結霜的原因:
風冷熱泵以環境空氣為冷源,因此具有較強的環境依賴性,若環境溫度越低,機組供熱越小。當室外蒸發器肋片的表面溫度低于水蒸氣的露點溫度時,其表面將會產生凝結水,若環境溫度低于0度,就會在蒸發器表面結霜。
影響結霜的主要因素:
室外溫度、濕度、氣流速度。
肋片間距、沿氣流方向管排數、肋片表面粗糙度。
此外,機組運行時間越長越容易結霜,上一次開停機時間越短,越可能加劇結霜的傾向。夜間運行,結霜現象更突出。
霜的總體結構分為冰柱,冰球,冰層,空氣泡。
結霜初期:
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,空氣側對流換熱系數增大,加強換熱。
結霜后期:
霜在蒸發器表面沉積會增加熱阻。
積聚的霜同時會增大流經蒸發器的空氣阻力,導致風機工作點偏倚,從而使系統的空氣流量減少,導致蒸發器換熱量減小。
最終結果:
結霜一方面導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,風側換熱能力降低??傮w上降低了傳熱效果及運行性能。當霜增加到一定厚度以后,換熱量快速下降。
有實驗數據:當室外換熱器空氣流量由非結霜狀態時的74m3/min,降到20m3/min,風側換熱量下降20%。
關于除霜的方法:
* 電加熱法
* 反循環除霜法
* 熱氣旁通法
* 相變蓄熱裝置輔助除霜
電加熱管:
反循環除霜:
除霜時,壓縮機停機,四通換向閥由制熱模式轉換到制冷模式,壓縮機開啟,熱泵機組由制熱變為制冷。原本為蒸發器的室外機變為冷凝器,壓縮機輸出的高溫高壓氣體直接進入到室外機,將熱量釋放到霜層里面,再經過節流閥,到室內機,這時會產生制冷效果。除霜完成后,再轉換模式,繼續向室內供熱。
熱氣旁通法除霜:
熱氣旁通法是基于反循環除霜的一種改進方法??梢钥s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,壓縮機輸出的高溫高壓氣體直接經電磁融霜閥到室外機除霜,然后直接回到氣液分離器,再至壓縮機,構成一個小的循環??刂瞥獎t采用差動型除霜溫控器。兩個傳感器分別感應盤管溫度和環境溫度,兩者的溫度插值控制除霜開始溫度。
空調器進入除霜后,必須要求一次性將霜層除干凈,一旦未除掉,又進入制熱過程,未除掉的霜層和除霜水將會快速的凍結成為密度較大的霜或冰,當系統再次進入除霜時,很難將霜層除掉。為了避免這種情況,監控蒸發器溫度,壓縮機回氣管溫度,和室外溫度,要求蒸發溫度大于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,將填充DX40相變材料板的新型蓄熱裝置與空氣源熱泵機組相連接,利用相變蓄熱裝置的蓄放熱特性,補償除霜需要的熱。熱泵機組供熱的同時,相變蓄熱裝置蓄熱,當熱泵機組轉換為除霜模式時,蓄熱裝置向空調房間放出熱量,同時輔助除霜。
除霜原理:在達到一定條件(每種空調出場已經設置好:如翅片溫度低于環境溫度X°且持續X分鐘)后,開始除霜,此時系統改變為制冷模式,四通閥將內外機功能互換,外機內冷媒為高溫高壓氟利昂,融化了冰塊,達到設定條件后除霜結束(廠家已設置好,一般為外機翅片溫度達到X°),更換為制冷模式。
思路1:使空氣中的水不凝結或者除去空氣重的水蒸氣。
想法1:循環高濃度鹽水噴淋蒸發器
原理:當空氣重的水分子凝結出來,首先肯定是達到露點,從而液化,一旦在蒸發器附近液化,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,所以我們只需要設計一個適合的擋水板防止鹽水被風扇吹出,再取適合的辦法使鹽水保持在一定的濃度,即可保證空調的續航蒸發。
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:冬季的蒸發器的入風口設置干燥劑(如CaO),等可以與水蒸氣反應的物品,將換熱的空氣中的水蒸氣徹底除去,這樣便不會出現結霜的情況,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含有水所致,換一種不含有水的介質作為換熱機制即可。
想法4:使用冷卻水循環。
原理:在制冷循環的外面增加一個冷凝水循環,而這個循環的介質不能用水,應該使用在0度附近性質穩定,且與水與空氣互不相容為最佳。冷卻液被蒸發器帶走熱量,然后以噴淋的方式與空氣換熱,并且不發生質交換,即可達到目的。
缺點:體積過大,投資較高。
想法5:區域式的地源熱泵,或者江水源熱泵。
地源和江水源可以有效解決結冰的問題。但是這種形式的空調適合集中式的供暖,單個用戶無力做這種安裝,所以適合一個小區或者一個區域做一個地源熱泵供暖機組。
缺點:初投資大,需要物業管理。
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