專(zhuān)利名稱(chēng)：一種跨越式外輔熱防融霜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種防融霜裝置，特別涉及一種通過(guò)前置于蒸發(fā)器前和壓縮機(jī)前的外輔熱技術(shù)進(jìn)行防融霜以及為制冷劑過(guò)熱，從而降低壓縮比，提高系統(tǒng)性能的裝置。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)江中下游地區(qū)屬于熱工氣候分區(qū)中的夏熱冬冷地區(qū)，冬季平均溫度低，相對(duì)濕度大。而且在受北方強(qiáng)冷空氣的影響下，冬季會(huì)出現(xiàn)一定時(shí)間的霜凍或冰凍天氣。高濕度的環(huán)境條件是這一地區(qū)的特點(diǎn)，也是造成熱泵結(jié)霜嚴(yán)重和工作性能差的主要原因?？諝庠礋岜迷谶@種環(huán)境下工作時(shí)蒸發(fā)器極易結(jié)霜，系統(tǒng)工作性能衰減嚴(yán)重，隨時(shí)間 推移，生長(zhǎng)成的霜層導(dǎo)致?lián)Q熱過(guò)程惡化，使得機(jī)組的蒸發(fā)溫度降低。此時(shí)，由于大量液態(tài)制冷劑沒(méi)有及時(shí)蒸發(fā)，回液過(guò)多增加了壓縮機(jī)液擊的可能性。并且因?yàn)轭l繁的傳統(tǒng)的除霜方式使機(jī)組處于不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，供熱效果和供熱時(shí)間都不能保證。傳統(tǒng)的除霜方法是將室內(nèi)機(jī)的風(fēng)機(jī)停機(jī)，并將四通換向閥進(jìn)行切換，空調(diào)系統(tǒng)按照制冷方式運(yùn)行。這時(shí)室外換熱器轉(zhuǎn)換為制冷工況下的冷凝器來(lái)用。這種除霜方式存在以下缺點(diǎn)由于室內(nèi)機(jī)的風(fēng)機(jī)停機(jī)，室內(nèi)換熱器從室內(nèi)環(huán)境吸熱量很少，除霜相對(duì)不足，使得除霜時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；由于室內(nèi)風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，室內(nèi)機(jī)在除霜時(shí)室內(nèi)換熱器需從室內(nèi)環(huán)境中吸取熱量，使得室溫將下降，使室內(nèi)環(huán)境更加惡劣。由于除霜時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，室外換熱器上部的融霜會(huì)掉到下部翅片上，下面霜層積累很多，難以除掉，造成冰層堆積，影響換熱器效率。另外一種熱氣旁通閥除霜是由熱氣旁通閥將高溫高壓排氣由壓縮機(jī)排氣口引向蒸發(fā)器，通過(guò)高溫高壓冷媒液化放熱來(lái)除霜。由于高壓側(cè)的冷媒的熱量還是來(lái)自于蒸發(fā)器吸收的熱量，當(dāng)氣溫較低，除霜持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，將沒(méi)有足夠熱量吸收，使主機(jī)進(jìn)入保護(hù)性停機(jī)狀態(tài)。常見(jiàn)的電熱融霜裝置是使用電熱元件作融霜熱源的，通常，按照電熱元件布置部位不同，可以再分為三種類(lèi)型(I)把電加熱器直接放置在換熱器的表面端部；(2)把電加熱器與換熱器做成一體；(3)把電熱管放在蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑管中。對(duì)于前兩種，由于電熱元件暴露在潮濕空氣中，為了保證潮濕空氣即冰層不被擊穿造成機(jī)組漏電的現(xiàn)象。通常流過(guò)電熱元件的電流并不大。