空气源热泵除霜研究

　　0 引言

　　空气源热泵利用空气做低温热源，不需要水系统，安装灵活，空气源热泵机组规格齐全，能够满足不同用户的需求，在中小型建筑中得到广泛的应用。但是，空气源热泵也存在着低温环境下制热量衰减和结霜问题。

　　当室外换热器表面温度低于0℃且低于空气的露点温度时，空气中的水蒸气就在换热器表面凝结成霜。结霜不仅增大了空气的流动阻力，还降低了热泵的制热能力，结霜严重时还会使机组停机。除霜时，需要消耗大量的热量，且影响供热，及机组的稳定运行。

　　结霜问题成为影响空气源热泵机组使用稳定性的主要影响因素。20 世纪 50 年代以来，国内外学者在结霜的机理及霜层的增长、翅片管换热器的结霜问题、热泵机组的除霜及其控制方法等方面做了大量的研究工作。通过研究人员对霜层的理论研究得到了霜层内部密度、温度、热导率分布情况，为除霜的其他方面研究奠定了理论基础。

　　近年来的除霜研究主要集中在三个方面：延缓结霜技术、除霜方法改进和除霜控制技术。这三个方面既可以独立做研究又对机组的性能共同起作用，在实际应用中可以采用新型的换热器形式及涂层延缓结霜，应用改进的除霜方法和新的优化的控制技术，使得空气源热泵的整体性能有一个较大的提高。

　　1 延缓结霜技术

　　对换热器的结霜研究表明，影响换热器上霜层形成速度的主要因素空气参数、换热器结构、空气流速等。图 1 是根据研究人员对不同空气源热泵机组的试验结果拟合的曲线[1]。

　　从图中可以看出，相对湿度 Φ 和室外干球温度 t 是影响空气源热泵热水机组结霜的重要因素。发生结霜现象的可能范围为：-12.8℃≤t≤5.8℃。实验表明：当 Φ≥67%时，温度在 0～3℃时结霜最为严重，在相同干球温度下，相对湿度越大，结霜越严重。

　　空气参数影响结霜的情况，还影响了空气源热泵的使用区域。通过改变其他影响因素如增大风量和改变换热器形式等，则可以达到延缓结霜的目的。

　　(1)增大风量

　　通过理论分析可知：在其他条件不变的情况下，增大风量可以减少空气的换热温差，从而降低结霜的程度。增大风量通常的做法是提高风机的转速和增大风扇的直径，研究表明[2]：风机噪声的声功率与风扇圆周速度的 6 次幂成正比，或与风扇直径的 2 次幂成正比，故两种方法都会较大程度的增加风机的噪声，而不改变风机的直径和转速，增加风机的数量，总噪声的增加不会产生数学叠加，只增加 1～3dB。