一、蒸發器結霜的原因

       由于空氣相對濕度都比較高。制冷系統正常運行時，蒸發器的表面溫度遠低于空氣的露點溫度，空氣中的水分會析出而凝結在蒸發器管壁上。當管壁溫度低于0℃時，水露則凝結成霜。

      

二、霜層對制冷系統的影響

        在蒸發器表面結霜的早期，由于霜層形成時釋放潛熱，且增加了傳熱表面的粗糙度及傳熱面積，對蒸發器的傳熱能力有所加強（當管路的當量直徑小于臨界熱絕緣半徑時，霜層的積聚促進制冷劑與空氣之間的換熱，當其大于臨界熱絕緣半徑時霜層阻礙制冷劑與空氣之間的換熱）。

       隨著霜層的加厚，翅片間的有效空氣流通面積減少，增加了空氣的流動阻力，降低了空氣的流量增加了蒸發器內工質與空氣間的傳熱熱阻，因而使蒸發器的傳熱惡化，工質從空氣的吸熱能力下，降制冷量減小，冷間降溫困難，制冷壓縮機功耗增大，制冷效率下降。

【注】霜層的熱導率只有0.3W/(m·K)左右，而銅管壁的熱導率為36-49 W/(m·K）霜層的熱導率遠比銅管壁的熱導率小。在相同厚度的情況下，霜層熱阻約為銅管壁熱阻的120倍以上。

        由于空氣向蒸發器內工質的傳熱能力減弱，使蒸發器內的液態工質有可能無法全部吸熱氣化，導致工質液體進入壓縮機，造成液擊，損壞壓縮機。

        相對濕度越大，蒸發器表面霜層厚度增加越快，翅片間空氣流通面積就越容易被堵塞。隨著蒸發溫度的降低，霜從針形向致密形轉變，霜層密度增加。

      

三、傳統除霜方法

1、人工除霜（掃霜）

工作方式：用掃帚直接掃去冷卻排管蒸發器上的霜層，或用月牙形除霜鏟等專用工具對冷卻排管蒸發器上的鏟等專用工具對冷卻排管蒸發器上的霜層進行鏟除。

適用范圍：光滑排管蒸發器，多用于小型冷庫及排管不多的地方

效果：除霜不徹底

優點：可不停止蒸發器工作，不影響冷間降溫

缺點：勞動強度大

2、自然除霜（停機除霜）

        在溫度不低于5℃的冷庫中，可以采用自然除霜方式。它是在除霜時，令壓縮機停機、使蒸發器的制冷作用停止一段時間，這期間風機仍繼續運行，靠吹過蒸發器的庫內空氣的熱焓將表面霜層化掉

3、水融霜   

工作方式：利用噴水裝置，向蒸發器外表面噴水，使霜層被水的熱量融化并沖掉

適用范圍：帶有排水管道的冷風機

效果：融霜效果好

優點：時間短，操作簡單，便于管理

缺點：蒸發器管道內的油污無法排出，水量消耗較大

需要有嚴格的技術措施，防止水對冷庫造成危害

4、電加熱除霜   

工作方式：用電加熱提供化霜熱，電熱元件附在翅片上，為了防止融化后的霜水在排出庫房之前再結冰，還必須在接水盤和排水管上纏繞帶狀加熱器，融化后的霜水應及時排到庫外

適用范圍：翅片管式冷風機，小型制冷裝置或單個庫房

效果：融霜效果好

優點：融霜方便，操作簡單，易于實現自動化控制

缺點：消耗電能較多，冷間溫度波動大，融霜時需要停止冷風機的運行，并關閉供液閥門

5、熱工質氣體除霜   

工作方式：利用壓縮機排出過熱蒸汽的顯熱和潛熱，加熱并融化蒸發器外表面的凝霜層

適用范圍：所有形式的蒸發器，多用于大型冷庫和氨壓縮制冷系統

效果：融霜效果好

優點：時間短，勞動強度低，可將蒸發器內的油和污物排出

缺點：操作較復雜，能量損失大，融霜時需停止蒸發器工作

      將制冷壓縮機排出的制冷劑高溫過熱蒸汽，經油分離器分油后引入蒸發器內，利用過熱蒸汽的顯熱和潛熱，來加熱和融化蒸發器外表面的凝霜。同時，利用制冷劑過熱蒸汽的壓力，還可以將蒸發器內的油和污物排出。過熱蒸汽放熱后變為液體，同蒸發器內原有的積液一道排入排液桶或低壓循環儲液器中。

