空氣源熱泵因具有獲取能源方便、性能穩(wěn)定、安裝使用便捷等諸多優(yōu)點而得到廣泛使用，如家用空調(diào)和熱泵熱水器等?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)冬季運行時，受環(huán)境空氣溫濕度的影響，室外換熱器表面會結(jié)霜，不斷積聚的霜層會阻礙盤管間的空氣流動，削弱換熱性能，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)性能系數(shù)( COP) 和制熱量減小。那么，該如何解決空氣源熱泵的結(jié)霜、化霜問題？

   
空氣源熱泵系統(tǒng)結(jié)霜問題   

為保障空氣源熱泵系統(tǒng)的冬季運行效率，尤其房間空調(diào)器的舒適性與穩(wěn)定性，需要采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ种茡Q熱器表面結(jié)霜，或進(jìn)行周期性除霜。空氣源熱泵系統(tǒng)室外換熱器表面結(jié)霜需同時滿足兩個條件: 

1) 換熱器表面溫度低于0 ℃; 

2) 換熱器表面溫度低于環(huán)境空氣的露點溫度。室外換熱器表面溫度取決于環(huán)境溫度影響下的制冷劑蒸發(fā)溫度，而空氣的露點溫度則受相對濕度的影響，所以空氣溫、濕度成為熱泵系統(tǒng)室外換熱器表面結(jié)霜與否的主要判斷依據(jù)。

研究表明: 

空氣溫度為－5 ～ 5 ℃，相對濕度＞70%的氣候條件下，室外換熱器表面最易結(jié)霜; 

當(dāng)空氣溫度＜－5 ℃時，即使相對濕度很高，空氣中的含濕量也僅為2～ 3 g/( kg 干空氣) ，不會導(dǎo)致嚴(yán)重結(jié)霜。

也有研究指出: 

可能結(jié)霜的氣象參數(shù)范圍為－12.8 ℃≤環(huán)境溫度≤5. 8 ℃，相對濕度≥67%，空氣溫度＞5. 8℃時，可不考慮結(jié)霜對熱泵的影響; 

空氣溫度＜5. 8℃，但相對濕度＜67%時，由于空氣露點溫度＜室外換熱器表面溫度，不會發(fā)生結(jié)霜; 當(dāng)濕球溫度＜－12.8 ℃時，由于空氣含濕量過小，也不會發(fā)生結(jié)霜現(xiàn)象。

當(dāng)結(jié)霜條件得到滿足，會經(jīng)過: 冷凝水滴、冰層、霜晶、霜枝、霜層的結(jié)霜過程，隨著熱泵系統(tǒng)的運行，霜層厚度也隨之增長。

為解決室外機結(jié)霜問題，常用的除霜方法有：1）逆循環(huán)除霜法，2）熱氣旁通除霜法，3）加熱除霜法，4）相變蓄能除霜法。

   
空氣源熱泵除霜方法   

1、逆循環(huán)除霜法

逆循環(huán)除霜法也叫換向除霜法，是目前國內(nèi)家用空調(diào)在系統(tǒng)上普遍采用的一種除霜方式，其基本原理是通過四通換向閥換向，從室內(nèi)機吸熱，把熱量輸送到室外機融霜。

主要實現(xiàn)方式為：空調(diào)器制熱運行→判斷需要除霜→壓縮機?！耐ㄩy換向→壓縮機開→除霜完成→壓縮機停→四通閥換向→壓縮機開→正常制熱。

這種除霜方式不增加空調(diào)器成本，實現(xiàn)起來最簡單，所以得到廣泛應(yīng)用。換向除霜法主要存在下列缺點：1）除霜時房間的舒適性差，2）除霜時間長，3）系統(tǒng)運行可靠性差。

2、熱氣旁通除霜法

熱氣旁通除霜法也叫顯熱除霜法，是一種比較普遍的除霜方式，通過從壓縮機排氣口引出一支旁通回路將壓縮機排氣引到室外換熱器內(nèi)實現(xiàn)除霜。

熱氣旁通除霜的實現(xiàn)方式為：空調(diào)器制熱運行→判斷需要除霜→室內(nèi)風(fēng)機超低速運轉(zhuǎn)→二通閥1、2開→電子膨脹閥開大→除霜完成→正常制熱。

熱氣旁通除霜可以克服逆向循環(huán)除霜的部分缺點：由于在進(jìn)行熱氣旁通除霜時，仍有一部分排氣通入室內(nèi)機，室內(nèi)換熱器的溫度保持在較高水平，可以通過自然對流的方式向室內(nèi)散熱。有時甚至可以在除霜時開啟內(nèi)風(fēng)機，實現(xiàn)在除霜的同時向室內(nèi)供熱，對于室內(nèi)舒適性具有較大的貢獻(xiàn)。另外，由于除霜時四通閥不換向，壓縮機不停機，室內(nèi)換熱器在除霜時保持較高溫度，除霜完成后室內(nèi)可以立即送熱風(fēng)。

