在欧美国家的冷链物流冷库中，制冷系统采用热气融霜方式是最为普遍的。笔者在美国以及欧洲参观的20多个冷库中，除了一间冷库使用氟利昂制冷系统采用电热除霜外，其余都是采用热气融霜。根据接待方的介绍，大中型冷库的制冷系统几乎无一例外地采用热气融霜方式。其原因是热气是系统运行的副产品，使用方便，更重要的是节能。热气融霜的节能效果已经得到公认。国内的物流冷库，很少应用热气融霜方式，就算使用，效果也不尽理想。除了一些冷库由于采用排管蒸发器效果较差外，主要原因是没有充分理解热气融霜的数据计算，而是盲目套用国外的做法，其结果可想而知。
当冷风机使用热气融霜时，基本过程是中断蒸发器的供液，蒸发盘管的回气口关闭，然后提供高压气体。蒸发盘管内的压力使饱和温度足够高，使盘管表面的霜层融化。在融霜期间，蒸发器临时变成冷凝器。
图4-51所示为典型的热气融霜示意图[10]，冷风机采用的是下进上出的供液方式。除霜循环开始后，供液电磁阀ICS③将会关闭。风扇会持续运转一段时间（取决于蒸发器大小），以抽空蒸发器中的液体。随后风扇停止，回气主阀GPLX关闭。GPLX阀⑧由于阀体中热气的存在将暂时继续保持在打开的位置。当电磁导阀关闭该阀时，热气逐渐在该阀内冷凝，并在伺服活塞的顶部形成液体，此时活塞上的压力逐渐与吸气压力平衡。由于阀内存在冷凝液体，这一平衡过程需要一定的时间。GPLX主阀的完全关闭所需要的确切时间取决于温度、压力、制冷剂和阀的尺寸。因此不可能为各个阀直接规定一个准确的关闭时间。越低的压力通常会导致关闭时间越长。
在蒸发器内使用热气除霜时，考虑GPLX主阀的关闭时间是非常重要的。PMLX阀具有与GPLX同样的功能（两步开启式电磁阀）。GPLX/PMLX在大压差条件下仅有10%的容量，这样可以使压力在阀完全打开前被平衡，以确保平稳操作，并避免在吸气管中发生液击现象。另外需要额外延长10～20s，以便让蒸发器中的液体下沉到底部，同时不出现气体沸腾现象。随后，电磁阀ICS打开，并向蒸发器供应热气。在除霜过程中，当压差足够大时，溢流阀OFV将自动被打开。溢流阀能够使蒸发器排出的冷凝的热气释放到湿回气管中，也可以根据容量大小将OFV替换为压力调节阀ICS+CVP或高压浮球阀SV，后者只允许液体排向低压端。
当蒸发器中的温度（通过AKS 21测得）达到设定值时，除霜操作终止，电磁阀ICS关闭，而两步开启式电磁阀GPLX⑧打开。完全打开GPLX之后，供液电磁阀ICS③打开并起动制冷循环。风扇在延迟一段时间之后也将起动，以便冷却蒸发器表面残留的液滴。
高压浮球阀SV此时专用于排液。只要在浮球阀内的液面到达一定的位置，浮球自动打开，只允许液体排走，而气体仍然留在冷风机的盘管内继续融霜。这种方法比起压力控制阀的排液方法要合理一些。但为了防止浮球阀出现故障，这种浮球阀还配置了一根很细的旁通管，只允许很少量的气体排走，以防止浮球阀卡住。
图4-51 热气融霜示意图
这里介绍的融霜方式是一家著名的阀门生产厂家所选用的工作方式，根据笔者的了解，其他一些阀门生产厂家所选用的工作方式也大同小异。但个别厂家采用大流量的浮球排液阀[11]产品（图4-52），浮球排液能力用于氨的排液能达到147kW，而用于R22的排液能达到39kW。众所周知，蒸发器内的积液对于融霜速度有很大的影响。如果蒸发器内的积液在短时间内排放干净，就没有积液吸收制冷剂热气的热量，蒸发盘管内部的温升就很快得以实现（图4-53），从而加快了融霜的速度。
另一个问题是在融霜过程中，压力调节阀的液体直接排放到哪里？从简单的角度来看，最好是排放到低压回气管。这种方法功能可靠，但结果是损失一些效率。在热气融霜早期阶段，制冷剂通过压力控制阀时可能是液态。在融霜后期，当制冷剂冷凝率下降，气体也可能通过压力控制阀。图4-54所示是一个压焓图显示节流过程的液体和气体[5]。
饱和液体在u点压力等焓下降到v点，主要是液体还含有一些闪发气体。当气体在x点节流到y点，这个过程是浪费。因为气体在y点没有制冷可以实现，y点压缩到冷凝压力需要产生能源成本（即增加压缩机的压缩功率）。
如果把融霜的液体或气体排放到中间压力容器（闪发式经济器或者中间冷却器），即在图4-54中的v′和y′点的位置，y′点压缩到冷凝压力所需要产生的能源成本比y点要低一些。即y′—A′与y—A的压缩过程比较，压缩的能耗会小一些。
在第2章提及的采用闪发式经济器就恰好能提供这种便利，中间压力低于压力控制阀的设定值。安装一根单独的管从融霜盘管排出融霜时冷凝的制冷剂，到闪发式经济器或者中间冷却器而不是低压回气管，如图4-55所示。这一安排在几方面提高了效率。图4-54显示气体在x点节流到中间压力，所以避免从y点加压。u点的液体比在图4-54的分离容器中的液体要热得多，而且会取消一些潜在的制冷。相反，融霜液体进入闪发式经济器或者中间冷却器，这里的液体温度是中间压力对应的饱和温度，所以不需要制冷了。
图4-52 大流量的浮球排液阀
