結(jié)霜和化霜的概念
空氣中有大量的水蒸氣，當(dāng)水蒸氣遇到較冷的物體,，并低于露點(diǎn)溫度時(shí),，就會(huì)結(jié)露?？諝饽軣岜蔑L(fēng)側(cè)的換熱器是蒸發(fā)器,，液態(tài)冷媒在管翅式蒸發(fā)器中膨脹蒸發(fā)，需要吸收空氣中大量的熱量,，這些熱量來(lái)自空氣中的顯熱和潛熱,。其中吸收潛熱部分會(huì)導(dǎo)致翅片上結(jié)露。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃甚至更低時(shí),，此時(shí)的蒸發(fā)溫度低于0℃,，翅片也會(huì)低于0℃，結(jié)露的水就會(huì)變成細(xì)細(xì)的冰,，這就是結(jié)霜,。冰是熱的不良導(dǎo)體，當(dāng)蒸發(fā)器的表面覆蓋上蓬松的霜時(shí),，就像穿上了“一件保暖的衣服”,，換熱能力急劇下降，這又導(dǎo)致了霜的進(jìn)一步凝結(jié),。如此惡性循環(huán),，熱泵的制熱能力就急劇衰減。這是,，如果不把霜除掉,，輕則導(dǎo)致產(chǎn)水量下降，重的導(dǎo)致壓縮機(jī)的回氣量大幅減小,，而導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度過(guò)高,，最終燒毀壓機(jī)。因?yàn)榛貧獠粌H是壓縮機(jī)做功的載體,，同時(shí)也是壓縮機(jī)機(jī)械和電器部分的冷卻劑,。所以化霜是空氣源熱泵無(wú)法回避的一個(gè)課題,。
我們應(yīng)該看到,，結(jié)霜具有不好的一面，也要看到其有利的一面,。畢竟空氣中的水蒸氣凝結(jié)成水,，變成冰，釋放出大量的熱量被熱泵吸收了,，如果沒(méi)有水蒸氣,，單純的空氣,，其熱容量是比較小的。假如我們每次霜的重量是1kg,，那么我們已經(jīng)吸收了1kg水的汽化潛熱（2300kJ）和凝固熱(330kJ),，總供大約是2630kJ的熱量。但我們化掉1kg的霜需要消耗多少熱量呢,？理論上講,，也就是330kJ就可以了，考慮到一部分熱量損失,，應(yīng)該也不會(huì)超過(guò)600kJ,。良好的除霜系統(tǒng)
一個(gè)設(shè)計(jì)良好的熱泵系統(tǒng)，關(guān)鍵有四點(diǎn),，一是減少結(jié)霜的頻率,，也就是說(shuō)，盡量讓系統(tǒng)的無(wú)霜工作時(shí)間加長(zhǎng),，二是準(zhǔn)確的化霜的進(jìn)入點(diǎn),，三是化霜的速度，四是退出化霜的準(zhǔn)確度,。
結(jié)霜的速度
結(jié)霜是不可避免的,，但是，減緩結(jié)霜的速度是有可能的,。結(jié)霜的速度和蒸發(fā)器,，節(jié)流方式，風(fēng)量和冷凝溫度有關(guān)系,。
A）蒸發(fā)器
蒸發(fā)器是決定熱泵的吸熱能力最重要的因素之一,。由于熱泵的工作范圍遠(yuǎn)比空調(diào)的寬，而且空調(diào)主要側(cè)重于制冷,，一般設(shè)計(jì)室外換熱器時(shí)是以制冷國(guó)標(biāo)工況來(lái)選擇的,，也就是側(cè)重于優(yōu)先冷凝的設(shè)計(jì)。但熱泵是需要優(yōu)先蒸發(fā)的設(shè)計(jì),。蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)要注意以下幾點(diǎn)：