當(dāng)化霜所需要的能量一定時(shí)，電流越小，對(duì)于已給的電熱融霜裝置，其所需要的化霜時(shí)間越長(zhǎng)。第三種將電熱元件內(nèi)置于蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑管中，由于不再受制于安全電流，融霜速率得到提升。但是，與前兩種電熱除霜方式相比，電熱管套在換熱肋片管中，不僅僅要求電熱管具有更好的穩(wěn)定性，同時(shí)也增加了設(shè)備制造成本和制造及檢修的難度。此外，國(guó)內(nèi)空調(diào)設(shè)備生產(chǎn)廠家目前使用的單位時(shí)間繼電器構(gòu)成的簡(jiǎn)單融霜控制器，其融霜時(shí)間為設(shè)定值，不能根據(jù)結(jié)霜量的多少進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果時(shí)間繼電器出線(xiàn)故障，電熱管長(zhǎng)時(shí)間工作，會(huì)燒壞空調(diào)設(shè)備?；匾哼^(guò)多容易增加液擊的可能性。利用熱氣旁通閥融霜的系統(tǒng)容易發(fā)生回液。無(wú)論采用四通閥進(jìn)行制冷運(yùn)行，還是采用熱氣旁通閥融霜時(shí)的熱泵運(yùn)行，熱氣融霜后會(huì)在蒸發(fā)器內(nèi)形成大量液體，這些液體在隨后的制冷運(yùn)行開(kāi)始時(shí)既有可能回到壓縮機(jī)。此外，蒸發(fā)器結(jié)霜嚴(yán)重或風(fēng)扇故障時(shí)傳熱變差，未蒸發(fā)的液體會(huì)引起回液。室內(nèi)溫度頻繁波動(dòng)也會(huì)引起膨脹閥反應(yīng)失靈而引起回液。回液引起的液擊事故大多發(fā)生在空氣冷卻型(簡(jiǎn)稱(chēng)風(fēng)冷或空冷)半封閉壓縮機(jī)和單機(jī)雙級(jí)壓縮機(jī)中，因?yàn)檫@些壓縮機(jī)的氣缸與回氣管是直接相通的，一旦回液，就很容易引發(fā)液擊事故。即使沒(méi)有引起液擊，回液進(jìn)入汽缸將稀釋或沖刷掉活塞及汽缸壁上的潤(rùn)滑油，加劇活塞磨損。回液過(guò)多而增加液擊的可能性一般通過(guò)過(guò)熱方法解決。傳統(tǒng)的過(guò)熱方法有回?zé)嵫h(huán)和調(diào)節(jié)制冷劑灌注量或通過(guò)調(diào)節(jié)毛細(xì)管的長(zhǎng)短來(lái)調(diào)節(jié)制冷劑流量。采用回?zé)嵫h(huán)后，自蒸發(fā)器出來(lái)的氣體流過(guò)回?zé)崞鲿r(shí)壓力有所降低，因而增大了壓縮機(jī)的壓比，引起壓縮功的增大。另一種是調(diào)節(jié)制冷劑的灌注量或通過(guò)調(diào)節(jié)毛細(xì)管的長(zhǎng)短來(lái)調(diào)節(jié)制冷劑流量，這種方法雖然會(huì)使過(guò)熱度不致太大，壓縮終溫不致過(guò)高而損壞壓縮機(jī)，但會(huì)因制冷劑的流量變化而影響蒸發(fā)和冷凝的效果。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種系統(tǒng)除霜無(wú)需停機(jī)并對(duì)工質(zhì)進(jìn)行過(guò)熱無(wú)需改變工質(zhì)流量的跨越式外輔熱防融霜裝置。 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的跨越式外輔熱防融霜裝置，包括連接于節(jié)流閥或毛細(xì)管與低溫?fù)Q熱側(cè)之間的第一制冷劑管以及連接于壓縮機(jī)和與低溫?fù)Q熱側(cè)之間的第二制冷劑管，在所述的第一制冷劑管和第二制冷劑管的外表面均包覆有加熱裝置。所述的加熱裝置為包覆在所述的第一制冷劑管或第二制冷劑管的外表面上的電熱元件和包覆在所述的電熱元件的外表面的隔熱膜。所述的加熱裝置為熱水、熱油或熱氣換熱器。