摘要：现阶段，在日常生活中为了保证人们能够吃到新鲜健康的食物，冷库是必不可少，其中结霜在低温冷库中是一个不可避免的问题，目前低温冷所采用的常融霜方法有：电热、水冲和气等 所采用的常融霜方法有：电热、水冲和气等。同时对于电热融霜方式，由于电加热镶嵌盘管翅片表面，这样在融霜过程中就只有一部分量用于电加热镶嵌盘管翅片表面，绝大部分电热量都损耗掉，并且这部分热量会促使库房的温度升高，特别是在低温冷库中造成比较大的冷库库温波动。智能热气融霜是目前国内外公认的节能融霜方式，它是利用了压缩机的排气的废热来对盘管进行融霜，并且采用原本的盘管管路，融霜速度快，对库温造成的影响小，热损失也比较小，具有非常显著的成效。基于此，本文智能热气融霜在低温冷库并联制冷系统中的应用，希望对相关人士有所帮助。
关键词：智能热气融霜；低温冷库并联；制冷系统
1 霜负荷的分析
由于空气含有一定量的水蒸汽，当冷风机盘管的表面温度低于冷库内露点温度时，冷库内空气中的水蒸汽便会凝结成液态水，并且在温度低于0℃时，水会在盘管的翅片上结霜，随着系统的运行，翅片上的霜会越积越厚，如不及时清除，霜层会覆盖在翅片表面，从而使得盘管的传热性能急剧下降。同时霜层的厚度会使得盘管的风阻变大，使得盘管的整体性能下降，风量减小。实际上，冷风机的风量在整个盘管截面上分布并不均匀，结霜情况也是不均匀的，很难对霜层的厚度进行定量的测量。所以我们只能通过对冷风机盘管的冷量分析以及空气状态的分析，来定量的判断翅片上结霜的量。并通过对风量的衰减以及制冷剂侧的冷量衰减分析，从而确定融霜开始时间。
关于盘管结霜量的计算，为了分析方便，这里取一台冷风机为分析对象，并假设风量在整个盘管截面上的分布是均匀的，则在盘管表面各个位置的风速都是一样的。冷风机一旦选定，风量也就确定了，这里可以采用风速仪来测量通过盘管的风量。采用温湿度传感器测量进风温湿度和出风温湿度。在一定大气压下，空气的状态参数t，d，φ，i 及pq 反映了湿空气的状态，并且各个状态参数之间存在着某种联系，只要知道任意两个独立的状态参数就可以根据有关公式确定其余的状态参数，或者说可以确定湿空气的状态。所以，可以通过比较容易测量的空气侧的参数，就能够知道此时空气所处的状态。
2 融霜热气量的分析
低温冷库的负载中，由于各个库温的情况不同，负荷的分布会有些差别，但大多数情况下，冷库总负荷中有70%是显热负荷，30%是潜热负荷。在低温环境下，即使空气的相对湿度很高，但是它实际所含有的水汽只有很少一部分，但是由于开关库门所带来的湿负荷，这部分的湿负荷占了房间总负荷的比重较大。此外，融霜过程中由于盘管的温差，使得盘管会与冷库内空气进行辐射传热和温差对流传热。热气融霜过程中，高温制冷剂释放的热量绝大部分会用于融霜，而对周围温度的影响很小，对库温的影响不超过3℃，而热气作用时间不会超过10 分钟就能够保证霜层融化殆尽，此时已经能够保证盘管的霜层完全融化殆尽。该部分温升对于冷库造成的负荷占总负荷不超过9%（电热融霜会造成对库温的影响在10℃左右，融霜时间一般在30分钟，占冷库总负荷大概25%。即为2 倍的霜负荷Q。但是热气融霜作用时间短，只有10 分钟，而结霜负荷作用时间长有5.5 个小时（在冷库计算中，对于热气融霜系统，负荷按照制冷持续22 小时进行计算，按照一天融霜4 次计算，所以单次融霜时间间隔内的结霜负荷作用时间为22/4=5.5 小时）。则总的热气负荷为：
该负荷Lh 即为热气融霜所需要投入的热气负载。
3 智能热气融霜在低温冷库并联制冷系统中的应用
3.1按需融霜契机
（1）融霜开始时间点
