空气源热泵系统无霜化及除霜方法概述

(1 江苏科技大学能源与动力学院 镇江 212003； 2 西安交通大学能源与动力工程学院 西安 710049； 3 南通华信中央空调有限公司 南通 226014)

热泵装置因能回收低品位热能来满足供热需求，已成为一种全球广泛关注和应用的节能技术。根据低品位热能形式的不同，可分为空气源热泵、地源热泵、水源热泵等。其中，空气源热泵因具有获取能源方便、性能稳定、安装使用便捷等诸多优点而得到广泛使用，如家用空调和热泵热水器等。

空气源热泵系统冬季运行时，受环境空气温湿度的影响，室外换热器表面会结霜，不断积聚的霜层会阻碍盘管间的空气流动，削弱换热性能，进而导致系统性能系数(COP)和制热量减小[1-2]。为保障空气源热泵系统的冬季运行效率，尤其房间空调器的舒适性与稳定性，需要采用适当的方法抑制换热器表面结霜，或进行周期性除霜。本文对换热器表面结霜条件及其融霜过程进行阐述，并结合国内外科研人员对空气源热泵无霜及除霜技术的研究结果，概述不同方法原理与特点，尤其近年来兴起的相变蓄热在热泵系统除霜技术中的应用。

1 结霜条件

空气源热泵系统室外换热器表面结霜需同时满足两个条件：1)换热器表面温度低于0 ℃；2)换热器表面温度低于环境空气的露点温度。室外换热器表面温度取决于环境温度影响下的制冷剂蒸发温度，而空气的露点温度则受相对湿度的影响，所以空气温、湿度成为热泵系统室外换热器表面结霜与否的主要判断依据。

王剑峰等[3]研究表明：空气温度为-5～5 ℃，相对湿度>70%的气候条件下，室外换热器表面最易结霜；当空气温度<-5 ℃时，即使相对湿度很高，空气中的含湿量也仅为2～3 g/(kg干空气)，不会导致严重结霜。井上宇市[4]通过实验研究指出：可能结霜的气象参数范围为-12.8 ℃≤环境温度≤5.8 ℃，相对湿度≥67%，空气温度>5.8 ℃时，可不考虑结霜对热泵的影响；空气温度<5.8 ℃，但相对湿度<67%时，由于空气露点温度<室外换热器表面温度，不会发生结霜；当湿球温度<-12.8 ℃时，由于空气含湿量过小，也不会发生结霜现象。当结霜条件得到满足，会经过：冷凝水滴、冰层、霜晶、霜枝、霜层的结霜过程，随着热泵系统的运行，霜层厚度也随之增长[5]。

2 空气源热泵无霜化方法

空气源热泵无霜化的方法，是从破坏上述结霜条件出发，调节流经室外换热器表面的空气温度和湿度。改变空气湿度主要是为了降低空气的露点温度，常用方法有：

1)利用沸石和活性炭构成固体干燥剂吸附床[6]，或在传统翅片管换热器的表面涂干燥剂(硅胶)[7]。这类方法的主要缺点是：干燥剂吸水能力会随时间逐渐削弱，必须采用有效的方法对干燥剂进行再生。

2)利用液体除湿原理，室外环境温湿度处于结霜区时，向室外换热器的翅片管喷洒低凝固点的吸水性防冻溶液；通过调节喷淋液温度，还可提高换热器表面温度[8]。由于喷淋系统的附加能耗，根据该方法的实验结果，其COP略低于常规系统的COP。

此外，还有压缩除湿、冷却除湿、热管除湿和转轮除湿等技术[9]，但因各自的技术特点和应用限制，未能有效用于实现空气源热泵系统的无霜化。如空气压缩-冷却析水-再加热的压缩除湿，除湿过程有较高的能耗，不仅会导致系统庞大复杂、增加初投资，还会降低系统的COP。

