空气源热泵融霜控制过程的改进思考

郭冰　闫涵

摘 要：文章在分析空气源热泵融霜性能的基础上，强调改进空气源热泵融霜控制过程的重要性，提出了一种新的融霜判别条件与过程，实现了对传统“时间-温度-压力”融霜控制过程的优化，纳入了对空气湿度变化因素的考量，达到了空气源热泵融霜控制升级的效果。

关键词：空气源热泵;融霜控制;空气湿度变化

当前，空气源热泵得到广泛应用，低温型空气源热泵的开发进一步拓展了空气源热泵的应用领域。在实际应用中，室外侧换热器的结霜特性、融霜控制过程为空气源热泵的使用难点。为了促使空气源热泵发挥出更好性能，对其融霜控制过程进行优化改进极为必要，以获取更大的市场份额，实现技术升级。

1    空气源热泵融霜性能的分析

第一，结霜。可以将结霜进一步细化为结晶生长期、霜层生长期、霜层充足生长期。当前对结霜过程的研究相对较多，例如，霜在经过“生长-融化-再生长”的过程后，其密度会有所增大;有霜情况下的换热率更低，普遍比无霜状态下的换热率低17%[1]。

第二，抑霜。当前，常用的抑霜方法包括：室外换热器设-用-备;蒸发器表面处理;压缩机的使用（活塞式压缩机的抑霜效果更好，且能够推动制冷剂质量流量的增高）;调整翅片结构;调节制冷剂流量等。

第三，除霜。目前，相对常见的除霜方法包括：风量调节除霜法、蓄能装置除霜法、室内外双传感器除霜法、模糊智能控制除霜法、逆循环除霜法、热气旁通除霜法等。

诚然，这些方法实现了空气源热泵融霜性能的优化，但是并未从本质上解决除霜问题，空气源热泵融霜控制过程的改进优化值得重点探究。

2    空气源热泵融霜控制过程

2.1  “时间-温度-压力”融霜控制过程

就当前的情况来看，空气源热泵的融霜控制普遍依托对时间、温度以及压力3项参数进行综合控制完成，具体流程：进入融霜条件判断状态后：（1）判定翅片温度与融霜时间间隔是否满足设定值，若不满足，则进入直接进入正常制热状运行状态;若满足，则进行下一步判断。（2）判定机组是否进入融霜控制的工况，并检查各个安全保护信号的良好程度，若发存在故障，立即停机并显示故障;若正常，则进入下一步判断。（3）判定翅片温度、除霜时间、冷凝压力是否满足融霜终止设定值，若不满足融霜结束条件，返回上一操作再次判断;若满足，则可以确定融霜结束，机组进入正常制热状态运行。

上述过程主要依托换热器表面温度作为判定依据，但是在实际运行中，换热器的表面温度存在不均匀的现象，因此，无法真实、准确地表现出空气含湿量对结霜情况的影响，最终导致空气源热泵的制热效率、融霜控制难以达到理想水平[2]。基于此，展开空气源热泵融霜控制过程的优化是必然选择。

2.2  融霜判别条件的改进

对融霜判别条件进行优化调整，能够避免除霜误动作的发生，也能够解决需要较长时间才能进入融霜状态（融霜时间过长）的问题。在本次空气源热泵融霜控制过程的改进中，笔者提出了如下融霜判别流程：对融霜结束时进出口空气状态、蒸发压力等参数进行采集与保存;展开进出换热器的露点温度、空气含湿量、凝华温度的参数计算;明确空气含湿量差值;对融霜需要时长、翅片表面温度、蒸发温度与环境温度的差值进行计算与判定，若不满足融霜结束条件，返回换热器多项参数的计算环节;若满足，则可以确定融霜结束，进入融霜控制过程。

在改进后的融霜判别过程中，融入了对空气湿度变化因素的考量，能够影响室外侧换热器结霜性能。在“明确空气含湿量差值”环节中，使用的计算公式如下：

换热器外表面温度高于0℃时

换热器外表面温度低于或等于0℃时

式中，Q（t）代表空气流量，单位为m3/s;D（t）代表换热器进出口空气含湿量的差值，单位为g/kg干空气;ρ（t）代表空气平均密度，单位为kg/m3;Wt代表从空气中析出的水蒸气累加质量，单位为kg;t代表时间，单位为s。

利用上述计算公式能够获取空气含湿量差值的累加值，实现空气源热泵融化霜层时需要的热量值计算。依托空气源热泵的运行情况、室外实际运行环境，可以获取空气源热泵在转入融霜运行状态时能够提供的热量值。在融霜运行状态下，对比固定时间内得到的两项热量值（融霜时需要的热量值、转入融霜状态时能够提供的热量值），发现所得两热量值处于平衡状态，空气源热泵能够转入融霜运行状态，且在固定时间内完成融霜。

相比于传统的“时间-温度-压力”融霜控制过程，本文的融霜判别优化条件能够更好地保证空气源热泵进入正确的融霜运行状态，明显降低了误入融霜状态的概率。同时，可以完成空气温度与换热器表面温度差值、蒸发温度与换热器表面温度差值的计算与判别，进一步保证了空气源热泵融霜控制的准确性。当两项差值均达到设定值时，空气源热泵进入融霜状态。

3    结语

综上所述，“时间-温度-压力”融霜控制过程使得空气源热泵的制热效率、融霜控制难以达到理想水平，展开融霜控制优化有极高的现实价值。对融霜判别条件进行优化调整，融入对空气湿度变化因素的考量，实现了误入融霜状态概率的降低，解决了融霜时间过长的问题，推动了空气源热泵融霜性能的提升。

[参考文獻]

[1]任宗垟，吴先应，范轩，等.变频空气源热泵结霜特性及除霜优化实验研究[J].建筑热能通风空调，2019（11）：6-10.

[2]牛建会，马国远，许树学，等.多台室外机并联轮换除霜空气源热泵的实验研究[J].北京工业大学学报，2019（8）：787-792.

作者简介：郭冰（1987— ），女，汉族，黑龙江齐齐哈尔人，硕士;研究方向：制冷设备，热泵研发。