超详细：冷库常见的6种除霜方法

     冷库是食品、药品等物品低温储存和冷冻加工的重要场所，维持库内低温环境的关键在于制冷系统的稳定高效运行。然而，在长期制冷过程中，空气中水蒸气遇冷凝结在蒸发器翅片表面，逐渐形成霜层。霜层具有绝热性，会阻碍冷量从蒸发管传递到库内空气，降低换热效率。同时，蒸发器结霜还会增大空气流动阻力，减小冷风流量，影响库温均匀性。因此，有必要采取科学有效的方法，及时去除蒸发器表面的霜层，保证制冷系统正常运转。目前，国内外普遍采用压缩空气除霜、热气除霜、喷水除霜、热氟除霜、电热融霜、超声波除霜等方式。

一、压缩空气除霜

   

1.工作原理  
压缩空气除霜是利用高压气体的动能作用，吹脱蒸发器表面霜层的方法。向结霜的蒸发器表面喷射压缩空气，高速气流冲刷在霜层上，产生较大的剪切力，使霜层从翅片和管壁上脱落。同时，压缩空气膨胀时温度下降，遇冷霜层结成冰粒，失去附着力，在气流作用下被带离蒸发器，完成除霜过程。

2.实现过程  
压缩空气除霜系统主要由空压机、储气罐、过滤器、压力调节阀、电磁阀、喷嘴等部件构成。空压机提供压缩空气，经过滤净化后储存在储气罐内。除霜时，控制系统发出指令，打开电磁阀，压缩空气通过压力调节阀减压至设定值，再由喷嘴均匀喷射到蒸发器表面。喷嘴孔径和间距根据蒸发器尺寸和结霜情况合理布置，确保气流全面覆盖霜层。一般喷射压力为0.8MPa，时间为1min。喷射结束后，残留的碎冰在冷风作用下迅速融化，排出库外。

3.技术特点  
压缩空气除霜具有除霜速度快、耗时短、蒸发器温升小等优点。高压气流对霜层的机械去除作用明显，尤其适合厚霜层的快速清理。且喷射过程中蒸发器温度变化不大，对库内贮藏品影响小。系统投资省，运行维护简单。但能耗较高，噪声大，易产生气溶胶，增加细菌滋生风险。此外，压缩空气除霜多采用间歇式操作，无法实现连续化。

4.应用实例  
某水产品冷库选用压缩空气除霜，库温-25℃，日除霜4次。除霜系统配置螺杆空压机1台，排气量3m3/min，额定排气压力1.0MPa。电磁阀选用先导式二位三通阀，公称通径20mm。喷嘴采用扇形全锥喷雾角60°，孔径1.5mm，间距250mm布置。单次除霜时间90s，耗气量1.5m3。除霜后蒸发器表面无明显残留霜层，翅片清洁度高，冷库温度波动小于1℃，日耗电量较未除霜时降低12%，压缩机运行时间缩短15%。

 

二、 热气除霜      

         

1.工作原理  
热气除霜是利用制冷系统高温高压气体的热量融化蒸发器霜层的方法。除霜时，关闭液体膨胀阀，打开热气旁通管路，压缩机排气经旁通管直接进入蒸发器。高温制冷剂在蒸发器内冷凝放热，加热管壁和翅片，使霜层融化成水，在重力和冷风作用下流出蒸发器，排至库外。热气除霜过程一般分为预冷、融霜和冷却三个阶段，通过调节热气阀和风机，实现蒸发器温度的渐变控制。

2.实现过程  
热气除霜系统在制冷剂回路上增设热气旁通管和电磁阀，通过改变制冷剂流向实现除霜。除霜开始时，关闭膨胀阀，打开热气阀，压缩机排出的热气直接进入蒸发器，与此同时关闭蒸发器风机，防止库温升高。热气在蒸发器内放热冷凝，使蒸发器温度上升至0℃以上，霜层开始融化。当蒸发器温度接近压缩机排气温度时，关闭热气阀，停止除霜。然后打开风机，借助冷风蒸发吸热，使蒸发器温度逐渐恢复至工作状态。最后打开膨胀阀，蒸发器重新进入制冷运行。整个热气除霜过程在系统内部完成，运行简单可靠。

