——关于空气源热泵的冲霜问题

一、空气源热泵的室外热交换器

在空气源热泵机组中，室外热交换器的作用是在冬季供暖时，从室外空气中吸取热量。它是供暖的源头，当然其工作正常与否是十分重要的。

这类热交换器都是利用如图1所示的铜管铝片串的翅片管，铜管为横置带90°弯管也称蛇形管，铝翅片为竖向串片，用以扩大铜管的换热面积，带翅片的管，可以是三排，由于室外空气在风机的作用下横向冲刷翅片管，所以，管子是如图所示交叉排列，以使各排管获得较大的冲击力，提高传热效率。

            图1、翅片管式热交换器示意图

从上述的一类热交换器怎样获得空气中的热量呢？下面举例说明：

例如，室外气温为-12℃，即室外肋片管换热器外表面进口空气温度为-12℃，出口空气温度假定为-20℃，如热泵机组采用R22为制冷剂，制冷剂在铜管内蒸发，由液体变成气体，温度不变为-25℃压力为2.0kg/c㎡左右，则其热交换的对数温差为=8/0.955=8.3℃符合有关标准规定。

二、结霜问题：

下面，我们再看上述的翅片管，也即蒸发器上（因为制冷剂以蒸发过程吸收热量）为什么有时会结霜？结霜以后又有什么坏处呢？

霜是空气中的水汽凝结在低于0℃的固体表面上形成的。

翅片管上结霜为什么严重影响热泵正常运行？

用于空调的翅片管上翅片的间距通常只有2-4mm。一旦开始结霜，会糊住通风道，则热泵就不能从空气中获得足够的热量。同时，蒸发压力和蒸发温度一再降低，结果，结霜更严重，直至翅片管间糊满霜，空气不能通过，回到压缩机的压力也几乎为0，使压缩机不能工作，甚至烧毁。

而如前所述翅片管上的平均温度比吹过它的室外空气低8~12℃，所以，通常认为当室外空气温度＜5℃时，翅片开始结霜，也即产生除霜问题。

然而冲霜问题是在某时刻一下子发生的吗？

因为，翅片管热交换器上的温度是由铜管至铝片逐渐升高的，即最低的温度是铜管表面，也即先结霜的是串着铝翅片的铜管，而后是铝翅片的根部，最后是铝翅片的尖部。所以，从结霜发生到霜把翅片间的空隙堵死，有一个时间过程。

不难理解，结霜的条件是两个，一个是空气中有一定的水汽即湿量，二是管及翅片上的温度低于0℃，否则，如高于0℃只是结露，结露是有利于热泵吸热的，因为，露水蒸发可以放出更多的热。具体来说。空气温度高于8℃，即使相对湿度100%，可能只结露不结霜。当室外温度为8℃时，可能只有铜管上结霜，而在空气温度低于5℃时，如图1所示，其含湿量大时，露点温度甚至接近0℃。

              图1不同湿空气温度下露点与相对湿度的关

但是，值得注意的是，由于湿空气性质决定了其温度愈低，其含有的水分，称含湿量就愈低。尽管其相对湿度很高，也是如此，如图2所示。例如空气温度-6℃、-10℃即使相对温度高达90%~100%，空气中的含湿量每m³中不过2.5~3g，即使结霜也不足为虑了。因此，对于北方寒冷地区，并不是人们所担心的那样—当外温愈低时，供暖负荷愈大，再加上结霜，更加重了热泵的负担。而人们看到的热泵的室外机上糊满了霜是由于热泵工作不正常所致。

              图2不同外温下含湿量与相对湿度的关系

如图3，是对一台空气源热泵在不同外界气候下实测的铜管、铝翅片上的结霜状况的描述。

                 图3外界气候与结霜状态

三、            结论：

1、除霜问题是空气源热泵技术中的重要问题，目前还有待进一步寻求更好的技术，产品。

2、除霜是在一定的气候条件下才出现的，并且是有周期再现性的。

3、寒冷地区热泵结霜与除霜并不出现在供暖负荷最大时，也就是说不必顾虑在低温及结霜双重不利因素下运行。

4、空气源热泵地板辐射供暖方式中，地板有较大的蓄热性，短时的除霜过程对室温不产生什么影响。

值得注意的是：

5、冬季雪天，由于室外热交换器在风机的作用下将雪花吸到翅片管上，也会发生严重结霜状况，此时，应及时启动“强制除霜”控制功能。

6、除霜过程会产生大量的冷凝水，应有及时排除的技术措施，否则，冰霜会从室外机翅片管底部往上堆积，甚至打碎风机叶片。