针对固体干燥剂的再生，可用的方法有：1)室外设置双换热器，其中一个主要对空气预除湿，另一个对吸附剂进行再生[10]；2)将蓄热装置引入双室外换热器的热泵系统[11]，如图1所示，热水箱放热后的气、液两相制冷剂进入蓄热装置继续释放热量变为过冷液体，一次节流后进入除湿换热器，二次节流后进入室外换热器吸热蒸发；当干燥剂需再生时，热水箱流出的气、液两相制冷剂则直接进入除湿换热器和室外换热器内冷凝放热，对固体干燥剂进行再生，随后制冷剂液体经膨胀阀进入蓄热装置吸热蒸发。结果表明，该系统具有较高的COP，但干燥剂再生率仅为72.7%。

图1 新型无霜空气源热泵热水器原理Fig.1 The principle of a new frost-free air source heat pump water heater

为提高流经换热器表面的空气温度，K. Kwak等[12]将原用于室内机的辅助电加热器置于室外换热器进风口。实验结果表明：该方法可避免换热器表面结霜，并能改善系统制热量及性能。此外，还可通过换热器结构设置(图2)让制冷剂周期性流入各换热管内，利用由风机产生的风破坏霜层的形成过程，进而避免换热器表面结霜[13]。

图2 无霜型空气源热泵室外换热器Fig.2 The frost-free air source heat pump outdoor heat exchanger

3 空气源热泵除霜方法

对于常规空气源热泵，为保障在低温、高湿度环境下的工作性能，必须进行周期性除霜。根据除霜能量的来源，可将除霜方法分为：利用热能使霜层融化的热力除霜，以及采用非加热手段完成除霜的非热力除霜。

目前各类空气源热泵产品中普遍应用的是热力除霜方法，除霜过程中，热量除了用于霜层融化，还需将换热器表面残留的霜层融化蒸发，且不可避免的会向环境空气中散失。K. I. Krakow等[14-16]对除霜过程中的热力分配进行了研究，结果均表明：因换热器结构的不同，除霜过程中热量利用率约为25%～59%，大量的热量会散失到环境空气中。Liu Zhongliang等[17-20]从室外换热器结构设计及表面涂层角度出发，提出了不同优化除霜效率的方法，但均无法完全克服热量散失的问题，便尝试利用附加外场进行抑霜或除霜，即非热力除霜技术的开发。下文将重点对非热力除霜方法以及从热力循环角度对热力除霜方法进行概括。

3.1 非热力除霜方法

非热力除霜方法主要包括高压电场除霜和超声波除霜[5]。高压电场除霜法是利用外加电场破坏霜晶的成长实现除霜。在电场作用下，电极间的气体会发生微放电现象并产生电荷，电荷会在霜晶上积聚，建立一个与外加电场方向相反的电场，使霜晶受到由换热器表面向外的电场力，进而破坏已形成的霜晶。霜晶的破碎存在固有频率，当施加的交流电场频率等于或接近霜晶破碎的固有频率时，会发生共振，霜晶就会从换热器表面脱落，达到除霜的目的[21]。

超声波除霜法也是依据共振原理，利用霜晶和超声波之间的共振效应，达到除霜的目的[22]。国外研究人员从力学角度对超声波除霜法进行了解释：翅片管换热器在高频受迫振动下，其结霜部位激发的剪切应力值远大于结霜的黏附应力，且在霜晶根部激发的弯矩可将部分霜晶体从根部折断[23]。

上述两种非热力除霜方法虽然已有了初步的实研究，并证实了其可行性与节能性[24-26]，但仍存在一定的技术问题。如高压电场除霜法的放电设备功率与热泵系统的匹配控制、电极材料的绝缘性问题[27]；超声波除霜法的基冰层无法除尽的问题[22]。所以该类除霜方法仍处于研究阶段。