3.技术特点  
热气除霜具有融霜均匀、除霜彻底、不易结冰等特点。高温热气直接冷凝加热蒸发器，传热充分，霜层融化速度快。蒸发器温度变化平稳，受热均匀，翅片不易局部过热变形。水在蒸发器表面集聚时间短，不会二次冻结。但热气除霜能耗大，库温波动明显，融霜时间长，通常需要20~30min。此外，除霜过程中制冷系统要停机，一定程度影响制冷效率和库温稳定性。

4.应用实例  
某果蔬保鲜库采用热气除霜，库容1000m3，蒸发温度-8℃。制冷机组为活塞压缩机，制冷剂R22。除霜周期为8h，单次除霜时间25min，过程分为预冷5min，融霜15min，冷却5min。经过热气旁通阀选用电磁球阀，公称通径25mm，开关时间3s。除霜过程中，库温波动控制在2.5℃以内，日平均耗电量增加8%。蒸发器表面除霜彻底，冷凝水排出及时，运行一个月后未见明显积冰，风机风量无衰减，压缩机吸排气压力稳定。实践证明，热气除霜虽然能耗略有上升，但有利于制冷系统的长期高效运行。

 

三、 喷水除霜      

         

1.工作原理  
喷水除霜是利用水的显热融化蒸发器霜层的方法。向结霜的蒸发器表面喷洒温度高于0℃的水，水传递热量给霜层，使之融化。喷水除霜与融霜过程同步进行，融化的水夹带霜颗粒一起流出蒸发器，最后蒸发器表面只残留少量水膜。停止喷水后，在冷风蒸发作用下水膜迅速干燥，恢复蒸发器制冷状态。喷水除霜所需水温较低，可利用冷凝热回收、地源热泵等余热进行预热，具有良好的节能性。

2.实现过程  
喷水除霜系统主要由供水泵、电加热器、温度控制阀、电磁阀、喷嘴等组成。水源一般采用自来水，经供水泵加压后进入电加热器加热至设定温度，再通过温控阀控制喷水温度。除霜时，打开电磁阀，温水经喷嘴喷射到蒸发器表面，融化霜层。喷嘴出水压力为0.3~0.5MPa，流量视蒸发器大小而定。当喷水达到预设时间或蒸发器温度上升到设定值时，关闭电磁阀，停止供水。然后启动风机负荷运行，吹干蒸发器表面水分。整个除霜过程由控制器根据温度传感器反馈自动控制。

3.技术特点  
喷水除霜具有除霜效率高、融霜速度快、能耗低等优点。水的比热容大，融霜能力强，可在较低温度下迅速溶解霜层。喷水头布置灵活，适应性强，能够有效除去翅片间的霜。系统配置简单，运行费用低。但喷水易使库内湿度升高，水蒸气冷凝引起二次结霜，需严格控制喷水时间和水温。此外，残留水滴易带走制冷剂油膜，影响压缩机润滑。

4.应用实例  
某冻肉冷库采用喷水除霜，日除霜2次，单次用水量1.2kg/m2。喷水管沿蒸发器长度方向布置，每排管间距500mm，管上开孔直径3mm，孔间距80mm。电加热器加热水温至15℃，温控阀控制喷水温度12℃。除霜过程持续3min，喷水压力0.4MPa。冷风干燥1min后，蒸发器表面无明显积水。喷水除霜后翅片洁净度提高90%，蒸发温度回升速度是未除霜时的4倍。同等制冷效果下，喷水除霜的日耗电量仅为电热融霜的1/3，库温波动幅度不超过0.5℃，水源热回收利用率达到55% ）

 

四、 热氟除霜      

         

1.工作原理  
热氟除霜是以部分冷凝器为热源，加热蒸发器融化霜层的方法。利用四通换向阀改变制冷剂流向，使冷凝器和蒸发器功能互换。高温高压液态制冷剂经节流后直接进入原蒸发器，吸收管壁和霜层热量汽化，降低蒸发器表面温度。原冷凝器吸收库内空气热量，使管内制冷剂蒸发制冷。制冷剂蒸气进入压缩机后被压缩至高温高压状态，排入原蒸发器冷凝放热，加热管壁和翅片，使霜层融化脱落。如此循环往复，直至蒸发器温度上升到设定值，除霜完成。

