热气旁通化霜技术在空调机组上的应用

2014-08-28汪俊勇

制冷 2014年3期

汪俊勇

(珠海格力电器股份有限公司，珠海 519070)

背景

目前风冷冷风型空调器比较常用的化霜方式是通过四通换向阀动作换向，使空调器由制热循环变为制冷循环，冷媒在系统中逆向流动，压缩机排出的高温制冷剂进入室外侧冷凝器进行化霜。在除霜循环的化霜过程中，内风机停止工作，内机不仅不制热，反而会吸收室内侧的热量，导致室内侧温度波动大。所以从舒适性角度讲，这种逆向除霜方法亟待改进。而热气旁通技术正好可以解决这种舒适性问题，但由于热气旁通技术是最近几年兴起的化霜技术，大部分空调生产厂家还停留在理论研究阶段，还有很多技术难关无法攻克，导致无法实现产品化。

1 热气旁通化霜技术原理介绍

1-室内风机 2-室内换热器 3-主毛细管 4-液管阀门 5-辅助制热毛细管 6-单向阀 7-室外风机 8-室外换热器 9-旁通阀 10-四通换向阀 11-压缩机 12-辅助电加热套管装置 13-气管阀门

热气旁通的化霜方法是不需改变空调机组的制热循环，只需在空调外机系统中增加一个旁通阀，一端接到压缩机排气口，另一端接到冷凝器的出口处，见原理图；当需要进入除霜时，外机控制器控制旁通阀打开，同时外风机停，压缩机排出的高温气态制冷剂因室内机部分阻力较大，大部分冷媒直接经过旁通阀流到冷凝器中进行化霜，化霜结束后，直接关闭旁通阀并开启外风机。在热气旁通化霜技术中无需停压缩机、也无需切换四通换向阀，对室内侧的环境温度影响较小，舒适性大大提高。

2 热气旁通化霜技术在应用上的难点

1)由于热气旁通除霜系统不可能从室内取热,除霜热量相对较小，只能通过压缩机的输入功率，因此化霜时间相对较长，霜不容易化干净。

2)由于压缩机排出的气态制冷剂直接旁通到室外侧冷凝器化霜，如果霜层较厚的话，随着化霜的进行，排气温度和吸气过热度不断降低，可能会出现压缩机回液可能，直接威胁到压缩机的可靠性寿命，霜层厚度越厚的化霜时间越久对压缩机的可靠性影响就越大，因此，必须控制合理的化霜周期，或者额外通过其他加热方式保证压缩机不会回液，来解决这种技术瓶颈。

3 热气旁通化霜技术在空调产品上的应用可行性分析

热气旁通化霜虽有诸多优势，但目前绝大多数空调厂家无法把热气旁通化霜技术应用到产品上，主要原因是暂没有解决上述可靠性问题。本文将从两个方面来分析热气旁通化霜技术在空调上应用的可行性分析：

3.1 通过控制逻辑来控制霜层的厚度

通过调低进入化霜条件的室外管中感温包的温度值和缩短化霜周期时间，使机组在结霜不太厚的情况下就进入化霜，即有霜后马上化霜，保证换热器结霜不厚时就马上进入化霜的原则。缺点是化霜比较频繁。例如原有普通空调产品在恶劣化霜工况下四通阀换向化霜周期约45分钟，现在采用热气旁通化霜技术可能需要在30分钟就要进入化霜或者更短的时间进入化霜，保证霜层不厚，否则时间过长，霜层太厚，热气旁通化霜很难化干净。

按照上述思路，控制化霜厚度的方法主要是采用一个光电感应装置，把光电感应头安装在换热器一端，当翅片上无霜时，光电感应头发出的光可以通过翅片，当翅片结霜到一定厚度后，光电感应器发出的光就无法穿透换热器，表示满足进入化霜条件。当然低成本的光电感应器只能简单的判别霜层厚度，有可能一些脏泥影响误判断。也可以用成本相对贵的图像识别仪，可以直接识别换热器是否有霜，有霜就进入化霜，防止误化霜。

3.2 通过在吸气管上增加辅助加热套管解决压缩机回液

当热气旁通化霜过程中，由于压缩机排出的气态制冷剂直接旁通到室外侧冷凝器化霜，从冷凝器化霜后出来的制冷剂被冷却成液态制冷剂，没有经过蒸发直接流向压缩机，此时如果直接回到压缩机的话，就会给压缩机造成严重回液，甚至液压缩，损坏压缩机。为了解决此回液问题，在压缩机的吸气管上增加一个辅助电加热套管装置和一个气液分离器，这样液态冷媒在回到压缩机前先经过辅助电加热套管加热汽化，然后经过气液分离器把气态制冷剂回到压缩机。由于额外增加了辅助电加热的功率，这样也同时解决了无法从室内侧吸热，除霜热量不足，化霜速度慢的难题。

至于辅助电加热功率的大小选型，则需要根据机组冷量来匹配设计，如果选型过大也会带来负面作用，导致吸气温度过高，压缩机的负载加大，因此有必要的话需要对压缩机的吸气温度加以控制。

1-辅助电加热引线 2-冷媒进口 3-套管 4-电加热棒 5-制冷剂 6-冷媒出口

4 试验验证

直接在一个普通3匹风管机上进行改装，在排气管和室外冷凝器出口之间增加一个旁通流路，采用二通电磁阀控制回路的通断。由于光电感应器或者图像识别仪采购问题，没有使用。本实验直接在压缩机吸气管路上增加了一个2L的汽液分离器和

一个电辅加热套管(功率100W，功率大小主要取决于电热套管与冷媒之间的换热效率)。控制化霜逻辑进入条件和退出化霜条件仍然是通过管温感温包。

试验现象如下：试验在室内侧20℃/10℃；室外侧0℃/0℃的恶劣化霜工况进行，当制热压缩机运行40分钟后，化霜感温包连续检测到管温低于化霜温度持续3分钟，进入化霜，此时压缩机和四通换向阀保持制热状态不变，只是内外风机停止运作，热气旁通回路的二通电磁阀打开进行化霜。8分钟后，管温感温包检测管温达到10℃，发出退出化霜指令，外风机开启，电加热套管和热气旁通管路同时关闭，内风机开启，化霜结束。在整个化霜过程中，化霜干净，压缩机没有出现明显回液，内环境温度相比传统化霜时环境温度波动明显较小。

虽然没有采用光电检测或者图像识别技术来试验，但它只是判断空调何时进入化霜的条件，可以让机组在结霜后快速进入化霜，避免霜层很厚导致机组能力衰减很大，甚至系统回液的风险，只是热气旁通技术应用优化的一种手段。