風冷熱泵結霜、除霜問題討論

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。總體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。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。控制除霜則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。