2.实现过程  
热氟除霜的关键是在制冷剂回路中增设四通换向阀，通过电磁铁切换阀芯位置，改变高低压连通方式。除霜开始时，四通阀动作，高温高压气体进入原蒸发器，液态制冷剂流向原冷凝器。蒸发器温度快速上升至0℃以上，霜层开始融化。融化的水在重力作用下流出翅片，排出库外。随着蒸发器温度不断升高，融霜速度加快，直至蒸发器表面无霜。然后，四通阀复位，制冷剂恢复原始流向。蒸发器在冷媒蒸发吸热作用下温度迅速下降，残留水分转变为薄冰，最终被冷风带走。整个除霜过程在系统内部完成，无需外界热源。

3.技术特点  
热氟除霜具有运行可靠、除霜均匀、无需外接设备等优点。采用原有的冷凝器作为热源，安全环保，不会对库内环境产生热扰动。制冷剂在蒸发器内充分蒸发冷凝，传热均匀，受热面积大，除霜速度快。四通换向阀动作简单灵活，切换及时，适应性强。但热氟除霜耗电量大，能效比低。工质在除霜回路中的热损失大，难以回收利用。此外，除霜初期蒸发器温度骤降，易产生寒冷应力，长期运行可能损坏管路。

4.应用实例  
某冷冻食品厂采用热氟除霜，冷库设计温度-20℃，日巡检除霜。除霜系统以半封闭活塞压缩机组为主机，采用R404A为制冷剂，蒸发温度-35℃，冷凝温度40℃。两台压缩机并联供液，经膨胀阀节流后进入冷风机蒸发器。四通换向阀采用先导式电磁换向阀，切换时间1.5s。每次除霜历时15~20min，单位除霜面积制冷剂耗量3.5kg/m2。热氟除霜使蒸发器温度均匀上升，表面霜层自上而下连续融化脱落，除霜效果好。但在频繁除霜工况下，热损失明显，日耗电量增加15%。压缩机排气温度波动大，需定期检修保养。

 

五、 电热融霜      

         

1.工作原理  
电热融霜是利用电加热元件产生的热量，直接加热蒸发器使霜层融化的方法。在蒸发器内置或表面装设电加热管、电热丝等，通电后电阻发热。热量传递到管壁和翅片上，提高蒸发器温度，使附着其上的霜层受热融化成水，在重力作用下流出蒸发器，排至库外。电热融霜所需热量完全由电能提供，温度可控性强。通过功率调节和分区控制，实现蒸发器温度梯度变化，达到均匀融霜的目的。

2.实现过程  
电热融霜系统由电加热元件、温度传感器、继电器、控制器等部件构成。电加热元件选择镍铬合金或不锈钢材质，布置在蒸发器盘管内或翅片间。加热功率按100W/m2设计，片状加热元件的比功率为4000W/m2。温度传感器贴附在盘管和翅片的不同位置，实时监测蒸发器温度。继电器控制加热元件的通断电。除霜开始时，控制器接收传感器信号，计算平均温度，当低于设定值时，继电器吸合，对加热元件通电加热。随着蒸发器温度不断上升，霜层开始融化。当传感器检测到预设温度时，继电器断开，停止加热。然后启动风机负荷运行，使残留水分蒸发，恢复蒸发器的制冷状态。

3.技术特点  
电热融霜具有结构简单、运行可靠、除霜效果好等优点。只需在蒸发器上附加电加热元件，布置灵活，安装方便。电加热温度精确可控，升温速率易于调节。加热功率与蒸发器负荷相适应，传热均匀，不易产生局部过热。融化水排出及时，再结霜风险低。但电热融霜纯粹消耗电能，能源利用效率低。融霜过程放热大，对库内贮藏品品质影响大。此外，频繁通断电易引起线路老化，存在一定的安全隐患。

4.应用实例  
某肉类深冷库选用电热融霜，库容500m3，蒸发温度-40℃。蒸发器采用镀锌钢板翅片式，4台并联。每台蒸发器装配6组电加热管，每组功率1.5kW，总功率9kW。除霜周期为6h，融霜温度设定为15℃。电加热管采用内螺纹连接，紧贴蒸发管布置，翅片部分采用M型布置。温度传感器分别安装在进风口、出风口和中部盘管处。除霜过程历时25min，蒸发器温度从-40℃上升至15℃，温度梯度为2.2℃/min。液态霜融化后，残留水滴在1min内被蒸发干燥。除霜能耗占制冷系统总能耗的12%，日均耗电量增加7%。电加热管使用1年后，表面有轻微锈蚀，但对加热效果影响不大。

