李 爽

（冰山冷熱科技股份有限公司，遼寧 大連 116630）

根據(jù)現(xiàn)階段我國(guó)低溫區(qū)域的空氣源熱泵相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展情況來(lái)講，針對(duì)空氣的壓縮環(huán)節(jié)進(jìn)行的改良和發(fā)展是研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)和焦點(diǎn)問(wèn)題，能夠有效提升壓縮機(jī)裝置可以維持的工作穩(wěn)定性，確保該設(shè)備能夠處于低溫的工作環(huán)境之下長(zhǎng)時(shí)間平穩(wěn)地工作，不過(guò)空氣源熱泵裝置作為一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)裝置，有可能對(duì)其形成各類制約和影響的要素有很多，例如系統(tǒng)中的冷凝器裝置與蒸發(fā)器裝置可能對(duì)其工作過(guò)程產(chǎn)生比較直接的影響，針對(duì)現(xiàn)階段的實(shí)際情況來(lái)講，對(duì)其單獨(dú)方面進(jìn)行的相關(guān)改進(jìn)和提升是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其使用實(shí)際的，再加上設(shè)備有關(guān)的除霜問(wèn)題，需要適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，這樣的情況就需要相關(guān)工程技術(shù)人員在空氣源熱泵系統(tǒng)裝置的方方面面的情況來(lái)實(shí)施分析和討論，從而對(duì)于空氣源熱泵系統(tǒng)裝置產(chǎn)生有效的改進(jìn)和提升[1]?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)如圖1所示。

圖1 空氣源熱泵系統(tǒng)

1 低溫環(huán)境對(duì)于空氣源類型熱泵裝置工作指標(biāo)的各類影響

1.1 對(duì)蒸發(fā)器裝置的主要影響

蒸發(fā)器裝置屬于空氣源類型熱泵裝置系統(tǒng)內(nèi)最為關(guān)鍵的構(gòu)成部分，蒸發(fā)器裝置工作的情況可以對(duì)空氣源熱泵裝置系統(tǒng)的工作產(chǎn)生最為直接的影響，低溫環(huán)境對(duì)蒸發(fā)器裝置的影響和制約主要可以分成如下幾類：第一，翅片部位設(shè)計(jì)如果不科學(xué)將會(huì)造成頻繁結(jié)霜的結(jié)果；第二，有關(guān)制冷劑物質(zhì)的流向方面的設(shè)計(jì)、風(fēng)扇部件的位置排布所能造成的換熱效果不均衡可能最終形成結(jié)霜的結(jié)果；第三，分液不均衡可能造成制冷劑物質(zhì)的流量分布不均。這三個(gè)層面的主要問(wèn)題如下。第一，針對(duì)翅片部位的問(wèn)題，一般應(yīng)用蒸發(fā)器裝置是為了壓縮系統(tǒng)整體的體積打下，設(shè)計(jì)人員往往會(huì)將翅片裝置的間距設(shè)置得相對(duì)較小，盡管這個(gè)操作能夠有效增加單位換熱區(qū)域的面積數(shù)值，不過(guò)在面積增加的同時(shí)，也將造成蒸發(fā)器裝置的結(jié)霜情況加劇，還可能由于積水問(wèn)題的產(chǎn)生而造成結(jié)冰的現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)于蒸發(fā)器裝置的工作帶來(lái)很多不利的影響。第二，針對(duì)制冷劑物質(zhì)的流向方面的設(shè)計(jì)，一般情況下，制冷劑物質(zhì)會(huì)和空氣流動(dòng)呈現(xiàn)出反向的結(jié)果，而且不同的流動(dòng)方向所能帶來(lái)的性能不同也是非常明顯的，如果處在制熱過(guò)程的工作階段，制冷劑物質(zhì)將在換熱器裝置的出氣口位置表現(xiàn)出比較明顯的溫差，造成翅片裝置結(jié)霜情況更為嚴(yán)重，并且還會(huì)發(fā)生結(jié)冰的問(wèn)題，因此在規(guī)劃設(shè)計(jì)的過(guò)程中工程設(shè)計(jì)人員必須全方位考慮如何應(yīng)對(duì)嚴(yán)重結(jié)霜以及如何科學(xué)除霜的問(wèn)題。針對(duì)常規(guī)的蒸發(fā)器裝置通常是根據(jù)最大的換熱量來(lái)進(jìn)行全面的衡量，往往可以使用多路進(jìn)行供液的方案，不過(guò)在低溫的環(huán)境之下有可能導(dǎo)致分液不平均的情況發(fā)生，容易干擾既定程序的平穩(wěn)工作和運(yùn)行?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)蒸發(fā)器如圖2所示。

圖2 空氣源熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)器

1.2 冷凝器裝置主要問(wèn)題的研究

當(dāng)空氣源類型熱泵裝置系統(tǒng)工作在符合壓縮機(jī)裝置排氣的溫度條件的時(shí)候，如果環(huán)境溫度變得更高，造成進(jìn)到冷凝器裝置的氣體的實(shí)際溫度大于系統(tǒng)設(shè)定的溫度數(shù)值，并且因?yàn)槔淠餮b置的主要工作原理和常規(guī)的設(shè)計(jì)思路存在諸多差異，進(jìn)而對(duì)于冷凝器裝置的實(shí)際作用效果的發(fā)揮產(chǎn)生了一定程度的限制，造成換熱的情況顯著降低，對(duì)于空氣源類型熱泵裝置系統(tǒng)的各項(xiàng)功能帶來(lái)了明顯的下降效果[2]?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)冷凝器如圖3所示。

