空氣源熱泵是眾多熱泵技術中的一種，它以電能為驅動。夏季，以室外空氣作為冷源，將冷量由系統輸送至室內；冬季，以室外空氣為熱源，將熱量由系統輸送至室內。空氣源熱泵作為一種低位熱源其儲量豐富，而且與傳統的供熱方式相比，空氣源熱泵既可以降低能耗，也可以減少對環境的污染。另外，空氣源熱泵具有供暖和冷卻、建筑空間小等優點，受到越來越多地方的歡迎。

但空氣源熱泵的運行受周圍環境溫濕度的影響很大，低溫環境下也存在供熱衰減和結霜的問題。冬天，空氣源熱泵在室內供熱時，室外線圈的表面溫度低于0℃，低于室外空氣的露點溫度，空氣源熱泵的室外線圈就會結霜。空氣源熱泵室外熱交換器表面的霜凍機組運行的可靠性差，霜凍主要對熱泵運行有兩個影響:一是大量霜凍聚集減弱蒸發器的傳熱性能，二是霜凍阻礙室外盤管之間的氣體流動，風扇的能源損失增加。因此，隨著室外換熱器壁面霜層的增多，室外換熱器蒸發溫度下降.機組制熱量減少.風機性能衰減.輸入電流增大.供熱性能系數降低，嚴重時壓縮機會停止運行，以致機組不能正常工作。空氣源熱泵在低溫高濕狀態下運行時的霜凍和霜凍問題成為制約高效運行的瓶頸，如何有效延緩空氣源熱泵霜凍和高效快速實現室外熱交換器霜凍，減少霜凍和霜凍過程對熱泵單元和室內環境的不利影響，是空氣源熱泵能否更廣泛、高效運行的重要問題。因此，研究和有效解決空氣源熱泵霜凍問題，對推進空氣源熱泵技術起著重要作用。1.除霜原理和過程研究在供熱.制冷系統中，結霜是非常普遍的現象。當空氣中的水蒸氣接觸溫度低于空氣露點溫度的表面時，相變結霜。在霜凍初期，獨立分散的霜凍類似于肋片，可以起到強化傳熱的作用，但隨著時間的推移，整個冷表面逐漸被霜凍復蓋，形成連續的霜凍層。作為多孔介質的霜層，由于熱傳導系數小，不僅會降低系統的熱傳導性能，還會增加能源消耗，嚴重時系統會堵塞，引起非常嚴重的結果。因此，研究結霜的機理和發現有效的除霜方法一直是國內外學者研究的重點。空氣源熱泵冬季以空氣為熱源，隨著室外溫度的下降蒸發溫度也下降，蒸發器表面溫度下降到0℃以下。此時，當室外空氣在流經蒸發器被冷卻時，其所含的水分就會析出并依附于蒸發器表面形成霜層。一直以來，國內外學者對結霜過程的研究大多是以實驗為基礎，到后來才涉及到數值模擬。研究表明，霜凍現象發生的可能范圍為-12.8℃至5.8℃，室外干球溫度t和相對濕度φ是影響熱泵霜凍的主要因素。溫度和相對濕度達到一定條件后容易結霜。KennedyLA在自然對流條件下進行垂直壁面的霜凍實驗，結果表明霜凍層形成準平衡狀態的時間約為3h，霜凍層表面溫度接近0℃，然后在0℃左右振動，振動周期隨環境相對濕度的變化而變化:相對濕度減少時，振動周期變長。鄧英立采用對自然對流條件下水平表面初始結霜過程實驗的研究方法，發現霜層在初始生長階段與充分生長階段有著不同的特點，隨著霜層的形成和生長，有效的傳熱系數迅速下降，自然對流傳熱系數減少，霜層厚度加速慢，霜層表面溫度逐漸上升。學者姚楊根據Clapcyron-Clausius方程和理想氣體狀態方程，通過理論推出了計算霜層密度變化的霜降量變化率的公式，同時考慮霜降厚度和密度隨時間變化，為選擇有效的霜降控制方法提供依據。二、空氣源熱泵除霜方式的研究目前，針對空氣源熱泵除霜的問題，種類方法有很多，本文主要通過逆循環除霜、熱氣旁通除霜、蓄能除霜、電加熱除霜四種除霜方式的介紹和比較，探討空氣源熱泵除霜方式的特點。1.逆循環除霜空氣源熱泵除霜系統主要由壓縮機、室內機、室外機、節流機構、四通換向閥、氣液分離器、蓄能換熱器、過濾器、電磁閥等構成。逆循環除霜技術中，利用四通換向閥改變制冷劑流向，機組逆向運行，除霜能量來自于壓縮機耗功和從室內吸收的熱量，使制熱狀態變為制冷狀態，室外機變為冷凝器進行除霜。