空气源热泵除霜方法的研究现状及展望

空气源热泵除霜原理及除霜方式研究随着环保和节能意识日益提高，空气源热泵作为一种环保、高效、节能的供暖设备被越来越多的人所关注和使用。

在使用过程中，除霜是一个非常重要的问题，因为在低温环境下，空气源热泵容易结霜影响效率，甚至无法工作。

因此，本文将重点介绍空气源热泵除霜原理及除霜方式的研究。

一、空气源热泵除霜原理空气源热泵除霜的基本原理是将室外机表面结成的冰雪除去，使空气源热泵能够正常工作。

空气源热泵除霜的方法有三种：时间除霜、逆周期除霜、间歇除霜。

1. 时间除霜时间除霜是指空气源热泵在制热运行中定时启动除霜功能，一般设置在20~60分钟间隔，可以通过程序设定工作时间。

时间除霜的优点是简单易行，不需要多余的设备，只需通过程序设置即可。

但是时间除霜的不足之处在于不能根据室外温度的变化改变除霜间隔，如果室外温度过低，除霜间隔过短，容易影响热泵的正常运行。

此外，时间除霜在除霜期间不能进行制热，无法满足用户需要。

2. 逆周期除霜逆周期除霜是指在空气源热泵制热运行时，反向工作，将室外机的热量释放到室外，使室外机表面的冰雪融化。

逆周期除霜的优点在于它是根据室外温度的变化及时调整除霜间隔，避免了除霜时间过短或过长的问题，并且可以在除霜期间继续进行制热。

但是逆周期除霜需要使用阀门、电动阀等多余的设备，增加了设备的成本和维护难度。

3. 间歇除霜间歇除霜是指在空气源热泵制热运行时，当感应器探测到室外机表面出现冰霜时，立即启动除霜功能。

间歇除霜的优点在于它既可以根据室外温度的变化调整除霜频率，也可以避免除霜时间过长导致制热中断。

间歇除霜还可以根据不同的需求，选择合适的除霜频率和除霜时间，达到最佳的除霜效果。

但是间歇除霜同样需要使用阀门、电动阀等多余的设备，增加了设备的成本和维护难度。

二、空气源热泵除霜方式的研究除了上述三种常见的除霜方式外，随着技术的发展，还出现了一些新型的除霜方式：1. 离子风除霜离子风除霜是指通过发生器产生高能量的静电离子，将冷凝器和蒸发器表面的冰雪吹散。

空气源热泵空调技术应用现状及发展前景摘要：在新形势下，高效环保的空气源热泵空调对节能减排减碳具有重要价值和现实意义。

本文从空气源热泵空调研究进展、典型应用、挑战和发展这几方面对近年来相关技术进行分析，探讨空气源热泵空调的优缺点，总结空气源热泵空调的节能减排潜力，为行业技术人员和学者提供参考。

关键词：空气源热泵空调；应用现状；发展前景1空气源热泵空调的应用现状1.1空气源热泵空调制冷的应用1.1.1汽车空调汽车空调是指对汽车内空气的温度、湿度、流速和清洁度等参数进行调节的装置，预防或去除风窗玻璃上的雾、霜和冰雪，保证驾驶员和乘客身体健康以及行车安全。

传统燃油汽车空调系统制冷主要采用发动机驱动压缩机制冷，制热主要来自发动机余热。

而对于纯电动汽车以及燃料电池汽车来说，没有发动机作为空调压缩机的动力源，不能利用其余热，无法直接采用传统汽车空调系统的解决方案。

对于混合动力汽车，发动机的控制方式多样，空调压缩机也不能采用发动机直接驱动的方式。

1.1.2房间空调我国是热泵和空调制造大国，家用空调产量持续占据全球80%以上份额。

新国标GB21455—2019《房间空气调节器能效限定值及能效等级》于2020年7月1日正式实施，在原标准（GB21455—2013）基础上能效有较大幅度提升，加快了高效节能空调的推广和产品结构调整。

