機房專用空調(diào)的空氣源熱泵冬季結(jié)霜條件與除霜方法
當空氣源熱泵機組在正常工況下運行時,蒸發(fā)器從周圍空氣中吸收熱量,導(dǎo)致蒸發(fā)器翅片表面溫度降低。隨著循環(huán)的進行,蒸發(fā)器翅片表面溫度繼續(xù)降低,直至低于周圍空氣的露點溫度時,空氣中的水蒸汽便在翅片表面結(jié)露,若翅片溫度低于0℃,其表面會出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象。隨著循環(huán)的繼續(xù)進行,霜層會進一步加厚,逐漸覆蓋整個蒸發(fā)器。霜層的出現(xiàn)增大了空氣和工質(zhì)之間的換熱熱阻,嚴重阻礙了蒸發(fā)器的換熱性能。不僅如此,霜層的增厚還加大了空氣流過翅片的阻力,降低了空氣流量,導(dǎo)致蒸發(fā)器性能衰減。這些問題都將導(dǎo)致熱泵產(chǎn)品不能正常工作甚至損壞。因此,采用合理有效的除霜方法顯得尤為重要。
除霜方式分析
熱電除霜
通過在換熱器上安裝適當功率的電阻,當蒸發(fā)器上霜層積累到一定程度時,開關(guān)開啟,電阻絲通電發(fā)熱融霜。這一方法簡單易行,但從節(jié)能角度來看不可取。
逆循環(huán)除霜
一種是在蒸發(fā)器盤管上安裝溫度傳感器,通過檢測室外盤管溫度來判斷是否結(jié)霜。另一種是通過檢測冷凝器盤管溫度與室溫(或水溫)的差值來判斷室外蒸發(fā)器是否結(jié)霜,即當蒸發(fā)器結(jié)霜后,其換熱效率降低,導(dǎo)致冷凝器的換熱量下降,盤管溫度下降,當檢測到冷凝器盤管溫度與室溫(或水溫)的差值低于一定值時,可以判斷室外換熱器結(jié)霜較嚴重。
除霜時啟動換向除霜程序,四通換向閥動作,改變制冷劑的流向,讓機組由制熱運行狀態(tài)轉(zhuǎn)為制冷運行狀態(tài),壓縮機排出的高溫氣體通過四通閥切換至室外換熱器中進行融霜,當室外盤管溫度上升到某一溫度值時,結(jié)束除霜。
制冷劑過冷放熱除霜
該方法是將冷凝器出來的制冷劑過冷后節(jié)流,再進入蒸發(fā)器以融化蒸發(fā)器上的霜層。
在制熱工況的除霜狀態(tài)下,4個電磁閥只打開一個,由冷凝器出來的液態(tài)制冷劑,從打開的電磁閥進入翅片換熱器進行過冷放熱除霜,再進入與打開電磁閥所對應(yīng)的氣液分離器。從氣液分離器出液口出來的制冷劑進入集液管,再經(jīng)節(jié)流閥進入分配器,經(jīng)過單向閥進入余下的3個管路進入蒸發(fā)器蒸發(fā),氣態(tài)制冷劑進入對應(yīng)的氣液分離器,然后從出氣口匯集到集氣管再經(jīng)斯通換向閥進入壓縮機,完成循環(huán)。通過設(shè)置在微霜時就將霜除掉,從而使機組在無霜狀態(tài)下運行。
風(fēng)機反轉(zhuǎn)法除霜
該方法是在換向除霜的基礎(chǔ)上改進而來,即在除霜過程中啟用風(fēng)扇反轉(zhuǎn),使其按反方向送風(fēng),強制空氣由非結(jié)霜側(cè)進入風(fēng)側(cè)換熱器并向結(jié)霜側(cè)流動,將被加熱的空氣吹向霜層而除霜。這種除霜方式充分利用了風(fēng)側(cè)換熱器的熱量,依靠對流、導(dǎo)熱、輻射3種傳熱方式同時融霜,效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)除霜方式。同時,一定的風(fēng)壓還能促使霜殼瓦解脫離換熱器表面,對流換熱的加入使得除霜過程進行得迅速而徹底。但由于增加了中間繼電器和壓力開關(guān)等器件,加大了生產(chǎn)成本。
水力除霜
對于大型熱泵系統(tǒng),常采用水力除霜的措施。通過用熱水沖淋室外蒸發(fā)器達到除霜的目的。這種除霜方式設(shè)備簡單,但是造成了除霜后蒸發(fā)器周圍空氣含濕量太高,容易再次結(jié)霜,不適合在北方等氣溫較低的地區(qū)使用。且對水資源的浪費較大,需要獨立的水系統(tǒng)。
氣動除霜
該方式利用壓縮空氣產(chǎn)生高速射流直接吹除霜層,隨時清除蒸發(fā)器表面上的微小凝霜,使蒸發(fā)器表面始終保持無霜狀態(tài)。它最大的優(yōu)勢在于不間斷的對室內(nèi)供熱,室內(nèi)熱環(huán)境波動微弱,保證了舒適度。但是壓縮空氣需要增加額外功耗,整機的造價成本也較高。
目前,國內(nèi)大多數(shù)空氣源熱泵熱水器生產(chǎn)企業(yè)主要采用熱氣除霜方法,具體為逆循環(huán)除霜和熱氣旁通除霜。逆循環(huán)除霜會影響到空氣源熱泵熱水器的供水,即在除霜期間,無法為用戶提供有效水溫的熱水,同時,經(jīng)過除霜后,原有的熱水溫度會降低,從能量角度講,這種除霜過程的損失相當于兩倍除霜時間的停機,經(jīng)測算,會使機組的供熱量下降l0%左右。
并且,四通閥頻繁換向會影響其可靠性及壽命。而熱氣旁通除霜由于高壓側(cè)冷媒的熱量還是來自于蒸發(fā)器中吸收的熱量,當氣溫較低,除霜不夠快時,將沒有足夠熱量吸收,會使主機進入保護性停機狀態(tài)。如采用簡單的旁通之路,則易產(chǎn)生壓縮機液擊現(xiàn)象。同時,在除霜過程中,因壓縮機的排氣量減少,會影響加熱熱水的效果,無法滿足正常熱水量的需求。
文章來源:機房專用空調(diào)www.umvbook.com