低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)調(diào)研目錄低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)調(diào)研（1）．．．．．．．．．．．．．．．．．．4一、文檔概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4背景介紹．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4研究目的與意義．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8二、空氣源熱泵機(jī)組工作原理及結(jié)構(gòu)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10空氣源熱泵機(jī)組基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14機(jī)組構(gòu)成及主要部件功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16低溫環(huán)境下機(jī)組性能變化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20三、除霜技術(shù)分類(lèi)與特點(diǎn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23常規(guī)除霜技術(shù)方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．241.1定時(shí)除霜．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．271.2溫差除霜．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．291.3濕度除霜．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31新興除霜技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．332.1智能化除霜系統(tǒng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．372.2熱泵輔助電加熱除霜．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．392.3新型材料在除霜中的應(yīng)用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41四、除霜技術(shù)性能評(píng)價(jià)與比較．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43除霜效率評(píng)價(jià)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44能耗及經(jīng)濟(jì)性比較．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48適應(yīng)性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53綜合性能評(píng)估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54五、實(shí)際案例分析與研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58典型案例介紹．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62除霜技術(shù)應(yīng)用效果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．66問(wèn)題與挑戰(zhàn)探討．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67成功經(jīng)驗(yàn)總結(jié)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．71六、發(fā)展趨勢(shì)與展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．75未來(lái)研究方向及挑戰(zhàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．78提高除霜技術(shù)效率與經(jīng)濟(jì)效益的途徑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．79政策法規(guī)對(duì)除霜技術(shù)發(fā)展的影響及建議．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81七、結(jié)論與建議．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．87研究總結(jié)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．89實(shí)踐應(yīng)用建議．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．95政策與產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)調(diào)研（2）．．．．．．．．．．．．．．．．107一、文檔概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1071.1研究背景與意義．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1081.2研究目的與內(nèi)容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1091.3研究方法與路徑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．111二、空氣源熱泵機(jī)組概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1122.1空氣源熱泵機(jī)組定義及工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1142.2空氣源熱泵機(jī)組應(yīng)用領(lǐng)域．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1152.3空氣源熱泵機(jī)組發(fā)展現(xiàn)狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．117三、低溫環(huán)境對(duì)空氣源熱泵機(jī)組的影響．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1203.1低溫環(huán)境對(duì)機(jī)組性能的影響．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1213.2低溫環(huán)境下機(jī)組運(yùn)行故障分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1233.3影響因素分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．127四、空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1304.1除霜技術(shù)的定義及重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1314.2除霜方法分類(lèi)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1334.3除霜技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．135五、低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)研究進(jìn)展．．．．．．．．．．．．．1365.1傳統(tǒng)除霜方法的改進(jìn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1395.2新型除霜技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1405.3除霜技術(shù)的性能評(píng)估與優(yōu)化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．145六、低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)案例分析．．．．．．．．．．．．．1496.1案例一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1506.2案例二．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1536.3案例分析與啟示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．156七、低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)．．．．．．．1617.1發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1627.2面臨的挑戰(zhàn)與問(wèn)題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1647.3對(duì)策與建議．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．166八、結(jié)論與展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1678.1研究成果總結(jié)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1698.2研究不足與局限．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1708.3未來(lái)發(fā)展方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．173低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)調(diào)研（1）一、文檔概述本調(diào)研旨在深入分析低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組的除霜技術(shù)，隨著氣候變化和地區(qū)性氣溫下降，提升熱泵設(shè)備應(yīng)對(duì)極端寒冷條件的能力尤為重要。面對(duì)冬季低溫，空氣源熱泵需頻繁進(jìn)行設(shè)備除霜以保障制熱效果和效率，且除霜操作不當(dāng)可能導(dǎo)致設(shè)備性能下降或甚至故障。本調(diào)研綜合考慮了不同除霜方法經(jīng)濟(jì)性、對(duì)設(shè)備性能影響以及可行性，具體將涵蓋：關(guān)鍵是自然除霜與輔助除霜（如電加熱器和逆流除霜）技術(shù)；霜層檢測(cè)與準(zhǔn)確判定霜狀；在不同低溫環(huán)境下除霜周期和有效的防霜策略；新型材料與制造技術(shù)對(duì)除霜效果的影響；包括數(shù)據(jù)分析在內(nèi)的未來(lái)研究趨勢(shì)與挑戰(zhàn)。通過(guò)表格形式展示各類(lèi)除霜方法性能對(duì)比，直觀說(shuō)明不同方式的優(yōu)缺點(diǎn)?？紤]到除霜過(guò)程需要考慮的多個(gè)維度（如環(huán)境適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)效益等），調(diào)研內(nèi)容將結(jié)合實(shí)際案例和理論分析，運(yùn)用多樣化的文獻(xiàn)研究與專(zhuān)家訪談，以確保調(diào)研結(jié)果的全面性、準(zhǔn)確性和實(shí)用性。此外調(diào)研還力求為制冷行業(yè)工程技術(shù)人員的決策提供參考依據(jù)，對(duì)具體應(yīng)用場(chǎng)景下的技術(shù)革新提供直接的借鑒與指導(dǎo)，同時(shí)對(duì)行業(yè)內(nèi)的政策制定和設(shè)備規(guī)范提升提供數(shù)據(jù)支撐。1.背景介紹空氣源熱泵（AirSourceHeatPump,ASHPS）憑借其能效高、運(yùn)行穩(wěn)定、環(huán)保清潔等優(yōu)點(diǎn)，在供暖領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。然而其在寒冷的冬季運(yùn)行時(shí)，存在一個(gè)普遍且亟待解決的問(wèn)題——結(jié)霜。