提升房间空调器能效的主要措施包括采用变频调速、优化冷凝器与蒸发器的强化换热和流道、提高压缩机效率、优化设计电子膨胀阀和家用空调器结构参数以及系统参数等。

此外，研究人员还提出了一系列新技术：空调热回收技术，包括空调冷凝热回收加热水；空调蓄热技术，主要对电网削峰平谷，达到节能的目的；新材料研发技术，如采用亲水膜铝箔材料强化换热以及新型制冷剂等；高效压缩机，如采用变容量调节压缩机等。

1.1.3多联机空调多联机空调俗称“一拖多”，是指一台室外机连接2台及以上室内机，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量，实时满足室内冷、热负荷要求的高效率制冷剂空调系统，常用于数据机房、商业中心、医院等功能性场所。

第37卷,总第217期2019年9月,第5期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYVol.37,Sum.No.217Sep.2019,No.5空气源热泵蓄热除霜研究进展赵洪运1,2,邱国栋1,宇世鹏1(1.东北电力大学能源与动力工程学院,吉林吉林132012;2.青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司,山东青岛266101)摘要:蓄热除霜因舒适性好,可靠性高,近年来成为研究热点。

本文综述了近十年来蓄热除霜的发展历程,包括蓄热器的形式、蓄热材料的种类、蓄热和除霜过程制冷剂的流程及对应的供热、除霜效果等。

综述结果表明,无论哪种蓄热除霜形式,都具有良好的除霜效果、室内舒适度和节能性。

但是现有的蓄热除霜系统中,蓄热器功能较单一(只用于除霜),除霜时室内舒适性还有进一步提升的空间。

为此,本文在现有蓄热除霜技术的基础上,提出了一种带有快速制热功能的蓄热除霜系统,可进一步提高除霜过程的室内温度和舒适性,同时在开机时能更快的使室内温度达到设定值,并从理论和实验角度分析了该系统的优势。

关键词:空气源热泵;蓄热;除霜;相变;快速制热中图分类号:TU83文献标识码:A文章编号:1002-6339(2019)05-0429-06Review of Heat Storage Defrosting of Air Source Heat PumpsZHAO Hong-yun1,2,QIU Guo-dong1,YU Shi-peng1(1.School of Energy and Power Engineering,Northeast Electric Power University,Jilin132012,China;2.Qingdao Economic&Technology Development Zone Haier Water-Heater Co.,Ltd.,Qingdao266101,China)Abstract:Heat storage defrosting is a research hotspot in recent years because of better indoor comfort and stability.This paper reviews the development of thermal storage defrosting in the past decade,inclu⁃ding the form of regenerators,the types of regenerative materials,the flow of the refrigerant during the heat storage and defrosting process,the corresponding heating and defrosting effects.The results demon⁃strate that all forms of heat storage and defrosting have a good defrosting effect,indoor comfort,and ener⁃gy saving.Nevertheless,the function of regenerator is simple relatively(heat is used only for defrosting), the indoor comfort can be further improved in the course of defrosting for the existing heat storage defros⁃ting system.In this respect,this paper presents a thermal defrosting system with fast heating based on the existing thermal defrosting technology,which can further improve the indoor temperature and comfort of the defrosting process.Meanwhile it is fast that the indoor temperature reaches set value after startup. The advantages of the system are analyzed from a theoretical and experimental perspective.Key words:air source heat pump;heat storage;defrosting;phase change;fast heating收稿日期2018-10-30修订稿日期2019-03-10基金项目:吉林省科技厅重大科技招标专项(20160203007SF);吉林市科技创新发展计划项目(201750221);吉林省教育厅“十三五”科学技术研究项目(JJKH20180433KJ)作者简介:赵洪运(1995~),男,本科,助理工程师,主要从事家用热泵热水器的研发工作。