3.2 热力除霜方法

根据是否设置蓄热装置，本文将所介绍的热力除霜方法划分为非蓄热热力除霜与蓄热热力除霜，重点阐述各自的运行原理与特点，同时对蓄热装置采用的蓄热材料及结构进行归纳。

3.2.1非蓄热热力除霜

非蓄热热力除霜方法主要包括电加热除霜、逆循环除霜和热气旁通除霜[5]以及一种新型的热水融霜[28]。电加热除霜法是在室外换热器上布置电阻式加热元器件，直接利用电能进行除霜。因为电加热系统与热泵系统相对独立，除霜能力不受环境工况和机组性能影响，具有较高的可靠性，但主要缺点是除霜过程能耗较高。该方法目前只作为现代热泵产品辅助除霜方法，用于保证恶劣环境工况下热泵系统的正常运行。

热水除霜是一种新型除霜方法，如图3所示，通过在室外换热器上方安装一个与换热器形状相似的化霜装置，该装置内设置电加热棒、水泵、抽水管、电子水位探测计、电子水温计和电磁阀。制热模式下，利用电加热棒加热化霜装置内的水至设定温度，除霜时打开电磁阀使装置内的热水在重力作用下流过室外换热器表面进行除霜，化霜后的水积存在换热器底部的水盘内，再通过水泵送回化霜装置内进行加热。使用该方法进行除霜的优势在于可以实现热泵系统的不停机除霜和持续制热。

图3 热水融霜的空气源热泵系统原理Fig.3 The principle of an air source heat pump system with hot water defrost device

逆循环除霜和热气旁通除霜是目前广泛使用的两种热力除霜方法，其中逆循环除霜法是通过四通换向阀，将系统由制热模式切换至制冷模式，使压缩后的制冷剂气体进入室外换热器释放热量用于除霜，冷凝后经节流阀流过室内换热器，再经气液分离器后进入压缩机；热气旁通除霜方法同样是利用压缩蒸气的热量进行除霜，与逆循环除霜法不同，无需切换四通换向阀，而是在压缩机排气与室外换热器之间增设一旁通管路，压缩气体流过室外换热器释放热量后直接进入气液分离器。

根据逆循环和热气旁通除霜方法的原理可知，逆循环除霜法中除霜热量来自室内换热器表面余热和压缩机做功，而热气旁通除霜方法中除霜热量仅来自压缩机做功，所以其除霜时间比逆循环除霜法长，但整个运行周期内系统的COP优于逆循环除霜[29]，且压缩机的吸、排气压力波动范围小[30]。此外，逆循环除霜还存在四通换向阀切换导致的噪音问题及高低压部分切换后容易出现“奔油”现象。两种除霜方法除霜过程中，室内换热器的风机均需停机，除霜结束后室内换热器表面温度达到一定值后才能开启风机恢复供热。

为了提高逆循环及热气旁通除霜法的除霜效率、缩短除霜时间，保障热泵系统的制热性能，学者们提出了不同的改进措施。逆循环除霜法的改进是在四通换向阀和室外换热器之间增设一个制冷剂补偿器[31]，通过增大除霜模式下循环制冷剂流量，进而增加压缩气体的放热量来实现。如图4所示，制热循环时会有部分制冷剂液体从室内换热器流入补偿器的储液腔内，除霜模式时，这部分制冷剂将从补偿器流入室内换热器。

图4 制冷剂补偿型空气源热泵系统原理Fig.4 The principle of a refrigerant compensation type air source heat pump system

热气旁通除霜的综合性能优于逆循环除霜，其研究工作主要集中于如何通过系统改进来缩短除霜时间。图5所示为一种能持续供热的空气源热泵系统，将电加热与热气旁通相结合，除霜时，使压缩后的制冷剂气体一部分经旁通管路节流后进入室外换热器除霜，另一部分继续进入室内换热器实现不停机供暖[32]，同时开启电加热器作为临时蒸发器，提供制冷剂蒸发的吸热量。这种方法虽然有效，但仅适用于制热量<5 kW的系统，否则电加热设备尺寸加大，热气旁通除霜效果也会下降。