特別是在低溫環(huán)境下，空氣中的水蒸氣會(huì)在熱泵機(jī)組的熱交換器（蒸發(fā)器）表面凝結(jié)成霜，并逐漸積聚變厚。根據(jù)《空氣源熱泵（ettes）技術(shù)》一書(shū)以及相關(guān)行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，當(dāng)蒸發(fā)器表面霜層厚度超過(guò)幾毫米（例如常見(jiàn)文獻(xiàn)中提到的1-2mm厚度即能顯著影響系統(tǒng)性能）時(shí)，將導(dǎo)致熱交換器翅片被覆蓋、空氣流通受阻、換熱效率急劇下降等一系列負(fù)面影響。與霜層相關(guān)的性能衰減主要體現(xiàn)在多個(gè)方面：首先，霜層的存在就像一層隔熱層，嚴(yán)重阻礙了制冷（制熱）劑與外界空氣之間的熱量交換，使得換熱系數(shù)顯著降低，換熱過(guò)程能耗增加；其次，空氣流通不暢會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)器局部區(qū)域出現(xiàn)“過(guò)熱”或“過(guò)冷”現(xiàn)象，進(jìn)一步惡化運(yùn)行狀態(tài)；再者，嚴(yán)重的結(jié)霜還可能引發(fā)電氣元件過(guò)載、壓縮機(jī)效率減損等安全隱患。因此結(jié)霜不僅削弱了空氣源熱泵的制熱能力，還可能對(duì)其運(yùn)行壽命和可靠性構(gòu)成威脅。為克服結(jié)霜帶來(lái)的不利影響，確?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)在冬季冷天氣下仍能高效穩(wěn)定運(yùn)行，除霜（Defrosting）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并成為airborneheatpump系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心組成部分之一。除霜過(guò)程本質(zhì)上是指在霜層達(dá)到一定程度時(shí)，啟動(dòng)除霜回路，利用額外的能量（通常來(lái)自冷凝器側(cè)的排氣或輔助電加熱）加熱換熱器，使霜層融化或升華掉，恢復(fù)換熱器表面的清潔。目前，市場(chǎng)應(yīng)用中的空氣源熱泵機(jī)組普遍配置了自動(dòng)除霜控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通?；谒獙犹綔y(cè)傳感器（如溫度傳感器、電離室傳感器等）或預(yù)設(shè)的時(shí)間周期，判斷何時(shí)需要啟動(dòng)除霜運(yùn)行。然而特別是在非常低的環(huán)境溫度（例如低于-5℃或-10℃）條件下，傳統(tǒng)的除霜方式（如電加熱除霜、驅(qū)動(dòng)側(cè)除霜等）會(huì)帶來(lái)一系列新的挑戰(zhàn)與權(quán)衡，主要表現(xiàn)在能量消耗、除霜效果、對(duì)環(huán)境的影響、甚至系統(tǒng)的快速啟停效率等方面，這些都直接關(guān)系到空氣源熱泵在嚴(yán)苛工況下的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。鑒于上述背景，深入研究低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組的除霜技術(shù)，分析其在不同工況下的特性與適用性，探討現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、不足以及創(chuàng)新發(fā)展方向，對(duì)于優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、降低運(yùn)行能耗、提升用戶舒適度、推動(dòng)空氣源熱泵行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本調(diào)研正是在這樣的背景下展開(kāi)，旨在梳理該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，并展望未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。[表格：不同環(huán)境溫度下典型空氣源熱泵結(jié)霜特性概述]環(huán)境溫度(°C)結(jié)霜速度霜層增長(zhǎng)趨勢(shì)換熱效率影響對(duì)除霜周期的要求-5~0較快快速積累顯著下降較短，可能需要數(shù)小時(shí)-10~-15很快非常快速急劇惡化更短，可能需要數(shù)小時(shí)甚至更頻繁-15以下極快快速且厚霜層嚴(yán)重受影響非常短，除霜頻繁且耗時(shí)備注霜層厚度的增加會(huì)顯著削弱換熱性能，進(jìn)而影響系統(tǒng)的制熱能力和能效比。除霜頻率和所需能量與結(jié)霜速度和環(huán)境溫度密切相關(guān)。參考資料:

[1]《空氣源熱泵（ettes）技術(shù)》,機(jī)械工業(yè)出版社,[具體年份].

[2]相關(guān)能源與建筑類(lèi)期刊研究論文,例如“”等.2.研究目的與意義隨著空氣源熱泵技術(shù)的廣泛應(yīng)用，特別是在低溫環(huán)境下，其性能表現(xiàn)及除霜技術(shù)的重要性日益凸顯。本研究旨在深入探討低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組的除霜技術(shù)，具有重要的理論和實(shí)踐意義。通過(guò)本研究的開(kāi)展，不僅能夠優(yōu)化熱泵機(jī)組的性能，提高其工作效率和使用壽命，還能為相關(guān)領(lǐng)域提供有價(jià)值的參考依據(jù)。具體來(lái)說(shuō)，研究目的和意義如下：表：研究目的與意義概述研究目的研究意義深入了解低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組的除霜技術(shù)現(xiàn)狀為熱泵技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和改進(jìn)提供理論支撐分析現(xiàn)有除霜技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，尋找潛在的技術(shù)瓶頸為解決低溫環(huán)境下熱泵機(jī)組的除霜問(wèn)題提供實(shí)踐指導(dǎo)探討新型除霜技術(shù)的應(yīng)用前景及可能性推動(dòng)熱泵技術(shù)在更廣范圍內(nèi)應(yīng)用，提高其在惡劣環(huán)境下的適應(yīng)能力促進(jìn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施為行業(yè)和社會(huì)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益通過(guò)對(duì)以上目的和意義的深入研究，我們期望為空氣源熱泵技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量，推動(dòng)其在低溫環(huán)境下的應(yīng)用和發(fā)展。此外本研究的成果也將對(duì)相關(guān)領(lǐng)域如建筑供暖、工業(yè)熱能利用等產(chǎn)生積極影響，具有一定的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。3.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述在低溫環(huán)境下，空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)的研究與應(yīng)用已成為制冷空調(diào)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。近年來(lái)，隨著全球氣候變化和能源危機(jī)的加劇，空氣源熱泵機(jī)組在供暖、制冷以及工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而在極端低溫條件下，空氣源熱泵機(jī)組容易受到結(jié)霜的影響，從而降低其運(yùn)行效率和性能。（1）國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)進(jìn)行了大量研究。主要研究方向包括：除霜原理的研究、除霜方法的研究、除霜裝置的研究以及除霜系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等。在除霜原理方面，國(guó)內(nèi)研究者主要探討了凝結(jié)器和蒸發(fā)器之間的溫差對(duì)除霜過(guò)程的影響，以及如何通過(guò)控制這個(gè)溫差來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的除霜。在除霜方法方面，國(guó)內(nèi)研究者提出了多種除霜策略，如逆循環(huán)除霜法、正循環(huán)除霜法、脈沖除霜法等，并對(duì)這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較分析。在除霜裝置方面，國(guó)內(nèi)研究者針對(duì)不同類(lèi)型的空氣源熱泵機(jī)組，設(shè)計(jì)了多種除霜裝置，如翅片式除霜器、管柱式除霜器等，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了優(yōu)化。在除霜系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)研究者通過(guò)改進(jìn)控制系統(tǒng)、提高壓縮機(jī)性能、優(yōu)化制冷劑循環(huán)等措施，提高了空氣源熱泵機(jī)組在低溫環(huán)境下的除霜能力和運(yùn)行效率。序號(hào)研究方向主要成果1除霜原理深入研究了凝結(jié)器和蒸發(fā)器之間的溫差對(duì)除霜過(guò)程的影響2除霜方法提出了逆循環(huán)除霜法、正循環(huán)除霜法、脈沖除霜法等多種除霜策略3除霜裝置設(shè)計(jì)了翅片式除霜器、管柱式除霜器等多種除霜裝置4除霜系統(tǒng)優(yōu)化通過(guò)改進(jìn)控制系統(tǒng)、提高壓縮機(jī)性能、優(yōu)化制冷劑循環(huán)等措施提高除霜能力（2）國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外學(xué)者在空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)方面的研究起步較早，已取得了一系列重要成果。主要研究方向包括：除霜理論的研究、除霜實(shí)驗(yàn)的研究、除霜技術(shù)的創(chuàng)新等。在除霜理論方面，國(guó)外研究者主要從熱力學(xué)、傳熱學(xué)等基本原理出發(fā)，建立了空氣源熱泵機(jī)組除霜過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，為實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)際應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。在除霜實(shí)驗(yàn)的研究方面，國(guó)外研究者搭建了多種類(lèi)型的空氣源熱泵機(jī)組除霜實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)不同工況下的除霜效果進(jìn)行了深入研究，為優(yōu)化除霜技術(shù)和提高除霜效率提供了有力支持。在除霜技術(shù)的創(chuàng)新方面，國(guó)外研究者不斷探索新的除霜方法和裝置，如利用超聲波、微波等新型能量進(jìn)行除霜，以及采用智能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確除霜等。序號(hào)研究方向主要成果1除霜理論建立了空氣源熱泵機(jī)組除霜過(guò)程的數(shù)學(xué)模型2除霜實(shí)驗(yàn)搭建了多種類(lèi)型的空氣源熱泵機(jī)組除霜實(shí)驗(yàn)平臺(tái)3除霜技術(shù)創(chuàng)新探索了新型除霜方法和裝置，如超聲波除霜、微波除霜等國(guó)內(nèi)外學(xué)者在空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)方面已取得了豐碩的研究成果，但仍存在一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)。未來(lái)研究應(yīng)進(jìn)一步深入探討除霜機(jī)理，優(yōu)化除霜方法和裝置，提高除霜效率和運(yùn)行穩(wěn)定性，以滿足日益增長(zhǎng)的低溫環(huán)境下的供暖和制冷需求。二、空氣源熱泵機(jī)組工作原理及結(jié)構(gòu)空氣源熱泵（AirSourceHeatPump,ASHP）是一種以空氣為低位熱源，通過(guò)逆卡諾循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱量從低溫環(huán)境向高溫區(qū)域轉(zhuǎn)移的裝置。其核心原理是借助制冷劑的狀態(tài)變化，將環(huán)境空氣中的低品位熱能轉(zhuǎn)化為可利用的高品位熱能，從而為建筑供暖或提供生活熱水。