空气源热泵除霜方法的研究现状及展望随着能源危机和环境问题的日益突出，空气源热泵作为一种高效、清洁的取暖方式，得到了越来越多的关注和应用。

然而，空气源热泵在运行过程中存在着一个普遍的问题，就是冬季工作时的结霜现象。

结霜不仅会降低热泵的换热效率，还会增加能耗和损害设备。

因此，研究空气源热泵除霜方法成为热泵领域的热点课题。

本文主要对空气源热泵除霜方法的研究现状进行综述，并展望未来的发展方向。

目前，空气源热泵除霜方法主要包括四种：时间除霜、逆周期除霜、加热除霜和在线传感器除霜。

时间除霜是指根据气温和运行时间来设定除霜周期，定时进行除霜操作。

逆周期除霜是通过改变热泵的工作模式，使其在制冷模式下进行除霜。

加热除霜是通过加热器加热空气源热泵的蒸发器，使结霜的冷凝器上的冰融化。

在线传感器除霜是通过感知冷凝器上的结霜状态，并根据结霜程度来进行除霜。

这些方法各有优缺点，适用于不同的环境和需求。

时间除霜是最简单、成本最低的一种除霜方法，适用于气温低且相对稳定的环境。

逆周期除霜是目前应用最广泛的除霜方法，可以在较低的能耗下实现较好的除霜效果。

加热除霜虽然效果明显，但能耗较大，需要额外的加热设备。

在线传感器除霜技术则可以根据结霜情况灵活调整除霜周期和时间，能够更好地适应变化的环境条件。

未来，空气源热泵除霜方法的发展主要从以下几个方面进行展望。

首先，提高除霜效率和能耗控制是重要的研究方向。

目前存在的问题是除霜时能耗较高，且需要较长的时间，影响热泵的正常运行。

因此，需要进一步研究并优化除霜过程中的各个参数，提高除霜效率，减少能耗。

其次，研发新型的除霜设备和材料也是未来的重点。

目前市场上的除霜设备主要是采用电加热方式，需要较大的能量投入，且存在一定的安全隐患。

因此，需要开发和应用新型的除霜设备和材料，如微波除霜、无能源除霜、自清洁材料等，以提高除霜效果和降低能耗。

最后，智能化和自适应控制也是未来的发展方向。

目前的除霜方法大多是基于固定的时间或传感器，无法灵活应对变化的环境条件。

同济大学硕士学位论文空气源热泵（VRV）空调系统除霜特性研究姓名：曹静申请学位级别：硕士专业：供热、供燃气、通风及空调工程指导教师：刘传聚20030601摘要空气源热泵（ｖＲｖ）空调系统冬季运行会因结霜而影响其供热量，甚至引起运行故障，结霜情况的判定、合理的除霜控制以及除霜控制技术是亟待解决的问题。

本文主要分为四个部分：第一部分，从理论上分析了霜的形成和生长机理，讨论了影响霜层形成的因素以及结霜对机组性能的影响因素，其中室外空气的温度和湿度是影响结霜的主要因素；第二部分，分析研究现有的除霜方法和除霜控制技术，指出正确设定除霜循环起始点是热泵机组除霜控制的关键：第三部分，通过对空气源热泵（ＶＲＶ）空调系统冬季运行工况的实测，分析ＶＲＶ空调系统结霜的影响因素，对结霜运行中机组制热量、输入功率、ＣＯＰ的变化进行研究。

随着室外机结霜的进行，制热量、输入功率都呈现下降趋势，制热量甚至下降５０％左右：第四部分，通过对机组除霜工况下制热量、输入功率等参数的动态响应进行研究，分析机组除霜特性，ＶＲＶ机组采用热气逆向循环除霜方法，按时间一温度控制法控制除霜，并可根据地区设定不同的修正系数。

