進(jìn)入冬季，用戶會運行空調(diào)的制熱模式來進(jìn)行取暖。在比較寒冷的地區(qū)，冬季平均氣溫在零度以下,空調(diào)在運行過程中室外機(jī)組的換熱器會結(jié)霜,隨著運行工況的惡化,如果不進(jìn)行化霜,霜層越積越厚，不僅制熱效果差，還會打壞風(fēng)扇葉片、損壞壓縮機(jī),故風(fēng)冷熱泵型空調(diào)器需要進(jìn)行除霜運行。
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一、空調(diào)運行結(jié)霜機(jī)理
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首選，必須有水在空調(diào)室外機(jī)換熱器上，才有可能結(jié)霜。那么就涉及凝露的問題。當(dāng)換熱器的翅片表面溫度低于當(dāng)時空氣對應(yīng)的露點溫度時，空氣中的水將在翅片上形成凝露，這是一種常見的自然現(xiàn)象。
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而在比較寒冷地區(qū)，空調(diào)運行制熱時，室外換熱器的翅片溫度比較低，通常在0以下，凝露水會凝結(jié)為固態(tài)的小冰晶，隨著運行時間的加長，換熱器就結(jié)霜了。
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一般空調(diào)運行工況中，干球、濕球溫度為2/1或者干、濕球溫度在0附近時，結(jié)霜最為嚴(yán)重。因為這時的空氣濕度較大，含水量較多，露點溫度剛好在0以下（見下表：干球、濕球溫度為2/1時的露點溫度為-0.26），如果產(chǎn)生了凝露，說明這時換熱器的表面溫度已經(jīng)在0以下，且這時干球溫度與露點溫度之差僅有2.26，常見的熱泵空調(diào)非常容易滿足這個條件，因此容易形成結(jié)霜。在空調(diào)的測試工況中，也把室外干球、濕球溫度為2/1作為低溫制熱測試工況。
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從結(jié)霜的機(jī)理看，并不是溫度越低越容易結(jié)霜，因為溫度越低，露點溫度也越低，從上表看出，干球溫度與露點溫度之差也越來越大，有時空調(diào)運行時，換熱器表面溫度會在高于當(dāng)時空氣的露點溫度，就不會凝露，如果沒有凝露水的存在，結(jié)霜就談不上。因此，在低溫工況下，比如-15以下，結(jié)霜反而不嚴(yán)重，有時甚至不結(jié)霜。
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二、霜層的危害
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冬天空調(diào)外機(jī)結(jié)霜會導(dǎo)致制熱效果不佳，還會影響到空調(diào)機(jī)器的使用壽命，嚴(yán)重時造成一些不必要的空調(diào)損壞，具體危害及原理如下：
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1、霜層的導(dǎo)熱系數(shù)低，覆蓋在換熱器表面，當(dāng)霜層厚度達(dá)到一定程度時，相當(dāng)于在換熱器表面增加了保溫層，換熱效果快速惡化。
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2、多數(shù)空調(diào)的換熱器是通過空氣流動進(jìn)行換熱的，而霜層的存在會堵塞，增加了空氣流動的阻力，使通風(fēng)量嚴(yán)重下降，從而使得換熱能力也下降，進(jìn)一步加快霜層的產(chǎn)生。
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3、霜層的積累越來越厚，將可能碰撞到風(fēng)扇，使風(fēng)扇損壞。太多的霜層，可能導(dǎo)致頻繁化霜和化霜不干凈，制熱效果差，能耗增加，惡化熱泵的運行。
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三、常見的除霜方式
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1、逆向制冷除霜
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逆向制冷除霜是空調(diào)最常見的方式之一，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方法比較簡單，在制冷系統(tǒng)上增加四通閥，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測符合化霜條件時，四通閥切換，從制熱狀態(tài)切換為制冷狀態(tài)，室外換熱器處于散熱中，利用熱氣對換熱器進(jìn)行化霜。
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除霜過程