以下從工作原理和結(jié)構(gòu)組成兩方面展開(kāi)說(shuō)明。2.1工作原理空氣源熱泵的運(yùn)行遵循逆卡諾循環(huán)，主要包括四個(gè)熱力過(guò)程：蒸發(fā)、壓縮、冷凝和節(jié)流。其能量傳遞過(guò)程可通過(guò)制冷劑的循環(huán)路徑（如內(nèi)容所示，此處省略內(nèi)容片描述）直觀呈現(xiàn)，具體如下：蒸發(fā)吸熱過(guò)程：液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸收空氣中的熱量后，蒸發(fā)為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。此過(guò)程中，空氣溫度降低，制冷劑則獲得蒸發(fā)潛熱。蒸發(fā)溫度與環(huán)境空氣溫度的差值（即蒸發(fā)溫差）通常為5~10℃，直接影響機(jī)組的制熱性能。壓縮升溫過(guò)程：氣態(tài)制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)，被壓縮為高溫高壓的氣體。壓縮過(guò)程中，壓縮機(jī)消耗電能，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為制冷劑的焓增，使其溫度顯著升高（壓縮比越高，排氣溫度越高）。該過(guò)程是熱泵實(shí)現(xiàn)“熱量提升”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。冷凝放熱過(guò)程：高溫高壓的氣態(tài)制冷劑進(jìn)入冷凝器，向供暖系統(tǒng)（如熱水或空氣）釋放熱量后，冷凝為高壓液態(tài)制冷劑。冷凝溫度與供暖回水溫度的差值（冷凝溫差）一般為5~15℃，冷凝放熱量包括制冷劑的顯熱和潛熱。節(jié)流降壓過(guò)程：高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置（如電子膨脹閥或毛細(xì)管）后，壓力和溫度驟降，變?yōu)榈蜏氐蛪旱臐裾羝匦逻M(jìn)入蒸發(fā)器，完成循環(huán)。能量平衡方程可表示為：Q其中Q?為冷凝器釋放的熱量（制熱量，kW），Wc為壓縮機(jī)耗功（kW），COP=2.2結(jié)構(gòu)組成空氣源熱泵機(jī)組主要由四大核心部件（壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器）及輔助系統(tǒng)構(gòu)成，各部件功能及常見(jiàn)類(lèi)型如下：?【表】空氣源熱泵核心部件及功能部件名稱功能描述常見(jiàn)類(lèi)型壓縮機(jī)將低溫低壓制冷劑壓縮為高溫高壓氣體，提供循環(huán)動(dòng)力往復(fù)式、滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式、渦旋式、變頻壓縮機(jī)（如變頻渦旋式）冷凝器制冷劑在其中放熱冷凝，將熱量傳遞給供暖系統(tǒng)套管式、板式、翅片管式冷凝器（水冷或風(fēng)冷）節(jié)流裝置調(diào)節(jié)制冷劑流量和壓力，實(shí)現(xiàn)降壓降溫毛細(xì)管（定流量）、熱力膨脹閥（被動(dòng)調(diào)節(jié)）、電子膨脹閥（主動(dòng)精確調(diào)節(jié)）蒸發(fā)器制冷劑在其中吸熱蒸發(fā)，從空氣中提取低品位熱能翅片管式蒸發(fā)器（鋁翅片+銅管）、微通道蒸發(fā)器（高效換熱，抗結(jié)霜）輔助系統(tǒng)支撐機(jī)組正常運(yùn)行，包括：-風(fēng)機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)制空氣流經(jīng)蒸發(fā)器/冷凝器，增強(qiáng)換熱效率軸流風(fēng)機(jī)（大風(fēng)量，低風(fēng)壓）、離心風(fēng)機(jī)（高風(fēng)壓，低噪音）-四通換向閥改變制冷劑流向，實(shí)現(xiàn)制冷/制熱模式切換四通電磁閥（手動(dòng)/自動(dòng)控制）-控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)溫度、壓力等參數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、節(jié)流裝置運(yùn)行PLC控制器、智能溫控模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控終端-除霜系統(tǒng)解決蒸發(fā)器結(jié)霜問(wèn)題，保障低溫環(huán)境下?lián)Q熱效率逆循環(huán)除霜、熱氣旁通除霜、電熱除霜（結(jié)合溫度傳感器和定時(shí)控制）2.3低溫環(huán)境下的運(yùn)行挑戰(zhàn)在低溫環(huán)境下（如環(huán)境溫度低于0℃或-5℃），空氣源熱泵面臨兩大核心問(wèn)題：結(jié)霜問(wèn)題：當(dāng)蒸發(fā)器表面溫度低于空氣露點(diǎn)溫度且低于0℃時(shí)，空氣中的水蒸氣會(huì)在翅片表面凝華成霜，導(dǎo)致?lián)Q熱熱阻增大、空氣流通受阻，機(jī)組制熱量和COP顯著下降。性能衰減：隨著環(huán)境溫度降低，空氣與蒸發(fā)器的傳熱溫差減小，制冷劑蒸發(fā)量減少，壓縮機(jī)壓縮比增大，耗功增加，COP值降低（例如，-10℃時(shí)的COP較7℃時(shí)可下降30%~50%）。因此除霜技術(shù)的優(yōu)化成為提升低溫環(huán)境下空氣源熱泵可靠性和能效的關(guān)鍵，這也是后續(xù)調(diào)研的重點(diǎn)內(nèi)容。1.空氣源熱泵機(jī)組基本原理空氣源熱泵機(jī)組是一種利用空氣中的熱量進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的設(shè)備，它通過(guò)吸收外界低溫環(huán)境中的熱能，并將其儲(chǔ)存起來(lái)，在需要時(shí)釋放出來(lái)，以提供室內(nèi)供暖和制冷需求。這種設(shè)備的核心原理可以概括為以下幾個(gè)步驟：熱交換過(guò)程：空氣源熱泵機(jī)組工作時(shí)，首先通過(guò)蒸發(fā)器吸收空氣中的熱量，這一過(guò)程中，空氣中的水蒸氣被冷凝成液態(tài)水，同時(shí)釋放出大量的熱量。壓縮機(jī)壓縮：經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器處理后的空氣被送入壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的作用是將吸入的低壓氣體壓縮成高壓氣體，這一過(guò)程中，氣體的溫度和壓力都會(huì)升高。熱交換器工作：高壓氣體進(jìn)入熱交換器，與室內(nèi)的低溫?zé)嵩催M(jìn)行熱交換。在這個(gè)過(guò)程中，室外的低溫?zé)嵩矗ㄈ缤寥?、水體等）會(huì)釋放熱量，而室內(nèi)的高溫?zé)嵩矗ㄈ缛梭w、電器等）會(huì)吸收這些熱量。冷凝器放熱：經(jīng)過(guò)熱交換器處理后，高壓氣體中的熱量被釋放到室外，同時(shí)溫度降低，形成低壓氣體。膨脹閥節(jié)流：低壓氣體通過(guò)膨脹閥時(shí)，其壓力和溫度進(jìn)一步降低，這一過(guò)程稱為節(jié)流。節(jié)流后的氣體進(jìn)入蒸發(fā)器，完成下一個(gè)循環(huán)。為了更直觀地展示這個(gè)過(guò)程，我們可以制作一個(gè)簡(jiǎn)單的表格來(lái)說(shuō)明空氣源熱泵機(jī)組的工作循環(huán)：階段描述1蒸發(fā)器吸收空氣中的熱量，使水蒸氣冷凝成液態(tài)水，同時(shí)釋放大量熱量2壓縮機(jī)將低壓氣體壓縮成高壓氣體，提高氣體的溫度和壓力3熱交換器與室內(nèi)的低溫?zé)嵩催M(jìn)行熱交換，室外的低溫?zé)嵩瘁尫艧崃?，室?nèi)的高溫?zé)嵩次諢崃?高壓氣體通過(guò)膨脹閥節(jié)流，釋放熱量，降低壓力和溫度5低壓氣體再次進(jìn)入蒸發(fā)器，開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)此外為了確?？諝庠礋岜脵C(jī)組在低溫環(huán)境下能夠正常工作，我們還需要關(guān)注以下幾點(diǎn)：防凍保護(hù)：在低溫環(huán)境下，機(jī)組的防凍保護(hù)措施至關(guān)重要。這包括在冬季或極端低溫條件下，對(duì)機(jī)組進(jìn)行預(yù)熱、增加潤(rùn)滑油粘度、使用防凍液等措施，以防止低溫導(dǎo)致的機(jī)械故障。系統(tǒng)優(yōu)化：通過(guò)對(duì)空氣源熱泵機(jī)組的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可以提高其在低溫環(huán)境下的運(yùn)行效率。例如，可以通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，如流量、壓力等，來(lái)適應(yīng)低溫環(huán)境的需求。材料選擇：在低溫環(huán)境下，機(jī)組的材料選擇也非常重要。應(yīng)選用耐低溫、抗腐蝕、抗老化的材料，以提高機(jī)組的可靠性和使用壽命?？諝庠礋岜脵C(jī)組在低溫環(huán)境下的除霜技術(shù)是保證其正常運(yùn)行的關(guān)鍵。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和材料選擇，可以有效應(yīng)對(duì)低溫環(huán)境帶來(lái)的挑戰(zhàn)，確保機(jī)組的高效穩(wěn)定運(yùn)行。2.機(jī)組構(gòu)成及主要部件功能空氣源熱泵（AirSourceHeatPump,ASHP）機(jī)組是實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境下替代傳統(tǒng)供暖方式或提供熱水的關(guān)鍵設(shè)備。為深入了解其在低溫工況下的運(yùn)行機(jī)理及除霜特性，有必要首先對(duì)機(jī)組的基本構(gòu)成及其核心部件的功能進(jìn)行詳盡分析。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的空氣源熱泵機(jī)組主要由壓縮機(jī)（Compressor）、冷凝器（Condenser）、膨脹閥（ExpansionValve）、蒸發(fā)器（Evaporator）以及輔助設(shè)備（AuxiliaryComponents）等部分組成，各部件協(xié)同工作，通過(guò)制冷劑的相變循環(huán)，完成能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)換。下面將分別闡述各主要部分的功能及其在機(jī)組中的作用。（1）核心部件詳解壓縮機(jī)（Compressor）：作為整個(gè)制冷（制熱）系統(tǒng)的“心臟”，壓縮機(jī)是用于提高制冷劑工作介質(zhì)壓力的關(guān)鍵設(shè)備。它在吸氣階段從蒸發(fā)器吸入低溫低壓的氣態(tài)制冷劑，經(jīng)過(guò)壓縮做功后，將其轉(zhuǎn)化為高溫高壓的氣態(tài)制冷劑，送入冷凝器。壓縮機(jī)的性能直接影響機(jī)組的制冷/制熱能力和能效比（CoefficientofPerformance,COP）。常用的壓縮機(jī)形式有滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式、渦旋式、螺桿式等，其在低溫下的啟動(dòng)能力和運(yùn)行穩(wěn)定性對(duì)整體系統(tǒng)性能至關(guān)重要。冷凝器（Condenser）：在供暖模式下，冷凝器是熱量釋放的場(chǎng)所，相當(dāng)于鍋爐。高溫高壓的氣態(tài)制冷劑在冷凝器盤(pán)管中流動(dòng)，向環(huán)境介質(zhì)（在室內(nèi)空氣中運(yùn)行時(shí)，表現(xiàn)為向室內(nèi)放熱）散熱，凝結(jié)成中溫高壓的液態(tài)制冷劑。冷凝器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如翅片形式、管束排列等，直接影響其對(duì)環(huán)境熱量的吸收（制冷）或釋放（制熱）效率。對(duì)于在低溫環(huán)境下運(yùn)行的機(jī)組，冷凝器的換熱性能尤為重要，通常需要采取強(qiáng)化換熱的措施以對(duì)抗低環(huán)境溫度。膨脹閥（ExpansionValve）：膨脹閥位于熱力膨脹站，是連接冷凝器和蒸發(fā)器的關(guān)鍵部件，主要功能是造成制冷劑流經(jīng)此處時(shí)壓力的顯著下降，完成制冷劑的節(jié)流。這種壓力驟降使得從冷凝器流來(lái)的高溫高壓液態(tài)制冷劑迅速膨脹，溫度急劇降低，變成低溫低壓的液態(tài)或氣液混合態(tài)，為下一階段的氣化吸熱做準(zhǔn)備。常見(jiàn)的膨脹閥類(lèi)型包括電子膨脹閥、熱力膨脹閥等，其精確的調(diào)節(jié)能力直接影響蒸發(fā)器出口制冷劑的狀態(tài)（通常為接近飽和的液態(tài)）以及整個(gè)循環(huán)的能效。蒸發(fā)器（Evaporator）：蒸發(fā)器是機(jī)組吸熱制冷或制熱（供暖時(shí)）的核心部件。