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摘 要：空气能热水器风侧的换热器是蒸发器，液态制冷剂在蒸发器中膨胀蒸发，要吸收空气中的热量，从而导致换热器附近空气温度下降，水蒸气就会结露。当环境温度低于5℃时，此时蒸发器蒸发温度低于0℃，翅片温度也会低于0℃，结露的水就会凝结成细细的冰，这就是结霜。霜是热的不良导体，当蒸发器的表面覆盖着一层蓬松的霜时，其换热能力急剧下降，这又会加剧霜的进一步凝结。如此恶性循环下去，机组的制热能力急剧衰减。这时，如果不及时有效的把霜除掉，轻则导致制热量不足、产水量下降，重则导致压缩机回气量大幅度减小，从而导致压缩机排气温度升高，最终导致压缩机被烧坏。
关键词：空气能热水器；结霜；除霜
0 引言
随着社会的不断发展和进步，人们对生活水平的要求也在不断提高，热泵空调机组尤其是空气能热泵空调机组在我国很多地区都得到了应用。
理论和实践都表明，空气能热泵热水器采暖系统不作任何改进就加以推广应用，设备将无法在冬季正常工作，主要表现为现在的除霜不能适应北方的大范围温差，热泵系统误除霜现象严重，除霜水不易流尽，除霜时间过长导致的室内明显温差，除霜结束再次启动易发生烧机现象。
1 空气能热水器工作原理
空气能热泵热水器系统以极少的电能获取低温空气热源热能，经系统整合后变成高温热源热能，用以供暖或供应热水。如图一、二所示为空气能热泵供暖和热水系统工作原理图。
图一 空气能热泵热水系统
2 空气能热水器机组的结霜
2.1机组结霜原因
空气能热水器在冬天的结霜问题分为正常和不正常两种情况。
（1）正常结霜。当室外温度低于0℃，机组运行时间比较长时，机组室外换热器上均匀结霜，这种现象是正常的。
（2）不正常结霜。这是导致机组运行故障的主要原因，大致说来，又可分为三种状态：
①室外环境空气温度高于0℃，机组开机不久，整个机组室外换热器散热片表面就有薄霜形成，并快速变厚。这种故障一般是由于室外换热器上散热片表面脏堵、风机故障或换热器进、出风口堵塞造成。
②室外环境空气温度高于0℃，机组开机不久，室外侧换热器底部结霜很厚，换热器散热片大部分表面没有凝结水，随机组运行时间的增长结霜由下至上延伸。这种故障一般是系统缺制冷剂造成的。
③室外环境空气温度高于0℃，机组开机不久。室外侧换热器上半部分结霜很厚，随机组运行时间的增长结霜由上至下延伸。这种故障一般是系统制冷剂偏多。
2.2结霜对机组性能的影响
（1）增大了空气流动阻力。
（2）降低了换热能力。
（3）排出的冻水返回到保温水霜中之后，还会造成保温水霜水温下降。
（4）导致机组能效比降低，运行性能恶化，直到不能正常工作。
3 空气能热水器机组除霜对策
3.1除霜的基本思路
（1）利用机组自身工作特点除霜
空气能热泵机组供热的基本工作原理是逆卡诺循环，如果反过来采用空调循环，即将风侧换热器作为冷凝器向其提供热量便可以进行除霜。
（2）利用结霜原理特点减少和防止结霜
研究发现：疏水性表面不利于霜的形成及成长。于是就可以从换热器材料上入手在换热器表面增加疏水性物质以减少和防止结霜。
（3）利用热力膨胀阀和旁路电磁阀提高除霜效果
实践研究表明：采用热力膨胀阀可以提高机组除霜的可靠性，采用旁通电磁阀可以大大缩短机组除霜时间，并能缓解除霜结束恢复制热时对系统的影响。
3.2除霜的方法
在机组除霜之前首先要根据结霜的实际情况判断出结霜是系统的先天原因引起的还是后天的人为因素或其他外在因素引起的，然后采用相应的除霜手段。
（1）除人为或外在因素引起的结霜
