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[摘 要]对空气源热泵冬季供热运行时结霜因数的进行分析，并就结霜对机组的影响进行研究，提出对提高化霜速度以及性能的途径
[关键词]风冷管道机 冷凝器 化霜
中图分类号：TQ051.6+1 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X（2013）22―0332―01
1 引言
风冷管道机组作为中央空调的一个直膨式机组，自90年代在我国得到了广泛的应用以来，使用地域由南向北迅速推广。由于该机组安装、布置方便，同时机组组合型也强，因而得到迅速的推广应用。但从风冷管道机组实际运行的效果看，这类机组在气温偏低且相对湿度较高的地区如：长江流域制热运行时还不太理想。其主要原因是蒸发器结霜及除霜造成机组供热能力下降。
2 结霜原因
风冷管道机组在冬季制热运行时，其肋片盘管换热器起蒸发器的作用，当蒸发器的政法温度低于0℃，同时该温度也低于蒸发器进风的露点温度，只有这时空气中所含的水分才会析出并附着于蒸发器表面形成霜层。但是随着霜层的形成，機组的通风面积会进一步的减小，机组风量减小，工况恶化，制热量也将下降。此时机组的蒸发温度会进一步降得更低，这样就更加加快了机组的霜层的形成。这样就产生恶性循环，机组运行一段时间后就必须除霜。
3 结霜对风冷管道机组性能的影响
蒸发器结霜对风冷管道热泵机组的运行产生的负面影响主要有以下几个方面：
3.1 影响机组的平均传热系数
由于机组盘管的结霜，盘管传热性能下降，机组的蒸发温度会降低，虽然在结霜的早期，由于霜层增加了传热表面的粗糙度及表面积，使总传热系数有所增加，但是随着霜层增厚，导热热阻的影响逐渐成为影响传热系数的主要方面时，直接影响蒸发器蒸发温度的降低以及空气阻力的增大。因此，如何合理的选择化霜参数，确保蒸发器及时除霜是非常重要的。
3.2 影响空气流量
霜层的增加，蒸发盘管风流通的面积减少，加大了空气流过翅片管蒸发器的阻力，降低了空气流量。由于这些负面影响，风冷热泵在结霜工况下工作时，随着霜层的增厚，将出现蒸发温度下降、制热量下降、风机性能衰减，电流加大等现象而使风冷热泵机组不能正常工作。
4 提高风冷管道热泵机组在结霜工况下工作特性的途径
提高风冷道机组在结霜工况下的工作特性的途径主要从两个方面来做：一方面减慢结霜的速度，这个主要是提高蒸发器的蒸发温度；另一方面就是加快除霜的步伐，缩短除霜的时间。
4.1 如何减慢结霜的速度
当空气露点温度高于蒸发器翅片表面温度且翅片表面温度低于0℃时，翅片表面即会结霜。所以，在一定的大气条件下，蒸发器翅片表面是否结霜、霜层的发展速度以及对蒸发器性能的影响程度在一定程度上与蒸发器上翅片结构、形式有关。在大气条件不变时，若蒸发温度相对较高，蒸发器表面的结霜情况会相对好一些，可以通过但这要以加大换热器面积为代价，对于结构尺寸原本较大的风冷换热器，由于迎面风速不均匀，加大的换热器部分并非能发挥出相应的效果，同时，增加了制造成本。为此，存在着在一定的风冷换热器结构尺寸下，如何改进其换热性能的问题。
由于结霜引起气流受阻是影响蒸发器性能的主要因素，现在我们室外盘管一般是采用垂直放置的，由于底部的盘管空气流动阻力较大，这样流过盘管底部的风量比盘管顶部的风量要小，冬季制热时，盘管底部的结霜会比其他部分的结霜要严重，导致机组化霜时间也较长，制热效率低。
这个有许多方法，可以加大风机的风量，增大盘管的面积，这样可以提高蒸发温度，减慢结霜的速度，但是这样增加机组成本，一般不会太合算。风冷管道机组的室外盘管一般采用垂直放置，由于底部的盘管空气流动阻力较大，这样流过盘管底部的风量比盘管顶部的风量要小，所以这个地方的蒸发温度就相应较低，同时由于盘管上部冷凝析出的水也往下流，这样就更加加重下部的结霜，我们这次采用的盘管是采用盘管最底部的四个回路采用与一般盘管不一样的布置方式，这样做的好处就是由于盘管的进出管考得比较近，这样因为热岛效应，同时机组最下面是采用与上部分不一样的顺流传热，这样与普通的逆流传热布管方式比较蒸发温度可以提高2℃以上。这样就大大的减小了结霜的速度。这样机组的效能得到提高。
4.2 风冷换热器加快化霜