低溫低壓的液態(tài)（或氣液混合態(tài)）制冷劑在蒸發(fā)器盤(pán)管內(nèi)流動(dòng)，吸收外界環(huán)境的熱量（在室內(nèi)空氣中運(yùn)行時(shí)，表現(xiàn)為吸收室內(nèi)空氣熱量進(jìn)行制冷；在室外供暖時(shí)，則吸收室外空氣中的熱量），溫度升高并汽化變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍鈶B(tài)制冷劑，然后再被壓縮機(jī)吸走。蒸發(fā)器的效能（Efficiency）和換熱能力直接決定了機(jī)組從環(huán)境中獲取熱量的多少。為強(qiáng)化其在低溫下的吸熱能力，蒸發(fā)器也常采用高效的翅片和管材組合。（2）輔助設(shè)備及其功能為實(shí)現(xiàn)機(jī)組的正常運(yùn)行、提高系統(tǒng)效率以及應(yīng)對(duì)特定工況（如低溫除霜），空氣源熱泵機(jī)組還配備了多種輔助設(shè)備。這些設(shè)備雖然不直接參與基礎(chǔ)的制冷/制熱循環(huán)，但對(duì)于機(jī)組的穩(wěn)定、高效運(yùn)行及智能化管理具有不可或缺的作用?？諝鈸Q熱系統(tǒng)：包括壓縮機(jī)吸入風(fēng)道、冷凝器排風(fēng)系統(tǒng)（室內(nèi)機(jī)）或排風(fēng)裝置（室外機(jī)），以及可能的蒸發(fā)器回風(fēng)通道。其功能是為壓縮機(jī)提供足量、清潔的制冷劑吸入氣，將冷凝器排出的熱量有效帶走，并將蒸發(fā)器所需吸入的空氣引導(dǎo)至換熱盤(pán)管。在除霜過(guò)程中，特定的加熱旁通或強(qiáng)制排風(fēng)裝置會(huì)啟動(dòng)，以快速融化霜層。輔助加熱裝置（AuxiliaryHeatingElement）：通常配備電加熱器，作為空氣源熱泵的補(bǔ)充熱源。在環(huán)境溫度過(guò)低導(dǎo)致蒸發(fā)器換熱效率大幅下降，或者系統(tǒng)自身的熱力循環(huán)不足以維持設(shè)定溫度時(shí)，輔助加熱裝置會(huì)自動(dòng)投入運(yùn)行，增強(qiáng)制熱能力，保證供暖效果。其投入與否及投入量通常由控制系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境溫度、末端負(fù)荷、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等因素判斷決定?？刂葡到y(tǒng)與傳感器：這是保證機(jī)組按照預(yù)定邏輯運(yùn)行的“大腦”。控制中樞（如PLC、單片機(jī)或主控板）接收來(lái)自各類(lèi)傳感器的信號(hào)（如環(huán)境溫度、空氣濕度、制冷劑壓力、溫度、流量、電流、電壓等），并根據(jù)預(yù)設(shè)的控制策略，對(duì)壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵（若是水系統(tǒng)）、膨脹閥以及輔助加熱等部件進(jìn)行精確調(diào)節(jié)和控制。除霜控制邏輯（包括除霜啟動(dòng)條件、除霜方式和除霜終止條件）是控制系統(tǒng)的重要功能之一。常用的傳感器包括溫度傳感器（如NTC熱敏電阻，公式表達(dá)式為R=Roexp(B/(T+273.15))其中R為阻值,Ro為參考溫度Ro下的阻值,B為材料常數(shù),T為攝氏溫度）、壓力傳感器、流量傳感器等。精確的測(cè)量是智能除霜的基礎(chǔ)。儲(chǔ)液罐/氣液分離器（LiquidReceiver/Drier）：安裝在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中，通常位于壓縮機(jī)吸氣口或冷凝器出口。其主要功能是儲(chǔ)存系統(tǒng)中的部分液態(tài)制冷劑，防止壓縮機(jī)因吸入過(guò)量液體（液擊現(xiàn)象，液體不可壓縮，可能導(dǎo)致壓縮機(jī)損壞）而運(yùn)行異常，同時(shí)還具有一定的氣液分離作用，去除制冷系統(tǒng)中混入的少量水分和雜質(zhì)。（3）展望綜上所述空氣源熱泵機(jī)組的各主要部件通過(guò)精確協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了能量在制冷劑內(nèi)部的循環(huán)轉(zhuǎn)移，從而進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。在低溫環(huán)境下，冷凝器、蒸發(fā)器以及壓縮機(jī)的工作特性會(huì)發(fā)生變化，直接影響機(jī)組制熱能力和能效。而輔助設(shè)備如輔助加熱器、控制系統(tǒng)和除霜裝置的設(shè)計(jì)與運(yùn)作方式，則直接決定了機(jī)組能否在極端低溫條件下可靠、有效地運(yùn)行，尤其是除霜技術(shù)在保障機(jī)組低溫性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行方面扮演著至關(guān)重要的角色。對(duì)以上各部件功能及其低溫特性的深入理解，是后續(xù)研究低溫除霜技術(shù)方案的基礎(chǔ)。3.低溫環(huán)境下機(jī)組性能變化在低溫環(huán)境條件下，空氣源熱泵（AirSourceHeatPump,ASHP）機(jī)組的運(yùn)行特性相較于常溫工況將發(fā)生顯著變化，這些變化直接影響了其制熱能力和運(yùn)行效率，并最終觸發(fā)除霜過(guò)程的必要性。主要性能變化體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）制熱性能衰減低溫環(huán)境下，空氣源熱泵機(jī)組的主要矛盾在于蒸發(fā)器側(cè)吸熱能力的下降。隨著環(huán)境氣溫降低，進(jìn)入蒸發(fā)器的空氣焓值減少，導(dǎo)致其能夠吸收的熱量也隨之降低。根據(jù)空氣的性質(zhì)和熱力學(xué)原理，在蒸發(fā)溫度一定的情況下，吸熱量與空氣流量成正比。若空氣流量保持不變，則表明實(shí)際制熱量隨環(huán)境溫度下降而線性減小。同時(shí)室外風(fēng)扇的運(yùn)行也需克服更大的風(fēng)阻，能耗相應(yīng)增加。這種雙重因素導(dǎo)致機(jī)組的實(shí)際制熱性能系數(shù)（CoefficientofPerformance,COP）明顯低于其在標(biāo)準(zhǔn)工況（如7°C/35°C）下的標(biāo)定值。為了更直觀地展示這種性能衰減，引入了“frostfactor”（除霜因子）或“l(fā)owtemperatureperformancefactor”的概念。該因子通常定義為實(shí)際運(yùn)行COP與標(biāo)準(zhǔn)工況COP的比值。例如，在-5°C的環(huán)境溫度下，某型號(hào)空氣源熱泵的除霜因子可能僅為0.6，意味著其實(shí)際制熱效率僅為標(biāo)定工況下的60%。這種性能衰減的趨勢(shì)在溫度越低時(shí)越加明顯。如【表】所示，列舉了某型號(hào)商用空氣源熱泵在不同環(huán)境溫度下的COP衰減情況。?【表】某型號(hào)商用空氣源熱泵COP衰減曲線環(huán)境溫度(°C)標(biāo)準(zhǔn)工況COP實(shí)際COP除霜因子73.83.81.0-53.32.00.6-103.01.50.5-152.71.20.4（2）系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)變化低溫運(yùn)行不僅影響整體性能，還導(dǎo)致機(jī)組內(nèi)部關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)的變化：蒸發(fā)溫度降低：由于環(huán)境空氣的冷度增加，空氣在蒸發(fā)器中的過(guò)冷度（Undercooling）會(huì)增大，進(jìn)而使得蒸發(fā)溫度（EvaporationTemperature,Te）相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)工況下降。維持所需的制熱量，則需要更低的蒸發(fā)溫度，但這會(huì)減小壓縮機(jī)的過(guò)冷度，不利于壓縮機(jī)的效率和系統(tǒng)整體性能。壓縮機(jī)功耗增加：為補(bǔ)償蒸發(fā)溫度的降低及空氣吸熱能力的減弱，系統(tǒng)往往需要提高壓縮機(jī)運(yùn)行的頻率甚至啟停頻率，或者增加壓縮比的提升來(lái)維持足夠的制冷（制熱）量。在某些極端低溫下，壓縮機(jī)為了維持基本的運(yùn)轉(zhuǎn)，即使不在除霜模式下，其功耗也可能顯著高于標(biāo)準(zhǔn)工況。冷凝溫度影響：對(duì)于熱泵系統(tǒng)，冷凝溫度（CondensationTemperature,Tc）受冷卻源（在制熱時(shí)通常指水或空氣，除霜時(shí)指融霜水）溫度的影響。有除霜時(shí)的冷凝溫度與其他時(shí)期可能存在差異，進(jìn)而影響COP。（3）制冷劑循環(huán)特性變化冷空氣的低焓值特性也改變了制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)狀態(tài)：比體積增大：低溫下空氣的密度降低，意味著相同質(zhì)量的空氣其體積更大。雖然這對(duì)蒸發(fā)器形式無(wú)直接影響，但理解了此點(diǎn)有助于理解蒸發(fā)器內(nèi)部換熱的微環(huán)境變化。傳熱系數(shù)影響：空氣作為低>k值流體，其本身傳熱系數(shù)較低。隨著溫度下降，其傳熱性能可能略有變化，影響蒸發(fā)器的換熱效率。（4）除霜的觸發(fā)機(jī)制綜合上述性能衰減，特別是COP的顯著下降和實(shí)際制熱量的不足，是觸發(fā)自動(dòng)除霜周期的直接原因。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到蒸發(fā)器表面達(dá)到設(shè)定的結(jié)霜閾值（通常由溫度傳感器檢測(cè)判斷，如低于0°C持續(xù)一段時(shí)間或霜層達(dá)到一定厚度時(shí)），或者通過(guò)熱力膨脹閥前后的壓差變化等間接方式判斷蒸發(fā)器堵塞或換熱效率急劇下降時(shí)，控制系統(tǒng)便會(huì)啟動(dòng)除霜程序。除霜過(guò)程雖然能恢復(fù)機(jī)組的基本換熱能力，但本身也消耗能量并短暫中斷制熱，對(duì)系統(tǒng)全年總效率帶來(lái)挑戰(zhàn)。因此深入研究低溫工況下機(jī)組的性能變化規(guī)律，對(duì)于優(yōu)化除霜策略、提升系統(tǒng)在嚴(yán)寒條件下的綜合能效具有至關(guān)重要的意義。三、除霜技術(shù)分類(lèi)與特點(diǎn)?前言隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，空氣源熱泵在低溫環(huán)境下的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。然而低溫環(huán)境對(duì)除霜性能提出了更高要求，本文對(duì)各類(lèi)除霜技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)與特點(diǎn)解析，旨在為相關(guān)設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供參考。?低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)分類(lèi)與特點(diǎn)熱風(fēng)除霜技術(shù)定義與工作原理：熱風(fēng)除霜，即依靠強(qiáng)大的熱風(fēng)機(jī)將高溫空氣直接吹向蒸發(fā)器表面，以此達(dá)到除霜效果。其基于傳遞熱量的原理，有效除霜。特點(diǎn)：適用環(huán)境范圍廣：可以在各種低溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。控制精度較高：依靠精確控制熱風(fēng)溫度和風(fēng)速，可實(shí)現(xiàn)高效除霜。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：主要由熱風(fēng)機(jī)和控制系統(tǒng)構(gòu)成，易于維護(hù)。優(yōu)勢(shì)：快速響應(yīng)：除霜時(shí)間通常較短，適用于需要快速除霜的場(chǎng)景。劣勢(shì)：能效比略有下降：增加熱風(fēng)機(jī)油耗與其他除霜技術(shù)相比，在同一工況下能效比可能略低。電熱除霜技術(shù)定義與工作原理：通過(guò)在冷凝器表面安裝電加熱部件，可通過(guò)控制電發(fā)熱體的熱功率來(lái)進(jìn)行除霜操作。其利用導(dǎo)電材料的電阻發(fā)熱原理，實(shí)現(xiàn)高效除霜。特點(diǎn)：除霜效率高：由于電熱裝置能迅速加熱蒸發(fā)器表面，快速除霜?？刂旗`活：除霜過(guò)程可以智能控制，無(wú)需人工干預(yù)。優(yōu)勢(shì)：除霜能力穩(wěn)定：不受室外空氣濕度和溫度的影響，保證除霜效果。劣勢(shì)：高額外能耗：除霜時(shí)設(shè)備消耗能量較多，延長(zhǎng)了運(yùn)行時(shí)間。機(jī)械除霜技術(shù)定義與工作原理：機(jī)械除霜主要通過(guò)振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)部件機(jī)械性地破壞冰層，例如使用振動(dòng)條、螺旋刀等機(jī)械零件來(lái)移除冰霜。