暖通工程师基础知识：空气热泵相关问题研究

　　空气源热泵结霜、化霜问题的研究

　　由于空气源热泵冬季采用空气作为热源，所以，随着室外温度的降低其蒸
发温度也随之降低，蒸发器表面温度随之下降甚至低于

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℃。此时当室外空气在

流经蒸发器被冷却时其所含的水分就会析出并依附于蒸发器表面形成霜层。结霜
对热泵是极其不利的。随着霜层的形成蒸发器传热热阻增加蒸发温度下降机组的
性能下降工况恶化制热量也将下降这将严重影响压缩机以及热泵整体的性能同
时除霜带来的额外费用还将降低空气源热泵的经济性这也就是为什么空气源热
泵在寒冷、潮湿地区的应用受到限制的原因。所以说结霜机理、化霜方法一直是空
气源热泵研究与应用中要解决的重点与难点。目前有不少关于空气源热泵机组冬
季运行状况的研究主要分析供热时不同工况下空气盘管表面湿空气结霜、结露及
干冷却特性并结合结霜过程进行试验和模拟分析了迎面风速、环境温湿度、翅片
间距、管排数等参数对结霜性能的影响及其所可能产生的一系列后果。了解结霜
的机理的主要目的是要解决如何除霜的问题。传统的除霜控制方法主要包括：定
时除霜法时间

—温度(压力)法空气压差控制除霜法霜层传感器控制除霜法声音

震荡器控制除霜法最大平均供热量控制除霜法最佳除霜时间控制法等。这些方法
各有利弊有待完善。近年来由于计算机技术的发展将模糊控制技术引入空气源热
泵除霜问题的研究作为一项先进可行的新技术逐渐引起了人们的注意。这主要是
因为空气源热泵结霜问题的影响是多因素非线性的而模糊控制技术的优势就是
处理多维、非线性、时变问题。这样一来将模糊控制技术引入空气源热泵的除霜控
制通过对除霜过程的系统响应分析，可以使除霜控制能够自动适应机组工作环
境的变化达到智能除霜的控制要求。此外还有考虑环境工况变化的双温度传感器
智能化除霜控制方法等。尽管空气源热泵具有很多优点但受室外环境的限制也比
较大这也是空气源热泵目前仅在我国黄河以南地区得到了广泛应用的主要原因。
而在黄河以北地区应用空气源热泵则根据所处地区不同有其特殊要求。目前关于
西安、胶东以及寒冷地区空气源热泵的实际应用情况已有研究并就所遇到的如压
缩比过大等具体问题提出了一些相应的改进措施可在相应地区的实际应用中作
为参考。此外为了对空气源热泵结霜除霜所带来的损失进行量化的分析有研究提
出了不同地区、不同使用情况下的平均结霜除霜损失系数的概念平均结霜除霜损
失系数越大的地区应用空气源热泵越不经济。据此将我国空气源热泵使用地区根
据平均结霜损失系数分成

4 类：低温结霜区：如济南、北京、郑州、西安、兰州等;

轻霜区：如成都、桂林、重庆等

;重霜区：如长沙;一般结霜区：如杭州、武汉、上海、

南京、南昌、宜昌等。这些都可以作为热泵设计选用中重要的参考依据。

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　　空气源热泵节能问题的研究

　　火用是对系统能的质与量的综合评价。对系统进行火用分析可以揭示出系统
中火用损失的部位、类型和数量以便设法减少这些损失。通过火用计算分析可知
压缩功只有

20 %被利用而有 80 %被损失其中压缩机火用损失占 30. 7 % 冷凝器

占

20.14 % 蒸发器占 17.15 % 毛细管占 10 %。由此我们可以看出空气源热泵系统

节能的主要部件是压缩机提高压缩机本身的技术指标是提高整个系统火用效率