常见的人为或外在因素引起的结霜处理办法有：如果室外换热器有污垢、风机系统故障或污物杂物堵塞进出、风口，那么清洗换热器、检查风机系统或清除进、出风口污物杂物。如果系统制冷剂泄漏，那么修复泄漏点、添加制冷剂。如果系统制冷剂过多，那么泄放制冷剂至正常状态。
（2）除系统自身因素引起的正常结霜
当前空气能供热机组一般都采用逆循环的方式进行除霜，即通过制冷循环四通阀将风侧的换热器作为冷凝器使用向其提供热量从而达到除霜的目的。从经济性看，这是机组最为合理的一种运行方式，但从实际来看，现有的除霜控制方法还有不少地方有待于改善。有研究测试结果表明：制热除霜过程损失约占整个机组能耗的10%，而且有近30%的除霜实际上是不需要的。除霜技术，不仅要考虑如何实现准确按需除霜，而且还要考虑如何在单位时间内实现最好制热效果、缩短除霜时间、减小除霜过程对机组系统的冲击影响。有关研究表明：在目前的各种除霜方法的基础上，在热力膨胀阀上加装一个旁通电磁阀是一个最为经济、合理的方法，可以极大缩短除霜所需时间，提高系统的平均制热效果。
4 结语
由于空气能热水器起步比较晚真正用于生产生活的时间还比较短，所以在使用的过程当中也存在着一些不尽人意的地方，其中结霜和除霜就是一个比较头痛的问题。除霜过程是否稳定可靠，不仅表现为准确判断除霜开始、结束，还表现在如何缩短除霜时间、减少除霜对重新制热的冲击影响，大量实践研究结果表明：使用旁通电磁阀可以大大缩短除霜时间，减缓除霜结束恢复制热时对系统的冲击和影响。■
参考文献
[1] 范存养. 空气热源热泵的应用与展望[J]. 暖通空调，1994，（6）.
[2] 龙惟定. 试论中国的能源结构与空调冷热源的选择取向[J].暖通空调，2000，（5）.
[3] 江亿. 华北地区大中型城市供暖方式分析[J].暖通空调.2000，4.
[4] 姜益强. 空气源热泵冷热水机组供热最佳平衡点温度的研究[J].热能动力工程，2012，（3）.
[5] 黄翔. 北方地区冬季采暖采用空气源热泵供暖应用情况分析[J].流体机械，2012，30.
作者简介：张剑（1979-），男，汉族，四川省什邡市人，大学本科，工学学士，讲师，主要研究方向：清洁能源开发和利用。
关键词：空气能热水器；结霜；除霜
0 引言
随着社会的不断发展和进步，人们对生活水平的要求也在不断提高，热泵空调机组尤其是空气能热泵空调机组在我国很多地区都得到了应用。
理论和实践都表明，空气能热泵热水器采暖系统不作任何改进就加以推广应用，设备将无法在冬季正常工作，主要表现为现在的除霜不能适应北方的大范围温差，热泵系统误除霜现象严重，除霜水不易流尽，除霜时间过长导致的室内明显温差，除霜结束再次启动易发生烧机现象。
1 空气能热水器工作原理
空气能热泵热水器系统以极少的电能获取低温空气热源热能，经系统整合后变成高温热源热能，用以供暖或供应热水。如图一、二所示为空气能热泵供暖和热水系统工作原理图。
图一 空气能热泵热水系统
2 空气能热水器机组的结霜
2.1机组结霜原因
空气能热水器在冬天的结霜问题分为正常和不正常两种情况。
（1）正常结霜。当室外温度低于0℃，机组运行时间比较长时，机组室外换热器上均匀结霜，这种现象是正常的。
（2）不正常结霜。这是导致机组运行故障的主要原因，大致说来，又可分为三种状态：
①室外环境空气温度高于0℃，机组开机不久，整个机组室外换热器散热片表面就有薄霜形成，并快速变厚。这种故障一般是由于室外换热器上散热片表面脏堵、风机故障或换热器进、出风口堵塞造成。
②室外环境空气温度高于0℃，机组开机不久，室外侧换热器底部结霜很厚，换热器散热片大部分表面没有凝结水，随机组运行时间的增长结霜由下至上延伸。这种故障一般是系统缺制冷剂造成的。