但是這種除霜方式應(yīng)用于家用空調(diào)器仍然具有下列問題：1）除霜時間長，2）除霜時壓縮機高負(fù)荷運行，3）壓縮機可靠性運行問題。

3、加熱除霜法

加熱除霜法是將熱氣旁通除霜與冷媒直接加熱技術(shù)相結(jié)合，基本解決了逆循環(huán)除霜和熱氣旁通除霜無法克服的問題。

加熱除霜的實現(xiàn)方式為：空調(diào)器制熱運行→判斷需要除霜→室內(nèi)風(fēng)機超低速運轉(zhuǎn)、二通閥開、加熱器開→電子膨脹閥開大→除霜完成→正常制熱。

加熱除霜方式最關(guān)鍵的技術(shù)就是在壓縮機吸氣端增加了一個加熱器?；獣r，四通閥不換向，壓縮機不停機，室內(nèi)可以實現(xiàn)持續(xù)供熱。加熱除霜方式具有如下優(yōu)點：1）除霜時房間的舒適性好，2）化霜時間短，3）壓縮機運行可靠。

加熱除霜方式克服了逆循環(huán)除霜和熱氣旁通除霜方式的一系列缺陷，但是也帶來了一些新的問題：1）耗電量高，2）成本較高。

4、相變蓄能除霜法

相變蓄能除霜法是在熱氣旁通除霜方式的基礎(chǔ)上增加一個相變蓄熱器作為空氣源熱泵除霜時的低位熱源，采用供熱時相變材料蓄熱，除霜時相變材料釋熱除霜的方式。

相變蓄能除霜（串聯(lián)蓄熱模式）的實現(xiàn)方式：空調(diào)器制熱運行、相變蓄熱器串聯(lián)蓄熱→判斷需要除霜→室內(nèi)風(fēng)機超低速運轉(zhuǎn)→相變蓄熱器釋熱除霜→除霜完成→正常制熱。

采用相變蓄能除霜方式化霜時，四通閥不換向，壓縮機無需停機，并且室內(nèi)仍然可以持續(xù)供熱。由于增加了相變蓄熱器作為低位熱源，克服了傳統(tǒng)熱氣旁通除霜法的諸多缺點，具有除霜是房間舒適性好、化霜時間短、壓縮機運行可靠等優(yōu)點，且節(jié)能效果明顯優(yōu)于加熱除霜法。

5、其他除霜法   

（1）室外換熱器表面處理

此外，對空氣源熱泵室外側(cè)換熱器表面進(jìn)行處理也可以抑制霜層生長的作用，例如，對室外換熱器表面添加疏水層，可以促進(jìn)水滴從室外機壁面脫落，減緩霜層的生長速度。有休斯頓大學(xué)的科學(xué)家研發(fā)了一種稱為磁性光滑表面（MAGSS）的材料，當(dāng)冰晶接觸到磁流體中時，磁流體會形成一層屏障，致使冰晶無法附著在物體表面，或許也可為空調(diào)室外機除霜開辟新思路。

  （2）無霜空氣源熱泵

目前國內(nèi)已有學(xué)者對無霜型空氣源熱泵做出初步研究，無霜空氣源熱泵系統(tǒng)工作原理如圖 9 所示，對進(jìn)入蒸發(fā)器的空氣先進(jìn)行除濕，進(jìn)而實現(xiàn)熱泵的無霜運行。

付慧影等人研究發(fā)現(xiàn)無霜空氣源熱泵系統(tǒng)能夠在冬季低溫條件下實現(xiàn)穩(wěn)定供熱，但系統(tǒng)效率略低于傳統(tǒng)系統(tǒng)。梁明坤等人通過實驗驗證了溶液噴淋板狀換熱器的無霜方式運用在冬季空氣源熱泵系統(tǒng)的可行性，但是該系統(tǒng)需要額外的溶液再生裝置，系統(tǒng)復(fù)雜。目前國內(nèi)關(guān)于無霜空氣源熱泵技術(shù)的相關(guān)研究尚未成熟，無霜型空氣源熱泵除霜過程控制問題較為復(fù)雜，缺少適用的一般控制參數(shù)。

   
空氣源熱泵系統(tǒng)除霜實際操作方法   

1、開機前后，先檢查

開機前

1.檢查各項電壓是否平衡

2.檢查機組電壓和電氣系統(tǒng)接線是否牢固

3.檢查機組安全保護(hù)裝置有無拆裝或調(diào)整

4.檢查氟系統(tǒng)有無泄漏

5.檢查主機出風(fēng)口有無堵塞或通風(fēng)不暢

6.檢查蒸發(fā)器是否需要清洗

7.檢查主機運行及安全保護(hù)設(shè)定參數(shù)是否有改動

開機后

1.檢查主機各部件工作是否正常

2.檢查主機系統(tǒng)工作壓力是否正常

3.檢查主機運轉(zhuǎn)時是否有異常響聲和振動

4.檢查壓縮機是否有不正常噪音和震動

5.檢查及記錄相關(guān)運行數(shù)據(jù)