图5 一种能持续供热的空气源热泵系统原理Fig.5 The principle of a non-stop heating air source heat pump

另一种有效的方法是将室外换热器分段控制使用，结合热气旁通除霜法实现不停机制热循环[32]，若将图5中的电加热器看作室外换热器其中的一段，便是一个两段式室外换热器的系统，实际运行时每次仅一段换热器处于除霜状态，其他部分仍参与制热循环，每部分除霜旁通路进口由单独的电磁阀进行控制。为了克服除霜状态下参与循环的制冷剂流量降低、系统制热量不足的问题，可在除霜模式下通过调节室外机风扇转速来调节除霜用气体压力或提高压缩机转速。该方法主要缺点是：结构复杂，可靠性差。

热气旁通除霜方法除霜时间长的缺点源于除霜后的制冷剂会积聚在气液分离器中，除霜中后期，压缩机的吸气只能来源于分离器内制冷剂闪蒸得到的饱和蒸气。为此，梁彩华等[33]提出了图6所示的显热除霜法，压缩后的气体经热气电磁阀后进入电子膨胀阀节流降压，随后流入室外换热器，放热除霜后流入气液分离器并最终进入压缩机。显热除霜的关键是通过电子膨胀阀调节进入室外换热器的制冷剂气体压力，使其达到不凝结的条件：制冷剂气体压力低于正常制热运行时的制冷剂压力(蒸发压力)。该方法的主要缺点是对控制系统要求较高。

图6 制冷剂显热除霜型空气源热泵除霜原理Fig.6 The principle of a refrigerant sensible heat defrost type air source heat pump

除了上述非蓄热除霜方法，孙福涛等[34]针对适用于低温工况的空气源热泵系统，提出了相应的除霜方法：在两级压缩的基础上增加了两除霜支路和补热支路，并在经济器内增设电热丝，如图7所示。该系统的制热模式即传统带经济器的两级压缩热泵循环；该除霜模式下，高、低压压缩机各带一个循环，即高压制热循环和低压除霜循环。高压制热循环制冷剂的流程为：高压压缩机→四通换向阀→室内换热器→单向阀→高压储液器→液体分流器(o端进，n端出)→电子膨胀阀→经济器(f端进，e端出)→高压压缩机；低压除霜循环的制冷剂流向为：低压压缩机→截止阀→经济器(g端进，h端出)→截止阀→室外换热器→截止阀→电子膨胀阀→蒸发盘管→气液分离器→低压压缩机；当补热传感器检测到高压储液器内温度下降后，便开启补热电磁阀，将高温蒸气旁通一路到高压储液器的液面下与液相进行混合换热，完成复温。该系统最大的优势是在低温工况下(<-10 ℃)能保障制热不衰减，同时进行有效的除霜。

图7 带经济器的两级压缩空气源热泵除霜原理Fig.7 The principle of a two-stage compressed air source heat pump defrosting method

3.2.2蓄热热力除霜

蓄热热力除霜方法主要是针对逆循环及热气旁通除霜法因除霜热量不足导致除霜时间长、制冷剂循环量小等问题，将蓄热装置应用于热泵系统而提出的改进型除霜方法。蓄热装置除了用于系统除霜，还能平衡系统制热量与用户用热需求，延缓室外空气温度对系统制热量的影响，且能调节电力负荷[35]，因而不断得以研究发展。蓄热装置除了与非热力除霜方法相配合(图1)，更多是用于改善热力除霜方法的除霜效率和系统性能。本文就不同的蓄热热力除霜方法进行概括。

图8所示为空气源冷热水机组的一种间接蓄热除霜及供暖系统[36]，冬季制热时，阀1关闭，阀2和阀3开启，流出机组的热水部分经阀2到风机盘管给室内供热，部分经蓄热装置进行蓄热，温度降低后经阀3与风机盘管的回水汇合后继续进入热水机组加热；除霜时，阀1开启，阀2和阀3关闭，热水机组采用逆循环或热气旁通除霜，由机组流出的水经过蓄热装置吸热升温，用于补偿机组除霜需要的热量及室内所需的供热量。

