空气源热泵冬季结霜原因与除霜方法

作者:英泊索尔 发布时间:2020-01-08


当空气源热泵机组在正常工况下运行时,蒸发器从周围空气中吸收热量,导致蒸发器翅片表面温度降低。随着循环的进行,蒸发器翅片表面温度继续降低,直至低于周围空气的露点温度时,空气中的水蒸汽便在翅片表面结露,若翅片温度低于℃,其表面会出现结霜现象。

随着循环的继续进行,霜层会进一步加厚,逐渐覆盖整个蒸发器。气和工质之间的换热热阻,严重阻碍了蒸发器的换热性能。不仅如此,霜层的增厚还加大了空气流过翅片的阻力,降低了空气流量,导致蒸发器性能衰减。这些问题都将导致热泵产品不能正常工作甚至损坏。那么,有哪些合理有效的除霜方法呢?

1、逆循环除霜

一种是在蒸发器盘管上安装温度传感器,通过检测室外盘管温度来判断是否结霜。另一种是通过检测冷凝器盘管温度与室温(或水温)的差值来判断室外蒸发器是否结霜,即当蒸发器结霜后,其换热效率降低,导致冷凝器的换热量下降,盘管温度下降,当检测到冷凝器盘管温度与室温(或水温)的差值低于一定值时,可以判断室外换热器结霜较严重。

除霜时启动换向除霜程序,四通换向阀动作,改变制冷剂的流向,让机组由制热运行状态转为制冷运行状态,压缩机排出的高温气体通过四通阀切换至室外换热器中进行融霜,当室外盘管温度上升到某一温度值时,结束除霜。

2、热电除霜

通过在换热器上安装适当功率的电阻,当蒸发器上霜层积累到一定程度时,开关开启,电阻丝通电发热融霜。这一方法简单易行,但从节能角度来看不可取。

3、风机反转法除霜

该方法是在换向除霜的基础上改进而来,即在除霜过程中启用风扇反转,使其按反方向送风,强制空气由非结霜侧进入风侧换热器并向结霜侧流动,将被加热的空气吹向霜层而除霜。这种除霜方式充分利用了风侧换热器的热量,依靠对流、导热、辐射3种传热方式同时融霜,效率明显优于传统除霜方式。同时,一定的风压还能促使霜壳瓦解脱离换热器表面,对流换热的加入使得除霜过程进行得迅速而彻底。但由于增加了中间继电器和压力开关等器件,加大了生产成本。


空气能热泵除霜方法


4、水力除霜

对于大型热泵系统,常采用水力除霜的措施。通过用热水冲淋室外蒸发器达到除霜的目的。这种除霜方式设备简单,但是造成了除霜后蒸发器周围空气含湿量太高,容易再次结霜,不适合在北方等气温较低的地区使用。且对水资源的浪费较大,需要独立的水系统。

5、制冷剂过冷放热除霜

该方法是将冷凝器出来的制冷剂过冷后节流,再进入蒸发器以融化蒸发器上的霜层。在制热工况的除霜状态下,4个电磁阀只打开一个,由冷凝器出来的液态制冷剂,从打开的电磁阀进入翅片换热器进行过冷放热除霜,再进入与打开电磁阀所对应的气液分离器。从气液分离器出液口出来的制冷剂进入集液管,再经节流阀进入分配器,经过单向阀进入余下的3个管路进入蒸发器蒸发,气态制冷剂进入对应的气液分离器,然后从出气口汇集到集气管再经斯通换向阀进入压缩机,完成循环。通过设置在微霜时就将霜除掉,从而使机组在无霜状态下运行。

6、气动除霜

该方式利用压缩空气产生高速射流直接吹除霜层,随时清除蒸发器表面上的微小凝霜,使蒸发器表面始终保持无霜状态。它最大的优势在于不间断的对室内供热,室内热环境波动微弱,保证了舒适度。但是压缩空气需要增加额外功耗,整机的造价成本也较高。

目前,国内大多数空气源热泵热水器生产企业主要采用热气除霜方法,具体为逆循环除霜和热气旁通除霜。逆循环除霜会影响到空气源热泵热水器的供水,即在除霜期间,无法为用户提供有效水温的热水,同时,经过除霜后,原有的热水温度会降低,从能量角度讲,这种除霜过程的损失相当于两倍除霜时间的停机,经测算,会使机组的供热量下降10%左右。

并且,四通阀频繁换向会影响其可靠性及寿命。而热气旁通除霜由于高压侧冷媒的热量还是来自于蒸发器中吸收的热量,当气温较低,除霜不够快时,将没有足够热量吸收,会使主机进入保护性停机状态。如采用简单的旁通之路,则易产生压缩机液击现象。同时,在除霜过程中,因压缩机的排气量减少,会影响加热热水的效果,无法满足正常热水量的需求。