土木在线论坛 \ 暖通空调 \ 暖通资料库 \ 技术探讨：冷风机应该如何抑霜、除霜？

技术探讨：冷风机应该如何抑霜、除霜？

发布于：2024-10-31 14:54:31 来自：暖通空调/暖通资料库

作者：HETA

[复制转发]

在实际应用中，冷风机容易产生结霜现象，导致换热效率下降、能耗增加，甚至引发设备故障。因此，研究冷风机结霜的成因及解决方法具有重要意义。

本文将从冷风机在制冷系统中的作用和功能入手，系统分析冷风机结霜的原因，并针对常见的除霜方法进行讨论。同时，通过实例分析，提出优化冷风机除霜的建议，为制冷系统的设计和运维提供参考。

一、冷风机在制冷系统中的作用和功能

冷风机是制冷系统中的关键设备，主要由蒸发器、风机、电机等组成。其基本原理是利用制冷剂在蒸发器中吸收热量，通过风机强制对流将冷量传递给空气，从而达到降低空气温度的目的。冷风机广泛应用于食品冷藏、空调系统、工业制冷等领域，在维持恒温、保证产品质量方面发挥着重要作用。

冷风机的主要功能可以概括为以下三点：
（1）制冷：冷风机的首要功能是制冷，通过蒸发器吸收空气中的热量，使空气温度降低，满足制冷需求。
（2）除湿：在制冷过程中，空气中的水蒸气会凝结在蒸发器表面，从而达到除湿的效果，控制空间湿度。
（3）空气循环：冷风机的风机可以促进空气循环，使冷量均匀分布在制冷空间，避免温度不均。

冷风机的性能直接影响制冷效果和能源消耗。一方面，冷风机需要提供足够的制冷量，满足温度要求；另一方面，冷风机运行过程中的能耗也是制冷系统的主要能耗之一。因此，提高冷风机的运行效率对于节能降耗具有重要意义。

二、冷风机结霜的原因

冷风机在运行过程中，蒸发器表面温度通常低于空气的露点温度，因此容易产生结霜现象。结霜会导致换热效率下降、制冷量减少、能耗增加等问题，严重影响冷风机的正常运行。以下是冷风机结霜的八个主要原因：

（1）蒸发温度过低： 蒸发温度是影响结霜的重要因素。当蒸发温度设置过低时，蒸发器表面温度也会降低，使水蒸气更容易凝结，加剧结霜。因此，在设置蒸发温度时，需要综合考虑制冷需求和结霜风险，选择合适的温度范围。

（2）空气湿度高： 空气湿度越高，空气中的水蒸气含量越大，在蒸发器表面凝结的概率就越高，导致结霜。特别是在梅雨季节、沿海地区等湿度较高的环境中，结霜问题更加突出。因此，控制空间湿度对于减少结霜至关重要。

（3）空气流速低： 空气流速影响着空气在蒸发器表面的停留时间。当空气流速过低时，空气在蒸发器表面停留时间增加，水蒸气凝结的概率增大，加剧结霜。因此，需要合理设置风机风量，保证充足的空气流速。

（4）蒸发器表面不均匀： 蒸发器表面的状态也会影响结霜。如果蒸发器表面存在凹凸不平、污垢等问题，会导致局部温度差异，使某些区域更容易产生结霜。因此，定期清洁和维护蒸发器表面十分必要。

（5）制冷剂分配不均 ：制冷剂在蒸发器中的分配情况也会影响结霜。如果制冷剂分配不均匀，某些区域可能出现过冷现象，导致局部结霜加剧。因此，需要优化制冷剂分配，确保均匀性。

（6）系统漏风： 制冷系统的密封性也是影响结霜的因素之一。如果系统存在漏风现象，外部湿空气会进入系统，增加结霜风险。因此，提高制冷系统的密封性，减少漏风，对于控制结霜至关重要。

（7）除霜不彻底 ：上一次除霜如果不彻底，残留的霜会成为下一次结霜的核心。随着时间的推移，结霜会不断加剧，影响制冷效果。因此，除霜过程必须彻底，确保蒸发器表面的霜完全融化和排出。

（8）环境温度骤变 ：环境温度的骤然变化也会加剧结霜。例如，当外界温度突然下降时，蒸发器表面温度也会随之降低，使结霜速度加快。因此，需要关注环境温度变化，及时调整制冷系统运行参数。

除了上述八个主要原因外，冷风机结霜还与制冷系统的设计、运行工况、维护管理等因素有关。只有全面分析结霜的原因，采取针对性的措施，才能有效控制结霜，提高冷风机的运行效率。

三、冷风机除霜的常见方法

为了保证冷风机的正常运行，需要定期进行除霜。常见的除霜方法有以下四种：

（1）电加热除霜 ：电加热除霜是一种常用的除霜方式。在蒸发器表面设置电加热丝，通过通电加热使霜融化。这种方法除霜速度快，控制方便，但能耗较高。合理设计电加热功率和布置方式可以提高除霜效率，减少对制冷系统的影响。

（2）热气除霜 ：热气除霜利用压缩机排气的高温气体对蒸发器进行加热除霜。通过设置热气旁通管路，将高温气体引入蒸发器，使霜融化。这种方法除霜效果好，但需要额外的热气旁通管路和阀门，增加了系统复杂度。