面積要比傳統(tǒng)空調(diào)冷凝器大30%~50%,，確保在環(huán)境溫度較低時(shí)，仍能吸收到足夠的熱量,；
翅片間距盡可能寬一些,，要用波紋片或平片，不要用開(kāi)窗片,。片距推薦在2.5mm以上,。
制冷劑分路盡可能多一些，要注意每路分配的均勻性,。注意分配毛細(xì)管的尺寸的選擇,；
冷凝器的排數(shù)不宜超過(guò)4排,。
B）節(jié)流方式
節(jié)流方式推薦用電子膨脹閥，不推薦采用熱力膨脹閥和毛細(xì)管,。由于環(huán)境溫度范圍跨度很大,，從-15℃~43℃，熱力膨脹閥很難滿(mǎn)足如此大的溫度范圍,，毛細(xì)管基本是固定流量的,，更不推薦使用。
C）風(fēng)量
常規(guī)空調(diào)冷凝器的風(fēng)量一般設(shè)計(jì)在1馬力的壓縮機(jī)在800~1000m3/h左右,，但對(duì)于熱泵蒸發(fā)器,，其風(fēng)量會(huì)受到冷凝水的影響，所以,，熱泵蒸發(fā)器的風(fēng)量要1馬力的壓縮機(jī)1200m3/h以上,，在噪音能被接受的情況下，越大越好,。需要注意的是,，這是裝在機(jī)器上實(shí)際的風(fēng)量，而不是風(fēng)機(jī)的標(biāo)稱(chēng)值,。
D）冷凝溫度
冷凝溫度也會(huì)影響結(jié)霜的速度,。熱泵是一個(gè)熱量轉(zhuǎn)移的裝置，理想的狀況是吸熱能力和放熱能力是匹配的,。但當(dāng)水溫過(guò)低的時(shí)候,，會(huì)出現(xiàn)過(guò)冷凝的情況，特別是循環(huán)式熱水機(jī)在初始加熱階段,，都會(huì)出現(xiàn)過(guò)冷凝的現(xiàn)象,。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)冷凝現(xiàn)象時(shí)，冷凝壓力降低,，供液量增加,，這時(shí)，如果這時(shí)環(huán)境溫度在0-5度時(shí),，結(jié)霜速度就很快,，系統(tǒng)反復(fù)地結(jié)霜和化霜，這是一種惡性循環(huán),。表現(xiàn)就是機(jī)器的能力明顯下降,，無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的使用要求，往往要靠輔助電加熱,，這又導(dǎo)致電費(fèi)急劇上升,，這也是所有低配置的循環(huán)式熱水機(jī)的普遍現(xiàn)象,，甚至在市場(chǎng)上給用戶(hù)造成熱泵夏天出水可以,，冬天不行的印象,。給熱泵的推廣造成很大的困惑。由于直熱式熱水機(jī)的冷凝溫度和冷凝壓力是基本恒定的,，不存在過(guò)冷凝的現(xiàn)象,，杜絕了因?yàn)檫^(guò)冷凝造成的結(jié)霜過(guò)于頻繁的現(xiàn)象。提高了熱泵的整體能效,。
進(jìn)入化霜的準(zhǔn)確度
1）時(shí)間
按照國(guó)標(biāo),，除霜間隔應(yīng)在45分鐘以上，但是首次啟動(dòng)應(yīng)該不受此限制,，避免由于上次運(yùn)行的累積結(jié)霜造成的化霜不良,。
2）溫度
在一般情況下，工廠出廠設(shè)置的除霜進(jìn)入點(diǎn)是-7℃,，當(dāng)環(huán)境溫度是2~5℃時(shí),，環(huán)境濕度比較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置為-3℃.
