多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)結(jié)霜分析與除霜控制策略思考

萬永強(qiáng)

摘 要：闡明多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)結(jié)霜原理，分析結(jié)霜、除霜相關(guān)因素，總結(jié)除霜控制方法，提出新型除霜控制策略，對(duì)比新舊除霜控制策略優(yōu)劣，提供更優(yōu)除霜解決方案。

關(guān)鍵詞：多聯(lián)機(jī)；結(jié)霜；除霜控制

引言：為解決結(jié)霜導(dǎo)致的制熱能力衰減，多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)需進(jìn)行相應(yīng)除霜?jiǎng)幼?。但過于頻繁的除霜一方面犧牲了多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)制熱能力，耗費(fèi)較多能量用于除霜運(yùn)行；另一方面空調(diào)系統(tǒng)斷續(xù)的制熱運(yùn)行也給用戶帶來較差體驗(yàn)感；最后頻繁除霜還會(huì)帶來諸如液擊、油稀釋等問題，給多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)帶來較大安全隱患，損害其使用壽命。

一、結(jié)霜原理

（1）結(jié)霜條件?？諝獾臐穸认陆档铰饵c(diǎn)時(shí)，空氣中的水蒸汽就凝結(jié)成露。如果露點(diǎn)在0℃以下，那么氣溫下降到露點(diǎn)以下時(shí)，水蒸汽就會(huì)直接凝結(jié)成霜。對(duì)多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)而言，當(dāng)室外換熱器表面空氣的露點(diǎn)溫度在0℃以下且室外換熱器表面空氣濕度低于露點(diǎn)溫度時(shí)，室外換熱器表面水蒸氣遇冷會(huì)凝為霜，含濕量越高，則多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)室外換熱器結(jié)霜越快、霜層越厚。（2）結(jié)霜機(jī)理。換熱器表面霜層生長(zhǎng)大致可分為兩類，即空氣中的水蒸氣直接凝華為霜或空氣中的水蒸氣先凝結(jié)成水、再由水凝結(jié)成冰霜。前者一般發(fā)生于露點(diǎn)溫度在0℃以下時(shí)的工況，室外空氣中的水蒸氣遇上溫度低于露點(diǎn)溫度的室外換熱器表面，直接凝華為露；后者則發(fā)生于露點(diǎn)溫度在0℃以上時(shí)的工況，室外空氣中的水蒸氣遇上溫度低于露點(diǎn)溫度的室外換熱器表面，先凝結(jié)為小水珠，當(dāng)小水珠的熱量被室外換熱武器吸收后，進(jìn)一步凝固為冰霜。

二、結(jié)霜危害

（1）霜的熱導(dǎo)率僅為金屬的百分之一，霜的形成增加了導(dǎo)熱熱阻，特別是霜層較厚時(shí)，猶如給室外換熱器貼了一層保溫層，降低了多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)制熱能力； （2）霜層填充了室外換熱器翅片間隙，加大了空氣流過翅片的阻力，風(fēng)量的衰減直接導(dǎo)致了多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)制熱能力的衰減；（3）霜層阻礙了熱量由

空氣側(cè)向冷媒側(cè)的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致管內(nèi)冷媒蒸發(fā)情況減弱，不完全蒸發(fā)的冷媒可能帶來液擊、油稀釋等事關(guān)多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行安全的事故。

三、現(xiàn)行除霜控制方法

（1）時(shí)間-溫度（壓力）法。參考時(shí)間-溫度或時(shí)間-壓力兩個(gè)參量，設(shè)定一個(gè)蒸發(fā)溫度（壓力）或蒸發(fā)器翅片的溫度值及與上次除霜的時(shí)間間隔值，當(dāng)傳感器感受的溫度（壓力）及機(jī)組制熱工作時(shí)間均達(dá)到設(shè)定值時(shí)，開始進(jìn)行除霜循環(huán)。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)組具備一定對(duì)工作環(huán)境適應(yīng)性，能對(duì)結(jié)霜狀態(tài)及進(jìn)入除霜時(shí)間點(diǎn)做出初步判斷；缺點(diǎn)：產(chǎn)生不必要的除霜?jiǎng)幼?；?）空氣微壓差法。隨著霜層厚度的增加，霜層填充了室外換熱器翅片間隙，導(dǎo)致室外空氣流經(jīng)室外換熱器后會(huì)有一定壓損。優(yōu)點(diǎn)：除霜時(shí)間完全根據(jù)結(jié)霜快慢與霜層厚薄來決定，基本保證有霜及時(shí)除霜；缺點(diǎn)：室外換熱器表面有異物或臟堵時(shí)誤動(dòng)作，需增加一個(gè)微壓差傳感器；

四、除霜控制策略思考

（1）新型除霜控制系統(tǒng)。采用新型除霜控制策略的多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，其是在現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增設(shè)一個(gè)濕度傳感器或相對(duì)濕度傳感器或含濕量檢測(cè)儀，用以檢測(cè)室外空氣濕度或室外空氣相對(duì)濕度或室外空氣含濕量，根據(jù)采集的室外空氣濕度或相對(duì)濕度或含濕量參數(shù)判斷多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)室外換熱器結(jié)霜情況。（2）新型除霜控制策略。1）結(jié)霜情況判斷。a）檢測(cè)室外空氣溫度為T4，室外空氣濕球溫度為Tw，通過查表或計(jì)算得到室外空氣露點(diǎn)溫度Td，室外含濕量d，周期性檢測(cè)、記錄上述數(shù)據(jù)； b）室外換熱器溫度為T3，判斷是否有T3≤Td≤0；c）若T3≤Td≤0成立，表明系統(tǒng)開始結(jié)霜，則系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)霜時(shí)間累計(jì)，反之，則不累計(jì)；2）除霜時(shí)機(jī)判斷。a）不同的含濕量d，對(duì)應(yīng)不同的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間t；b）存在與含濕量d負(fù)相關(guān)的預(yù)設(shè)時(shí)間T，不同含濕量d對(duì)應(yīng)不同預(yù)設(shè)時(shí)間T，判斷是否有Σ（ti/Ti）≥1（i為序列號(hào)）；c）若Σ（ti/Ti）≥1成立，則系統(tǒng)進(jìn)行除霜，否則，多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行制熱；（3）除霜結(jié)束條件判斷。1） 當(dāng)室外換熱器溫度T3上升到大于等于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)；2） 當(dāng)室外空氣含濕量或相對(duì)濕度上升到大于等于預(yù)設(shè)值或其增長(zhǎng)幅度上升到大于等于預(yù)設(shè)值且持續(xù)時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)；3） 當(dāng)除霜?jiǎng)幼鞒掷m(xù)時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)。

五、結(jié)束語

現(xiàn)有除霜控制方法通常固定一個(gè)或數(shù)個(gè)制熱/除霜周期，控制較為呆板，不能適應(yīng)多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)多變的工作環(huán)境與運(yùn)行條件；而新型除霜控制策略在理論上存在無數(shù)個(gè)制熱/除霜周期，該制熱/除霜周期完全取決于多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)結(jié)霜情況，較好地兼顧了氣候因素與機(jī)組本身對(duì)結(jié)霜的影響，具有更廣泛地適用性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 石文星，成建宏，趙偉等.多聯(lián)式空調(diào)技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施指南[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011