圖3 空氣源熱泵系統(tǒng)冷凝器

2 在低溫環(huán)境條件之下空氣源熱泵裝置主要性能的設(shè)計(jì)思路

2.1 蒸發(fā)器裝置的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路

工程設(shè)計(jì)人員針對(duì)蒸發(fā)器裝置在低溫環(huán)境條件下可能發(fā)生的各類情況和需要考慮的各項(xiàng)因素主要包括：翅片部件的間距以及外形、迎風(fēng)管部件的排列數(shù)量以及風(fēng)速、環(huán)境空氣的濕度指標(biāo)、制冷劑物質(zhì)流向這幾大類，這些問(wèn)題屬于比較主要的設(shè)計(jì)因素。第一點(diǎn)，翅片部件的間距，上文曾經(jīng)提出過(guò)，一般的空氣源類型熱泵裝置系統(tǒng)內(nèi)的翅片部件的間距設(shè)計(jì)相對(duì)偏小，從而加速了結(jié)霜情況的產(chǎn)生，影響了蒸發(fā)器裝置的正常的工作，為此經(jīng)過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的評(píng)估，可得在特定的低溫環(huán)境條件之下工作和運(yùn)行，翅片部件的間距不應(yīng)該小于1.855 mm，并且針對(duì)翅片部件的表面處理環(huán)節(jié)也非常關(guān)鍵，設(shè)計(jì)人員可以借助外部施加電場(chǎng)的辦法來(lái)降低水分移動(dòng)的速度，可以采用噴疏水以及親水性質(zhì)的涂料方式來(lái)控制系統(tǒng)發(fā)生結(jié)霜問(wèn)題的總體時(shí)間，經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)查可知，應(yīng)用親水性質(zhì)的涂料可以顯著地抑制系統(tǒng)霜晶的產(chǎn)生和發(fā)展，針對(duì)制冷劑物質(zhì)方面的設(shè)計(jì)可以在裝置的底盤(pán)位置增加加熱設(shè)備，不過(guò)逆流換熱的模式最好不要使用[3]。

2.2 低溫氣候空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)冷凝器的規(guī)劃設(shè)計(jì)研究

在通常狀況下，針對(duì)工作量巨大的工況來(lái)講，低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員假如未能使用能夠變頻的裝置，在一般情況下是不需要針對(duì)冷凝器實(shí)施特殊設(shè)計(jì)的，然而在低溫的工況下，在運(yùn)行的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量肯定比在常規(guī)正常工況時(shí)下降非常多。因此一般是不會(huì)發(fā)生冷凝器最大額定功率不足的狀況，然而假如低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員使用了變頻以及多級(jí)壓縮等技術(shù)模式時(shí)，此時(shí)要求基于實(shí)際運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行改變冷凝器散熱面積的計(jì)算，然而低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員在計(jì)算校核的過(guò)程中必須考慮的因素一般包含蒸汽區(qū)的氣體換熱、濕蒸汽區(qū)的冷凝換熱等等，必須進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算與校核每一個(gè)部分所需要的散熱面積。

2.3 低溫氣候空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)節(jié)流裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì)研究

現(xiàn)階段在通常狀況下熱泵在正常工作的過(guò)程中，相關(guān)系統(tǒng)的熱輻射系數(shù)的變化的范圍是相當(dāng)巨大且具有一定規(guī)律的，在一般情況下呈現(xiàn)二次雙曲線狀態(tài)。然而常規(guī)的熱力膨脹閥無(wú)法對(duì)其實(shí)施行之有效的調(diào)節(jié)與控制，基于此低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)得出結(jié)論，總結(jié)出針對(duì)低溫?zé)岜脕?lái)講最好安裝若干數(shù)量的電子膨脹閥，當(dāng)該設(shè)備正常運(yùn)行達(dá)到一定程度時(shí)，低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員可以應(yīng)用雙電子膨脹閥實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制的目的，基于此低溫空氣源熱泵系統(tǒng)，相關(guān)工程技術(shù)人員再一次針對(duì)節(jié)流機(jī)構(gòu)的規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，建議在一般情況下使用電子膨脹閥來(lái)完成高精準(zhǔn)度的調(diào)節(jié)。

2.4 低溫氣候空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)氣流分離裝置與儲(chǔ)液裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì)研究