特點(diǎn)：物理除霜：不涉及熱能的增加，因而能效比較高。結(jié)構(gòu)復(fù)雜但維護(hù)簡(jiǎn)便：雖然構(gòu)造復(fù)雜，但后期維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單。優(yōu)勢(shì)：適應(yīng)惡劣極寒環(huán)境：可通過(guò)物理方式長(zhǎng)期運(yùn)行，效率不受極寒影響。劣勢(shì)：易損部件：機(jī)械部件長(zhǎng)時(shí)間在低溫環(huán)境中易損壞。維護(hù)成本：長(zhǎng)期看，隨著部件磨損，維護(hù)成本上升。?表格匯總各技術(shù)特點(diǎn)除霜技術(shù)工作原理特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)熱風(fēng)除霜熱風(fēng)機(jī)吹熱風(fēng)適用環(huán)境廣、控制精度較高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單快速響應(yīng)能效比略低電熱除霜電加熱部件加熱除霜效率高、控制靈活除霜能力穩(wěn)定高額外能耗機(jī)械除霜機(jī)械振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)破壞冰霜可靠物理除霜、適應(yīng)嚴(yán)寒、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適應(yīng)惡劣環(huán)境、長(zhǎng)期效率易損部件、維護(hù)費(fèi)用總結(jié)起來(lái)，以上各類(lèi)除霜技術(shù)各具特色，具備不同的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與限制。選擇何種除霜技術(shù)需根據(jù)具體的環(huán)境要求與設(shè)備功能，以及維護(hù)與能耗的經(jīng)濟(jì)性來(lái)綜合考量。在低溫環(huán)境下特別是在不斷變化的氣溫下合理選擇和應(yīng)用除霜技術(shù)，可顯著提升空氣源熱泵的性能和使用壽命。1.常規(guī)除霜技術(shù)方法在低溫環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，空氣源熱泵機(jī)組的外部換熱器極易結(jié)霜，這不僅會(huì)降低換熱效率，還會(huì)導(dǎo)致機(jī)組性能衰減甚至停運(yùn)。為了維持機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行和高效性能，必須定期進(jìn)行除霜。常規(guī)除霜技術(shù)方法主要依據(jù)其除霜原理和實(shí)施方式，可分為電加熱除霜、熱氟融霜以及相變蓄熱除霜等幾種主要方式。這些方法在實(shí)際應(yīng)用中各有優(yōu)劣，其選擇通常需綜合考慮運(yùn)行環(huán)境、設(shè)備成本、能源價(jià)格及系統(tǒng)匹配性等因素。（1）電加熱除霜電加熱除霜是最為成熟且應(yīng)用廣泛的一種除霜方式，其基本原理是通過(guò)在蒸發(fā)器盤(pán)管外部或內(nèi)部集成電加熱絲，當(dāng)機(jī)組檢測(cè)到需要除霜條件時(shí)，通入交流或直流電流，利用電阻發(fā)熱來(lái)融化附著在換熱表面的冰霜。這種方式具有除霜速度快、控制簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在需要快速恢復(fù)制熱能力時(shí)表現(xiàn)突出。然而其最大弊端在于耗電量巨大，尤其是在寒冷的環(huán)境下，除霜過(guò)程可能消耗相當(dāng)于數(shù)小時(shí)正常heating量的電能，導(dǎo)致運(yùn)行成本顯著增加。電加熱除霜系統(tǒng)的核心控制在于確定除霜啟動(dòng)的時(shí)機(jī)，常見(jiàn)的除霜啟動(dòng)策略包括定時(shí)啟動(dòng)、基于溫度或熱力平衡點(diǎn)的啟動(dòng)以及基于蒸發(fā)器出口氣體溫度的啟動(dòng)等。例如，當(dāng)蒸發(fā)器表面溫度低于預(yù)設(shè)值（如5°C或更低）或壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到一定閾值時(shí)，系統(tǒng)便觸發(fā)除霜程序。除霜期間的功率通常有設(shè)定上限，以避免對(duì)電網(wǎng)造成過(guò)大沖擊。其耗電量ΔE可以通過(guò)基本的電功公式表示：ΔE=P×t其中：ΔE代表除霜過(guò)程中的總耗電量（kWh）P代表除霜期間的加熱功率（kW）t代表除霜持續(xù)時(shí)間（h）【表】列舉了不同條件下電加熱除霜系統(tǒng)的大致耗電情況，以作參考。?【表】不同工況下電加熱除霜典型耗電量參考運(yùn)行環(huán)境溫度(°C)蒸發(fā)器除霜前溫度(°C)除霜功率(kW)典型除霜時(shí)間(min)理論除霜耗電(kWh)-5-26150.25-10-57.5200.33-15-89250.38值得注意的是，電加熱除霜分為外部加熱和內(nèi)部加熱兩種類(lèi)型。外部加熱是在換熱器表面附加電熱元件，而內(nèi)部加熱則是將加熱絲纏繞在管道內(nèi)部。內(nèi)部加熱方式可以更直接地將熱量傳遞給管道，但實(shí)施難度相對(duì)較大。（2）熱氟融霜熱氟融霜是當(dāng)前空氣源熱泵領(lǐng)域更為節(jié)能高效的主流除霜技術(shù)之一。其核心思想是利用系統(tǒng)自身的制冷劑（制冷工質(zhì)）作為加熱源。當(dāng)需要除霜時(shí)，系統(tǒng)將壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的較高溫度制冷劑氣體導(dǎo)向蒸發(fā)器，通過(guò)盤(pán)管將熱量傳遞給結(jié)霜的換熱表面，使冰霜融化。熔化后的水通常會(huì)通過(guò)預(yù)設(shè)的排水系統(tǒng)直接排出或收集。熱氟融霜技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)在于其能效比（COOLINGEFFICIENCYRATIO,CER或HEATINGCOEFFICIENT,HC）通常遠(yuǎn)高于電加熱，因?yàn)樗玫氖菈嚎s機(jī)本身的工作過(guò)程產(chǎn)生的廢熱或部分有效熱。根據(jù)融霜方式的不同，熱氟融霜又可分為水的熱力除霜和氣化的直接加熱融霜等。其中氣化直接加熱融霜（常稱為階躍式融霜、旁路融霜或置換式融霜）是應(yīng)用最廣泛的一種。在這種模式下，系統(tǒng)會(huì)短時(shí)提高制冷劑循環(huán)量或壓力，使流經(jīng)蒸發(fā)器盤(pán)管的高溫制冷劑氣體迅速升溫，從而快速融霜。熱氟融霜的實(shí)現(xiàn)需要額外的控制邏輯和硬件支持，如旁路電磁閥、融霜截止閥等，用以管理高溫制冷劑氣體的流向。與電加熱相比，雖然熱氟融霜的初始設(shè)備成本可能稍高，但其長(zhǎng)期的運(yùn)行節(jié)能效益十分顯著，特別適用于全年運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、低溫工況頻繁的地區(qū)。總結(jié)而言，常規(guī)的除霜技術(shù)方法——電加熱和熱氟融霜——各有特點(diǎn)。電加熱除霜反應(yīng)迅速、控制簡(jiǎn)單，但能耗高；熱氟融霜?jiǎng)t節(jié)能環(huán)保，更能體現(xiàn)空氣源熱泵的優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行的重要保障。在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行合理選擇或組合優(yōu)化。1.1定時(shí)除霜定時(shí)除霜是一種基于預(yù)設(shè)時(shí)間間隔而非實(shí)際frosting狀態(tài)來(lái)判斷并啟動(dòng)除霜循環(huán)的技術(shù)方案。其核心思想是事先設(shè)定一個(gè)固定的除霜周期或者在上一次除霜完成后維持一段恒定的時(shí)間，然后觸發(fā)除霜程序。這種方法的原理相對(duì)簡(jiǎn)單、控制邏輯清晰，且所需硬件（如溫度傳感器）相對(duì)較少，導(dǎo)致系統(tǒng)成本較低，因而被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)型或成本敏感型的空氣源熱泵機(jī)組中。操作上，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定的除霜啟動(dòng)時(shí)間（例如，每天定時(shí)在凌晨或在運(yùn)行一定小時(shí)數(shù)后）強(qiáng)制啟動(dòng)除霜過(guò)程，無(wú)論此時(shí)翅片實(shí)際結(jié)霜程度如何。除霜過(guò)程通常包括加熱融霜（加熱換熱器翅片）和化霜排水（將融化的冰雪水通過(guò)方式導(dǎo)出系統(tǒng)外）兩個(gè)主要階段。然而定時(shí)除霜技術(shù)的顯著缺點(diǎn)是對(duì)環(huán)境溫度和負(fù)荷需求的適應(yīng)性差。尤其是在低溫環(huán)境下，如果機(jī)組實(shí)際運(yùn)行時(shí)并未達(dá)到結(jié)霜臨界點(diǎn)，強(qiáng)制執(zhí)行的除霜將導(dǎo)致不必要的能源浪費(fèi)。例如，在環(huán)境溫度接近0℃且系統(tǒng)負(fù)荷較輕時(shí)，換熱器表面可能僅附著少量濕氣，并不存在顯著的霜層。此時(shí)若啟動(dòng)除霜，不僅無(wú)益于系統(tǒng)運(yùn)行效率，反而會(huì)消耗額外電能用于加熱，并可能伴隨冷媒泄露等弊端。因此采用定時(shí)除霜策略的系統(tǒng)在嚴(yán)寒且低負(fù)荷工況下，其能源效率表現(xiàn)通常不盡人意。其能耗影響可通過(guò)以下簡(jiǎn)化公式進(jìn)行粗略估算：考量除霜期間額外消耗的電能E_frost與正常運(yùn)行期間單位時(shí)間消耗的電能P運(yùn)營(yíng)的比值。理想情況下，除霜啟動(dòng)頻率f與設(shè)定時(shí)間T定時(shí)之間的關(guān)系為f=1/T定時(shí)。假設(shè)除霜過(guò)程持續(xù)時(shí)間為Δt，除霜功率為P除霜，則有：E_frost=P除霜Δt則除霜帶來(lái)的能量損失占比約為：η損失=(E_frost/(P運(yùn)營(yíng)T定時(shí)))100%=(P除霜Δt/P運(yùn)營(yíng)T定時(shí))100%當(dāng)P除霜、Δt、T定時(shí)確定后，此公式可量化評(píng)估定時(shí)除霜策略下的額外能耗損失。顯然，若T定時(shí)設(shè)置過(guò)長(zhǎng)，則此能量損失占比會(huì)顯著增加。總結(jié)而言，定時(shí)除霜策略憑借其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)擁有一席之地，但其固有的非智能化、基于時(shí)間的觸發(fā)機(jī)制，特別是在低溫及變負(fù)荷條件下的高能耗問(wèn)題是其難以回避的缺點(diǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展和能效要求的提升，其在高端或?qū)煽啃?、能效有更高要求的空氣源熱泵系統(tǒng)中的應(yīng)用正逐漸受到間歇性除霜、偏差除霜等更先進(jìn)技術(shù)的挑戰(zhàn)。1.2溫差除霜溫差除霜是一種常見(jiàn)的空氣源熱泵除霜方式，其基本原理在于利用進(jìn)出口蒸發(fā)器盤(pán)管之間出現(xiàn)明顯的溫度差異來(lái)觸發(fā)除霜循環(huán)。當(dāng)空氣源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，尤其是在低溫環(huán)境下，室外機(jī)的蒸發(fā)器表面會(huì)因空氣中水汽的凝結(jié)甚至凍結(jié)而覆蓋一層霜層。這層霜層會(huì)顯著降低蒸發(fā)器的傳熱效率，導(dǎo)致整個(gè)熱泵系統(tǒng)的性能下降，甚至無(wú)法正常工作。溫差除霜技術(shù)正是通過(guò)檢測(cè)蒸發(fā)器進(jìn)出口的溫差來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)霜層的自動(dòng)判斷。工作原理與觸發(fā)機(jī)制：溫差除霜主要依賴于控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蒸發(fā)器出口與入口處的溫度。在正常工作時(shí)，由于空氣不斷流過(guò)蒸發(fā)器盤(pán)管，其出口溫度會(huì)接近翅片表面溫度（已考慮換熱管溫度的影響）。當(dāng)霜層開(kāi)始形成并累積時(shí)，熱量傳遞受到阻礙，進(jìn)口溫度會(huì)因霜層的厚度而升高，使得進(jìn)出口溫差逐漸減小。