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建筑热能通风空调· 51 ·
风冷热泵冷热水机组除霜研究
罗鸣☆谢军龙沈国民
(华中科技大学)
[摘要] 对风冷热泵在制热运行时结霜的因素进行了分析,并就结霜对机组冬季工况的影响进
行了研究,提出了机组在冬季工况下性能提高的几条途径。
[关键词] 风冷热泵冷热水机组蒸发器除霜
2. 2 气候条件
1 引言
①温度和湿度:空气相对湿度越大,盘管结霜就
风冷热泵冷热水机组作为中央空调的冷热源, 越严重。在长江流域的气候条件下,当室外空气的
自 90 年代在我国得到了广泛的应用以来,使用地域相对湿度小于 50 %时,肋片盘管则很少会结霜。当
由南向北迅速推广。这类机组的优点是一机二用, 室外空气温度低于- 5 ℃时,随着温度进一步下降,
提高了机组的利用率。制冷时,冷凝器采用风冷,省空气就趋于干燥,结霜减少。实际运行表明,当室外
去了水冷冷水机组所需的冷却水系统;制热时采用空气温度在- 2~7 ℃,而相对湿度大于 50 %时,肋
热泵运行方式,节能且无使用锅炉造成的对环境的片盘管的结霜情况最严重。从图 1 湿度对蒸发温度
污染;机组安装、布置方便,可置于屋顶而无需专门的影响可看出,一段时间内湿度较大时( = 80 %) 的
设置机房等。但从风冷热泵冷热水机组实际运行的蒸发温度比湿度较低时的蒸发温度高,然而在某一
效果看这类机组在气温偏低且相对湿度较高的地区时刻后,蒸发温度下降至比湿度较低时的蒸发温度
如长江流域制热运行时还不太理想。其主要原因是更低。这是因为在前一个时段湿度较大造成蒸发器
蒸发器结霜及除霜造成机组供热能力下降。负荷大,因而蒸发温度高;随着结霜不断加剧,霜层
厚度将超过湿度较小时的结霜厚度,故蒸发温度便
2 结霜原因
更低。而结霜后霜层也更厚,所以风量一直比湿度
风冷热泵机组在冬季制热运行时,其肋片盘管较小时的风量小。
换热器起蒸发器的作用,由于蒸发温度较低,盘管表②气流速度:在强制对流的情况下,气流的流速
面的温度也随之下降,甚至低于 0 ℃。当室外空气对霜的形成有较大影响。迎面风速很小时,盘管结
在风机驱动下流经盘管时,其所含的水分就会析出霜较快,且霜层厚度增加较快;当迎面风速较大时,
并附着于盘管表面形成霜层。随着霜层的形成,机则结霜状况明显改善。这主要是因为风速降低,使
组的性能下降,工况恶化,制热量也将下降。霜层的负荷减小,造成蒸发温度快速下降,使结霜速度加
形成和影响因素比较复杂,我认为其主要影响因素快;而风速增大,使负荷增大,蒸发温度上升,温差减
有冷却面、室外气候条件及时间。小,降低了结霜的倾向。不同迎面风速下的实验曲
2 1 冷却面因素线(见图 2) 便证明了这点。
冷却面因素是指的是肋片换热器的温度和形状
结构情况。
①温度因素当盘管表面温度低于 0 ℃,且低
于入口处空气的露点温度时,空气分就会析出并在
蒸发器表面形成霜层。盘管表面与入口空气之间的
温差越大,结霜速度越快,结霜也越严重。
②换热器的结构因素;包括(a) 肋片边缘效应;
(b) 肋片间距; (c) 沿气流方向管排数; (d) 肋片表面
粗糙度。
图 1 湿度对蒸发温度的影响
作者简历: ☆罗鸣,男,1975 年生,硕士研究生