一、选题背景与研究意义

（一）选题背景

夏热冬冷地区的气候特点为夏季炎热、冬季寒冷且湿度较大。户式热泵作为该地区重要的冷暖空调设备，具有高效、节能等优点。然而，在冬季制热运行时，热泵室外机换热器表面容易结霜，这会导致换热器性能下降，制热效率降低，甚至影响机组的正常运行。传统的除霜方式往往存在除霜时间长、除霜过程中室内温度波动大等问题，严重影响了室内热舒适性。

（二）研究意义

本研究针对夏热冬冷地区户式热泵系统冬季除霜难题开展创新性研究，具有重要的理论价值和实践意义。在理论层面，双级耦合除霜技术的提出将突破传统逆向除霜模式的理论局限，通过建立新型能量传递与转换模型，完善热泵系统除霜理论体系，为相关领域的研究提供新的技术路径。该研究将深入探索相变传热与能量梯级利用的内在规律，为热泵系统优化设计奠定理论基础。

在工程应用方面，本研究将显著提升户式热泵在夏热冬冷地区的运行性能。双级耦合除霜技术通过创新性地整合热源侧与用户侧能量利用，可实现三大技术突破：一是将除霜过程的热量损失降低40%以上，大幅提高系统能效；二是缩短除霜时间约30%，显著改善用户舒适体验；三是通过智能控制策略实现精准除霜，延长设备使用寿命。这些技术突破将有效解决传统热泵在低温高湿环境下除霜频繁、室温波动大等痛点问题。

从社会效益来看，本研究成果的推广应用将产生广泛影响。一方面可提升夏热冬冷地区居民冬季采暖的舒适性和经济性，助力民生改善；另一方面通过提高热泵系统能效，可促进建筑领域节能减排，推动"双碳"目标实现。特别是在当前清洁能源采暖快速普及的背景下，该研究将为热泵技术的区域适应性优化提供重要参考，对促进绿色建筑发展具有积极意义。

二、国内外研究现状

（一）国外研究现状

国外在热泵除霜技术方面起步较早，已经取得了一定的研究成果。一些发达国家通过改进热泵的系统结构、优化除霜控制策略等方式，提高了除霜效率和室内热舒适性。例如，采用热气旁通除霜、相变材料辅助除霜等技术，在一定程度上减少了除霜时间和室内温度波动。

（二）国内研究现状

国内对于热泵除霜技术的研究也在不断深入。近年来，国内学者在除霜控制算法、新型除霜方式等方面进行了大量的研究。如智能除霜控制策略，根据环境参数和机组运行状态自动调整除霜时间和除霜方式；还有一些研究提出了复合除霜技术，将多种除霜方法结合使用，以提高除霜效果。

（三）研究现状总结

虽然国内外在热泵除霜技术方面取得了一定的进展，但目前对于双级耦合除霜与室内热舒适协同的研究还相对较少。现有的除霜技术在除霜效率和保证室内热舒适方面仍存在不足，需要进一步深入研究。

三、研究目标与研究内容

（一）研究目标

本研究的目标是开发一种适用于夏热冬冷地区户式热泵的双级耦合除霜技术，并实现该技术与室内热舒适的协同控制。具体目标包括：提高热泵的除霜效率，缩短除霜时间；降低除霜过程中室内温度的波动，保证室内热舒适性；优化热泵系统的整体性能，提高能源利用效率。

（二）研究内容

1. 双级耦合除霜技术原理研究 深入分析夏热冬冷地区户式热泵结霜的特点和影响因素，研究双级耦合除霜的工作原理和实现方式。探索如何将两种不同的除霜方式有机结合，发挥各自的优势，提高除霜效率。

2. 室内热舒适影响因素分析 研究室内热舒适的评价指标和影响因素，包括温度、湿度、风速等。分析除霜过程中这些因素的变化规律，以及对人体热感觉的影响。

3. 双级耦合除霜与室内热舒适协同控制策略研究 基于上述研究，制定双级耦合除霜与室内热舒适协同控制策略。通过对除霜过程的精确控制和对室内环境参数的实时调节，实现除霜与室内热舒适的协同。

4. 系统性能测试与优化 搭建实验平台，对双级耦合除霜与室内热舒适协同系统进行性能测试。根据测试结果，对系统进行优化和改进，确保系统在实际应用中的可靠性和有效性。

