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摘要:低温空调具有其特殊性，一般被用在录音带、感光材料、药品等工艺性场合。低温空调既不同于普通空调，又与用于蔬菜储藏等领域的高温空调有所差别。因此低温空调的除霜原理也具有其特殊性。本文对热泵低温空调的除霜原理进行了分析。
关键词:低温空调；盘管温度；热泵空调；除霜；原理
中图分类号：U463文献标识码： A
1. 低温空调概述
随着工农业的发展，需要低温空调环境的场所和部门日益增加。诸如蔬菜、海鲜、鱼类、各种肉类（猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅等）、奶制品等食品加工间及包装间，还有感光器材、录音带、药品等物资的储藏等，农业上种子的培育与储藏，相纸、茶叶的生产以及某些特殊农作物的生长，均需营造一个特殊的人工气候环境。低温空调既不同于20~27℃的常规空调，也不同于果蔬贮藏用的高温冷藏库和大温差送风，在处理上有其特殊性。
低温空调的特性表现在以下两个方面：
（1）在送风参数的确定方面，低温空调与普通的舒适性空调有着比较大的差别，普通空调的温差较大（大致在8℃~12℃之间）。而低温空调的温差不能过大（只有4℃~6℃），而冷却器对冷空气进行处理的相应焓差在每千克4千焦到6千焦之间，焓差小，风量大。
（2）在配置设备时，低温空调也与普通空调有着诸多的不同。在普通空调的设备配置中，往往选用套片式换热器作为空气冷却器的盘管，因为其换热面积较大，由于采用了特殊工艺和技术，传热性能也很优良。但这种换热器肋片间的距离只有2~2.8毫米，相对较小，在低温环境下，肋片间的间歇在很短时间内就会被凝结在肋片表面的霜层堵塞，从而导致盘管的传热性能快速下降甚至失去效用。所以应用与低温空调系统的换热器一般是绕片式和轧片式的，因为其片间距可达6~9毫米，从很大程度上排除了霜堵的可能性。
低温空调系统具有较大冷负荷，一般采用带有保温层的重型结构来做他的外围护结构，这样可以保证冷负荷处于渐变状态，在一个很小的范围内波动。低温空调系统绝大部分采用集中式，如果采用装配式空调机来对空气进行处理，则必须按照低温的特性来选配冷却段。也有少数低温空调采用分散式和半集中式，但是在对专用机组进行选择时必须考虑其对低温工况的适应性。由于低温空调能耗高，所以一般没有新风，如果非用新风不可，则必须加装对能量进行回收的装置。
2.结霜原因分析
形成霜层和影响因素均十分繁杂，但究其主要因素最要表现在以下三个方面。
2.1 冷却面因素
2.1.1 温度因素：
当盘管表面温度低于入口空气的露点温度，且低于 0℃以下时，空气中的水分就会分离出来同时在蒸发器的表面凝结成霜层。入口空气与盘管表面温度差越大，结霜就越重越快。
2.1.2 换热器的结构因素
换热器的结构因素包括以下几个方面：翅片间的距离、翅片边缘效应以及在气流方向上的管排数等。
2.2 气候条件
2.2.1 湿度
盘管结霜的严重程度受空气湿度的影响，湿度越大结霜越严重。
2.2.2 气流速度
气流速度的大小在强制对流情况下，对霜形成的影响较大。当迎面风速很慢时，盘管会很快结霜，而且霜层厚度将迅速增加；当迎面风速较快时，可以明显改善结霜状况。究其原因，主要是因为风速减少时空调负荷也随之减小，导致蒸发温度在短时时间内急剧下降，从而加快了结霜速度；空调负荷随风速而增大，导致温度上升、温差缩小，遏制了结霜的势头。
3.热泵低温空调器的除霜原理分析
3.1定时除霜原理
