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空气源热泵的室外换热器及除霜

空气源热泵的室外换热器及除霜

空气 源 热 泵 的 室 外 换 热 器,担负着从空气中获取热量 的 作 用。为 尽 可 能 地 提 高 蒸 发 温 度,减小传热温差,室外换热器的面积尽可能选大些,在控制噪声的 前 提 下 风 速 尽 可 能 大 些,并 可 以 根 据要求改变 风 机 转 速。当 环 境 温 度 下 降 时,热 泵 的制热量应该 不 降 反 升,室 外 换 热 器 的 设 计 应 满 足最低工作温度的换热要求。

当环 境 温 度 较 低,室外换热器的翅片温度低于0 ℃时,空气中的水分就会直接变为霜层附着在换热器 的 表 面。霜 层 会 由 薄 变 厚,逐 渐 堵 塞 空
气流道,并 使 热 阻 迅 速 增 大。热阻增大导致蒸发温度下降,换热量下降。

除霜一直是空气源热泵机组的关键技术。在冬季南方往 往 阴 雨 潮 湿,室 外 换 热 器 特 别 容 易 结霜。有关除霜 的 研 究 工 作 一 直 在 进 行,比 较 有 效的除霜方式:一是四通阀反向除霜,二是高压热液除霜。这些除 霜 方 式 可 归 结 为“内 热 源”式,霜 层所附着的壁面温度升高,最内层的霜层先融化,在水的夹带作 用 下,外 层 冰 晶 会 在 重 力 作 用 下 随 水分而下落。

当环境温度 高 于0 ℃时,各种除霜方式和控制模式基 本 是 有 效 的、可 靠 的。特 别 是 在 高 层 建筑,各房间普遍采用空气源热泵时,化霜的排水可
以随雨水管道排到下水系统,不会发生排水故障。当环境温度 低 于0 ℃时,融化的霜层就会在排水系统重新冻 结,可 能 发 生 在 任 何 传 热 迅 速 或 流 水不畅的部 位,如 金 属 的 排 水 管 处。一 旦 发 生 排 水管路冻结,化霜的融水就会在上面堆积冻结,并向上发展到换 热 器 下 面 的 接 水 盘,甚 至 发 展 到 室 外换热器的最 下 部,最 终 导 致 热 泵 不 能 正 常 工 作 而停机。

 

在作为蒸发器的最下部位,有 几 根 换 热 管 是冷凝器的一 部 分,放 出 热 量 避 免 有 水 分 在 此 处 结冰。也有的在换热器下部和排水管处加上电热装置,这样融 霜 水 不 会 在 换 热 器 的 最 下 部 或 排 水 管处冻结,这些都是有效措施,但需要消耗较多的能量。对于 经 常 出 现 温 度 低 于0 ℃的 地 区,要 考 虑热泵的化霜 排 水 管 路 尽 快 进 入 室 内 排 水 系 统,以避免在室外冻结。

除霜的 控 制。什 么 时 候 化 霜,化 霜 时 间 的 长短,决定于霜层的厚度,也取决于环境温度和湿度等参数。因霜层变厚会影响室外换热器的工作温度、压力,也会 增 大 空 气 的 流 动 阻 力、系 统 的 产 热量等,因此衍生出来不同的化霜控制原理和系统。由于室外换热器面积较大,各部位的表面温度、霜
层厚度、空气流速多有不同,以蒸发压力或蒸发温度等参数为开始化霜的检测参数,应该比较准确。

但化霜多长时间,才能基本消除霜层,用一般的传感器是检 测 不 出 来 的。除 设 定 化 霜 时 间 之 外,在换热器最低 点 的 翅 片 位 置 上 安 装 温 度 传 感 器,检测化霜的时间,可能效果较好。