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3大空调除霜方法

来源:暖通空调在线论坛 时间:2019-12-10
 一、空调运行结霜机理   

首选,必须有水在空调室外机换热器上,才有可能结霜。那么就涉及凝露的问题。当换热器的翅片表面温度低于当时空气对应的露点温度时,空气中的水将在翅片上形成凝露,这是一种常见的自然现象。

 

而在比较寒冷地区,空调运行制热时,室外换热器的翅片温度比较低,通常在0℃以下,凝露水会凝结为固态的小冰晶,随着运行时间的加长,换热器就结霜了。

 

一般空调运行工况中,干球、湿球温度为2℃/1℃或者干、湿球温度在0℃附近时,结霜最为严重。因为这时的空气湿度较大,含水量较多,露点温度刚好在0℃以下(见下表:干球、湿球温度为2℃/1℃时的露点温度为-0.26℃),如果产生了凝露,说明这时换热器的表面温度已经在0℃以下,且这时干球温度与露点温度之差仅有2.26℃,常见的热泵空调非常容易满足这个条件,因此容易形成结霜。在空调的测试工况中,也把室外干球、湿球温度为2℃/1℃作为低温制热测试工况。   

       

         空调制热常见运行工况空气参数对照表

         

 

从结霜的机理看,并不是温度越低越容易结霜,因为温度越低,露点温度也越低,从上表看出,干球温度与露点温度之差也越来越大,有时空调运行时,换热器表面温度会在高于当时空气的露点温度,就不会凝露,如果没有凝露水的存在,结霜就谈不上。因此,在低温工况下,比如-15℃以下,结霜反而不严重,有时甚至不结霜。

 

二、霜层的危害   

 

冬天空调外机结霜会导致制热效果不佳,还会影响到空调机器的使用寿命,严重时造成一些不必要的空调损坏,具体危害及原理如下:

 

1、霜层的导热系数低,覆盖在换热器表面,当霜层厚度达到一定程度时,相当于在换热器表面增加了保温层,换热效果快速恶化。

2、多数空调的换热器是通过空气流动进行换热的,而霜层的存在会堵塞,增加了空气流动的阻力,使通风量严重下降,从而使得换热能力也下降,进一步加快霜层的产生。

3、霜层的积累越来越厚,将可能碰撞到风扇,使风扇损坏。太多的霜层,可能导致频繁化霜和化霜不干净,制热效果差,能耗增加,恶化热泵的运行。

 

三、常见的除霜方式  

 

1、逆向制冷除霜

逆向制冷除霜是空调最常见的方式之一,系统结构和控制方法比较简单,在制冷系统上增加四通阀,当控制系统检测符合化霜条件时,四通阀切换,从制热状态切换为制冷状态,室外换热器处于散热中,利用热气对换热器进行化霜。

 

除霜过程:

控制系统检测符合化霜条件 - 压缩机降频或停机-室内、外风扇停止运行-四通阀电磁阀动作,切换为制冷状态-压缩机运行,高温制冷剂进入室外换热器-化霜开始-符合化霜结束条件-压缩机降频或停机-四通阀电磁阀动作,切换为制热状态-压缩机重新启动运行,室内、外风扇启动-化霜结束。

 

 

2、电热化霜  

电热化霜是在换热器中加装电加热器件,并连接控制系统,简单容易实现,但从能耗角度看,并不经济,通常是作为逆向制冷除霜的补充。但在部分没有没有逆向除霜功能的设备上,电热化霜是一种简单易行的方法。

 

除霜过程:

系统检测符合化霜条件—压缩机停机—室内、外风机停机—电加热通电—符合化霜结束条件—电加热断电—压缩机、室内、外风机启动—除霜结束

 

3、蓄热化霜  

蓄热化霜是在制冷系统上增加蓄热模块,利用机器运行产生的余热,通过蓄热模块收集这部分余热,在需要化霜时,再把这部分热量利用起来。一般情况下,蓄热模块贴合在压缩机的壳体上,吸收压缩机的运行过程产生的热量。

 

从能耗角度看,蓄热化霜能耗低,经济性好,是近几年发展较快的化霜方式之一,但制冷系统比较复杂,控制技术难度较大,成本较高,通常在高端设备上才可见到。

 

4、热气旁通除霜  

上文的逆向制冷化霜,室内机不但不制热,还需在室内吸收热量,用户体验效果比较差。热气旁通可以补充逆向制冷化霜的不足,在化霜的同时,对室内不吸收热量甚至提供热量。

 

热气旁通除霜方法不需要改变空调设备的制热循环,只需在制冷系统中增加一个旁通阀门,连接压缩机出口和冷凝器出口,如下图: 

 

化霜过程

 

控制系统检测符合化霜条件—室外风机停止—旁通阀打开进行化霜—符合化霜结束条件—旁通阀关闭,开启室外风机—除霜结束。

 

优点:

过程无需停止压缩机,无需切换四通阀,对室内侧的温度影响小,舒适性好。

 

缺点:

热气旁通化霜的热量来源,没有从室内机吸取,仅靠压缩机的输入功率,除霜热量小,因此,化霜时间长,适合霜层较少的场合。其次,热气对冷凝器进行化霜冷凝成液态后,没有经过蒸发直接进入压缩机,虽然存在气液分离器,但也可能会出现压缩机液击问题,影响压缩机的可靠性,因此需要合理控制化霜时间或者通过加热气化方式保证压缩机吸入是气态制冷剂。如何在不同工况下准确判断霜层厚度,如何保证压缩机吸入的制冷剂状态,成为该方式应用的技术瓶颈。

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(责任编辑:pppp1221)

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