采用上述技術(shù)方案的跨越式外輔熱防融霜裝置，利用電-熱轉(zhuǎn)換原理，將一定電壓、一定電流的電熱管包在連接于毛細(xì)管或膨脹閥和低溫?fù)Q熱側(cè)之間的制冷劑管外以及連接于低溫?fù)Q熱側(cè)與壓縮機(jī)的制冷劑管外面，相當(dāng)于電熱毯式的形式包在制冷劑管外面，或采用熱水、熱油或熱氣換熱器與連接于毛細(xì)管或膨脹閥和低溫?fù)Q熱側(cè)之間的制冷劑管換熱，然后再加上隔熱膜降低能量損耗。系統(tǒng)除霜、過(guò)熱工質(zhì)無(wú)需停機(jī)、改變工質(zhì)流量，無(wú)需設(shè)置旁通裝置，不僅適用于所有的空氣源熱泵，還包括所有具有輔熱加熱工質(zhì)特點(diǎn)的熱泵空調(diào)裝置。本實(shí)用新型對(duì)空氣源熱泵提供一種跨越式外輔熱防融霜技術(shù)，該技術(shù)可在不影響常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)夏天制冷、冬天制熱的功能下，還可以在冬天制熱運(yùn)行工況、不間斷室內(nèi)供熱的前提下，在進(jìn)入蒸發(fā)器前快速地提高工質(zhì)的能量，使工質(zhì)具有較高的能量情況下進(jìn)入蒸發(fā)器，防止結(jié)霜量的產(chǎn)生，且在進(jìn)入壓縮機(jī)前快速地提高工質(zhì)的能量，在不改變制冷劑流量的情況下使工質(zhì)具有較高的能量進(jìn)入壓縮機(jī)，防止壓縮機(jī)液擊的可能性。并對(duì)低溫?fù)Q熱側(cè)和壓縮機(jī)前置外輔熱的結(jié)構(gòu)及整個(gè)系統(tǒng)的匹配進(jìn)行設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型克服了由于電熱元件暴露在潮濕空氣中，為了保證潮濕空氣即冰層不被擊穿造成機(jī)組漏電的問(wèn)題。也克服電熱管套在換熱肋片管中，不僅要求電熱管具有更好的穩(wěn)定性，同時(shí)也增加了設(shè)備制造成本和制造及檢修的難度的問(wèn)題。綜上所述，本實(shí)用新型是一種系統(tǒng)防融霜、過(guò)熱工質(zhì)降低壓縮比，提高系統(tǒng)性能，無(wú)需停機(jī)、不用改變工質(zhì)流量且操作簡(jiǎn)單、融霜時(shí)間短、過(guò)熱快、效率高、耗能少的跨越式外輔熱防融霜裝置。
圖I是本實(shí)用新型采用電熱元件加熱結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型采用熱水、熱油或熱氣加熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
也可參照?qǐng)DI和圖2自由組合。本實(shí)用新型第一種實(shí)施方式在現(xiàn)場(chǎng)按照?qǐng)DI即可完成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用。是基于參數(shù)霜生長(zhǎng)規(guī)律的蒸發(fā)器電熱管輔熱除霜空氣換熱器和基于工質(zhì)特性過(guò)熱防止壓縮機(jī)液擊的裝置示意圖。 參見(jiàn)圖1，壓縮機(jī)I出口一端經(jīng)過(guò)四通閥2與高溫?fù)Q熱側(cè)11相連，一端從壓縮機(jī)I出口出來(lái)后經(jīng)過(guò)四通閥2，四通閥2通過(guò)控制閥16、第二制冷劑管13再經(jīng)過(guò)氣液分離器17回到壓縮機(jī)的入口，在第二制冷劑管13的外表面的包覆有第二電熱元件12，在第二電熱元件12的外表面包覆第二隔熱膜14，第二制冷劑管13關(guān)聯(lián)有旁路閥15 ;高溫?fù)Q熱側(cè)11 一端與四通換向閥2連通，另一端與干燥過(guò)濾器10，與節(jié)流閥或毛細(xì)管9串聯(lián)連通；低溫?fù)Q熱側(cè)3通過(guò)第一制冷劑管6與節(jié)流閥或毛細(xì)管9串聯(lián)，另一端與四通閥2入口連接，在第一制冷劑管6的外表面的包覆有第一電熱兀件8,在第一電熱兀件8的外表面包覆第一隔熱膜5 ；高溫?fù)Q熱側(cè)11可以是水冷也可以是風(fēng)冷的。