風(fēng)冷熱泵結(jié)霜、除霜問題討論

結(jié)霜的原因：

風(fēng)冷熱泵以環(huán)境空氣為冷源，因此具有較強的環(huán)境依賴性，若環(huán)境溫度越低，機(jī)組供熱越小。當(dāng)室外蒸發(fā)器肋片的表面溫度低于水蒸氣的露點溫度時，其表面將會產(chǎn)生凝結(jié)水，若環(huán)境溫度低于0度，就會在蒸發(fā)器表面結(jié)霜。

影響結(jié)霜的主要因素：

室外溫度、濕度、氣流速度。

肋片間距、沿氣流方向管排數(shù)、肋片表面粗糙度。

此外，機(jī)組運行時間越長越容易結(jié)霜，上一次開停機(jī)時間越短，越可能加劇結(jié)霜的傾向。夜間運行，結(jié)霜現(xiàn)象更突出。

霜的總體結(jié)構(gòu)分為冰柱，冰球，冰層，空氣泡。

結(jié)霜初期：

霜層表面粗糙，增加了換熱面積。

空氣流通截面減小，空氣流速增大，空氣側(cè)對流換熱系數(shù)增大，加強換熱。

結(jié)霜后期：

霜在蒸發(fā)器表面沉積會增加熱阻。

積聚的霜同時會增大流經(jīng)蒸發(fā)器的空氣阻力，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)工作點偏倚，從而使系統(tǒng)的空氣流量減少，導(dǎo)致蒸發(fā)器換熱量減小。

最終結(jié)果：

結(jié)霜一方面導(dǎo)致空氣與制冷劑之間的傳熱熱阻增大，另一方面，霜的厚度增加，使空氣流動阻力增加，空氣流量減小，風(fēng)側(cè)換熱能力降低?？傮w上降低了傳熱效果及運行性能。當(dāng)霜增加到一定厚度以后，換熱量快速下降。

有實驗數(shù)據(jù)：當(dāng)室外換熱器空氣流量由非結(jié)霜狀態(tài)時的74m³/min，降到20m³/min，風(fēng)側(cè)換熱量下降20%。

關(guān)于除霜的方法：

* 電加熱法

* 反循環(huán)除霜法

* 熱氣旁通法

* 相變蓄熱裝置輔助除霜

電加熱管：

反循環(huán)除霜：

除霜時，壓縮機(jī)停機(jī)，四通換向閥由制熱模式轉(zhuǎn)換到制冷模式，壓縮機(jī)開啟，熱泵機(jī)組由制熱變?yōu)橹评?。原本為蒸發(fā)器的室外機(jī)變?yōu)槔淠?，壓縮機(jī)輸出的高溫高壓氣體直接進(jìn)入到室外機(jī)，將熱量釋放到霜層里面，再經(jīng)過節(jié)流閥，到室內(nèi)機(jī)，這時會產(chǎn)生制冷效果。除霜完成后，再轉(zhuǎn)換模式，繼續(xù)向室內(nèi)供熱。

熱氣旁通法除霜：

熱氣旁通法是基于反循環(huán)除霜的一種改進(jìn)方法。可以縮短除霜的時間，提高除霜效率，并取得更好的除霜效果。

除霜原理：在除霜工況下，壓縮機(jī)輸出的高溫高壓氣體直接經(jīng)電磁融霜閥到室外機(jī)除霜，然后直接回到氣液分離器，再至壓縮機(jī)，構(gòu)成一個小的循環(huán)?？刂瞥獎t采用差動型除霜溫控器。兩個傳感器分別感應(yīng)盤管溫度和環(huán)境溫度，兩者的溫度插值控制除霜開始溫度。

空調(diào)器進(jìn)入除霜后，必須要求一次性將霜層除干凈，一旦未除掉，又進(jìn)入制熱過程，未除掉的霜層和除霜水將會快速的凍結(jié)成為密度較大的霜或冰，當(dāng)系統(tǒng)再次進(jìn)入除霜時，很難將霜層除掉。為了避免這種情況，監(jiān)控蒸發(fā)器溫度，壓縮機(jī)回氣管溫度，和室外溫度，要求蒸發(fā)溫度大于3度，回氣管溫度大于0度。

相變蓄熱裝置輔助除霜：利用相變蓄熱技術(shù)，將填充DX40相變材料板的新型蓄熱裝置與空氣源熱泵機(jī)組相連接，利用相變蓄熱裝置的蓄放熱特性，補償除霜需要的熱。熱泵機(jī)組供熱的同時，相變蓄熱裝置蓄熱，當(dāng)熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)換為除霜模式時，蓄熱裝置向空調(diào)房間放出熱量，同時輔助除霜。

除霜原理：在達(dá)到一定條件（每種空調(diào)出場已經(jīng)設(shè)置好：如翅片溫度低于環(huán)境溫度X°且持續(xù)X分鐘）后，開始除霜，此時系統(tǒng)改變?yōu)橹评淠Ｊ?，四通閥將內(nèi)外機(jī)功能互換，外機(jī)內(nèi)冷媒為高溫高壓氟利昂，融化了冰塊，達(dá)到設(shè)定條件后除霜結(jié)束（廠家已設(shè)置好，一般為外機(jī)翅片溫度達(dá)到X°），更換為制冷模式。

思路1：使空氣中的水不凝結(jié)或者除去空氣重的水蒸氣。

想法1：循環(huán)高濃度鹽水噴淋蒸發(fā)器

原理：當(dāng)空氣重的水分子凝結(jié)出來，首先肯定是達(dá)到露點，從而液化，一旦在蒸發(fā)器附近液化，馬上就會溶于高濃度的鹽水，鹽水因為濃度高，所以凝固點低，所以我們只需要設(shè)計一個適合的擋水板防止鹽水被風(fēng)扇吹出，再取適合的辦法使鹽水保持在一定的濃度，即可保證空調(diào)的續(xù)航蒸發(fā)。

缺點：噴淋水的濃度不好控制，可能要時常加鹽。

想法2：干燥劑除濕。

原理：冬季的蒸發(fā)器的入風(fēng)口設(shè)置干燥劑（如CaO），等可以與水蒸氣反應(yīng)的物品，將換熱的空氣中的水蒸氣徹底除去，這樣便不會出現(xiàn)結(jié)霜的情況，而且如果將干燥劑做成帶狀的可拆卸裝置，更換應(yīng)該會很方便。

缺點：將會在干燥劑上增加一筆投資。

思路2：析出冰主要是因為換熱介質(zhì)含有水所致，換一種不含有水的介質(zhì)作為換熱機(jī)制即可。

想法4：使用冷卻水循環(huán)。

原理：在制冷循環(huán)的外面增加一個冷凝水循環(huán)，而這個循環(huán)的介質(zhì)不能用水，應(yīng)該使用在0度附近性質(zhì)穩(wěn)定，且與水與空氣互不相容為最佳。冷卻液被蒸發(fā)器帶走熱量，然后以噴淋的方式與空氣換熱，并且不發(fā)生質(zhì)交換，即可達(dá)到目的。

缺點：體積過大，投資較高。

想法5：區(qū)域式的地源熱泵，或者江水源熱泵。

地源和江水源可以有效解決結(jié)冰的問題。但是這種形式的空調(diào)適合集中式的供暖，單個用戶無力做這種安裝，所以適合一個小區(qū)或者一個區(qū)域做一個地源熱泵供暖機(jī)組。

缺點：初投資大，需要物業(yè)管理。