定时除霜就是在空调机运行的过程中，从开水器每个一段特定的时间对换向阀进行控制从而实现换向除霜，同时也根据除霜时间来判断除霜是否结束。早期，定时除霜的控制采用机械定时装置，简单且可靠。现在可将自动除霜在空调控制系统中通过可编程控制器来实现。当除霜时间到时（此时间在触摸屏上可设定），先关闭电磁阀，延时30秒自动停止风机，然后开启除霜加热器。当除霜运行时间到时（此时间在触摸屏上可设定）或除霜控制器控制点断开，停止除霜加热器，切换到自动制冷状态。除霜与风机、电磁阀互锁。除霜加热器运行时，风机、电磁阀关闭。除霜加热器优先。在除霜加热器运行期间，当除霜终了感知器断开或除霜温度检测干接点断开时，除霜加热器都将中断运行，直至运行时间结束。
3.2温度传感器除霜原理
温度穿管器除霜是采用温度传感器对室外换热器盘管的温度变化进行检测，通过单片机对结霜情况进行判断的一种自动除霜方式。其原理如下：室外换热器结霜导致盘管温度Tw降低，当结霜达到一定的程度，Tw 也同時达到某一特定值M，也就是说当Tw降到M时，空调自动启动除霜系统。除霜操作开始以后，Tw 逐渐升高，当回升到N时，系统停止自动除霜操作。M和N的确定是通过多次试验来完成的。
上述两种方法可以结合起来使用。
3.3室外双传感器除霜原理
上个世纪末以来，室外双传感器除霜方式被广泛采用，它依据外界环境温度（Taw）和盘管温度（Tw ）之差（△Tw ）对结霜情况进行判断。其基本原理如下:根据△Tw 、Tw以及Taw值的不同，把以Tw 为X轴，Taw为Y轴的矩形区域划分为A、B、C三类区域,，这三个区域除霜间隔时间依次递增。
这一方案对结霜情况受环境工况变化的影响，同时也很容易判断不同环境、同一盘管温度下的结霜情况，避免了盲目进行除霜，降低了能耗，提高低温空调的效率。
3.4室内双传感器除霜原理。
这中除霜方式比起上述三种方式来具有更高准确率，实现起来也要容易得多，所以备受人们青睐。
其基本原理是：影响热泵空调器制热量主要的因素来自室外环境温度;在有结霜可能的环境中，环境湿度是决定结霜程度的主要原因。当室外换热器出现结霜现象之后，由于其结霜特性导致风阻和热阻同时增大，严重影响换热器的换热性能，从而使室内换热器的换热量大幅度减少，同时导致盘管温度Tc下降，其下降率远远超过环境工况变化引起的Tc波动。该除霜方式根据检测室内环境温度Ta、Tc及二者之差△Tc作为判定结霜情况和是否需要进行除霜的依据，巧妙的绕开了对室外参数的检测。
与上述的其它方案相比，室内双传感器除霜方案的有点表现为：
(1)不必外加任何元器件，而是直接将室内机本身温度传感器的温度信号用来对除霜动作进行控制，大大降低了成本。
(2)能对室外机的结霜情况进行准确判断，在空调系统正常的情况下，不存在误判的可能，技术臻于完善，能做到没有结霜时不进行除霜操作，除霜操作只有才结霜的前提下才进行。
(3)不再使用电控装置对室外机的参数进行检测和判断，也不借助室外反馈给室内的信号，从而能对室外环境变化对电控装置的影响进行很好的避免，降低成本的同时又增加了可靠性。
当然这个方法也不是完美无暇的，如果空调系统本身出现故障，也会产生除霜的误动作。
除了根据上述原理对低温空调进行除霜外，还可以根据其他原理来除霜，比如根据整机功率变化进行判断、根据室外风机电流变化的特征值进行判断等。
结束语:诸多因素都对低温空调器的结霜、化霜产生影响，这就使得低温空调的除霜变得更加复杂。低温空调除霜的重点应该放在蒸发器上。
参考文献:
[1] 刘凤珍，陈焕新. 影响翅片管换热器结霜因素的研究[J].低温工程，2000(4).