低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員根據(jù)相關(guān)重要試驗(yàn)結(jié)果得出，在通常狀況下處于低溫環(huán)境條件下的長(zhǎng)期人為停機(jī)過(guò)程是引起制冷劑出現(xiàn)局部的向蒸發(fā)器內(nèi)部發(fā)生轉(zhuǎn)移的原因，當(dāng)?shù)蜏乜諝庠礋岜孟到y(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員在下一次開(kāi)啟低溫氣候空氣源熱泵系統(tǒng)的過(guò)程當(dāng)中，就會(huì)確保數(shù)量眾多的制冷劑相關(guān)液體倒流至壓縮機(jī)的內(nèi)部，基于此低溫空氣源熱泵系統(tǒng)，相關(guān)工程技術(shù)人員是必須在壓縮機(jī)前端位置安裝一個(gè)氣液分離裝置與雙向節(jié)流閥體進(jìn)行科學(xué)合理的處理，低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員對(duì)于儲(chǔ)液罐的規(guī)劃設(shè)計(jì)，建議科學(xué)合理行之有效地增加低溫氣候空氣源熱泵系統(tǒng)冷凝器的額定最大安全容積使之能夠?qū)?yīng)蒸發(fā)器的體積無(wú)限接近，進(jìn)而能夠把儲(chǔ)液器進(jìn)行取消設(shè)計(jì)。

3 低溫氣候空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)除霜技術(shù)及其對(duì)應(yīng)解決方案

3.1 低溫氣候空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)熱氣旁通除霜相關(guān)技術(shù)研究

低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員針對(duì)熱氣旁通除霜來(lái)講，是在低溫氣候空氣源熱泵系統(tǒng)內(nèi)部的壓縮機(jī)上部出口位置安裝了一個(gè)旁通的止逆閥門(mén)，這個(gè)經(jīng)過(guò)二次設(shè)計(jì)以后確定的旁通閥裝置將會(huì)與蒸發(fā)器的熱源空氣導(dǎo)出進(jìn)口進(jìn)行緊密連接，在這種情況下當(dāng)結(jié)霜量達(dá)到了最大安全額定參數(shù)值以后，低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員就能夠開(kāi)啟旁通閥裝置，隨后將蒸發(fā)器的鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)閉，這種操作就會(huì)導(dǎo)致核心運(yùn)行壓縮機(jī)的最大額定安全排氣通過(guò)旁通閥進(jìn)入至蒸發(fā)器，導(dǎo)致蒸發(fā)器內(nèi)部的溫度隨即不斷提升，這種操作就起到了快速除霜的目的。

3.2 低溫氣候空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)電除霜相關(guān)技術(shù)研究

電除霜的利用在一般情況下指的是低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員在蒸發(fā)器的內(nèi)部設(shè)計(jì)增加除霜盤(pán)管的布置，與此同時(shí)，當(dāng)結(jié)霜量到達(dá)了一定程度時(shí)，該設(shè)備能夠直接停止全部正處于工作狀態(tài)機(jī)組的運(yùn)行，隨后低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員開(kāi)啟電加熱裝置從而確保蒸發(fā)器的溫度不斷提升，進(jìn)而在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到除霜的良好效果。

3.3 低溫氣候空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)四通閥門(mén)裝置反向除霜技術(shù)研究

在通常狀況下低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員所掌握的空氣源熱泵系統(tǒng)可以同時(shí)具備制熱和制冷的雙重功能，因此在通常狀況下低溫氣候空氣源熱泵系統(tǒng)中設(shè)置四通閥門(mén)，以此進(jìn)行工作狀態(tài)的切換，基于此，在現(xiàn)階段四通閥反向除霜技術(shù)的使用是非常非常廣泛的，低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員借助四通閥門(mén)將變換該裝置的運(yùn)行狀態(tài)能夠?qū)⒄舭l(fā)器轉(zhuǎn)換成冷凝器，進(jìn)而大幅提升蒸發(fā)器溫度，能夠最大限度地獲得行之有效的除霜的效果。基于上述幾種除霜技術(shù)解決方案的描述來(lái)講，電除霜就是低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員最佳的技術(shù)解決方案，該技術(shù)既結(jié)合了蒸發(fā)器的實(shí)際技術(shù)額定功率的負(fù)載需要而且對(duì)于外界環(huán)境造成的影響也是非常小的，基于此，根據(jù)相關(guān)重要試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)表明，在除霜方面的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，電除霜技術(shù)是最行之有效的選擇。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文通過(guò)低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員針對(duì)低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)先進(jìn)技術(shù)的深入探索與分析，研究針對(duì)在低溫環(huán)境條件下熱泵系統(tǒng)工作過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的各種問(wèn)題及其解決方案的規(guī)劃設(shè)計(jì)，首先低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員針對(duì)冷凝器與蒸發(fā)器的規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行非常細(xì)致的研究，進(jìn)而得出了在低溫環(huán)境條件下需要借助哪種技術(shù)模式對(duì)其進(jìn)行全方位的創(chuàng)新與升級(jí)，基于此，低溫空氣源熱泵系統(tǒng)相關(guān)工程技術(shù)人員總結(jié)出了電除霜技術(shù)與四通閥門(mén)反向除霜技術(shù)是能夠最大限度地處理在低溫環(huán)境條件下結(jié)霜嚴(yán)重的技術(shù)方法，進(jìn)而通過(guò)針對(duì)整個(gè)低溫氣候熱泵系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)來(lái)確保該設(shè)備更好地適應(yīng)低溫環(huán)境下的工況。