 

六、 超声波除霜      

         

1.工作原理  
超声波除霜是利用超声振动的机械作用，破坏霜层与蒸发器表面的附着力，使霜层整体脱落的方法。在蒸发器表面安装超声波振子，在电压的激励下，振子产生20kHz以上的高频振动。振动波传递到霜层内部，使冰晶间的结合力减弱，出现大量微裂纹。同时，振动波在霜层与蒸发器界面反射，产生疲劳破坏作用。在自重和振动的双重作用下，霜层龟裂脱落，从蒸发器表面剥离。超声振动还能促进霜层内部湿度扩散，加速微冰融化，进一步削弱霜层强度。

2.实现过程  
超声波除霜系统主要由超声波发生器、振子、换能器等部件组成。超声波发生器采用逆变电源电路，将50Hz市电转换成20~40kHz高频电压，加载至换能器两端。换能器采用压电陶瓷材料，在电压激励下产生机械振动。振子与换能器紧密耦合，将超声振动传递到霜层。振子布置在蒸发器盘管和翅片的关键部位，覆盖易结霜区域。除霜时，控制器发出指令，超声波发生器输出设定频率的交变电压。振子振动一定时间后，均匀分布在蒸发器表面的霜层开始破碎脱落。脱落的碎冰在冷风作用下被带离，排至库外。当霜层基本清除后，关闭超声波发生器，蒸发器恢复制冷运行。整个过程无需加热融霜，可连续进行。

3.技术特点  
超声波除霜具有能耗低、除霜迅速、无热负荷等显著优点。超声波振动功率小，仅为电热融霜功率的1/10~1/5，但除霜效率高。振子功率密度大，单位面积霜层破碎时间短，除霜速度快。超声波作用下霜层迅速开裂，无融化过程，传热损失小。且霜层脱落过程基本不伴随温升，对库温影响小。超声除霜还能抑制霜层的形成，具有一定的防霜效果。但超声换能器和振子难以标准化生产，成本较高。超声波在低温环境中衰减严重，除霜范围有限。此外，长时间使用会引起蒸发器管壁振动疲劳，压缩机噪声大。

4.应用实例  
某实验室研制超声波除霜装置，应用于-5℃保鲜库蒸发器。换能器选用PZT-8压电陶瓷，谐振频率28kHz，输出功率80W。超声振子采用铝合金材料，圆柱形，直径25mm。4个振子呈矩形阵列均布在蒸发器迎风面，间距200mm，整体覆盖率达到90%。实验中，蒸发器表面均匀附着厚度5mm的霜层。超声波除霜30s后，霜层出现蜂窝状龟裂，部分碎冰剥落。60s后，完整霜层破裂成小块状，大部分脱落。90s时，95%的霜块离开蒸发器表面，翅片得到完全清理。超声波除霜过程中蒸发器温升不到1℃，库温波动小于0.5℃。与电热融霜相比，超声波除霜时间缩短70%，除霜能效提高80%。

参考文献：
[1] 刘志强,李晋湘.冷库制冷系统常见除霜方法的比较研究[J].制冷与空调,2019,33(2):37-42.
[2] 朱伟康,张晓东.超声波技术在冷库蒸发器除霜中的应用研究进展[J].食品与机械,2020,36(12):7-12.
[3] 赵明,李永星.热泵融霜技术在冷库中的应用与研究进展[J].化工设计通讯,2021,47(9):231-232.
[4] 闫飞,李伟.冷库热气除霜系统的节能优化控制策略[J].制冷,2018,37(4):64-69.
[5] 刘子彧,黄松,周航.电热融霜与热氟除霜性能的模拟比较[J].制冷学报,2017,38(4):60-66.[6] Amer M, Wang C C. Review of defrosting methods[J]. Renewable andSustainable Energy Reviews, 2017, 73: 53-74.

• 0人已收藏

• 0人已打赏

  免费
• 2人已点赞

• 分享

  复制链接 新浪微博 微信扫一扫