以前大家做的盘管都是采用逆交流来布置，其化霜时制冷剂的流程如图中的箭头所示，高温高压的制冷剂蒸汽先进盘管内侧，然后由内侧到外侧沿着制定的通道逐渐变成高压液体降温，当高压制冷剂液体达到结霜最严重的盘管底部外侧时，高压制冷剂液体温度已经大大低于刚进入盘管时的温度，很难彻底清除霜层。因此除霜时间长，机组制热效率低，而且不容易彻底除尽。
我们这次更改的主要集中在盘管底部四个回路，在除霜时的具体制冷剂的流程，高压高压的制冷剂蒸汽先进入盘管中间，然后再流向外侧（盘管结霜最严重区），再有外侧留到内侧，最后再回到盘管中部，这样当高温高压制冷剂蒸汽达到结霜最严重的盘管底部中部时，由于此时温度最高，化霜最快，能够迅速将霜化尽。在与传统盘管化霜比较中，该盘管的化霜时间可以缩短40%，而且化霜间隔延长。
其次我们采用先进的化霜技术，现在只能化霜技术很多，但是我们采用的是盘管温度与外界温度的差值、运行时间的长短以及盘管温度为条件，综合考虑运行时间与盘管温度和外界温度差值的关系来确定何时除霜，就是盘管蒸发温度较高，盘管温度与外界环境温度差小，这时盘管不容易结霜，因此两次除霜之间的运行时间可以长一点才除霜，这样减小实际除霜的次数，反之，两次除霜之间的运行时间就要缩短。这样实际上就是根据实际工作结霜的情况来除霜，减少不必要的除霜，同时由于有时结霜严重而推迟除霜进而影响机组的性能。
5 结论
采用该盘管风冷管道机组的结霜速度回减慢，同时化霜速度快，这样既能够保证风冷管道机组良好的制热性能，提高机组的效率，又能提高机组化霜速度。
参考文献
[1] 确高春英。风冷热泵机组冬季的除霜控制大众用电，2000，5
[2] 刘凤珍 陈焕新 影响鳍片管换热器结霜因数研究 【J】 低温工程，2000，116（4）：45～48
[3] 郭庆堂。实用制冷工程设计手册建筑工业出版社，1994
[4] 黄虎，李志浩，束鹏程。提高风冷热泵冷热水机组结霜工况下性能的途径暖通空调2001，1
[5] 谷波，田树波，孙涛。风冷热泵机组的结霜特性研究。暖通空调，2001，31（1）3.
[6] 陈汝东，许东晟。风冷热泵空调器除霜控制的研究流体机械，1998，27（2）.
[7] 夏清，周兴禧，振宇。不同参数对肋片管式蒸发器性能影响及热泵化霜周期的优化。上海交通大学学报，1998，32（7）.
[8] 符建坤 欧阳海生 刘凤珍 高湿地区风冷热泵蒸发器除霜控制研究 流体机械 2003年第31卷第10期
[9] 蒋能照。空调用热泵技术及应用机械工业出版社，1997
[关键词]风冷管道机 冷凝器 化霜
中图分类号：TQ051.6+1 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X（2013）22―0332―01
1 引言
风冷管道机组作为中央空调的一个直膨式机组，自90年代在我国得到了广泛的应用以来，使用地域由南向北迅速推广。由于该机组安装、布置方便，同时机组组合型也强，因而得到迅速的推广应用。但从风冷管道机组实际运行的效果看，这类机组在气温偏低且相对湿度较高的地区如：长江流域制热运行时还不太理想。其主要原因是蒸发器结霜及除霜造成机组供热能力下降。
2 结霜原因
风冷管道机组在冬季制热运行时，其肋片盘管换热器起蒸发器的作用，当蒸发器的政法温度低于0℃，同时该温度也低于蒸发器进风的露点温度，只有这时空气中所含的水分才会析出并附着于蒸发器表面形成霜层。但是随着霜层的形成，機组的通风面积会进一步的减小，机组风量减小，工况恶化，制热量也将下降。此时机组的蒸发温度会进一步降得更低，这样就更加加快了机组的霜层的形成。这样就产生恶性循环，机组运行一段时间后就必须除霜。
3 结霜对风冷管道机组性能的影响
蒸发器结霜对风冷管道热泵机组的运行产生的负面影响主要有以下几个方面：
3.1 影响机组的平均传热系数
由于机组盘管的结霜，盘管传热性能下降，机组的蒸发温度会降低，虽然在结霜的早期，由于霜层增加了传热表面的粗糙度及表面积，使总传热系数有所增加，但是随着霜层增厚，导热热阻的影响逐渐成为影响传热系数的主要方面时，直接影响蒸发器蒸发温度的降低以及空气阻力的增大。因此，如何合理的选择化霜参数，确保蒸发器及时除霜是非常重要的。
3.2 影响空气流量
霜层的增加，蒸发盘管风流通的面积减少，加大了空气流过翅片管蒸发器的阻力，降低了空气流量。由于这些负面影响，风冷热泵在结霜工况下工作时，随着霜层的增厚，将出现蒸发温度下降、制热量下降、风机性能衰减，电流加大等现象而使风冷热泵机组不能正常工作。