[2] 陈汝东，许东晟.空气热源热泵空调器最佳除霜点的控制[J].空调暖通技术，1996(4)
[3] 陆亚俊,主编.制冷技术及其应用[M].北京:中国建筑工业出版社,1994.
关键词:低温空调；盘管温度；热泵空调；除霜；原理
中图分类号：U463文献标识码： A
1. 低温空调概述
随着工农业的发展，需要低温空调环境的场所和部门日益增加。诸如蔬菜、海鲜、鱼类、各种肉类（猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅等）、奶制品等食品加工间及包装间，还有感光器材、录音带、药品等物资的储藏等，农业上种子的培育与储藏，相纸、茶叶的生产以及某些特殊农作物的生长，均需营造一个特殊的人工气候环境。低温空调既不同于20~27℃的常规空调，也不同于果蔬贮藏用的高温冷藏库和大温差送风，在处理上有其特殊性。
低温空调的特性表现在以下两个方面：
（1）在送风参数的确定方面，低温空调与普通的舒适性空调有着比较大的差别，普通空调的温差较大（大致在8℃~12℃之间）。而低温空调的温差不能过大（只有4℃~6℃），而冷却器对冷空气进行处理的相应焓差在每千克4千焦到6千焦之间，焓差小，风量大。
（2）在配置设备时，低温空调也与普通空调有着诸多的不同。在普通空调的设备配置中，往往选用套片式换热器作为空气冷却器的盘管，因为其换热面积较大，由于采用了特殊工艺和技术，传热性能也很优良。但这种换热器肋片间的距离只有2~2.8毫米，相对较小，在低温环境下，肋片间的间歇在很短时间内就会被凝结在肋片表面的霜层堵塞，从而导致盘管的传热性能快速下降甚至失去效用。所以应用与低温空调系统的换热器一般是绕片式和轧片式的，因为其片间距可达6~9毫米，从很大程度上排除了霜堵的可能性。
低温空调系统具有较大冷负荷，一般采用带有保温层的重型结构来做他的外围护结构，这样可以保证冷负荷处于渐变状态，在一个很小的范围内波动。低温空调系统绝大部分采用集中式，如果采用装配式空调机来对空气进行处理，则必须按照低温的特性来选配冷却段。也有少数低温空调采用分散式和半集中式，但是在对专用机组进行选择时必须考虑其对低温工况的适应性。由于低温空调能耗高，所以一般没有新风，如果非用新风不可，则必须加装对能量进行回收的装置。
2.结霜原因分析
形成霜层和影响因素均十分繁杂，但究其主要因素最要表现在以下三个方面。
2.1 冷却面因素
2.1.1 温度因素：
当盘管表面温度低于入口空气的露点温度，且低于 0℃以下时，空气中的水分就会分离出来同时在蒸发器的表面凝结成霜层。入口空气与盘管表面温度差越大，结霜就越重越快。
2.1.2 换热器的结构因素
换热器的结构因素包括以下几个方面：翅片间的距离、翅片边缘效应以及在气流方向上的管排数等。
2.2 气候条件
2.2.1 湿度
盘管结霜的严重程度受空气湿度的影响，湿度越大结霜越严重。
2.2.2 气流速度
气流速度的大小在强制对流情况下，对霜形成的影响较大。当迎面风速很慢时，盘管会很快结霜，而且霜层厚度将迅速增加；当迎面风速较快时，可以明显改善结霜状况。究其原因，主要是因为风速减少时空调负荷也随之减小，导致蒸发温度在短时时间内急剧下降，从而加快了结霜速度；空调负荷随风速而增大，导致温度上升、温差缩小，遏制了结霜的势头。
3.热泵低温空调器的除霜原理分析
3.1定时除霜原理