图4-53 浮球排液融霜原理
图4-54 液体膨胀和气体节流通过压力控制阀的压焓图
图4-55 融霜排出的液体和气体进入中间压力系统流程图（局部）(www.xing528.com)
现在通常采用把融霜时冷凝的制冷剂排放到低压回气管，这种排放的压力肯定是大大高于蒸发（回气）压力。这样会很大程度地干扰其他正在进行降温的冷风机运行，而且增加了低压回气管的无效过热度，这种无效过热度在第3章中提及会增加压缩机的压缩功率。这就是欧美国家的制冷系统这么热衷于使用闪发式经济器的原因，除了节能考虑以外，还有系统的综合利用问题。
综合了以上几种融霜方式的优、缺点，笔者设计了图4-56的融霜排液系统。重新设计了一套渐进式排液装置，该装置的排液能力在Δp=8bar的情况下，按20min融霜时间用于氨的排液能力超过150kW，而R22的排液能力超过40kW。而且这种热气融霜排液是以排放液体为主，只有很少量的气体排走。这样排放到中间压力的容器的无效过热度也会很少，基本上不影响补气口的能耗。这种改进极大地提高了融霜的速度，那么图4-55的布置就变成图4-56的布置。
图4-56 改进后的融霜盘管所排出的液体和气体进入中间压力系统（局部）
对于制冷系统不大的直接膨胀供液冷风机融霜形式，可以采用如图4-57所示的方式进行。当其中一台冷风机融霜时，把融霜的冷风机液体排出到其他正在制冷的冷风机供液管。为了保证融霜的压力，在融霜开始时，排气压力调节阀①的电磁阀关闭，让排气压力恒定在设置压力范围内工作（这是因为融霜开始后，如果制冷的冷风机数量不足会导致排气压力下降，影响排液压力；但排气压力调节阀电磁阀关闭对冷凝压力有局部影响）。当融霜结束后，压力调节阀①的电磁阀开启，这样不会影响正常运行时的压缩机冷凝压力。
以上介绍的两种融霜方式，已经在实践中有不少的应用实例。特别是前一种方式，笔者自2013年发明这种方式并投入使用以后，有需要采用热气融霜的制冷系统都采用这种方式，不管是氨系统还是氟利昂系统。这种方式除了融霜速度快，每次融霜时间一般不会超过20min。即使是频繁运行的城市配送冷库，每天融霜次数也就是两次。而且这种融霜方式比较安全，不会产生“液爆”的问题。
用于热气融霜的热气可以从压缩机排出管中采集，即从油分离器出来的过热气体（图4-58中的A），或从贮液器的顶部出来的进热气体，这里的气体是饱和的[5]（图4-58中的B）。因为使用的螺杆压缩机均采用喷油冷却，所以压缩机的排气温度比较低。
图4-57 另一种热气融霜方式（局部）
图4-58 融霜热气
A—从压缩机排气管取出 B—从高压贮液器取出
融霜方案必须为蒸发器提供足够的融霜热气。如果几台蒸发器制冷而只有一台在融霜，则可以保证热气供应充足。一个常用的经验法则是，两台蒸发器制冷运行可以满足一台在融霜。融霜期间一些热气流测量[12]表明该法则是安全的，甚至冷凝温度较低的时候也是安全的。
但对于低温冷藏库，还有新的问题。在正常运行的低温冷藏库，库温在-18～23℃，从热泵的角度考虑，低温侧取得的热源运行成本还是比较高。这时候压缩机在低温下运行能排出的热量仅为高温工况（蒸发温度-5～0℃）的1/3～1/2，甚至更少，而在冬季取得热源就更困难。由于在工业制冷系统，高低温是共用高压系统的，如果这时从高温侧取得热源，运行成本就可以明显降低。
在规范的冷链物流冷库，往往会设置中温或低温穿堂以满足冷链的要求，这些穿堂的温度一般在5～10℃。只要压缩机的运行时间设置在18～22h/天，换句话说使用小型的并联机组在这种情况下是最合适的。根据笔者的测算，一台配置35～50kW电动机的螺杆压缩机在高温工况运行，就基本上能满足一座万吨冷库的冷风机蒸发器的分时段融霜的热量。另外这种设计还使冷风机融霜排序的自动控制编程变得简单，只要有一台小型压缩机在高温工况运行，那么冷风机的融霜随时都可以进行。这为冷库实现全自动运行（无人值机），扫除了一个很大的障碍。
关于融霜压力的确定，这个问题存在许多的争论。按传统的融霜方式，直接采用冷凝压力融霜。由于冷风机蒸发盘管的存液或者回气管的存液，融霜压力过高确实存在着液爆的可能性。但上述经过改善的冷风机蒸发盘管的排液，同时单独设置排液管到中间压力容器，这时几乎没有存液，融霜的高压热气也就不会对存液产生冲击。
在这种情况下，限制融霜压力的意义就不大了，毕竟限制融霜压力需要对融霜热气进行节流，这种节流又产生对融霜不利的液体进入蒸发器。因此许多的融霜压力调节阀的阀后还需要增设排液浮球阀，以便使这些液体排到中间压力容器（图4-59）。参考文献[5]报道，国外融霜压力有高于100kPa的测试和应用，安全性没有问题。因此粤联公司在保证安全的前提下，在氟利昂的融霜系统采用不限制融霜压力的方式。这些系统已经经过几年的运行，没有出现任何异常情况。
图4-59 增设排液浮球阀的热气融霜管
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