空气源热泵冬季结霜条件与除霜方法
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0℃,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。霜层的出现增大了空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。因此,采用合理有效的除霜方法显得尤为重要。
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。
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。
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。
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。
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。
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。