（3）水喷淋除霜 ：水喷淋除霜是通过在蒸发器表面喷淋温水，利用水的热量使霜融化。这种方法除霜均匀，对蒸发器表面损伤小，但需要额外的水源和排水系统，系统设计相对复杂。水温、水量和喷淋时间需要合理控制，以达到最佳除霜效果。

（4）风机延时停止法 ：风机延时停止法是一种简单的除霜方式。在压缩机停止运行后，风机继续运行一段时间，利用空气的热量使霜融化。这种方法投资小、操作简单，但除霜效果相对较差，除霜时间长。合理设置风机延时时间可以在一定程度上改善除霜效果。

除霜方法的选择需要综合考虑除霜效果、能耗、系统复杂度等因素。在实际应用中，可以根据具体工况和要求，选择单一方法或组合使用多种方法，以达到最佳的除霜效果。同时，还需要优化除霜控制策略，如除霜启动条件、除霜时间等，以减少除霜对制冷系统的影响。

四、实例分析

以某冷库冷风机为例，由于环境湿度高，蒸发温度设置过低，导致蒸发器表面频繁结霜，制冷效果明显下降。经过分析和测试，发现结霜主要原因包括：

（1）蒸发温度设置不合理，低于露点温度；
（2）库内湿度高，湿空气频繁进入；
（3）空气流速低，空气在蒸发器表面停留时间长；
（4）蒸发器表面局部不均匀，存在污垢；
（5）除霜不彻底，残留霜层。

针对这些问题，采取以下优化措施：

（1）适当提高蒸发温度设置， 在满足制冷需求的同时，减少结霜概率。通过测试和计算，将蒸发温度由原来的-10℃提高到-6℃，在保证库温的同时，结霜周期明显延长。

（2）增加空气循环风机功率 ，提高空气流速，减少空气在蒸发器表面的停留时间。更换了原有的风机，风量提高30%，蒸发器表面的结霜速度明显减慢。

（3）定期清洁蒸发器表面， 保持表面清洁、光滑。制定了蒸发器表面清洁计划，每月进行一次全面清洁，及时去除污垢和油污，使表面保持均匀。

（4）改善库内密封性，减少湿空气渗入 。对冷库门进行了更换，选用了气密性更好的材料，并加装了自动关门器，减少了开门时间，湿空气进入量大幅降低。

（5）采用电加热除霜方式，提高除霜效率 。在蒸发器表面布置了电加热丝，设置合理的加热功率和时间，确保除霜彻底。同时，优化了除霜控制策略，根据结霜程度自动启动除霜，避免不必要的能耗。

在优化调整后，冷风机结霜现象明显减少，除霜周期延长至原来的2倍。制冷效果提升，日平均库温波动减小，能耗下降约15%，节能效果显著。

五、结论

冷风机结霜是制冷系统运行中常见的问题，会导致换热效率下降、能耗增加等不利后果。本文通过分析冷风机结霜的八个主要原因，包括蒸发温度过低、空气湿度高、空气流速低、蒸发器表面不均匀、制冷剂分配不均、系统漏风、除霜不彻底以及环境温度骤变等，提出了相应的优化措施。针对常见的四种除霜方法，电加热除霜、热气除霜、水喷淋除霜和风机延时停止法，文章进行了详细的讨论和比较。

在实际应用中，需要根据具体工况，综合考虑除霜效果、能耗、系统复杂度等因素，选择合适的除霜方式。同时，优化除霜控制策略，合理设置除霜启动条件和除霜时间，也是提高除霜效率的重要手段。通过实例分析，文章给出了一些优化冷风机除霜的建议，如适当提高蒸发温度设置、增加空气循环风机功率、定期清洁蒸发器表面、改善库内密封性以及采用电加热除霜方式等，这些措施在实践中取得了良好的效果。

总之，冷风机除霜是一个复杂的系统工程，需要从设计、运行、维护等多个方面入手，采取综合措施进行优化。只有不断深入研究冷风机结霜的机理，创新除霜技术和控制策略，才能更好地提高冷风机的运行效率，节约能源，为制冷系统的可持续发展贡献力量。

参考文献：
[1] 刘海波,李雪梅,张羽,等.冷风机结霜的影响因素及除霜方法研究进展[J].制冷与空调,2019,19(5):1-7.
[2] 姚建民,王贵青,侯亮,等.冷风机热泵除霜系统研究现状及展望[J].制冷学报,2020,41(4):1-13.
[3] 王刚,赵江涛,于洪,等.西兰花真空预冷库冷风机结霜特性分析[J].农业工程学报,2018,34(22):286-293.
[4] 李阳,张宝庆,王磊,等.基于 COMSOL 的平板式换热器除霜过程数值模拟[J].制冷与空调,2021,21(1):58-64.
[5] ZHAO J, LIU Y, WANG L, et al. A review of frosting and defrosting on airsource heat pump outdoor coils[J]. International Journal of Refrigeration,2021, 121: 156-172.

冷风机风机

0人已收藏
0人已打赏
免费
0人已点赞
分享

复制链接新浪微博微信扫一扫

全部回复（0 ）

只看楼主我来说两句抢沙发