由于霜层的形成，厚度增加会由于霜层的形成，厚度增加会直接导致制冷剂在盘管内 蒸发温度的降低以及盘管两侧空气压降的增大，换热效率低盘管两侧空气压降的增大，换热效率低。这是因为结霜一方面增加了蒸发 器的导热阻，增大了空气的流通阻力，使得压降增大，空气流量降低，从而增大了空气侧对流换热阻，降低了蒸发器的平均换热系数；另一方面，降低了蒸发温度，使系统功耗增大，能效比降低；如果霜层过厚，换热量将急剧减少。实验表明低温工况下，影响翅片管蒸发器换热效率的主要原因不是霜层阻增加而结造成 工况下，影响翅片管蒸发器换热效率的主要原因不是霜层阻增加而结造成工况下，影响翅片管蒸发器换热效率的主要原因不是霜层阻增加而结造成的空气流动阻力增加。所以通常情况下，低温冷风机盘管翅片间距至少在6mm以上以减少空气流动的阻力。但是由于风量及制冷剂在 管内流动的不均匀性，会导致内流动的不均匀性，会导致结霜层厚度的不均匀性，所以很难用霜层厚度来作为融依据。不过当盘管翅片结很难用霜 层厚度作为融依据。不过当盘管翅片结时，对于蒸发器来说不论是霜层的热阻增加还空气流动力时，对于蒸发器来说不论是霜层的热阻增加还空气流动力时，对于蒸发器来说不论是霜层的热阻增加还空气流动力其结果就是盘管的传热效率会下降，而其表现就是对应的盘管制冷能力将下降。所以通过监测系统制冷量的衰减，就能够间接的反映出冷风机盘管结霜情况，并且以此作为融能够间接的反映出冷风机盘管结霜情况，并且以此作为融控制参数容易、便于测量，可以很好的实现按需融霜。
（2）融霜终止时间点
融霜终止时间的确定相对容易和灵活，最重要是保证层完全化并排出到融霜终止时间的确定相对容易和灵活，最重要是保证层完全化并排出到室外，如果融霜时间过长，当然能够保证霜层完全融化，但是会造成冷库内温度的较大温度波动以及额外的热负荷；如果融霜时间不够，会造成融霜不尽，影响下一循环的制冷效果。当盘管温度达到10℃，盘管上的霜就已经融化殆尽了，并且这时候引起的温升不超过3K，所以可以采用盘管的温度作为融霜终止的信号，即融霜开始以后，停止融霜。
3.2 单冷风机融霜控制
这里采用通过对制冷剂侧的焓值测量来测量冷风机，为了确保测量的准确性，冷风机出口制剂状态一定要处于过热状态，也就是完全的气态，所以必须采用电子膨胀阀，也就是完全的气所以必须采用电子膨胀阀。同时为了分析的方便，这里假设制冷剂在系统运行的整个过程中，一直是连续每状态物性稳定的。
压力传感器P1 以及流量传感器负责测量进入膨胀阀之前的制冷剂的物性参数，然后通过计算可以知道进入冷风机蒸发盘管的制冷剂的焓值；温度传感器T2 和压力传感器P2 负责测量制冷剂出冷风机盘管时的物性参数，通过计算可以得知出冷风机蒸发盘管的制冷剂的焓值。同时T2 和P2 也是控制电子膨胀阀的重要控制参数，通过这两个参数可以准确的计算出制冷剂出盘管后的过热度，该过热度与预设的电子膨胀阀的过热度进行比较，可以准确控制电子膨胀阀的开度，从而保证适量的供液量和合适的过热度。
3.3热回收系统的控制
热回收系统采用了 0℃-30 ℃的蓄能媒质的热容作为气融霜所需要最大负载，同时在板式换热器的选择上采用了最高温度效率作为计算依据，保证了在温度达到30℃之前，板式换热器的效率，简化整个控制过程，这里我们只需要监测板式换热器的出液温度以及进出液温差。
当进出液温差大于3K时，说明进入板式换热器的液体流量不足以带走此时的热气废热，所以需要打开电动阀M1以增大进入板式换热器的液体流量，从而减小进出液温差。当进出液温差小3K时，说明此时系统中的热气废热已经全部被回收，或回收回路所提供的液体流量偏大，所以此时需要关闭电动阀M1以减少进入板式换热器的液体流量，从而增加进出液温差。
4 结束语
综上所述，智能热气融霜在低温冷库并联制冷系统中的应用起到了抛砖引玉的作用，不仅突破了传统的热气融霜思维，还引入了热回收概念融霜思维，对热气融霜中存在的不足问题进行有效解决，特别是低温的使得热气融霜在冷库应用中成为了主要的融霜方式，并且得到非常广泛的推广。
参考文献
[1]刘恩海，南晓红，何媛.低温冷风机结霜特性的研究及其融霜方法的改进[J].制冷学报，2014，28（2）：56-60.
[2]王亞军.食品储藏用冰箱异味成分分析及除味探索[D].杭州：浙江大学，2015（11）：345.
论文作者:王立刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/13
标签：盘管论文; 热气论文; 负荷论文; 冷库论文; 制冷剂论文; 低温论文; 蒸发器论文; 《基层建设》2018年第17期论文;