigeration ， 2015 ， 54 ： 45 - 54 .

王伟，刘景东，孙育英，等 . 空气源热泵两种新型高效除霜控制方法的实测研究［J］. 制冷与空调（北京）， 2017 ， 17 （ 3 ）： 67 - 76 .

WANG Wei ， LIU Jingdong ， SUN Yuying ， et al . Field test study of two types of the novel efficient defrosting control methods for air source heat pumps ［J］. Refrigeration and Air-conditioning ， 2017 ， 17 （ 3 ）： 67 - 76 .

ZHOU B ， RYBSKI D ， KROPP J P . On the statistics of urban heat island intensity ［J］. Geophysical Research Letters ， 2013 ， 40 （ 20 ）： 5486 - 5491 .

LIU R ， SOGACHEV A ， YANG X ， et al . Investigating microclimate effects in an oasis-desert interaction zone ［J］. Agricultural and Forest Meteorology ， 2020 ， 290 ： 107992 .

LI Zhaoyang ， WANG Wei ， SUN Yuying ， et al . A novel defrosting initiating method for air source heat pumps based on the optimal defrosting initiating time point ［J］. Energy and Buildings ， 2020 ， 222 ： 110064 .

Views

764

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

No data

Related Author

Liang Shimin

Related Institution

No data

Address：10/F, Yindu Mansion, 67 Fucheng Road, Haidian Dist, Beijing, China Postal code：100142
Tel：010-68711412 Email：editor@car.org.cn
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 京ICP备09064830号-19 京公网安备11010802024621
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.

⁰