图8 带有蓄热装置的空气源热泵空调系统原理Fig.8 The principle of air source heat pump system with phase change thermal storage

蓄热装置也可直接接入热泵系统，根据其与室内换热器相对位置的不同可以实现不同功能的蓄热，如图1和图9所示的并联至室内换热器与节流元件之间的管路上，蓄热的同时还能增加制冷剂节流前的过冷度。图9为典型的过冷蓄热除霜系统[37]：正常工作时，F1关闭，F2和F3开启，室内换热器流出的制冷剂液体进入蓄热器内释放显热并过冷；除霜时，系统切换至制冷模式，进行逆循环除霜，毛细管节流后的制冷剂流经蓄热器吸收储蓄的热量蒸发，然后流经室内换热器并最终回到压缩机。

蓄热装置也可与室内换热器并联，如图10所示[38]，通过阀的开关实现不同的蓄热模式：1)串联蓄热(F1、F3开，F2、F4关)，蓄热装置串联至压缩机与室内换热器之间；2)并联蓄热(F1、F2、F4开，F3关)，即蓄热器与室内换热器并联；3)余热蓄热(F1、F4开，F2、F3关)，室内换热器风机关闭，流出室内机的制冷剂流入蓄热进行蓄热。除霜时，系统逆循环运行，通过阀门的开关设置，相应的有3种模式：1)蓄热器除霜(F1、F4 开, F2、F3 关)，除霜热量来自压缩机做功和蓄热器的蓄热量；2)串联除霜(F1、F3 开, F2、F4 关)，除霜热量来自压缩机做功、蓄热器的蓄热量以少量室内换热器的热量；3)并联除霜(F1、F2、F4 开, F3 关)，除霜热量来源与串联除霜热量来源相同。

图10 一种空气源热泵蓄能热力除霜系统原理Fig.10 The principle of an air source heat pump system with energy storage heat exchanger

另一种蓄热除霜系统是将蓄热装置设置为双换热管路形式，串联在压缩机与室内换热器之间，如图11所示[39]。系统制热运行时电磁阀F2开启，F1、F3和F4关闭，压缩后的制冷剂气体在蓄热器及室内换热器内冷凝，随后经毛细管及室外换热器后回到压缩机。该系统除霜方法有两种：1)F1、F2开启，F3、F4关闭，制冷剂气体先经蓄热器吸热，然后流至室外换热器除霜，并最终回到压缩机；2)开启F3、F4，关闭F1、F2，压缩后的制冷剂先经室外换热器，然后进入蓄热器吸热升温，再回到压缩机。对比两种除霜方法可知：方法一是用蓄热量强化除霜，方法二是利用蓄热量提升压缩机吸气温度进而提升压缩机的排气温度来强化除霜，方法一可能导致压缩机的湿压缩，但方法二不会，实验结果也表明方法二的除霜效果更优。

图9～图11所示的带蓄热装置的热泵系统，虽然解决了除霜时低位侧热源问题，实验结果也验证了其除霜的高效性和稳定性，但除霜时均需逆循环运行热泵系统，仍未解决室内换热器无法持续供热的问题。

图11 采用双换热管路蓄热热力除霜方法原理Fig.11 The principle of a frost-free refrigerator defrosting system

Zhang Long等[40]提出了一种包裹压缩机的蓄热器，如图12所示，用于存储压缩机工作时释放的热量，除霜时室内换热器风机不停机，四通换向阀也不换向。该系统的除霜方法属于蓄热装置和热气旁通除霜法的结合：制热运行时，电磁阀F1、F3关闭，F2开启，蓄热器进行蓄存；除霜时，电磁阀F2关闭，F1、F3开启，压缩机排气分两路，一路进入室内换热器继续供热，然后由毛细管节流降压，另一路则通过F1旁通至室外换热器进行除霜，然后由电子膨胀阀节流后与毛细管流出的制冷剂混合，经过F3流入包裹压缩机的蓄热器，此时蓄热器作为蒸发器，制冷剂吸收蓄存的热量蒸发后经过气液分离器再回到压缩机。