當(dāng)這個(gè)溫差縮小到預(yù)設(shè)的閾值以下時(shí)（通常小于一定數(shù)值，例如ΔT<T_threshold，其中T_inlet為蒸發(fā)器入口溫度，T_outlet為蒸發(fā)器出口溫度），控制系統(tǒng)便會(huì)判定蒸發(fā)器表面已結(jié)霜嚴(yán)重，需要啟動(dòng)除霜程序。此閾值并非固定不變，通常會(huì)根據(jù)室外環(huán)境溫度、空氣濕度、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間等因素進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以優(yōu)化除霜效率和節(jié)能效果。除霜過(guò)程簡(jiǎn)述：一旦啟動(dòng)除霜，系統(tǒng)通常會(huì)切換工作模式，例如，將蒸發(fā)器變?yōu)樯岫?，并啟?dòng)輔助熱源（如電加熱器）或讓壓縮機(jī)以較低制冷量運(yùn)行，目的是快速升高蒸發(fā)器表面溫度，直至霜層融化并被排走。融化后的水分通常通過(guò)引流裝置排出系統(tǒng)，避免滴漏造成污染或結(jié)冰。特點(diǎn)與適用性：響應(yīng)及時(shí)：通過(guò)溫度直接監(jiān)測(cè)，對(duì)霜層的形成有較快的響應(yīng)?？刂葡鄬?duì)簡(jiǎn)單：基于溫差閾值的判斷邏輯較為直觀。能耗考慮：若除霜啟動(dòng)不精準(zhǔn)，可能導(dǎo)致在霜薄或環(huán)境溫度較高時(shí)也啟動(dòng)除霜，從而增加系統(tǒng)能耗。?【表】：溫差除霜與傳統(tǒng)電加熱除霜的對(duì)比簡(jiǎn)表特性溫差除霜傳統(tǒng)電加熱除霜觸發(fā)依據(jù)蒸發(fā)器進(jìn)出口溫差(ΔT)時(shí)間計(jì)時(shí)或啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)(Time)判斷依據(jù)ΔT<閾值(T_threshold)達(dá)到預(yù)設(shè)除霜時(shí)間(T_time)能效性相對(duì)較高（理論上）相對(duì)較低，可能無(wú)霜時(shí)啟動(dòng)控制復(fù)雜性需溫度傳感器，邏輯稍復(fù)雜較簡(jiǎn)單，通常僅需定時(shí)器適應(yīng)性能較好適應(yīng)環(huán)境變化，但閾值設(shè)置需優(yōu)化缺乏環(huán)境感知，適應(yīng)性相對(duì)差性能參數(shù)關(guān)聯(lián)：溫差閾值（T_threshold）的設(shè)定是影響除霜效果和能耗的關(guān)鍵參數(shù)。理想情況下，該閾值應(yīng)盡可能小，以便在霜?jiǎng)傞_(kāi)始形成時(shí)即觸發(fā)除霜，從而減少對(duì)系統(tǒng)性能的影響。然而過(guò)小的閾值可能導(dǎo)致系統(tǒng)在非嚴(yán)重結(jié)霜時(shí)也啟動(dòng)除霜，增加不必要的運(yùn)行成本。因此T_threshold的確定需要在保證除霜效果和控制能耗之間進(jìn)行權(quán)衡。同時(shí)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如翅片間距、管徑等）也會(huì)影響霜層形成速度和對(duì)溫度變化的敏感度。總結(jié)：溫差除霜技術(shù)憑借其直接、相對(duì)靈敏的霜層檢測(cè)方式，在主流空氣源熱泵系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)精確設(shè)定溫差閾值，并結(jié)合其他輔助參數(shù)（如熱負(fù)荷變化、運(yùn)行時(shí)間等），可以實(shí)現(xiàn)較為智能化的除霜控制，平衡除霜效果與系統(tǒng)運(yùn)行能耗。后續(xù)調(diào)研將深入分析不同工況下溫差閾值的優(yōu)化策略以及該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果與改進(jìn)方向。1.3濕度除霜在低溫環(huán)境中，濕度對(duì)熱泵機(jī)組的影響尤為顯著，因?yàn)闈穸人街苯雨P(guān)系到熱交換效率和水蒸氣對(duì)換熱器表面的凝結(jié)問(wèn)題。適當(dāng)?shù)臐穸裙芾?，同樣能夠有效防止水汽在熱交換器上凝結(jié)成霜，進(jìn)而影響系統(tǒng)的運(yùn)行效率。濕度作為除霜策略之一，通過(guò)精確監(jiān)測(cè)環(huán)境或回風(fēng)處的相對(duì)濕度，并參照當(dāng)時(shí)的溫度，來(lái)判斷是否需要進(jìn)行除霜。如果濕度近似飽和（達(dá)到一定的百分比閾值，如95%或更高），并且溫度接近冰點(diǎn)，表明熱交換器表面容易凝結(jié)霜。此時(shí)可以實(shí)施濕度控制除霜。風(fēng)冷型熱泵的濕度除霜，依賴于濕度傳感器。傳感器監(jiān)測(cè)空氣濕度并反饋至控制系統(tǒng)，在濕度達(dá)到或超出閾值時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)設(shè)定一場(chǎng)除霜過(guò)程。根據(jù)室外機(jī)壓力傳感器、環(huán)境溫度和相對(duì)濕度等參數(shù)，配合專(zhuān)家自學(xué)習(xí)和控制器智能算法，可以自動(dòng)啟動(dòng)除霜模式以消除霜。濕度除霜判定和控制流程示例：判斷條件描述濕度飽和判定空氣濕度傳感器檢測(cè)數(shù)值達(dá)到或超過(guò)預(yù)定閾值（如95%）。溫度靠近冰點(diǎn)判定傳感器檢測(cè)環(huán)境溫度與冰點(diǎn)之間差異小（例如在0°C上下）。濕度與溫度結(jié)合判定綜合濕度與溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)算法判斷是否具備執(zhí)行除霜的必要性。除霜啟動(dòng)條件滿足時(shí)除霜操作開(kāi)始，自動(dòng)或半自動(dòng)商業(yè)模式可以選擇人工干預(yù)停除狀態(tài)以保證智能性和安全性。除霜完成判定除霜過(guò)程后，熱交換器表面無(wú)凝霜或凝霜的情況。恢復(fù)原始運(yùn)行模式融資完成后繼續(xù)對(duì)工作正常運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行監(jiān)控，回到正常除霜控制的循環(huán)中。高效的濕度控制除去霜策略不僅依賴于傳感器的準(zhǔn)確性，還需要運(yùn)行算法和控制系統(tǒng)作出適時(shí)的決策。而且隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，冷媒、傳感器、控制邏輯等方面的優(yōu)化也在不斷地提升除霜效果，降低能耗。通過(guò)不斷優(yōu)化該技術(shù)，在確保除霜高效、頻繁發(fā)生的同時(shí)，還可降低除霜時(shí)能耗和引發(fā)的系統(tǒng)問(wèn)題，提高熱泵機(jī)組整體的應(yīng)用效率和可靠性。2.新興除霜技術(shù)隨著空氣源熱泵技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用范圍的持續(xù)擴(kuò)展，尤其是在嚴(yán)寒地區(qū)冬季低氣溫運(yùn)行場(chǎng)景下，傳統(tǒng)除霜方式（如電加熱除霜、蒸氣壓縮機(jī)制冷除霜）的能耗、效率及對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)面影響等問(wèn)題日益凸顯。為了突破傳統(tǒng)除霜方法的瓶頸，提升低溫工況下的能源利用效率和系統(tǒng)性能，研究人員和工程師們積極探索并推出了一系列新穎的除霜技術(shù)。這些新興技術(shù)致力于在減少除霜過(guò)程對(duì)供熱性能和節(jié)能效益影響的前提下，有效清除機(jī)組換熱翅片上的冰層。本節(jié)將對(duì)幾種具有代表性的新興除霜技術(shù)進(jìn)行介紹與探討。電熱紅外輻射除霜技術(shù)電熱紅外輻射除霜技術(shù)利用紅外線的熱效應(yīng)直接作用于冰層表面，通過(guò)高溫使冰層迅速融化或升華。該技術(shù)通常在換熱器表面安裝紅外加熱元件（如陶瓷管、石英管等）。與電加熱絲直接穿透冰層、加熱翅片管內(nèi)壁不同，紅外輻射主要加熱冰水界面，減少了對(duì)管壁的熱沖擊，理論上能縮短除霜時(shí)間。工作原理：通過(guò)紅外加熱元件產(chǎn)生輻射熱，熱量主要集中在被冰層覆蓋的區(qū)域，使冰層吸收輻射能后溫度升高至融點(diǎn)并融化。其熱量傳遞方式主要為輻射傳熱。特點(diǎn)：除霜速度快：紅外輻射能量集中，效率較高。系統(tǒng)匹配性好：可與傳統(tǒng)壓縮機(jī)組結(jié)合使用，或作為輔助除霜裝置。環(huán)保性：除霜過(guò)程無(wú)氟利昂等介質(zhì)排放。局限性：設(shè)備安裝可能增加額外成本和空間；紅外元件的功率和布置需優(yōu)化設(shè)計(jì)。真空輔助除霜技術(shù)真空輔助除霜是利用真空環(huán)境降低冰的熔點(diǎn)，從而在低于零攝氏度的環(huán)境下促使冰層融化的一種技術(shù)。其核心思想是借助減壓原理，改變冰的物理相變條件。工作原理：系統(tǒng)通過(guò)泵建立局部真空環(huán)境，使換熱器翅片表面冰層所處的環(huán)境氣壓降低，根據(jù)相內(nèi)容原理，水的冰點(diǎn)隨壓力的降低而下降。在低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的真空條件下，冰可以直接升華成水蒸氣，或者融化成液態(tài)水（即使溫度低于0°C），從而易于被吸走。融化后的水通常通過(guò)冷凝水收集和排放系統(tǒng)排出。涉及物理原理：冰的熔點(diǎn)與壓力的關(guān)系。水的三相點(diǎn)（0°C,0.006mbar）表明，在極低壓下冰可以直接升華為水蒸氣。參考文獻(xiàn)，指出冰在1個(gè)大氣壓時(shí)的熔點(diǎn)為0°C，在0.006mbar壓力下其熔點(diǎn)可降至約-56°C。真空輔助除霜就是利用這一原理。特點(diǎn)：能效潛力高：理論上可在更低的溫度下實(shí)現(xiàn)除霜，尤其適用于極寒地區(qū)且能顯著節(jié)能。除霜徹底：真空環(huán)境可確保冰層充分融化或升華。技術(shù)復(fù)雜度與成本：需要真空泵、真空管路及控制系統(tǒng)，設(shè)備初期投資較高，系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)相對(duì)復(fù)雜。穩(wěn)定性：真空度的維持與控制對(duì)除霜效果至關(guān)重要。熱氣體沖刷（ThermalGasBlowing/Induction）除霜技術(shù)此技術(shù)向換熱器翅片間吹送過(guò)熱的熱氣體（通常來(lái)自壓縮機(jī)排氣、冷凝器或輔助熱源），強(qiáng)制空氣流過(guò)翅片表面以清除冰層。工作原理：利用強(qiáng)制對(duì)流加熱。熱氣體的顯熱通過(guò)對(duì)流的方式傳遞給冰層，使其融化；同時(shí)，流動(dòng)的熱氣體還具有機(jī)械沖刷作用，有助于將融化的冰水帶走。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式不同，可分為由外部風(fēng)機(jī)強(qiáng)制吹掃或利用壓縮機(jī)排氣余壓驅(qū)動(dòng)氣流兩種主要形式。特點(diǎn)與比較：強(qiáng)制引風(fēng)式：需要額外風(fēng)機(jī)和動(dòng)力消耗，但除霜效果相對(duì)可控。引射式（Induction式）：通常利用壓縮機(jī)排氣的部分能量，通過(guò)引射器產(chǎn)生高速氣流進(jìn)行沖刷，可減少額外功耗。氣流溫度較高時(shí)除霜效率高，但需注意控制溫度避免過(guò)度加熱。文獻(xiàn)表明，此方法通過(guò)氣體的對(duì)流與對(duì)流沖刷相結(jié)合，除霜效率較高。應(yīng)用形式：有引入干燥熱空氣對(duì)蒸發(fā)器進(jìn)行吹掃，也有引入高溫排氣進(jìn)行冷凝器加熱面除霜等。低能輔助除霜技術(shù)overview除了以上幾種特定技術(shù)外，還有一些旨在降低傳統(tǒng)除霜方法（尤其是電加熱法）能耗的技術(shù)被視為低能輔助或新型策略的一部分。蓄熱式電加熱除霜：采用蓄熱式電加熱器存儲(chǔ)一部分電能或通過(guò)其他方式（如利用壓縮機(jī)制冷過(guò)程余熱）預(yù)熱除霜電加熱元件，平抑除霜時(shí)的瞬時(shí)功率沖擊，降低對(duì)電網(wǎng)或電網(wǎng)峰谷的影響。智能化/預(yù)測(cè)性除霜控制：研究表明，應(yīng)用先進(jìn)的傳感技術(shù)和智能控制算法，不僅可以基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的結(jié)霜程度進(jìn)行優(yōu)化除霜決策，還可以通過(guò)熱力網(wǎng)絡(luò)解耦、運(yùn)行參數(shù)協(xié)同優(yōu)化等方式，在保證除霜效果的前提下減少除霜能耗。例如，一些研究應(yīng)用模糊邏輯控制或基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型的除霜策略。模型構(gòu)建參考：可以建立一個(gè)考慮環(huán)境溫度、負(fù)荷、結(jié)霜累積量、機(jī)組效率等變量的數(shù)學(xué)模型或預(yù)測(cè)模型。