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控制系統(tǒng)檢測符合化霜條件-壓縮機(jī)降頻或停機(jī)-室內(nèi)、外風(fēng)扇停止運行-四通閥電磁閥動作，切換為制冷狀態(tài)-壓縮機(jī)運行，高溫制冷劑進(jìn)入室外換熱器-化霜開始-符合化霜結(jié)束條件-壓縮機(jī)降頻或停機(jī)-四通閥電磁閥動作，切換為制熱狀態(tài)-壓縮機(jī)重新啟動運行，室內(nèi)、外風(fēng)扇啟動-化霜結(jié)束。
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2、電熱化霜
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電熱化霜是在換熱器中加裝電加熱器件，并連接控制系統(tǒng)，簡單容易實現(xiàn)，但從能耗角度看，并不經(jīng)濟(jì)，通常是作為逆向制冷除霜的補充。但在部分沒有沒有逆向除霜功能的設(shè)備上，電熱化霜是一種簡單易行的方法。
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除霜過程：
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系統(tǒng)檢測符合化霜條件—壓縮機(jī)停機(jī)—室內(nèi)、外風(fēng)機(jī)停機(jī)—電加熱通電—符合化霜結(jié)束條件—電加熱斷電—壓縮機(jī)、室內(nèi)、外風(fēng)機(jī)啟動—除霜結(jié)束
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3、蓄熱化霜
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蓄熱化霜是在制冷系統(tǒng)上增加蓄熱模塊，利用機(jī)器運行產(chǎn)生的余熱，通過蓄熱模塊收集這部分余熱，在需要化霜時，再把這部分熱量利用起來。一般情況下，蓄熱模塊貼合在壓縮機(jī)的殼體上，吸收壓縮機(jī)的運行過程產(chǎn)生的熱量。
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從能耗角度看，蓄熱化霜能耗低，經(jīng)濟(jì)性好，是近幾年發(fā)展較快的化霜方式之一，但制冷系統(tǒng)比較復(fù)雜，控制技術(shù)難度較大，成本較高，通常在高端設(shè)備上才可見到。
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4、熱氣旁通除霜
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上文的逆向制冷化霜，室內(nèi)機(jī)不但不制熱，還需在室內(nèi)吸收熱量，用戶體驗效果比較差。熱氣旁通可以補充逆向制冷化霜的不足，在化霜的同時，對室內(nèi)不吸收熱量甚至提供熱量。
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熱氣旁通除霜方法不需要改變空調(diào)設(shè)備的制熱循環(huán)，只需在制冷系統(tǒng)中增加一個旁通閥門，連接壓縮機(jī)出口和冷凝器出口。
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化霜過程
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控制系統(tǒng)檢測符合化霜條件—室外風(fēng)機(jī)停止—旁通閥打開進(jìn)行化霜—符合化霜結(jié)束條件—旁通閥關(guān)閉，開啟室外風(fēng)機(jī)—除霜結(jié)束。
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優(yōu)點：
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過程無需停止壓縮機(jī)，無需切換四通閥，對室內(nèi)側(cè)的溫度影響小，舒適性好。
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缺點：
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熱氣旁通化霜的熱量來源，沒有從室內(nèi)機(jī)吸取，僅靠壓縮機(jī)的輸入功率，除霜熱量小，因此，化霜時間長，適合霜層較少的場合。其次，熱氣對冷凝器進(jìn)行化霜冷凝成液態(tài)后，沒有經(jīng)過蒸發(fā)直接進(jìn)入壓縮機(jī)，雖然存在氣液分離器，但也可能會出現(xiàn)壓縮機(jī)液擊問題，影響壓縮機(jī)的可靠性，因此需要合理控制化霜時間或者通過加熱氣化方式保證壓縮機(jī)吸入是氣態(tài)制冷劑。如何在不同工況下準(zhǔn)確判斷霜層厚度，如何保證壓縮機(jī)吸入的制冷劑狀態(tài)，成為該方式應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。
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以上介紹的除霜方式，有時是幾種組合在同一套空調(diào)設(shè)備上應(yīng)用，相互補充，來提高空調(diào)的運行的經(jīng)濟(jì)性和舒適性。