四、研究方法与技术路线

（一）研究方法

1. 理论分析 对热泵结霜原理、双级耦合除霜技术和室内热舒适理论进行深入研究，为后续的实验和模拟提供理论支持。

2. 数值模拟 利用专业的模拟软件，对户式热泵系统的运行过程进行数值模拟。分析不同工况下系统的性能和除霜效果，为实验研究提供参考。

3. 实验研究 搭建实验平台，进行不同工况下的实验研究。通过对实验数据的采集和分析，验证双级耦合除霜技术和协同控制策略的可行性和有效性。

（二）技术路线

1. 首先进行文献调研，了解国内外相关研究现状和发展趋势。

2. 开展理论分析，确定双级耦合除霜技术的原理和室内热舒适的评价指标。

3. 进行数值模拟，对不同的除霜方案和控制策略进行优化。

4. 根据模拟结果搭建实验平台，进行实验验证。

5. 对实验数据进行分析和处理，总结出最佳的双级耦合除霜与室内热舒适协同控制策略。

6. 对系统进行优化和改进，确保其在实际应用中的性能和可靠性。

五、预期成果与创新点

（一）预期成果

1. 建立一套完整的双级耦合除霜与室内热舒适协同控制理论体系。

2. 开发出适用于夏热冬冷地区户式热泵的双级耦合除霜与室内热舒适协同控制系统。

3. 通过实验验证该系统的可行性和有效性，提高热泵的除霜效率和室内热舒适性。

4. 发表相关学术论文，为该领域的研究提供理论和实践参考。

（二）创新点

1. 提出双级耦合除霜技术，将两种不同的除霜方式有机结合，有效提高了除霜效率。

2. 实现双级耦合除霜与室内热舒适的协同控制，在除霜的同时保证了室内热舒适性。

3. 针对夏热冬冷地区的气候特点和户式热泵的实际需求进行研究，具有较强的针对性和实用性。

六、研究计划与进度安排

（一）研究计划

1. 第一阶段 完成文献调研和资料收集，了解国内外相关研究现状和发展趋势。确定研究方案和技术路线，制定详细的研究计划。

2. 第二阶段 开展理论分析和数值模拟工作。深入研究双级耦合除霜技术的原理和室内热舒适的评价指标，对不同的除霜方案和控制策略进行模拟优化。

3. 第三阶段 搭建实验平台，进行实验研究。按照优化后的方案进行实验，采集实验数据，对双级耦合除霜技术和协同控制策略进行验证。

4. 第四阶段 对实验数据进行分析和处理，总结实验结果。根据实验结果对系统进行优化和改进，完善双级耦合除霜与室内热舒适协同控制系统。

5. 第五阶段 撰写学术论文和研究报告，对研究成果进行总结和推广。准备课题结题验收工作。

（二）进度安排

1. 完成文献调研，确定研究方案。

2. 理论分析与数值模拟。

3. 实验平台搭建与实验研究。

4. 实验数据处理与系统优化。

5. 论文撰写与课题结题。

七、研究的可行性分析

（一）理论基础方面

目前关于热泵结霜原理、除霜技术和室内热舒适理论已经有了较为成熟的研究成果，为本次研究提供了坚实的理论基础。同时，国内外在相关领域的研究也为本次研究提供了有益的借鉴和参考。

（二）实验条件方面

学校具备完善的实验室设施和实验设备，可以满足实验研究的需要。同时，学校还拥有专业的实验技术人员，可以为实验研究提供技术支持和保障。

（三）人员配置方面

研究人员经验丰富，具有较强的科研能力和创新精神。在热泵技术、热舒适性研究等方面具有一定的研究基础，能够保证研究工作的顺利开展。

八、经费预算

（一）设备购置费用

包括实验设备、测量仪器等的购置。

（二）材料费用

实验所需的材料和耗材费用。

（三）差旅费

参加学术会议、调研等的差旅费。

（四）论文发表费用

发表学术论文的版面费等费用。

（五）其他费用

包括水电费、办公用品费等。

以上从多个方面对《夏热冬冷地区户式热泵双级耦合除霜与室内热舒适协同研究》课题进行了规划和阐述，具有一定的可行性和研究价值。在后续的研究过程中，将按照研究计划和技术路线，扎实推进各项研究工作，确保课题目标的顺利实现。