图12 压缩机散热蓄热型空气源热泵系统原理Fig.12 The principle of air source heat pump system with a compressor waste heat storage heat exchanger

虽然冬季制热运行时上述除霜方法能同时实现除霜和持续供热，但除霜运行时的供热量也因供热制冷剂流量的减小而下降。该系统的另一问题是夏季制冷运行时，包裹压缩机的蓄热装置会影响压缩机的散热，导致压缩机排气温度过高。作为改进，Liu Zhongbao等[41]提出了图13所示的压缩机散热蓄热及冷却的系统。制热模式下，F1、F3、F4关闭，F2开启；除霜运行时，F1、F3开启，F2、F4关闭，制冷剂流程如图13所示，其原理也是将蓄热器作为蒸发器使用；制冷运行时，可同时运行热水模式，即打开F2、F4，关闭F1、F3，开启水泵，将冷水泵入蓄热器，吸收蓄热器蓄存的热量升温后变成热水回水箱。

图13 一种压缩机散热蓄热型空气源热泵空调系统Fig.13 An air source heat pump system with a compressor waste heat storage heat exchanger

图14 带蓄热装置的复叠型空气源热泵系统原理Fig.14 The principle of the cascade air-source heat pump defrost system with thermal storage

此外，寒冷地区使用的复叠式空气源热泵，当室外温度低于某临界值(-12～-9 ℃)时，传统的低温级热气旁通除霜法将无法除尽其蒸发器表面的霜，进而Qu Minglu等[42]提出了图14所示的蓄能复叠空气源热泵系统。常规复叠制热模式运行时，F5、F7～F10 开启，其余阀门关闭；运行一段时间后便可开启蓄热模式，F2、F4～F6、F11 关闭，其余阀门开启，让低压压缩机出来的制冷剂先经过蓄热器蓄热，再流入蒸发冷凝器，蓄热结束后系统可切换回常规制热模式。除霜运行分为间断供热除霜和不间断供热除霜，间断供热除霜是使高温级机组停机，开启F1、F3、F11，低温级系统逆循环运行除霜，将蓄热器作为蒸发器来提供除霜运行时的低温热源；不间断供热除霜即高温级机组持续供热的除霜过程，F1～F4、F11 开启，其余阀门关闭，使蓄热器兼做低温级逆循环除霜和高温级制热运行的低位热源，两种除霜模型下，蒸发冷凝器均不发挥作用。

图15所示为一种在蓄热装置内设蓄/放热管路的除霜系统[43]。当F1、F2开启，F3、F4关闭时，为供热-蓄热运行模式，制冷剂气体在冷凝器和蓄热管路内冷凝后经膨胀阀2流入室外蒸发器；当室外温度降低，系统制热量不足时，开启F1～F3，关闭F4，使系统运行供热-放热模式，将蓄热装置作为经济器：冷凝器出来的制冷剂一路经F2经蓄热管路和膨胀阀2进入室外蒸发器，另一路经F3和膨胀阀3进入蓄热器的放热管路和G2，之后进入压缩机补气口；除霜运行时，F1～F3均关闭，F4开启，系统进行逆循环除霜，室外机冷凝后的制冷剂经膨胀阀1进入蓄热管路吸收蓄存的热量蒸发，然后回到压缩机。

图15 带取热管路的蓄热器应用于空气源热泵系统除霜的原理Fig.15 The principle of a heat accumulator with a heat extraction line for defrosting in an air-source heat pump system