在除霜期間，壓縮機排出的過熱狀態制冷劑蒸汽被送到室外機盤管進行融霜。當融霜完成后，熱泵運行再次逆轉，重新開始供熱，從而達成除霜的目的。這種方法不需要附加其它設備，除霜時間短，但是在除霜運行時，需要從建筑物內吸熱，降低了室內環境舒適性，換向閥需頻繁換向，易磨損且噪音較大，系統參數變化較大，并且在壓縮機停止供熱后，室內溫度降低，對舒適度的影響較大。因此，目前多以實驗研究為主。2.熱氣旁通除霜在熱氣旁通除霜技術中，通過不改變制冷劑流向，使壓縮機排出的高溫氣體通過旁通管路從而直接流向蒸發器進行除霜。運用該種除霜方法時，四通閥不需要進行換向，融霜電磁閥進行開啟，關閉風機，壓縮機排氣經旁通管路至室外機入口進行放熱除霜，融霜后的制冷劑通過四通換向閥進入氣液分離器，最后被壓縮機吸入。提高室內舒適度，減少系統壓力變化，除霜結束后可立即加熱。清華大學石文星等人在變頻空調系統中，采用熱氣旁通除霜的方法，對不同阻力的旁通電磁閥除霜進行實驗研究，實驗結果表明，熱氣旁通除霜可以大大改善室內舒適性，熱交換器除霜的效果和除霜時間與旁通電磁閥的阻力大小密切相關。并得出實驗結論:旁通除霜電磁閥的質量優劣直接關系到除霜時間和除霜效果。采用阻力小的電磁閥可以縮短除霜時間，相反，除霜時間增加，功耗增大，除霜效果差。但是，熱氣旁通除霜的能量來自壓縮機，除霜過程的能量損失大，除霜時間長于逆循環，除霜過程中壓縮機的吸氣壓力上升，排氣溫度上升，壓縮機的工作狀態變化，不利于系統的正常使用。3.蓄能除霜空氣源熱泵蓄能除霜是將蓄熱技術和除霜技術有機結合的一種新系統。通過在傳統的空氣源熱泵中增設蓄熱器，貯藏熱泵運轉時的一部分馀熱，作為熱泵除霜的低位熱源，解決傳統除霜能源主要來源于壓縮機問題，提高了單元運轉的穩定性。蓄能除霜方式，四通閥換向，系統增加蓄熱裝置，此時蓄能換熱器作為蒸發器，除霜時蓄能裝置為蒸發器提供能量。學者胡文舉等人的實驗研究表明，相變蓄能除霜系統能有效保證除霜過程中壓縮機的吸氣壓力在0.35MPa以上，室外溫度一定時，空氣濕度的增大會逐漸增加除霜所需的能源和時間的空氣相對濕度一定時，除霜的能源和除霜時間隨著空氣溫度的下降而增加與傳統空氣源熱泵除霜的情況相比，蓄能除霜方式供水溫度穩定，保證室內熱舒適性，提高系統可靠性，并且蓄能除霜提供比較好的除霜熱源，縮短除霜時間，恢復時間短，優于其他方法。但是，除霜效果受蓄熱量的影響，蓄熱量不足的話除霜就不完全了。4.電加熱除霜這種除霜方式是在室外換熱器表面安裝電加熱絲，利用電加熱絲通電加熱除霜。多用于翅片管式冷卻風扇。電熱元件附在翅片上。化霜時，壓縮機和冷風機風扇停止運行，關閉電磁閥，電加熱器開始供電加熱化霜。霜凍結束后，壓縮機啟動運轉，加熱繼電器停止電加熱器供電，電磁閥打開，制冷劑進入蒸發器。電加熱除霜具有系統簡單、除霜完整、實現控制簡單的優點，廣泛應用于小型設備，但缺點是功耗大，消耗高品位能源，不適合大型設備。另外，電加熱除霜的熱量部分散發在大氣中，能源消耗大幅度增加，電加熱絲的壽命有限，存在一定的安全上的危險。因此，現在很少用這種方法除霜。三.結論

在當今經濟發展迅速、環境污染嚴重的時代，空氣源熱泵以其特點廣泛應用，具有廣泛的市場前景和應用價值。然而，空氣源熱泵的霜凍問題限制了其發展。對于這些問題，我們需要設計一種新的換熱器形式。我們需要找到合適的霜凍熱源和選擇合理的霜凍點來研究空氣源熱泵的霜凍問題，研究霜凍原理和霜凍方法，提出新的霜凍方法，優化機組霜凍控制策略。

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