例如，能耗模型Edefrost=fTamb,Qload,部分功能替代：如在某些特定工況下，通過(guò)優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)或引入少量外部熱源（如太陽(yáng)能、地源熱泵抽熱等）輔助除霜，減少純電加熱的依賴。這些新興除霜技術(shù)各具特色，仍在不斷研發(fā)與完善中，其技術(shù)成熟度、經(jīng)濟(jì)性以及在工程實(shí)踐中的可靠性有待進(jìn)一步驗(yàn)證和評(píng)估。未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)可能集中在效率更高、更環(huán)境友好、更能適應(yīng)復(fù)雜工況的復(fù)合型除霜解決方案上。2.1智能化除霜系統(tǒng)隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化除霜系統(tǒng)在空氣源熱泵機(jī)組中的應(yīng)用逐漸普及。此系統(tǒng)通過(guò)先進(jìn)的傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及智能控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱泵機(jī)組除霜過(guò)程的自動(dòng)化和智能化管理。智能識(shí)別除霜需求：智能化除霜系統(tǒng)能夠根據(jù)外部環(huán)境溫度、空氣濕度、機(jī)組運(yùn)行時(shí)間等多維度數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)定的算法智能識(shí)別除霜需求。例如，當(dāng)外部環(huán)境溫度低于一定閾值，或機(jī)組運(yùn)行一定時(shí)間后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)除霜模式。這種智能識(shí)別可以有效避免不必要的除霜操作，提高機(jī)組的運(yùn)行效率。自適應(yīng)除霜策略調(diào)整：不同環(huán)境條件下的除霜策略應(yīng)有所不同。智能化除霜系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時(shí)的環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度變化率等，動(dòng)態(tài)調(diào)整除霜策略。例如，當(dāng)環(huán)境濕度較高時(shí)，系統(tǒng)可能會(huì)增加除霜頻率，而在濕度較低時(shí)則減少除霜次數(shù)。這種自適應(yīng)調(diào)整確保了除霜操作的及時(shí)性和有效性。多模式除霜操作：智能化除霜系統(tǒng)通常具備多種除霜模式，如電加熱除霜、熱氣旁通除霜、逆向循環(huán)除霜等。系統(tǒng)能夠根據(jù)當(dāng)前環(huán)境和機(jī)組狀態(tài)選擇合適的除霜模式，例如，在低溫環(huán)境下，系統(tǒng)可能會(huì)優(yōu)先選擇電加熱或熱氣旁通的方式進(jìn)行快速除霜；而在其他情況下，則可能選擇逆向循環(huán)除霜以節(jié)省能源。智能控制與優(yōu)化算法：智能化除霜系統(tǒng)的核心在于其智能控制與優(yōu)化算法。這些算法能夠綜合考慮多種因素，如能耗、運(yùn)行效率、除霜效果等，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制。通過(guò)先進(jìn)的控制算法，系統(tǒng)可以在保證除霜效果的同時(shí)，盡量減少對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響，提高整體運(yùn)行效率。表：不同除霜模式下的性能參數(shù)對(duì)比除霜模式能耗（kWh/h）除霜時(shí)間（min）除霜效率（%）電加熱除霜較高較短較高熱氣旁通除霜中等中等中等逆向循環(huán)除霜較低較長(zhǎng)較低公式：系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)（考慮能耗、效率和時(shí)間）J=fE,T,D其中E2.2熱泵輔助電加熱除霜在低溫環(huán)境下，空氣源熱泵機(jī)組可能面臨結(jié)霜問(wèn)題，影響其運(yùn)行效率和性能。為解決這一問(wèn)題，熱泵輔助電加熱除霜技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本文將對(duì)該技術(shù)的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)行調(diào)研。?原理熱泵輔助電加熱除霜是通過(guò)熱泵系統(tǒng)提供額外的熱量，以提高空氣源熱泵機(jī)組的除霜效率。其工作原理是在低溫環(huán)境下，利用熱泵吸收室外空氣中的熱量，并通過(guò)蒸發(fā)器將這些熱量傳遞給機(jī)組內(nèi)部的制冷劑，使制冷劑從冰霜中吸收熱量并融化。同時(shí)電加熱裝置輔助提供熱量，加速除霜過(guò)程。?技術(shù)特點(diǎn)高效節(jié)能：熱泵輔助電加熱除霜技術(shù)能夠在低溫環(huán)境下高效地吸收和釋放熱量，降低能耗，提高機(jī)組運(yùn)行效率?？焖俪河捎跓岜孟到y(tǒng)的快速熱量傳輸能力，該技術(shù)能夠迅速融化冰霜，減少機(jī)組停機(jī)時(shí)間。適應(yīng)性強(qiáng)：熱泵輔助電加熱除霜技術(shù)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可適用于不同類(lèi)型和容量的空氣源熱泵機(jī)組。環(huán)保低碳：該技術(shù)采用清潔能源，如電能，實(shí)現(xiàn)低碳排放，符合綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)。?應(yīng)用情況目前，熱泵輔助電加熱除霜技術(shù)已在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，如住宅供暖、商業(yè)場(chǎng)所、工業(yè)生產(chǎn)等。以下表格展示了部分應(yīng)用案例：應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景技術(shù)優(yōu)勢(shì)住宅供暖室內(nèi)溫暖舒適節(jié)能高效，環(huán)保低碳商業(yè)場(chǎng)所商場(chǎng)、辦公樓空調(diào)系統(tǒng)提高室內(nèi)溫度，降低能耗工業(yè)生產(chǎn)工廠生產(chǎn)線供暖確保生產(chǎn)環(huán)境穩(wěn)定，提高效率?案例分析以某大型商場(chǎng)為例，該商場(chǎng)采用熱泵輔助電加熱除霜技術(shù)，成功解決了冬季結(jié)霜問(wèn)題。通過(guò)安裝熱泵機(jī)組和電加熱裝置，商場(chǎng)的空調(diào)系統(tǒng)在低溫環(huán)境下運(yùn)行穩(wěn)定，室內(nèi)溫度始終保持在舒適范圍內(nèi)，同時(shí)降低了能耗。熱泵輔助電加熱除霜技術(shù)在低溫環(huán)境下具有顯著的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，相信該技術(shù)將在未來(lái)得到更廣泛的應(yīng)用。2.3新型材料在除霜中的應(yīng)用隨著低溫環(huán)境下空氣源熱泵（ASHP）除霜技術(shù)的不斷發(fā)展，新型材料的引入為提升除霜效率、降低能耗及延長(zhǎng)機(jī)組壽命提供了新的解決路徑。傳統(tǒng)除霜技術(shù)主要依賴電熱或逆循環(huán)方式，但存在能耗高、除霜不徹底等問(wèn)題。而新型材料通過(guò)優(yōu)化換熱表面特性、改善親疏水性能及增強(qiáng)熱傳導(dǎo)能力，顯著提升了除霜過(guò)程的智能化與高效化水平。（1）疏水涂層與超親水材料的應(yīng)用疏水涂層（如含氟聚合物、二氧化硅納米復(fù)合涂層）可減少霜層與換熱器表面的黏附力，實(shí)現(xiàn)“自除霜”效果。實(shí)驗(yàn)表明，采用疏水涂層的翅片表面，霜層脫落所需的溫度閾值降低約35℃，除霜時(shí)間縮短15%20%。相反，超親水材料（如氧化鈦涂層）通過(guò)促進(jìn)水膜快速流動(dòng)，加速霜層融化，適用于高濕度環(huán)境。兩類(lèi)材料的性能對(duì)比如【表】所示。?【表】疏水與超親水材料除霜性能對(duì)比材料類(lèi)型接觸角（°）除霜時(shí)間縮短率能耗降低率適用環(huán)境疏水涂層>12015%~20%10%~15%干冷、低濕度超親水材料<3010%~15%5%~10%濕冷、高濕度（2）相變材料（PCM）的儲(chǔ)熱除霜技術(shù)相變材料（如石蠟、脂肪酸）利用相變過(guò)程中吸收/釋放潛熱的特性，在除霜階段為換熱器提供預(yù)加熱。其熱力學(xué)性能可通過(guò)公式（1）描述：Q其中Q為儲(chǔ)熱量（kJ），m為材料質(zhì)量（kg），ΔH為相變潛熱（kJ/kg）。研究表明，將PCM集成至換熱器中，可使除霜啟動(dòng)延遲時(shí)間延長(zhǎng)30%~40%，同時(shí)減少壓縮機(jī)頻繁啟停導(dǎo)致的能耗損失。（3）導(dǎo)熱增強(qiáng)材料的應(yīng)用碳納米管（CNT）、石墨烯等高導(dǎo)熱材料被用于強(qiáng)化換熱器翅片的導(dǎo)熱性能。例如，此處省略1%~3%CNT的鋁基復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)200W/(m·K)，較純鋁提升50%以上。通過(guò)優(yōu)化翅片結(jié)構(gòu)（如微通道設(shè)計(jì)），結(jié)合高導(dǎo)熱材料，霜層形成速度降低25%，且除霜更均勻。（4）未來(lái)發(fā)展方向未來(lái)新型材料的研究將聚焦于：智能響應(yīng)材料：如溫敏/光敏涂層，可根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)表面特性；復(fù)合功能材料：結(jié)合疏水與導(dǎo)熱特性，實(shí)現(xiàn)“防霜-除霜”一體化；低成本環(huán)保材料：如生物基相變材料，降低生產(chǎn)成本與環(huán)境影響。綜上，新型材料通過(guò)多維度優(yōu)化除霜過(guò)程，為ASHP在低溫環(huán)境下的高效運(yùn)行提供了重要支撐，其與智能控制算法的融合將是未來(lái)技術(shù)突破的關(guān)鍵方向。四、除霜技術(shù)性能評(píng)價(jià)與比較在低溫環(huán)境下，空氣源熱泵機(jī)組的除霜技術(shù)是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。為了全面評(píng)估不同除霜技術(shù)的優(yōu)劣，本研究采用了綜合評(píng)價(jià)方法，包括實(shí)驗(yàn)測(cè)試和理論分析，對(duì)目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的幾種除霜技術(shù)進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)與比較。首先我們考察了熱管式除霜技術(shù)，該技術(shù)利用熱管的高導(dǎo)熱性能，通過(guò)快速加熱翅片來(lái)融化冰霜，具有響應(yīng)速度快、效率高的優(yōu)點(diǎn)。然而其成本相對(duì)較高，且在極端低溫條件下可能無(wú)法有效工作。接著我們分析了電加熱除霜技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)在翅片上直接安裝電加熱元件，實(shí)現(xiàn)快速加熱。雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但能耗較高，且在低溫環(huán)境下效率較低。此外我們還對(duì)比了蒸汽除霜技術(shù)和機(jī)械除霜技術(shù)，蒸汽除霜技術(shù)通過(guò)向翅片表面噴蒸汽，使冰霜迅速融化。這種方法成本較低，但在低溫環(huán)境下，蒸汽的凝結(jié)可能導(dǎo)致效率降低。機(jī)械除霜技術(shù)則通過(guò)機(jī)械方式清除翅片上的冰霜，雖然操作簡(jiǎn)便，但可能會(huì)對(duì)翅片造成損傷。我們根據(jù)上述評(píng)價(jià)結(jié)果，提出了一種結(jié)合多種除霜技術(shù)的混合型方案。該方案結(jié)合了熱管式除霜的高導(dǎo)熱性和電加熱除霜的高效率，同時(shí)降低了蒸汽除霜和機(jī)械除霜的成本和損傷風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)該方案在低溫環(huán)境下的除霜效率和穩(wěn)定性均優(yōu)于單一技術(shù)。通過(guò)對(duì)不同除霜技術(shù)的比較和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，我們得出了適合低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組的除霜技術(shù)方案。