4 提高风冷管道热泵机组在结霜工况下工作特性的途径
提高风冷道机组在结霜工况下的工作特性的途径主要从两个方面来做：一方面减慢结霜的速度，这个主要是提高蒸发器的蒸发温度；另一方面就是加快除霜的步伐，缩短除霜的时间。
4.1 如何减慢结霜的速度
当空气露点温度高于蒸发器翅片表面温度且翅片表面温度低于0℃时，翅片表面即会结霜。所以，在一定的大气条件下，蒸发器翅片表面是否结霜、霜层的发展速度以及对蒸发器性能的影响程度在一定程度上与蒸发器上翅片结构、形式有关。在大气条件不变时，若蒸发温度相对较高，蒸发器表面的结霜情况会相对好一些，可以通过但这要以加大换热器面积为代价，对于结构尺寸原本较大的风冷换热器，由于迎面风速不均匀，加大的换热器部分并非能发挥出相应的效果，同时，增加了制造成本。为此，存在着在一定的风冷换热器结构尺寸下，如何改进其换热性能的问题。
由于结霜引起气流受阻是影响蒸发器性能的主要因素，现在我们室外盘管一般是采用垂直放置的，由于底部的盘管空气流动阻力较大，这样流过盘管底部的风量比盘管顶部的风量要小，冬季制热时，盘管底部的结霜会比其他部分的结霜要严重，导致机组化霜时间也较长，制热效率低。
这个有许多方法，可以加大风机的风量，增大盘管的面积，这样可以提高蒸发温度，减慢结霜的速度，但是这样增加机组成本，一般不会太合算。风冷管道机组的室外盘管一般采用垂直放置，由于底部的盘管空气流动阻力较大，这样流过盘管底部的风量比盘管顶部的风量要小，所以这个地方的蒸发温度就相应较低，同时由于盘管上部冷凝析出的水也往下流，这样就更加加重下部的结霜，我们这次采用的盘管是采用盘管最底部的四个回路采用与一般盘管不一样的布置方式，这样做的好处就是由于盘管的进出管考得比较近，这样因为热岛效应，同时机组最下面是采用与上部分不一样的顺流传热，这样与普通的逆流传热布管方式比较蒸发温度可以提高2℃以上。这样就大大的减小了结霜的速度。这样机组的效能得到提高。
4.2 风冷换热器加快化霜
以前大家做的盘管都是采用逆交流来布置，其化霜时制冷剂的流程如图中的箭头所示，高温高压的制冷剂蒸汽先进盘管内侧，然后由内侧到外侧沿着制定的通道逐渐变成高压液体降温，当高压制冷剂液体达到结霜最严重的盘管底部外侧时，高压制冷剂液体温度已经大大低于刚进入盘管时的温度，很难彻底清除霜层。因此除霜时间长，机组制热效率低，而且不容易彻底除尽。
我们这次更改的主要集中在盘管底部四个回路，在除霜时的具体制冷剂的流程，高压高压的制冷剂蒸汽先进入盘管中间，然后再流向外侧（盘管结霜最严重区），再有外侧留到内侧，最后再回到盘管中部，这样当高温高压制冷剂蒸汽达到结霜最严重的盘管底部中部时，由于此时温度最高，化霜最快，能够迅速将霜化尽。在与传统盘管化霜比较中，该盘管的化霜时间可以缩短40%，而且化霜间隔延长。
其次我们采用先进的化霜技术，现在只能化霜技术很多，但是我们采用的是盘管温度与外界温度的差值、运行时间的长短以及盘管温度为条件，综合考虑运行时间与盘管温度和外界温度差值的关系来确定何时除霜，就是盘管蒸发温度较高，盘管温度与外界环境温度差小，这时盘管不容易结霜，因此两次除霜之间的运行时间可以长一点才除霜，这样减小实际除霜的次数，反之，两次除霜之间的运行时间就要缩短。这样实际上就是根据实际工作结霜的情况来除霜，减少不必要的除霜，同时由于有时结霜严重而推迟除霜进而影响机组的性能。
5 结论
采用该盘管风冷管道机组的结霜速度回减慢，同时化霜速度快，这样既能够保证风冷管道机组良好的制热性能，提高机组的效率，又能提高机组化霜速度。
参考文献
[1] 确高春英。风冷热泵机组冬季的除霜控制大众用电，2000，5
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[6] 陈汝东，许东晟。风冷热泵空调器除霜控制的研究流体机械，1998，27（2）.
[7] 夏清，周兴禧，振宇。不同参数对肋片管式蒸发器性能影响及热泵化霜周期的优化。上海交通大学学报，1998，32（7）.
[8] 符建坤 欧阳海生 刘凤珍 高湿地区风冷热泵蒸发器除霜控制研究 流体机械 2003年第31卷第10期
[9] 蒋能照。空调用热泵技术及应用机械工业出版社，1997