空气源热泵ⅣＲＶ）空调系统采用电子膨胀阀和压缩机变频调速配合控制，使除霜快速、节能。

最后，论文对ＶＲＶ机组结霜运行、有效除霜提出一些改进建议。

关键词：空气源热泵除霜电子膨胀阀除霜控制ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｗｉｎｔｅｒ，ｆｒｏｓｔｉｎｇｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆａｉｒ－ｓｉｄｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｏｆａｉｒ－ｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐ（ＶＲＶ）ｓｙｓｔｅｍｉｓａｍａｊｏｒｐｒｏｂｌｅｍ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｒｅｓｕｌｔｉｎｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｉｔｓｈｅａｔｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ，ｏｒｅｖｅｎｆａｉｌｕｒｅｏｆｔｈｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｕｓｉｔｉｓｖｅｒｙｕｒｇｅｎｔｔｏｊｕｄｇｅｔｈｅｆｒｏｓｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｑｕｉｃｋｌｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｄｅｆｒｏｓｔｐｒｏｃｅｓｓｐｒｏｐｅｒｌｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｆｏｕｒｐａｒｔｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ａｎａｌｙｚｅｓｆｒｏｓｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｈａｖｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｎｆｒｏｓｔｉｎｇｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｍｏｎｇｗｈｉｃｈｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｕｍｉｄｉｔｙｏｆｏｕｔｄｏｏｒａｉｒｐｌａｙａｌｌｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｉｔ，ａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆｒｏｓｔｉｎｇｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｉｒ－ｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｄｅｆｒｏｓｔｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｄｅｆｒｏｓｔｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄｐｏｉｎｔｓｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｋｅｙｐｏｉｎｔｏｆｄｅｆｒｏｓｔｃｏｎｔｒｏｌｏｆｈｅａｔｐｕｍｐｕｎｉｔｅｘｉｓｔｓｉｎｓｅｔｔｉｎｇｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｐｏｉｎｔｏｆｄｅｆｒｏｓｔｃｉｒｃｕｉｔｐｒｏｐｅｒｌｙ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｂｙｍｅａｓｕｒｉｎｇｉｔｓｏｐｅｒａｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｗｉｎｔｅｒ，ａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｈａｖｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｎｆｒｏｓｔｉｎｇｏｆＶＲＶｓｙｓｔｅｍ．ａｎｄｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｒｕｌｅｓｏｆｈｅａｔｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ，ｉｎｐｕｔｐｏｗｅｒａｎｄＣＯＰｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆｆｒｏｓｔｉｎｇ．Ｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｉｎｐｕｔｐｏｗｅｒｄｅｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆｆｒｏｓｔｉｎｇ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｗｉｌｌｅｖｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｔｏ５０％．Ｆｏｕｒｔｈｌｙ，ｂｙｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃａｎｄｉｎｐｕｔｐｏｗｅｒ，ｕｎｄｅｒｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｎｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈａｓｈｅａｔｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｆｒｏｓｔｉｎｇ，ａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｄｅｆｒｏｓｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆＶＲＶｓｙｓｔｅｍ．ＩｎＶＲＶｓｙｓｔｅｍ，ｈｅａｔｃｏｎｖｅｒｓｅｃｒｏｓｓ－ｏｖｅｒｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｄｅｆｒｏｓｔｍｅｔｈｏｄｉｓａｄｏｐｔｅｄ，ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｄｅｆｒｏｓｔｂｙｔｉｍｅ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｓｅｔｔｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｌｏｃａｔｉｏｎ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｉｎＶＲＶｓｙｓｔｅｍｄｅｆｒｏｓｔｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｖａｌｖｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｔｏｇｅｔｈｅｒ，ｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｓｉｎｒａｐｉｄｄｅｆｒｏｓｔｗｉｔｈｈｉｌｇｈｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ａｔｌａｓｔ，ｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｄｅｆｒｏｓｔｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅ∥足矿ｓｙｓｔｅｍ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＡｉｒ－ｓｏｕｒｃｅＨｅａｔＰｕｍｐ，Ｄｅｆｒｏｓｔ，ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｘｐａｎｓｉｏｎＶａｌｖｅ，ＤｅｆｒｏｓｔＣｏｎｔｒｏｌ声明本人郑重声明：本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成硕士学位论文：空气源热泵（ＶＲＶ）空调系统除霜特性研究。

空气源热泵除霜原理及除霜方式研究分析空气源热泵是一种新型的节能环保的供暖设备，具有使用成本低、效益高等优点，深受消费者欢迎。

然而，在使用过程中，空气源热泵会出现冬季结霜的问题，这会造成设备效率低下、耗能增加等诸多问题。

因此，了解空气源热泵的除霜原理及除霜方式对于提升设备效率、降低运行成本具有重要意义。

一、除霜原理空气源热泵的除霜原理主要有以下两种：基于周期性反转的“倒换式”除霜和基于周期性切换的“双回路”除霜。

1. 倒换式除霜倒换式除霜在空气源热泵中应用较为广泛，其工作原理是通过调节制冷循环中的制热/制冷阀，将室内供暖循环转为制冷循环，室外汽化器则转变为冷凝器，从而使霜冻逐渐融化。