制熱量衰減
3） 結(jié)霜對(duì)熱泵的最大影響是制熱量衰減,，如果能以制熱量的衰減來(lái)判斷進(jìn)入除霜的時(shí)機(jī),，應(yīng)該是比較準(zhǔn)確的。目前PHNIX的直熱是熱泵是有制熱量顯示的,。因?yàn)槊總€(gè)機(jī)器都有流量傳感器,，這樣，機(jī)器在時(shí)間和溫度條件的基礎(chǔ)上,，增加了制熱量的判斷條件,，減少了誤除霜的判斷。
化霜的速度
影響化霜速度（效率）的因素主要有化霜的模式和排水的順暢程度,。
化霜的模式
1）熱氣旁通化霜
熱氣旁通化霜就是壓縮機(jī)排氣通過(guò)電磁閥切換至室外管翅式蒸發(fā)器的管道里來(lái)化霜,。由于沒(méi)有外部熱源，其熱量全部來(lái)自壓縮機(jī)停機(jī)前的一些能量和壓縮機(jī)本身的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)出的熱量,。該熱量是有限的,。碰上環(huán)境溫度降低且結(jié)霜較厚時(shí)，有化霜不凈的風(fēng)險(xiǎn),，而且除霜時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)液擊現(xiàn)象,。其最大的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，同時(shí),，由于避免了四通閥的泄露,，提高了機(jī)組的能效比。PHNIX小型家庭整體式熱泵采用的是該除霜模式,。
2）四通閥換向化霜
四通換向閥化霜是系統(tǒng)采用四通閥換向的功能,，使蒸發(fā)器和冷凝器調(diào)換，這樣,，系統(tǒng)就可以從熱水中吸收熱量,，連同壓縮機(jī)的輸入功率,，一起用于蒸發(fā)器的化霜。其優(yōu)點(diǎn)是化霜速度快,，化霜干凈,。缺點(diǎn)是由于四通閥的有少量的泄露，會(huì)降低機(jī)組的的能效,，當(dāng)然影響取決于四通閥的質(zhì)量,，一般影響是很小的,；另外就是由于要從熱水中吸收熱量,，會(huì)對(duì)水箱的溫度有一定影響，但其影響是有限的,。比如對(duì)于一個(gè)5噸的熱水，13P的熱水機(jī)要化霜,，一般情況下化霜的時(shí)間為5分鐘以?xún)?nèi),，需要吸收的熱量約為3kWh,，相當(dāng)于5噸的水降溫0.5度左右,。這是可以接收的。PHNIX的商用熱泵的采用的是四通閥換向化霜模式,。
3）電加熱化霜
電加熱化霜主要應(yīng)用在冷庫(kù)的應(yīng)用,。一般在熱泵應(yīng)用較少,。原有用熱泵做輔助加熱的,，以減少對(duì)水箱溫度的影響,。但由于電加熱的功率有限,，即使是輔助電加熱,，其所起的作用也是有限的,。由于輸入功率的限制,，采用電加熱化霜的時(shí)間都會(huì)很長(zhǎng)，化霜的時(shí)間越長(zhǎng),，能耗就越大,。所以,，一般很少熱泵采用電加熱來(lái)化霜。
4）自然停機(jī)化霜
自然停機(jī)化霜主要應(yīng)用在0度以上的環(huán)境溫度下的熱泵的應(yīng)用,。其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，缺點(diǎn)是化霜速度慢,，尤其是霜層較厚時(shí),。一般應(yīng)用在高溫?zé)岜蒙稀?/p>
排水的順暢度
一個(gè)良好的化霜還要注意化霜結(jié)束后，排水是否順暢,。在環(huán)境溫度低于0度時(shí),，如果流水不順暢，會(huì)產(chǎn)生累積結(jié)冰現(xiàn)象,，最終造成化霜不良,，甚至?xí)斐蓹C(jī)器無(wú)法工作。
1）翅片形狀
為了使水順暢地沿翅片流下來(lái),，不建議采用開(kāi)窗片,，片距盡可能寬一些,，一般建議片距＞2.5mm,，采用親水片替代光片,，可以提高水的流暢性,。另外作為翅片的防護(hù)網(wǎng)和翅片的距離要足夠?qū)?，如果無(wú)法提供足夠的空間，寧可不要防護(hù)網(wǎng),。因?yàn)榉雷o(hù)網(wǎng)的存在,，有可能成為累積結(jié)霜的罪魁禍?zhǔn)住?/p>
2）排水通道
盡可能多的排水口,，如果不需要收集化霜后的水,，甚至可以設(shè)計(jì)讓翅片換熱器懸空，讓水直接流到地面,。注意流水的行程盡可能短,。
3）底盤(pán)加熱帶
對(duì)于既要收集化霜水的場(chǎng)合，底盤(pán)加熱帶是必須的,。另外,，對(duì)于在寒冷氣候條件下使用的熱泵，底盤(pán)加熱帶甚至排水管保溫加熱都是必須的。
退出化霜的準(zhǔn)確度
退出化霜的條件一般有兩種，一種是壓力,，一種是溫度。壓力會(huì)比較準(zhǔn)確，溫度比較直觀和方便,。不管采用溫度還是壓力，蒸發(fā)器的分配要盡可能均勻，這也是提高蒸發(fā)器利用效率最好的辦法,。一般情況下,，盤(pán)管溫度應(yīng)放置在靠蒸發(fā)器的底部的幾根U管。
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