几种空气源热泵除霜方式的性能比较

　　空气源热泵兼顾供冷供热、占用空间小、节能、环保、方便等优点，受到越来越多的青睐。但其结霜问题，是影响热泵机组冬季正常制热的主要因素，特别是在寒冷的北方地区和高湿寒冷的南方，冬季机组几乎不能正常运行，严重制约着空气源热泵的发展。因此，提高除霜技术是推进空气源热泵发展的必要条件，也是开拓空气源热泵市场的基石。国内外对空气源热泵除霜已有大量的研究，常用的除霜方法有逆循环除霜和热气旁通除霜两种。基于前两种除霜方式，已研发出多种具有蓄热功能的热泵除霜新系统。在这三种除霜模式下，机组运行产生不同的影响。现通过实验，分别对其除霜性能进行了分析和比较。

　　1 实验系统

　　空气源热泵除霜系统主要由压缩机、室内机、室外机、节流机构、四通换向阀、气液分离器、蓄能换热器、过滤器、电磁阀等组成。其系统的原理图见图1，除霜时通过控制电磁阀开关来实现系统不同模式的除霜，见表1。当逆循环除霜模式运行时，四通阀换向，机组逆向运行，除霜能量来自压缩机耗功和从室内吸收的热量从而达成除霜目的。运行热气旁通除霜模式，四通阀不需换向，融霜电磁阀开启，压缩机排经旁通管路至室外机(蒸发器)入口进行放热除霜。而蓄能除霜模式除霜过程中，四通阀换向，此时，蓄能换热器作为蒸发器，为除霜提供热量。

　　实验空气源热泵除霜系统是由一台分体热泵型房间空调器改装而成，额定制热功率2.5kW，蓄能换热器以CaCl2.6H2O作为相变蓄热材料。实验在模拟环境中进行，测试时，模拟室外环境温度(2±0.5)℃，相对湿度(80±5)%(通过加湿器提供蒸汽)，除霜启动时，霜厚约为3mm，供水温度45℃，回水温度40℃。

　　2 实验结果及比较分析

　　对三种除霜系统进行比较和分析，从图、表中可以看出：

　　1)逆循环除霜系统除霜时的排气压力较小，经四通阀换向，易给系统带来诸多冲击，引发“奔油”问题。运行热气旁通除霜模式时，压力变化较为平缓，排气压力平均值为1.30MPa，基本能满足机组正常运行需要，不会出现“奔油”现象，提高了系统的可靠性。而蓄能除霜较热气旁通除霜模式，除霜时的排气压力有所增加，且比逆循环除霜高出了50%，使得冷凝温度提高，传热温差加大，更有利于除霜。

　　2)传统的除霜方法——逆循环除霜，除霜时停止向室内继续供热，供水温度从45℃急剧下降到7℃左右，且要吸取室内的热量来除霜，以至室内温度骤降，严重影响人体舒适度。热气旁通除霜方式，不需吸取室内热量，还能同时提供少量的热量，避免了除霜时吹冷风现象的出现，供水温度下降较缓，但除霜时间过长以致室内温度仍有10℃的下降。对于蓄能除霜，除霜热量来自蓄能材料的储热，不用向室内取热，供水温度相对稳定，室内温度波动不大，能够满足舒适度要求。