多聯機空調系統結霜分析與除霜控制策略思考

摘 要：闡明多聯機空調系統結霜原理，分析結霜、除霜相關因素，總結除霜控制方法，提出新型除霜控制策略，對比新舊除霜控制策略優劣，提供更優除霜解決方案。

關鍵詞：多聯機；結霜；除霜控制

引言：為解決結霜導致的制熱能力衰減，多聯機空調系統需進行相應除霜動作。但過于頻繁的除霜一方面犧牲了多聯機空調系統制熱能力，耗費較多能量用于除霜運行；另一方面空調系統斷續的制熱運行也給用戶帶來較差體驗感；最后頻繁除霜還會帶來諸如液擊、油稀釋等問題，給多聯機空調系統帶來較大安全隱患，損害其使用壽命。

一、結霜原理

（1）結霜條件。空氣的濕度下降到露點時，空氣中的水蒸汽就凝結成露。如果露點在0℃以下，那么氣溫下降到露點以下時，水蒸汽就會直接凝結成霜。對多聯機空調系統而言，當室外換熱器表面空氣的露點溫度在0℃以下且室外換熱器表面空氣濕度低于露點溫度時，室外換熱器表面水蒸氣遇冷會凝為霜，含濕量越高，則多聯機空調系統室外換熱器結霜越快、霜層越厚。（2）結霜機理。換熱器表面霜層生長大致可分為兩類，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成水、再由水凝結成冰霜。前者一般發生于露點溫度在0℃以下時的工況，室外空氣中的水蒸氣遇上溫度低于露點溫度的室外換熱器表面，直接凝華為露；后者則發生于露點溫度在0℃以上時的工況，室外空氣中的水蒸氣遇上溫度低于露點溫度的室外換熱器表面，先凝結為小水珠，當小水珠的熱量被室外換熱武器吸收后，進一步凝固為冰霜。

二、結霜危害

（1）霜的熱導率僅為金屬的百分之一，霜的形成增加了導熱熱阻，特別是霜層較厚時，猶如給室外換熱器貼了一層保溫層，降低了多聯機空調系統制熱能力； （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，風量的衰減直接導致了多聯機空調系統制熱能力的衰減；（3）霜層阻礙了熱量由

空氣側向冷媒側的轉移，導致管內冷媒蒸發情況減弱，不完全蒸發的冷媒可能帶來液擊、油稀釋等事關多聯機空調系統運行安全的事故。

三、現行除霜控制方法

（1）時間-溫度（壓力）法。參考時間-溫度或時間-壓力兩個參量，設定一個蒸發溫度（壓力）或蒸發器翅片的溫度值及與上次除霜的時間間隔值，當傳感器感受的溫度（壓力）及機組制熱工作時間均達到設定值時，開始進行除霜循環。優點：機組具備一定對工作環境適應性，能對結霜狀態及進入除霜時間點做出初步判斷；缺點：產生不必要的除霜動作；（2）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，導致室外空氣流經室外換熱器后會有一定壓損。優點：除霜時間完全根據結霜快慢與霜層厚薄來決定，基本保證有霜及時除霜；缺點：室外換熱器表面有異物或臟堵時誤動作，需增加一個微壓差傳感器；

四、除霜控制策略思考

（1）新型除霜控制系統。采用新型除霜控制策略的多聯機空調系統，其是在現有空調系統基礎上，增設一個濕度傳感器或相對濕度傳感器或含濕量檢測儀，用以檢測室外空氣濕度或室外空氣相對濕度或室外空氣含濕量，根據采集的室外空氣濕度或相對濕度或含濕量參數判斷多聯機空調系統室外換熱器結霜情況。（2）新型除霜控制策略。1）結霜情況判斷。a）檢測室外空氣溫度為T4，室外空氣濕球溫度為Tw，通過查表或計算得到室外空氣露點溫度Td，室外含濕量d，周期性檢測、記錄上述數據； 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，表明系統開始結霜，則系統進行結霜時間累計，反之，則不累計；2）除霜時機判斷。a）不同的含濕量d，對應不同的累計運行時間t；b）存在與含濕量d負相關的預設時間T，不同含濕量d對應不同預設時間T，判斷是否有Σ（ti/Ti）≥1（i為序列號）；c）若Σ（ti/Ti）≥1成立，則系統進行除霜，否則，多聯機空調系統繼續運行制熱；（3）除霜結束條件判斷。1） 當室外換熱器溫度T3上升到大于等于預設溫度值時；2） 當室外空氣含濕量或相對濕度上升到大于等于預設值或其增長幅度上升到大于等于預設值且持續時間達到預設時間時；3） 當除霜動作持續時間達到預設時間時。

五、結束語

現有除霜控制方法通常固定一個或數個制熱/除霜周期，控制較為呆板，不能適應多聯機空調系統多變的工作環境與運行條件；而新型除霜控制策略在理論上存在無數個制熱/除霜周期，該制熱/除霜周期完全取決于多聯機空調系統結霜情況，較好地兼顧了氣候因素與機組本身對結霜的影響，具有更廣泛地適用性。

參考文獻：

[1] 石文星，成建宏，趙偉等.多聯式空調技術及相關標準實施指南[M].北京：中國標準出版社，2011