具体过程如下：（1）在制热模式下，热泵通过室外换热器吸收和压缩热量，将室内制热循环水加热，并通过室内暖风机将热量传递至室内。

（2）当室外换热器的温度下降到一定值时，空气中的水分就会开始凝结在换热器表面形成霜冻，同时由于室外换热器的热传递效率下降，热泵的工作效率也随之下降。

（3）为了解决结霜问题，空气源热泵会根据预设的结霜温度和时间点，通过倒换制冷/制热阀，将制热循环转为制冷循环。

通过此时的制冷循环，将制热水道中的热量释放到室外，产生高温冷凝器，从而达到除霜的效果。

（4）当除霜完成后，系统会自动切换回制热模式，继续为室内供暖。

2. 双回路除霜双回路除霜的工作原理是通过两个独立的制冷/制热回路，分别对室内和室外进行冷却和加热，实现结霜的除去。

具体过程如下：（1）在制热模式下，热泵通过室外换热器吸收和压缩热量，将室内制热循环水加热，并通过室内暖风机将热量传递至室内。

（2）当室外换热器的温度下降到一定值时，空气中的水分就会开始凝结在换热器表面形成霜冻，同时由于室外换热器的热传递效率下降，热泵的工作效率也随之下降。

（3）为了解决结霜问题，双回路除霜通过独立的制冷回路，将高压制冷剂注入到室外换热器，从而实现结霜的除去。

同时，室内的加热回路也会停止工作，避免浪费能量。

浅谈空气源热泵除霜方法的研究与发展摘要：“煤改电”工程的推广,使空气源热泵面向更广阔的市场平台,也使其系统运行优化的问题变得日益重要,尤其是室外换热器表面的除霜问题。

空气源热泵冬季运行时,当室外换热器表面温度低于零度且低于室外空气露点温度时,换热器表面就会结霜。

热泵是一种节能装置,近年来随着科学技术的进步及发展,热泵技术的应用使热泵的节能效果得到有效提高。

从现状来看,在冬天应用热泵供热,能够起到很明显的效果。

关键词：空气源热泵；除霜方法；发展1 引言根据实际应用效果分析,空气源热泵在热源获取上存在方便的特点,与此同时在安装使用方面非常快捷,在运行管理上也非常简单,最为突出的优点便是无污染和节能,这与如今提倡的节能环保理念非常符合,这也使得空气源热泵具备非常显著的应用价值及前景。

从空气源热泵的性能角度分析,会受到室外环境的很大程度的影响。

特别是在冬天季节,当空气源热泵机组对室内供热的情况下,当室外盘管温度不足0℃时,同时比室外空气的露点温度低的条件下,便会导致室外盘管出现结霜的情况。

当空气源热泵出现结霜的情况下,会对热泵运行产生较为明显的影响,包括:(1)在霜积聚过量的情况下,会导致蒸发器传热性能下降;(2)在结霜的情况下,使室外盘管间的气体流动受到阻碍,并使风机能量的损耗增加。

所以,在室外换热器壁面霜层变多,室外换热器蒸发温度减弱,机组制热量降低以及风机性能衰退的情况下,便会使压缩机暂停运转,最终导致机组无法正常、可靠地进行工作。

针对上述情况,便有必要采取周期性除霜措施。

2 空气源热泵除霜问题研究现状分析空气源热泵除霜是非常重要的一项工作,在充分做好这项工作的基础上,才能够使空气源热泵的实际应用价值得到有效体现。

但是,从现状来看,还面临较多的空气源热泵除霜问题。

总结起来包括以下几点。

2.1 逆循环除霜问题及原因(1)问题：对于空气源热泵除霜来说,实现的方法较多,比如:停机除霜、电加热除霜以及逆循环除霜等等。