熱泵應用及結霜條件

　　當空氣源熱泵機組在正常工況下運行時，蒸發(fā)器從周圍空氣中吸收熱量，導致蒸發(fā)器翅片表面溫度降低。隨著循環(huán)的進行，蒸發(fā)器翅片表面溫度繼續(xù)降低，直至低于周圍空氣的露點溫度時，空氣中的水蒸汽便在翅片表面結露，若翅片溫度低于0℃，其表面會出現結霜現象。隨著循環(huán)的繼續(xù)進行，霜層會進一步加厚，逐漸覆蓋整個蒸發(fā)器。霜層的出現增大了空氣和工質之間的換熱熱阻，嚴重阻礙了蒸發(fā)器的換熱性能。不僅如此，霜層的增厚還加大了空氣流過翅片的阻力，降低了空氣流量，導致蒸發(fā)器性能衰減。這些問題都將導致熱泵產品不能正常工作甚至損壞。因此，采用合理有效的除霜方法顯得尤為重要。

 

除霜方式分析

熱電除霜

　　通過在換熱器上安裝適當功率的電阻，當蒸發(fā)器上霜層積累到一定程度時，開關開啟，電阻絲通電發(fā)熱融霜。這一方法簡單易行，但從節(jié)能角度來看不可取。

逆循環(huán)除霜

　　一種是在蒸發(fā)器盤管上安裝溫度傳感器，通過檢測室外盤管溫度來判斷是否結霜。另一種是通過檢測冷凝器盤管溫度與室溫（或水溫）的差值來判斷室外蒸發(fā)器是否結霜，即當蒸發(fā)器結霜后，其換熱效率降低，導致冷凝器的換熱量下降，盤管溫度下降，當檢測到冷凝器盤管溫度與室溫（或水溫）的差值低于一定值時，可以判斷室外換熱器結霜較嚴重。

　　除霜時啟動換向除霜程序，四通換向閥動作，改變制冷劑的流向，讓機組由制熱運行狀態(tài)轉為制冷運行狀態(tài)，壓縮機排出的高溫氣體通過四通閥切換至室外換熱器中進行融霜，當室外盤管溫度上升到某一溫度值時，結束除霜。

制冷劑過冷放熱除霜

　　該方法是將冷凝器出來的制冷劑過冷后節(jié)流，再進入蒸發(fā)器以融化蒸發(fā)器上的霜層。

　　在制熱工況的除霜狀態(tài)下，4個電磁閥只打開一個，由冷凝器出來的液態(tài)制冷劑，從打開的電磁閥進入翅片換熱器進行過冷放熱除霜，再進入與打開電磁閥所對應的氣液分離器。從氣液分離器出液口出來的制冷劑進入集液管，再經節(jié)流閥進入分配器，經過單向閥進入余下的3個管路進入蒸發(fā)器蒸發(fā)，氣態(tài)制冷劑進入對應的氣液分離器，然后從出氣口匯集到集氣管再經斯通換向閥進入壓縮機，完成循環(huán)。通過設置在微霜時就將霜除掉，從而使機組在無霜狀態(tài)下運行。

風機反轉法除霜

　　該方法是在換向除霜的基礎上改進而來，即在除霜過程中啟用風扇反轉，使其按反方向送風，強制空氣由非結霜側進入風側換熱器并向結霜側流動，將被加熱的空氣吹向霜層而除霜。這種除霜方式充分利用了風側換熱器的熱量，依靠對流、導熱、輻射3種傳熱方式同時融霜，效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)除霜方式。同時，一定的風壓還能促使霜殼瓦解脫離換熱器表面，對流換熱的加入使得除霜過程進行得迅速而徹底。但由于增加了中間繼電器和壓力開關等器件，加大了生產成本。

水力除霜

　　對于大型熱泵系統(tǒng)，常采用水力除霜的措施。通過用熱水沖淋室外蒸發(fā)器達到除霜的目的。這種除霜方式設備簡單，但是造成了除霜后蒸發(fā)器周圍空氣含濕量太高，容易再次結霜，不適合在北方等氣溫較低的地區(qū)使用。且對水資源的浪費較大，需要獨立的水系統(tǒng)。

氣動除霜

　　該方式利用壓縮空氣產生高速射流直接吹除霜層，隨時清除蒸發(fā)器表面上的微小凝霜，使蒸發(fā)器表面始終保持無霜狀態(tài)。它最大的優(yōu)勢在于不間斷的對室內供熱，室內熱環(huán)境波動微弱，保證了舒適度。但是壓縮空氣需要增加額外功耗，整機的造價成本也較高。

 

　　目前，國內大多數空氣源熱泵熱水器生產企業(yè)主要采用熱氣除霜方法，具體為逆循環(huán)除霜和熱氣旁通除霜。逆循環(huán)除霜會影響到空氣源熱泵熱水器的供水，即在除霜期間，無法為用戶提供有效水溫的熱水，同時，經過除霜后，原有的熱水溫度會降低，從能量角度講，這種除霜過程的損失相當于兩倍除霜時間的停機，經測算，會使機組的供熱量下降l0％左右。

并且，四通閥頻繁換向會影響其可靠性及壽命。而熱氣旁通除霜由于高壓側冷媒的熱量還是來自于蒸發(fā)器中吸收的熱量，當氣溫較低，除霜不夠快時，將沒有足夠熱量吸收，會使主機進入保護性停機狀態(tài)。如采用簡單的旁通之路，則易產生壓縮機液擊現象。同時，在除霜過程中，因壓縮機的排氣量減少，會影響加熱熱水的效果，無法滿足正常熱水量的需求。