該方案不僅提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，還降低了能耗和成本，為空氣源熱泵機(jī)組的高效穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。1.除霜效率評(píng)價(jià)對(duì)低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組除霜性能的深入理解和持續(xù)優(yōu)化，核心在于對(duì)除霜效率的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。衡量除霜效率是一個(gè)多維度的問(wèn)題，其關(guān)鍵目標(biāo)是在有效排除管道及換熱器表面積雪與結(jié)霜的同時(shí)，將除霜所消耗的能量和因此造成的系統(tǒng)性能衰減（如短期供冷/制熱能力下降、輸入功率增加等）降至最低。評(píng)價(jià)除霜效率涉及多個(gè)關(guān)聯(lián)參數(shù)和綜合指標(biāo)，旨在全面反映除霜過(guò)程的效能。（1）關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)除霜效率時(shí)，通常關(guān)注以下幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：除霜時(shí)間(DefrostDuration,T_d):指完成一次除霜循環(huán)所消耗的時(shí)間。更短的除霜時(shí)間通常意味著更高的系統(tǒng)運(yùn)行頻率或更快的除霜響應(yīng)，但也可能伴隨除霜不徹底的風(fēng)險(xiǎn)。單位通常為秒(s)或分鐘(min)。除霜耗能(DefrostEnergyConsumption,E_d):指執(zhí)行除霜循環(huán)所消耗的總能量。這通常是一段時(shí)間內(nèi)（對(duì)ShouldBelessthanN/AThanks-一次完整的除霜周期）系統(tǒng)輸入電力的積分。單位通常為千瓦時(shí)(kWh)或瓦時(shí)(Wh)。除霜期間額外功耗(ExtraPowerConsumptionduringDefrost,ΔP_d):相較于同時(shí)間段正常工況下的功耗增加量。這反映了除霜過(guò)程對(duì)系統(tǒng)能耗的直接影響，單位通常為瓦(W)或千瓦(kW)。除霜后性能恢復(fù)時(shí)間(RecoveryTimeafterDefrost,T_r):從除霜結(jié)束到機(jī)組性能（如制熱量、制冷量）恢復(fù)到正常水平所需的時(shí)間。過(guò)長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間意味著除霜過(guò)程的持續(xù)影響，降低了運(yùn)行的連續(xù)性。（2）評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)計(jì)算除霜效率的綜合評(píng)價(jià)往往通過(guò)計(jì)算特定效率指標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中最常用的指標(biāo)包括：除霜效率系數(shù)(DefrostEfficiencyFactor,DEF):該指標(biāo)旨在量化除霜過(guò)程的有效性，考慮了除霜的產(chǎn)出（清除的霜量所具有的熱量或能效改進(jìn)潛力）和投入（除霜消耗的能量）。其定義可表述為：DEF=(某種性能指標(biāo)恢復(fù)增益)/(除霜總能耗E_d)其中“性能指標(biāo)恢復(fù)增益”可以有多種定義方式，例如：除霜后性能恢復(fù)所減少的(供冷/制熱需求量)(Q_loss_reduced)。與未除霜情況下相比，因霜層消除而避免的多耗能量?；蛘咴谀M中以除霜時(shí)間縮短的百分比等方式體現(xiàn)。重要說(shuō)明：具體選用哪種Gain表現(xiàn)形式需要明確定義，并可能因評(píng)價(jià)目標(biāo)（側(cè)重節(jié)能、側(cè)重快速恢復(fù)、側(cè)重保證末端舒適度等）而異。有時(shí)DEF也簡(jiǎn)化為制熱/制冷系數(shù)(COP/HSP)在除霜循環(huán)與非除霜循環(huán)狀態(tài)下的比值變化。除霜耗能占比(DefrostEnergyRatio,DER):評(píng)價(jià)除霜能耗相對(duì)于整個(gè)循環(huán)（或特定時(shí)間段）總能耗的比重。此指標(biāo)反映了除霜對(duì)整體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響程度。DER=E_d/E_total其中E_total為包含除霜周期的整個(gè)評(píng)估時(shí)間段內(nèi)的總能耗。（3）表格示例為更直觀地展示不同除霜策略的效率評(píng)價(jià)結(jié)果，可使用如下類(lèi)型的表格（示例）：除霜策略/參數(shù)除霜時(shí)間(T_d,min)除霜耗能(E_d,kWh)除霜期間額外功耗(ΔP_d,kW)除霜后性能恢復(fù)時(shí)間(T_r,min)除霜效率系數(shù)(DEF)除霜耗能占比(DER)策略A(傳統(tǒng)電加熱)201.85.5250.8512%策略B(熱氣旁通流化除霜)151.24.0151.059%策略C(冷凝水輔助)180.93.8201.16%注意：上表數(shù)據(jù)僅為示例，旨在說(shuō)明評(píng)價(jià)結(jié)果的可呈現(xiàn)形式。實(shí)際調(diào)研中應(yīng)填充真實(shí)、可比的實(shí)驗(yàn)或模擬數(shù)據(jù)。DEF的具體計(jì)算方法需要根據(jù)選定的Gain定義進(jìn)行精確量化。（4）低溫環(huán)境特殊性在低溫（例如低于0°C）環(huán)境下的除霜效率評(píng)價(jià)需特別關(guān)注以下幾點(diǎn)：霜層特性:低溫下形成的霜通常致密且包含更多的固態(tài)冰晶，可能需要更高的能量或更有效的流化方式才能融化。能耗影響:低溫環(huán)境（尤其是干燥寒冷天氣）使得空氣象能的獲取更為困難，這意味著除霜過(guò)程對(duì)總系統(tǒng)性能的影響（即ΔP_d）可能更為顯著，使得DEF等指標(biāo)的評(píng)價(jià)更為關(guān)鍵。除霜頻率:低溫時(shí)節(jié)可能需要更頻繁地進(jìn)行除霜，這將導(dǎo)致除霜時(shí)間和除霜耗能占比(DER)在整體運(yùn)行中占據(jù)更大比重，對(duì)全年系統(tǒng)能效和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生更關(guān)鍵的影響。綜合運(yùn)用上述評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法，能夠定量地評(píng)估不同低溫環(huán)境下的除霜技術(shù)方案或優(yōu)化措施的有效性，為選擇合適的除霜策略、優(yōu)化控制邏輯以及降低空氣源熱泵在嚴(yán)寒地區(qū)的運(yùn)行成本提供重要的數(shù)據(jù)支撐。2.能耗及經(jīng)濟(jì)性比較在實(shí)際應(yīng)用中，低溫環(huán)境下空氣源熱泵機(jī)組的除霜性能直接影響其整體能效及運(yùn)行成本。除霜過(guò)程通常需要消耗額外的能量，這對(duì)系統(tǒng)的熱平衡和經(jīng)濟(jì)效益構(gòu)thành了顯著的挑戰(zhàn)。為此，本研究從能耗及經(jīng)濟(jì)性角度，對(duì)比評(píng)估了現(xiàn)有幾種主流除霜技術(shù)的性能表現(xiàn)。?能耗對(duì)比分析空氣源熱泵在低溫工況下，因霜層覆蓋換熱器翅片導(dǎo)致?lián)Q熱效率大幅下降，進(jìn)而觸發(fā)除霜循環(huán)。常見(jiàn)的除霜方式包括電加熱除霜、熱泵除霜（即熱交換器除霜）以及電輔助熱泵除霜等。不同除霜方式的能耗特性存在明顯差異。電加熱除霜方式最為直接，通過(guò)加熱元件直接融化霜層，但其耗電量相對(duì)于系統(tǒng)總制冷/制熱量而言較高。根據(jù)文獻(xiàn)記載，在-10℃的環(huán)境溫度下，電加熱除霜過(guò)程可能使系統(tǒng)的附加能耗達(dá)到制冷量的20%-30%。其能耗計(jì)算可簡(jiǎn)化表達(dá)為：E式中，E電加熱代表除霜過(guò)程的電能耗；Q除霜需求為完全清除霜層的理論熱能需求，通常取決于霜層厚度、水汽化潛熱等因素；相比之下，熱泵除霜技術(shù)通過(guò)逆向運(yùn)行系統(tǒng)，利用少量電能為壓縮機(jī)做功，進(jìn)而吸收空氣中的熱量除霜，綜合能效比電加熱除霜顯著提高。其能耗可表述為：E其中COP對(duì)于電輔助熱泵除霜，其運(yùn)行策略介于兩者之間，即在熱泵運(yùn)行基礎(chǔ)上增加電加熱補(bǔ)充。這種方式在部分工況下能有效平衡除霜效果與能耗，但需通過(guò)智能控制算法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。其綜合能耗表達(dá)式為：E電輔助?經(jīng)濟(jì)性評(píng)估經(jīng)濟(jì)性評(píng)估主要從長(zhǎng)期運(yùn)行成本角度進(jìn)行，除霜系統(tǒng)壽命周期成本（LCC）主要由初始投資成本（IC）和年運(yùn)行成本（AOC）構(gòu)成，可表示為：LCC其中AOC以某一?raya50kW空氣源熱泵在東北地區(qū)冬季應(yīng)用場(chǎng)景為例，對(duì)比測(cè)算不同除霜方式的經(jīng)濟(jì)性差異。假定每年需執(zhí)行除霜循環(huán)5次，其它參數(shù)值設(shè)定如下表所示：方式COP工況值平均可耗（kWh/次）設(shè)備報(bào)價(jià)（元）年維護(hù)費(fèi)（元）折現(xiàn)率電加熱-250180005000.06熱泵2.070250003000.06電輔助1.8120220007000.06基于上述參數(shù)，計(jì)算得到30年壽命周期內(nèi)，三種方式的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。結(jié)果如【表】所示：【表】各方式30年生命周期成本對(duì)比方式初始投資（元）年均運(yùn)行成本（元）30年累計(jì)折現(xiàn)成本（元）總LCC（元）電加熱1800015850XXXXXXXX熱泵250005250XXXXXXXX電輔助220009250XXXXXXXX分析結(jié)果表明：熱泵除霜方式因其運(yùn)行成本顯著低于電加熱，雖然在設(shè)備初期投入較高，但從生命周期總成本角度看明顯具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。電輔助方式則表現(xiàn)適中，適合對(duì)初始投資敏感且運(yùn)行工況允許此類(lèi)策略的應(yīng)用場(chǎng)景。實(shí)際選型時(shí)，還應(yīng)結(jié)合地區(qū)電價(jià)、補(bǔ)貼政策等因素進(jìn)行綜合評(píng)估。?結(jié)論能耗對(duì)比表明，低溫環(huán)境下空氣源熱泵的除霜方式選擇對(duì)系統(tǒng)能效具有決定性影響。理論上，熱泵除霜能效改善幅度可達(dá)80%以上，但對(duì)環(huán)境溫度及霜層條件較為敏感；電輔助方式能兼顧實(shí)際運(yùn)行性，但靈活性相對(duì)受限。經(jīng)濟(jì)性評(píng)估進(jìn)一步顯示，熱泵除霜在中長(zhǎng)期運(yùn)行中對(duì)成本控制具有顯著優(yōu)勢(shì)，建議優(yōu)先推廣應(yīng)用。而電加熱方式雖設(shè)備簡(jiǎn)單，但長(zhǎng)期運(yùn)行成本過(guò)高，不宜作為大型或常年運(yùn)行的系統(tǒng)首選方案。下一節(jié)將結(jié)合具體工程案例，深入探討不同除霜技術(shù)的適用性差異。3.適應(yīng)性分析低溫環(huán)境對(duì)熱泵機(jī)組的除霜技術(shù)和操作的適應(yīng)性提出了特殊要求。在極端寒冷的氣候條件下，機(jī)組的重要性倍加，其能效、能持續(xù)運(yùn)行的時(shí)間、以及防結(jié)霜性能都是需核心考慮的要素。熱泵系統(tǒng)旨在低溫總能轉(zhuǎn)換效率的前提下，實(shí)現(xiàn)制熱效果的最大化。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，熱泵需采用高效的除霜技術(shù)以防止蒸發(fā)器表面結(jié)霜。根據(jù)環(huán)境條件的變化，控制系統(tǒng)必須靈活調(diào)節(jié)除霜啟動(dòng)頻率和持續(xù)時(shí)間?！颈砀瘛浚撼夹g(shù)關(guān)鍵參數(shù)熱泵模型位置環(huán)境溫度(C)啟動(dòng)頻率分鐘持續(xù)除霜時(shí)間(min)室外單元低于-515-308-20現(xiàn)行的熱泵技術(shù)通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的傳感器和控制器來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)境狀況。比如，基于環(huán)境溫度的智能除霜算法、霜