③室外环境空气温度高于0℃，机组开机不久。室外侧换热器上半部分结霜很厚，随机组运行时间的增长结霜由上至下延伸。这种故障一般是系统制冷剂偏多。
2.2结霜对机组性能的影响
（1）增大了空气流动阻力。
（2）降低了换热能力。
（3）排出的冻水返回到保温水霜中之后，还会造成保温水霜水温下降。
（4）导致机组能效比降低，运行性能恶化，直到不能正常工作。
3 空气能热水器机组除霜对策
3.1除霜的基本思路
（1）利用机组自身工作特点除霜
空气能热泵机组供热的基本工作原理是逆卡诺循环，如果反过来采用空调循环，即将风侧换热器作为冷凝器向其提供热量便可以进行除霜。
（2）利用结霜原理特点减少和防止结霜
研究发现：疏水性表面不利于霜的形成及成长。于是就可以从换热器材料上入手在换热器表面增加疏水性物质以减少和防止结霜。
（3）利用热力膨胀阀和旁路电磁阀提高除霜效果
实践研究表明：采用热力膨胀阀可以提高机组除霜的可靠性，采用旁通电磁阀可以大大缩短机组除霜时间，并能缓解除霜结束恢复制热时对系统的影响。
3.2除霜的方法
在机组除霜之前首先要根据结霜的实际情况判断出结霜是系统的先天原因引起的还是后天的人为因素或其他外在因素引起的，然后采用相应的除霜手段。
（1）除人为或外在因素引起的结霜
常见的人为或外在因素引起的结霜处理办法有：如果室外换热器有污垢、风机系统故障或污物杂物堵塞进出、风口，那么清洗换热器、检查风机系统或清除进、出风口污物杂物。如果系统制冷剂泄漏，那么修复泄漏点、添加制冷剂。如果系统制冷剂过多，那么泄放制冷剂至正常状态。
（2）除系统自身因素引起的正常结霜
当前空气能供热机组一般都采用逆循环的方式进行除霜，即通过制冷循环四通阀将风侧的换热器作为冷凝器使用向其提供热量从而达到除霜的目的。从经济性看，这是机组最为合理的一种运行方式，但从实际来看，现有的除霜控制方法还有不少地方有待于改善。有研究测试结果表明：制热除霜过程损失约占整个机组能耗的10%，而且有近30%的除霜实际上是不需要的。除霜技术，不仅要考虑如何实现准确按需除霜，而且还要考虑如何在单位时间内实现最好制热效果、缩短除霜时间、减小除霜过程对机组系统的冲击影响。有关研究表明：在目前的各种除霜方法的基础上，在热力膨胀阀上加装一个旁通电磁阀是一个最为经济、合理的方法，可以极大缩短除霜所需时间，提高系统的平均制热效果。
4 结语
由于空气能热水器起步比较晚真正用于生产生活的时间还比较短，所以在使用的过程当中也存在着一些不尽人意的地方，其中结霜和除霜就是一个比较头痛的问题。除霜过程是否稳定可靠，不仅表现为准确判断除霜开始、结束，还表现在如何缩短除霜时间、减少除霜对重新制热的冲击影响，大量实践研究结果表明：使用旁通电磁阀可以大大缩短除霜时间，减缓除霜结束恢复制热时对系统的冲击和影响。■
参考文献
[1] 范存养. 空气热源热泵的应用与展望[J]. 暖通空调，1994，（6）.
[2] 龙惟定. 试论中国的能源结构与空调冷热源的选择取向[J].暖通空调，2000，（5）.
[3] 江亿. 华北地区大中型城市供暖方式分析[J].暖通空调.2000，4.
[4] 姜益强. 空气源热泵冷热水机组供热最佳平衡点温度的研究[J].热能动力工程，2012，（3）.
[5] 黄翔. 北方地区冬季采暖采用空气源热泵供暖应用情况分析[J].流体机械，2012，30.
作者简介：张剑（1979-），男，汉族，四川省什邡市人，大学本科，工学学士，讲师，主要研究方向：清洁能源开发和利用。