空氣源熱泵除霜系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)、節(jié)流機(jī)構(gòu)、四通換向閥、氣液分離器、蓄能換熱器、過(guò)濾器、電磁閥等組成。逆循環(huán)除霜技術(shù)中利用四通換向閥改變制冷劑流向，機(jī)組逆向運(yùn)行，除霜能量來(lái)自于壓縮機(jī)耗功和從室內(nèi)吸收的熱量，使制熱狀態(tài)變?yōu)橹评錉顟B(tài)，室外機(jī)變?yōu)槔淠鬟M(jìn)行除霜。在除霜期間，壓縮機(jī)排出的過(guò)熱狀態(tài)制冷劑蒸汽被送到室外機(jī)盤(pán)管進(jìn)行融霜。當(dāng)融霜完成后，熱泵運(yùn)行再次逆轉(zhuǎn)，重新開(kāi)始供熱，從而達(dá)成除霜的目的。這種方法不需要附加其他設(shè)備，除霜時(shí)間短，但是在除霜運(yùn)行時(shí)，需要從建筑物內(nèi)吸熱，降低了室內(nèi)環(huán)境舒適性，換向閥需頻繁換向，易磨損且噪音較大，系統(tǒng)參數(shù)變化較大，并且在壓縮機(jī)停止供熱后，室內(nèi)溫度降低，對(duì)舒適度的影響較大。
在如今經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展、環(huán)境污染嚴(yán)重的年代，空氣源熱泵憑借著它的特點(diǎn)將會(huì)被廣泛應(yīng)用，具有廣大的市場(chǎng)前景及應(yīng)用價(jià)值。但是空氣源熱泵的結(jié)霜問(wèn)題制約著其發(fā)展，對(duì)于這些問(wèn)題，空氣能源網(wǎng)專家認(rèn)為，需要各大廠商設(shè)計(jì)新的換熱器形式、尋找合適的除霜熱源以及選擇合理的除霜點(diǎn)，優(yōu)化機(jī)組除霜控制策略。隨著環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，人們的生活水平逐步提高，空氣源熱泵的使用已經(jīng)越來(lái)越廣泛了。但是由于空氣源熱泵結(jié)霜現(xiàn)象的出現(xiàn)，使得它已經(jīng)成為影響空氣源熱泵發(fā)展的一大問(wèn)題。
空氣源熱泵是眾多熱泵技術(shù)中的一種，它以電能為驅(qū)動(dòng)，夏季以室外空氣作為冷源，將冷量由系統(tǒng)輸送至室內(nèi)；冬季以室外空氣為熱源，將熱量由系統(tǒng)輸送至室內(nèi)?？諝庠礋岜米鳛橐环N低位熱源其儲(chǔ)量豐富，而且與傳統(tǒng)的供熱方式相比，空氣源熱泵既可以降低能耗，也可以減少對(duì)環(huán)境的污染。并且空氣源熱泵有著既能供熱又可以供冷、占用建筑空間小等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越多地方的青睞。
但是，空氣源熱泵運(yùn)行受周?chē)h(huán)境的溫濕度影響較大，在低溫環(huán)境下也存在著制熱量衰減和結(jié)霜的問(wèn)題。在冬季空氣源熱泵對(duì)室內(nèi)進(jìn)行供熱時(shí)，如果室外盤(pán)管的表面溫度低于0℃并且低于室外空氣的露點(diǎn)溫度，空氣源熱泵的室外盤(pán)管就會(huì)結(jié)霜。而空氣源熱泵室外換熱器表面的結(jié)霜會(huì)導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行的可靠性差，結(jié)霜對(duì)熱泵運(yùn)行主要有兩個(gè)影響：其一是大量結(jié)霜聚集會(huì)使蒸發(fā)器傳熱性能減弱，其二是結(jié)霜阻礙了室外盤(pán)管間的氣體流動(dòng)，風(fēng)機(jī)能量損耗增加。因此，隨著室外換熱器壁面霜層的增多，室外換熱器蒸發(fā)溫度下降、機(jī)組制熱量減少、風(fēng)機(jī)性能衰減、輸入電流增大、供熱性能系數(shù)降低，嚴(yán)重時(shí)壓縮機(jī)會(huì)停止運(yùn)行，以致機(jī)組不能正常工作。
空氣源熱泵在低溫高濕狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的結(jié)霜和除霜問(wèn)題已成為制約其高效運(yùn)行的瓶頸，如何能夠有效的延緩空氣源熱泵結(jié)霜和高效快速的實(shí)現(xiàn)室外換熱器除霜，減小因結(jié)霜和除霜過(guò)程對(duì)熱泵機(jī)組和室內(nèi)環(huán)境造成的不利影響是關(guān)系到空氣源熱泵能否更廣泛和高效運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，研究和有效解決空氣源熱泵結(jié)霜問(wèn)題對(duì)于推廣空氣源熱泵技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。
在供熱、制冷系統(tǒng)中，結(jié)霜是一種非常普遍的現(xiàn)象。當(dāng)空氣中的水蒸氣接觸到溫度低于空氣露點(diǎn)溫度的表面時(shí)，就會(huì)發(fā)生相變結(jié)霜現(xiàn)象。在成霜初期，獨(dú)立分散的霜類(lèi)似于肋片，可以起到強(qiáng)化傳熱的作用，但隨著時(shí)間的推移，整個(gè)冷表面逐漸被霜所覆蓋，形成連續(xù)的霜層。作為多孔介質(zhì)的霜層由于導(dǎo)熱系數(shù)小，不僅會(huì)降低系統(tǒng)的傳熱性能，增加能耗，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐上到y(tǒng)堵塞，引發(fā)非常嚴(yán)重的后果。因此，研究結(jié)霜的機(jī)理以及發(fā)現(xiàn)有效的除霜方法一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。由于空氣源熱泵冬季采用空氣作為熱源，所以，隨著室外溫度的降低其蒸發(fā)溫度也隨之降低，蒸發(fā)器表面溫度隨之下降甚至低于0℃。此時(shí)當(dāng)室外空氣在流經(jīng)蒸發(fā)器被冷卻時(shí)其所含的水分就會(huì)析出并依附于蒸發(fā)器表面形成霜層。
研究顯示，結(jié)霜現(xiàn)象發(fā)生的可能范圍是-12.8℃到5.8℃，室外干球溫度t和相對(duì)濕度φ是影響熱泵結(jié)霜的主要因素。當(dāng)溫度和相對(duì)濕度達(dá)到一定條件后就容易出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象。自然對(duì)流條件下豎直壁面的結(jié)霜實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，霜層形成達(dá)到準(zhǔn)平衡狀態(tài)的時(shí)間大約需要3h，霜層表面溫度接近0℃，其后在0℃上下振蕩，并且振蕩周期隨著環(huán)境相對(duì)濕度變化而變化。