6、四通閥換向逆向除霜  

        四通閥換向，制冷系統原來的高低壓部分切換，四通閥動作后，系統由正常制熱循環方式切換到除霜循環，系統中各點的制冷劑狀態是一個動態變化過程。與制冷系統在平衡狀態下啟動的動態變化過程不同。而對于除霜循環，當四通閥動作后，風側換熱器的原低壓與四通閥到壓縮機排氣口的高壓管路接通，室內換熱器的高壓系統與四通閥到壓縮機進氣口的低壓管路接通，所以在除霜循環開始后系統高壓側與低壓側有一個自身的壓力平衡。

【注】制冷裝置正常啟動時，系統從壓縮機排氣口到節流閥進口（包括冷凝器和高壓貯液器）的高壓側壓力是均衡的，從節流閥出口到壓縮機吸氣口（包括蒸發器和氣液分離器）的低壓側壓力也是均衡的。當熱泵系統啟動后，在壓縮機的驅動下，系統高壓側和低壓側的壓力分別向不同的方向一致變化。

四通閥換向逆向除霜缺點   

1）四通閥換向，制冷系統原來的高低壓部分切換，這使制冷系統出現“奔油”現象，降低系統的可靠性和使用壽命；

2）除霜時制冷劑要從供熱系統中吸取熱量用于除霜,這就造成供熱水的溫度急劇波動,因而影響了空調系統的舒適性；

3）從除霜開始到除霜結束,四通閥要動作兩次,系統的高低壓同時也切換兩次再重新建立平衡,這就使系統除霜過程總的時間加長。

      

四、新型除霜方法

1、顯熱除霜   

       顯熱除霜是指利用制冷系統壓縮機排氣管至電子膨脹閥前的旁通回路,將壓縮機的高溫高壓排氣直接引到電子膨脹閥前,再經過電子膨脹閥的等焓節流將壓縮機排氣引入空氣換熱器中,通過壓縮機排氣熱量將空氣換熱器翅片外側的霜層除掉,同時保證制冷劑在空氣換熱器中只進行顯熱交換而不進行冷凝。

        保證顯熱除霜運行(制冷劑在空氣換熱器中只降溫不冷凝)的關鍵是除霜過程中對空氣換熱器中制冷劑壓力進行控制。而通過控制電子膨脹閥的不同開度就可以實現對空氣換熱器制冷劑壓力的調節。電子膨脹閥代替了傳統制冷系統中的節流元件—熱力膨脹閥。

除霜的過程中四通閥不需換向,這樣原有因為四通閥換向除霜所帶來的各種問題都得到了解決。除霜的熱量來源為壓縮機所做出的功和壓縮機殼體的蓄熱量兩部分。

       隨著制冷劑的繼續流動,制冷劑進一步降溫,這時制冷劑是否會因為放出潛熱而冷凝呢?從壓焓圖上可以看到,制冷劑不冷凝的條件是空氣換熱器中制冷劑壓力所對應的飽和溫度低于管外的霜層溫度。因為這時制冷劑沒有辦法將它的冷凝潛熱排放,最多制冷劑只能冷卻到和霜層溫度相等。

2、超聲波除霜   

        蒸發器的復雜結構使得在其中傳播的導波不斷與界面發生反射和折射的相互作用，為使超聲振動能夠有效地從蒸發器銅管傳遞到翅片上，必須在蒸發器表面加裝傳振板。

        當翅片表面結霜后，在霜層與翅片界面處同時出現zy和zz方向剪切應力。zy平面剪切應力對霜層具有剝離作用，而zz平面剪切應力對覆冰具有破碎作用，這兩種應力分別是由Lamb波和SH波在霜層與翅片界面處因材料之間的不同產生波速差所致。當這兩種應力的合力大于霜層的黏附應力時霜層脫落，達到除霜的目的。

        傳統逆循環除霜技術是超聲除霜能耗的22-88倍，超聲除霜效率約為逆循環除霜效率的7-29倍。