定时除霜就是在空调机运行的过程中，从开水器每个一段特定的时间对换向阀进行控制从而实现换向除霜，同时也根据除霜时间来判断除霜是否结束。早期，定时除霜的控制采用机械定时装置，简单且可靠。现在可将自动除霜在空调控制系统中通过可编程控制器来实现。当除霜时间到时（此时间在触摸屏上可设定），先关闭电磁阀，延时30秒自动停止风机，然后开启除霜加热器。当除霜运行时间到时（此时间在触摸屏上可设定）或除霜控制器控制点断开，停止除霜加热器，切换到自动制冷状态。除霜与风机、电磁阀互锁。除霜加热器运行时，风机、电磁阀关闭。除霜加热器优先。在除霜加热器运行期间，当除霜终了感知器断开或除霜温度检测干接点断开时，除霜加热器都将中断运行，直至运行时间结束。
3.2温度传感器除霜原理
温度穿管器除霜是采用温度传感器对室外换热器盘管的温度变化进行检测，通过单片机对结霜情况进行判断的一种自动除霜方式。其原理如下：室外换热器结霜导致盘管温度Tw降低，当结霜达到一定的程度，Tw 也同時达到某一特定值M，也就是说当Tw降到M时，空调自动启动除霜系统。除霜操作开始以后，Tw 逐渐升高，当回升到N时，系统停止自动除霜操作。M和N的确定是通过多次试验来完成的。
上述两种方法可以结合起来使用。
3.3室外双传感器除霜原理
上个世纪末以来，室外双传感器除霜方式被广泛采用，它依据外界环境温度（Taw）和盘管温度（Tw ）之差（△Tw ）对结霜情况进行判断。其基本原理如下:根据△Tw 、Tw以及Taw值的不同，把以Tw 为X轴，Taw为Y轴的矩形区域划分为A、B、C三类区域,，这三个区域除霜间隔时间依次递增。
这一方案对结霜情况受环境工况变化的影响，同时也很容易判断不同环境、同一盘管温度下的结霜情况，避免了盲目进行除霜，降低了能耗，提高低温空调的效率。
3.4室内双传感器除霜原理。
这中除霜方式比起上述三种方式来具有更高准确率，实现起来也要容易得多，所以备受人们青睐。
其基本原理是：影响热泵空调器制热量主要的因素来自室外环境温度;在有结霜可能的环境中，环境湿度是决定结霜程度的主要原因。当室外换热器出现结霜现象之后，由于其结霜特性导致风阻和热阻同时增大，严重影响换热器的换热性能，从而使室内换热器的换热量大幅度减少，同时导致盘管温度Tc下降，其下降率远远超过环境工况变化引起的Tc波动。该除霜方式根据检测室内环境温度Ta、Tc及二者之差△Tc作为判定结霜情况和是否需要进行除霜的依据，巧妙的绕开了对室外参数的检测。
与上述的其它方案相比，室内双传感器除霜方案的有点表现为：
(1)不必外加任何元器件，而是直接将室内机本身温度传感器的温度信号用来对除霜动作进行控制，大大降低了成本。
(2)能对室外机的结霜情况进行准确判断，在空调系统正常的情况下，不存在误判的可能，技术臻于完善，能做到没有结霜时不进行除霜操作，除霜操作只有才结霜的前提下才进行。
(3)不再使用电控装置对室外机的参数进行检测和判断，也不借助室外反馈给室内的信号，从而能对室外环境变化对电控装置的影响进行很好的避免，降低成本的同时又增加了可靠性。
当然这个方法也不是完美无暇的，如果空调系统本身出现故障，也会产生除霜的误动作。
除了根据上述原理对低温空调进行除霜外，还可以根据其他原理来除霜，比如根据整机功率变化进行判断、根据室外风机电流变化的特征值进行判断等。
结束语:诸多因素都对低温空调器的结霜、化霜产生影响，这就使得低温空调的除霜变得更加复杂。低温空调除霜的重点应该放在蒸发器上。
参考文献:
[1] 刘凤珍，陈焕新. 影响翅片管换热器结霜因素的研究[J].低温工程，2000(4).
[2] 陈汝东，许东晟.空气热源热泵空调器最佳除霜点的控制[J].空调暖通技术，1996(4)
[3] 陆亚俊,主编.制冷技术及其应用[M].北京:中国建筑工业出版社,1994.