結(jié)霜的原因:
風(fēng)冷熱泵以環(huán)境空氣為冷源,因此具有較強(qiáng)的環(huán)境依賴性,若環(huán)境溫度越低,機(jī)組供熱越小。當(dāng)室外蒸發(fā)器肋片的表面溫度低于水蒸氣的露點(diǎn)溫度時,其表面將會產(chǎn)生凝結(jié)水,若環(huán)境溫度低于0度,就會在蒸發(fā)器表面結(jié)霜。
影響結(jié)霜的主要因素:
室外溫度、濕度、氣流速度。
肋片間距、沿氣流方向管排數(shù)、肋片表面粗糙度。
此外,機(jī)組運(yùn)行時間越長越容易結(jié)霜,上一次開停機(jī)時間越短,越可能加劇結(jié)霜的傾向。夜間運(yùn)行,結(jié)霜現(xiàn)象更突出。
霜的總體結(jié)構(gòu)分為冰柱,冰球,冰層,空氣泡。
結(jié)霜初期:
霜層表面粗糙,增加了換熱面積。
空氣流通截面減小,空氣流速增大,空氣側(cè)對流換熱系數(shù)增大,加強(qiáng)換熱。
結(jié)霜后期:
霜在蒸發(fā)器表面沉積會增加熱阻。
積聚的霜同時會增大流經(jīng)蒸發(fā)器的空氣阻力,導(dǎo)致風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)偏倚,從而使系統(tǒng)的空氣流量減少,導(dǎo)致蒸發(fā)器換熱量減小。
最終結(jié)果:
結(jié)霜一方面導(dǎo)致空氣與制冷劑之間的傳熱熱阻增大,另一方面,霜的厚度增加,使空氣流動阻力增加,空氣流量減小,風(fēng)側(cè)換熱能力降低??傮w上降低了傳熱效果及運(yùn)行性能。當(dāng)霜增加到一定厚度以后,換熱量快速下降。
有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):當(dāng)室外換熱器空氣流量由非結(jié)霜狀態(tài)時的74m3/min,降到20m3/min,風(fēng)側(cè)換熱量下降20%。
關(guān)于除霜的方法:
* 電加熱法
* 反循環(huán)除霜法
* 熱氣旁通法
* 相變蓄熱裝置輔助除霜
電加熱管:
反循環(huán)除霜:
除霜時,壓縮機(jī)停機(jī),四通換向閥由制熱模式轉(zhuǎn)換到制冷模式,壓縮機(jī)開啟,熱泵機(jī)組由制熱變?yōu)橹评洹T緸檎舭l(fā)器的室外機(jī)變?yōu)槔淠?,壓縮機(jī)輸出的高溫高壓氣體直接進(jìn)入到室外機(jī),將熱量釋放到霜層里面,再經(jīng)過節(jié)流閥,到室內(nèi)機(jī),這時會產(chǎn)生制冷效果。除霜完成后,再轉(zhuǎn)換模式,繼續(xù)向室內(nèi)供熱。
熱氣旁通法除霜:
熱氣旁通法是基于反循環(huán)除霜的一種改進(jìn)方法。可以縮短除霜的時間,提高除霜效率,并取得更好的除霜效果。
除霜原理:在除霜工況下,壓縮機(jī)輸出的高溫高壓氣體直接經(jīng)電磁融霜閥到室外機(jī)除霜,然后直接回到氣液分離器,再至壓縮機(jī),構(gòu)成一個小的循環(huán)。控制除霜則采用差動型除霜溫控器。兩個傳感器分別感應(yīng)盤管溫度和環(huán)境溫度,兩者的溫度插值控制除霜開始溫度。
空調(diào)器進(jìn)入除霜后,必須要求一次性將霜層除干凈,一旦未除掉,又進(jìn)入制熱過程,未除掉的霜層和除霜水將會快速的凍結(jié)成為密度較大的霜或冰,當(dāng)系統(tǒng)再次進(jìn)入除霜時,很難將霜層除掉。為了避免這種情況,監(jiān)控蒸發(fā)器溫度,壓縮機(jī)回氣管溫度,和室外溫度,要求蒸發(fā)溫度大于3度,回氣管溫度大于0度。
相變蓄熱裝置輔助除霜:利用相變蓄熱技術(shù),將填充DX40相變材料板的新型蓄熱裝置與空氣源熱泵機(jī)組相連接,利用相變蓄熱裝置的蓄放熱特性,補(bǔ)償除霜需要的熱。熱泵機(jī)組供熱的同時,相變蓄熱裝置蓄熱,當(dāng)熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)換為除霜模式時,蓄熱裝置向空調(diào)房間放出熱量,同時輔助除霜。
除霜原理:在達(dá)到一定條件(每種空調(diào)出場已經(jīng)設(shè)置好:如翅片溫度低于環(huán)境溫度X°且持續(xù)X分鐘)后,開始除霜,此時系統(tǒng)改變?yōu)橹评淠J?,四通閥將內(nèi)外機(jī)功能互換,外機(jī)內(nèi)冷媒為高溫高壓氟利昂,融化了冰塊,達(dá)到設(shè)定條件后除霜結(jié)束(廠家已設(shè)置好,一般為外機(jī)翅片溫度達(dá)到X°),更換為制冷模式。
思路1:使空氣中的水不凝結(jié)或者除去空氣重的水蒸氣。
想法1:循環(huán)高濃度鹽水噴淋蒸發(fā)器
原理:當(dāng)空氣重的水分子凝結(jié)出來,首先肯定是達(dá)到露點(diǎn),從而液化,一旦在蒸發(fā)器附近液化,馬上就會溶于高濃度的鹽水,鹽水因?yàn)闈舛雀?,所以凝固點(diǎn)低,所以我們只需要設(shè)計一個適合的擋水板防止鹽水被風(fēng)扇吹出,再取適合的辦法使鹽水保持在一定的濃度,即可保證空調(diào)的續(xù)航蒸發(fā)。
缺點(diǎn):噴淋水的濃度不好控制,可能要時常加鹽。
想法2:干燥劑除濕。
原理:冬季的蒸發(fā)器的入風(fēng)口設(shè)置干燥劑(如CaO),等可以與水蒸氣反應(yīng)的物品,將換熱的空氣中的水蒸氣徹底除去,這樣便不會出現(xiàn)結(jié)霜的情況,而且如果將干燥劑做成帶狀的可拆卸裝置,更換應(yīng)該會很方便。
缺點(diǎn):將會在干燥劑上增加一筆投資。
思路2:析出冰主要是因?yàn)閾Q熱介質(zhì)含有水所致,換一種不含有水的介質(zhì)作為換熱機(jī)制即可。
想法4:使用冷卻水循環(huán)。
原理:在制冷循環(huán)的外面增加一個冷凝水循環(huán),而這個循環(huán)的介質(zhì)不能用水,應(yīng)該使用在0度附近性質(zhì)穩(wěn)定,且與水與空氣互不相容為最佳。冷卻液被蒸發(fā)器帶走熱量,然后以噴淋的方式與空氣換熱,并且不發(fā)生質(zhì)交換,即可達(dá)到目的。
缺點(diǎn):體積過大,投資較高。
想法5:區(qū)域式的地源熱泵,或者江水源熱泵。
地源和江水源可以有效解決結(jié)冰的問題。但是這種形式的空調(diào)適合集中式的供暖,單個用戶無力做這種安裝,所以適合一個小區(qū)或者一個區(qū)域做一個地源熱泵供暖機(jī)組。
缺點(diǎn):初投資大,需要物業(yè)管理。
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