3.2.3蓄热材料及蓄热器结构

蓄热装置的引入，能有效解决逆循环及热气旁通除霜的低位热源问题，上述各类蓄热型热力除霜方法的实验结果均验证了其优于传统热力除霜方法的性能，具备实际应用的可行性。但该类系统最大的缺点为：蓄热材料需保证一定的体积才能存储足够的热量，对蓄热装置的安装空间有一定要求，所以要进行实际的产品开发，必须对高效的蓄热材料及蓄热器结构进行选择与研发。主要的3种蓄热方法[44]为：显热蓄热、潜热(相变)蓄热和化学反应蓄热，潜热蓄热是一种相对高效且可靠的蓄热方法。根据采用的相变材料不同，相应的相变过程包含气液相变和液固相变两种，考虑到气相与液相的体积变化，实际应用时液固两相相变的蓄热材料应用更为普遍，上述蓄热热力除霜系统的实验研究采用的也均为该类蓄热材料。

空气源热泵系统用蓄热材料的选取基本原则为：相变潜热高，导热系数大，体积变化系数小，相变稳定，过冷度小，无腐蚀、化学稳定性好，价格低廉，无毒、不易燃、不挥发，固、液密度大[45]。此外，还需根据不同的蓄热温度要求，确定蓄热材料的相变温度范围，然后进一步对相变材料进行筛选。通常情况下，相变材料的相变温度应介于蒸发和冷凝温度之间且偏上，比冷凝温度低约10 ℃。根据目前关于采用相变蓄热的空气源热泵系统的研究报导，所使用的蓄热材料包括：1)DX40[36]；2)物质的量浓度为65%癸酸+35%十二酸[40,45]；3)质量分数为80% Na2SO4·10H2O+20% Na2HPO4·12H2O，解决蓄热材料的分层与过冷问题[46]；4)CaCl2·6H2O[38,47,48]加质量分数为2%的SrCl2·6H2O和Ba(OH)2·6H2O添加剂解决过冷问题[11,49,50]；5)质量分数66%癸酸+34%十四酸混合物[37]；6)石蜡[39,41]。在这些相变材料中，CaCl2·6H2O和石蜡的使用频率较高，主要因为CaCl2·6H2O有较大的相变潜热和导热系数，密度也较大，有利于换热器的小型化设计；石蜡的优势在于：可通过调节充注的固态与液体石蜡比例，适应蓄热系统的不同相变温度要求。

除选择合适的相变材料外，相变蓄热器的结构设计也对蓄热除霜系统的性能有重要影响，而目前研究较为缺乏，图16所示为文献中提及的几种典型蓄热器结构。

图16 蓄热器结构Fig.16 The structures of heat storage heat exchanger

4 结论与展望

空气源热泵系统的无霜化，或能实现持续供暖的高效除霜方法是未来的一种发展趋势，相变蓄热装置的引入，能较好的改善系统除霜性能，其在空气源热泵系统中的应用会不断得到重视。为早日开发出技术较为成熟的无霜型空气源热泵，或实现空气源热泵产品除霜的高效化，笔者认为需要针对以下几点问题进行重点研究：

1)可靠的吸附材料选择与再生方法研究，使吸附材料能在较长时间内保持良好的吸附干燥效果，破坏室外换热器的结霜条件，并有配套的高效再生方法，使吸湿后的干燥剂尽可能完全再生，保证其使用寿命。

2)解决非热力除霜法现存的技术难题：高压电场除霜的控制和超声波除霜的基冰层问题，提高除霜的可靠性与经济性。

3)对同一应用场合，采用蓄热装置的不同空气源热泵系统的性能进行对比分析，进而优化蓄热型空气源热泵系统的设计。

4)进一步筛选相变蓄热材料，研究得出相应的物性参数，为不同应用场合下蓄热材料的选择提供依据。此外，还需对蓄热器的结构进行优化设计，在满足较大蓄热量需求的同时实现蓄热装置的小型化。