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空气源热泵冬季供暖除霜方法汇总
951 2019/09/17

空气源热泵受到了人们广泛重视,得到发展迅速。然而十几年的运行实践发现其运行效果并不理想。其主要原因是空气源热泵室外换热器结霜、除霜问题导致机组运行不稳定和可靠性差。空气源热泵在-5℃~5℃之间,相对湿度在70%以上的气象条件下运行时其室外换热器表面是最易结霜的 。室外换热器结霜后,霜层不断增厚,导致热阻增大,空气流动阻力也随之增大,使供热能力和机组的COP下降,造成能量浪费。


为解决室外机结霜问题,常用的除霜方法有:1)逆循环除霜法,2)热气旁通除霜法,3)加热除霜法,4)相变蓄能除霜法。


1)逆循环除霜法


逆循环除霜法也叫换向除霜法,是目前国内家用空调在系统上普遍采用的一种除霜方式,其基本原理是通过四通换向阀换向,从室内机吸热,把热量输送到室外机融霜。


主要实现方式为:空调器制热运行→判断需要除霜→压缩机停→四通阀换向→压缩机开→除霜完成→压缩机停→四通阀换向→压缩机开→正常制热。


这种除霜方式不增加空调器成本,实现起来最简单,所以得到广泛应用。换向除霜法主要存在下列缺点:1)除霜时房间的舒适性差,2)除霜时间长,3)系统运行可靠性差。


2)热气旁通除霜法


热气旁通除霜法也叫显热除霜法,是一种比较普遍的除霜方式,通过从压缩机排气口引出一支旁通回路将压缩机排气引到室外换热器内实现除霜。


热气旁通除霜的实现方式为:空调器制热运行→判断需要除霜→室内风机超低速运转→二通阀1、2开→电子膨胀阀开大→除霜完成→正常制热。


热气旁通除霜可以克服逆向循环除霜的部分缺点:由于在进行热气旁通除霜时,仍有一部分排气通入室内机,室内换热器的温度保持在较高水平,可以通过自然对流的方式向室内散热。有时甚至可以在除霜时开启内风机,实现在除霜的同时向室内供热,对于室内舒适性具有较大的贡献。另外,由于除霜时四通阀不换向,压缩机不停机,室内换热器在除霜时保持较高温度,除霜完成后室内可以立即送热风。


但是这种除霜方式应用于家用空调器仍然具有下列问题:1)除霜时间长,2)除霜时压缩机高负荷运行,3)压缩机可靠性运行问题。


3)加热除霜法


加热除霜法是将热气旁通除霜与冷媒直接加热技术相结合,基本解决了逆循环除霜和热气旁通除霜无法克服的问题。


加热除霜的实现方式为:空调器制热运行→判断需要除霜→室内风机超低速运转、二通阀开、加热器开→电子膨胀阀开大→除霜完成→正常制热。


加热除霜方式最关键的技术就是在压缩机吸气端增加了一个加热器。化霜时,四通阀不换向,压缩机不停机,室内可以实现持续供热。加热除霜方式具有如下优点:1)除霜时房间的舒适性好,2)化霜时间短,3)压缩机运行可靠。


加热除霜方式克服了逆循环除霜和热气旁通除霜方式的一系列缺陷,但是也带来了一些新的问题:1)耗电量高,2)成本较高。


4)相变蓄能除霜法


相变蓄能除霜法是在热气旁通除霜方式的基础上增加一个相变蓄热器作为空气源热泵除霜时的低位热源,采用供热时相变材料蓄热,除霜时相变材料释热除霜的方式。


相变蓄能除霜(串联蓄热模式)的实现方式:空调器制热运行、相变蓄热器串联蓄热(关闭阀门F1、F4,开启阀门F2、F3)→判断需要除霜→室内风机超低速运转→相变蓄热器释热除霜(开启阀门F4)→除霜完成→正常制热。


采用相变蓄能除霜方式化霜时,四通阀不换向,压缩机无需停机,并且室内仍然可以持续供热。由于增加了相变蓄热器作为低位热源,克服了传统热气旁通除霜法的诸多缺点,具有除霜是房间舒适性好、化霜时间短、压缩机运行可靠等优点,且节能效果明显优于加热除霜法。



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