6.檢查主機控制器是否可正常操作

7.主機啟動后，仔細(xì)觀察壓縮機電流是否正常

8.檢查主機出水溫度與顯示數(shù)值是否一致

9.開機時先預(yù)熱

10.試運行過程中勿手動開、停機

2.降溫前巡檢工地，注意清洗機器

不應(yīng)該是客戶出現(xiàn)問題才上門維修，而是把服務(wù)趕在問題發(fā)生前。在冬天來臨之際，或在平常日子，主動清洗和檢查機組，洗重要部件，檢查機組線路等，確保機組平時不會出現(xiàn)故障，以保證能順利過冬。

3.加強管道的保溫效果

管道保暖對工程質(zhì)量來說，非常重要，很多經(jīng)銷商都意識到管道保暖的重要性。因此，應(yīng)盡早為管路穿上“衣服”。

4.保持熱泵和系統(tǒng)通電

空氣源熱泵制熱是以水作為中間介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞，如果天氣溫度比較低，一旦我們出門時給空氣能熱泵斷了電，那么有可能導(dǎo)致管路內(nèi)的大量水流溫度急劇下降，溫度過低的話，就有可能凍壞設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障?？諝庠礋岜迷O(shè)備都具有防凍功能，在水溫低至一定溫度時，設(shè)備會自動啟動，防止設(shè)備及管路結(jié)冰。

5.不用時應(yīng)及時放水排空

若空氣源熱泵在冬季不運行或需要長時間停機，比如長期外出機組不經(jīng)常使用時，應(yīng)當(dāng)將機組、水泵、室外管路內(nèi)的水全部排空，以防機組凍壞，并切斷電源。然后再運行時要對空氣源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行一次全面的檢查，確保沒有出現(xiàn)故障。

6.冷凝水應(yīng)妥善處理

空氣源熱泵在供暖時有著大量的冷熱變化，因此在供熱的過程中，無疑會有大量的冷凝水排放。

大家都知道水往低處流的道理，如果在冷凝水的排放上略有疏忽，那么冷凝水通過管道往外排，會流到地面上，氣溫低于零度的話，冷凝水容易結(jié)成冰，有可能將排水管凍住，進(jìn)而沿著排水管往上攀升，最后導(dǎo)致設(shè)備無法正常運行。

而且對“煤改電”的農(nóng)村用戶來說，由于主機都安裝在路邊或院內(nèi)，冷凝水無序排放的話，很可能造成路面光滑，進(jìn)而導(dǎo)致人行走之時摔倒摔傷，導(dǎo)致不必要的經(jīng)濟損失。所以冷凝水的管道位置一定要合理地的設(shè)計，自己也要不定期清理冷凝水。

7.熱泵周圍雜物和積雪及時清理

如果熱泵安裝位置通風(fēng)不好，將會影響熱泵的制熱效果，因此要多清理，還要注意的是主機風(fēng)扇吹出來的是冷風(fēng)，如果前面有雜物阻擋，會影響到冷風(fēng)的排散，這樣就會導(dǎo)致空氣中熱量不足，影響到制熱效果。如果雪過大的話，積雪要及時清除。

8.如果主機結(jié)霜，需要徹底化霜

冬天主機必須徹底化霜，如果霜未完全化完就啟動主機，會使主機結(jié)冰，而且會越結(jié)越多，進(jìn)入惡性循環(huán)，導(dǎo)致主機無法正常工作。機組結(jié)霜，無非有正常和非正常兩種狀態(tài)。

實際化霜過程記錄

正常結(jié)霜，當(dāng)冬季室外溫度低于0℃時，制熱運行時間長，室外機組整個換熱器表面均勻結(jié)霜，這是正常的現(xiàn)象。原因是：換熱器溫度低于環(huán)境空氣的露點瘟度時，整個換熱器上散熱片表面會產(chǎn)生凝露水，當(dāng)環(huán)境空氣溫度于0℃，凝露水就會凝結(jié)成薄霜。當(dāng)然結(jié)霜嚴(yán)重時會影響機器制熱效果。一般熱泵產(chǎn)品都有自動化霜功能，確保機組正常運行。

非正常結(jié)霜，這是導(dǎo)致空氣能運行故障的主要原因，這也是所有經(jīng)銷商必須高度注意的地方。判斷步驟及排除方法如下：

首先檢查設(shè)置是否正確，化霜啟動時間、啟動溫度、化霜時間、化霜結(jié)束溫度等設(shè)置是否合理。一般情況下，化霜出廠設(shè)置啟動溫度是2～4℃，化霜間隔時間為30～45分鐘，化霜結(jié)束溫度一般為10℃左右。先檢查這些設(shè)置是否合理，然后再進(jìn)行下一步的判斷。

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