參見(jiàn)圖1，當(dāng)進(jìn)行正常的制熱工況運(yùn)行時(shí)，第一電熱元件8、第二電熱元件12不工作。當(dāng)需要除霜時(shí)，第一電熱元件8通電，當(dāng)需要過(guò)熱工質(zhì)是,第二電熱元件12通電。冷凝液經(jīng)過(guò)節(jié)流后進(jìn)入外表面包覆有第一電熱元件8的第一制冷劑管6后，制冷劑溫度提高，這樣可以保證室內(nèi)機(jī)一直處于制熱運(yùn)行工況，不會(huì)影響到室內(nèi)的舒適度。蒸發(fā)后的氣液混合物通過(guò)第二電熱元件12過(guò)熱后，制冷劑溫度適當(dāng)提高，可以保證壓縮機(jī)高效率的工作。參見(jiàn)圖1，第一電熱元件8、第二電熱元件12長(zhǎng)度L、隔熱膜第一 5、第二隔熱膜14長(zhǎng)度L’、根據(jù)融霜補(bǔ)熱量、制冷劑特性而確定其長(zhǎng)度及大小。圖2基本原理同圖1，只是在加熱裝置上有點(diǎn)區(qū)別，圖2中電熱絲換成了第一熱水、熱油、熱氣或熱管換熱器19、第二熱水、熱油、熱氣或熱管換熱器18，此處不為電輔，為其他輔熱方式，其包括熱水、熱油、熱氣或熱管等換熱使工質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)器前具有更高的能量來(lái)達(dá)到防霜和提高壓縮機(jī)效率的目的。在制冷工況下，圖I中則使第一電熱元件8、第二電熱元件12不通電工作，則按原制冷工況運(yùn)行，即跨越式防融霜裝置不啟動(dòng)。圖2中則是第一熱水、熱油、熱氣或熱管換熱器19、第二熱水、熱油、熱氣或熱管換熱器18不提供熱能，也即跨越式防融霜裝置不啟動(dòng)，按原制冷工況運(yùn)行。改變四通換向閥方向，則圖示箭頭方向反向，由壓縮機(jī)I排出的高壓蒸汽，經(jīng)四通閥2進(jìn)入高溫?fù)Q熱側(cè)11，制冷劑蒸汽被冷凝成液體，經(jīng)節(jié)流閥或毛細(xì)管9進(jìn)入低溫?fù)Q熱側(cè)3，并在低溫?fù)Q熱側(cè)3中吸熱，將室內(nèi)空氣冷卻，蒸發(fā)后的制冷劑蒸汽，經(jīng)四通閥2后被壓縮機(jī)I吸入，這樣周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)?？缭绞椒廊谒b置是相對(duì)于制熱工況下蒸發(fā)器而言，該實(shí)用新型成功克服了國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品所存在的制熱流程改造復(fù)雜，元器件更換頻繁，不利于生產(chǎn)和加工等缺點(diǎn)。本實(shí)用新型所涉及的融霜裝置目前無(wú)工業(yè)生產(chǎn)，現(xiàn)有的電輔裝置采用加熱用戶(hù)側(cè)所需要的空氣或水，而非加熱制冷工質(zhì)，因而效率低；蒸發(fā)器內(nèi)采用電輔技術(shù)安裝過(guò)程復(fù)雜，可靠及安全性非常差，無(wú)法在工業(yè)過(guò)程中采用。而熱氣旁通融霜雖然采用加熱制冷劑，但影響了冬天熱 量的輸出，且效果不穩(wěn)定，用戶(hù)舒適性差。壓縮機(jī)前回?zé)嵩龃髩嚎s比，調(diào)節(jié)制冷劑流量影響蒸發(fā)冷凝效果。本實(shí)用新型專(zhuān)利采用先進(jìn)簡(jiǎn)便的制熱流程，元器件改動(dòng)較少，易于產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工，控制可靠性更高；與跨越式內(nèi)輔熱防融霜相比，用戶(hù)除具有較好的熱舒適性或產(chǎn)出熱量并是系統(tǒng)更高效的進(jìn)行，同時(shí)外輔熱更易實(shí)現(xiàn)，控制可靠性更高?？沙晒︻A(yù)防室外蒸發(fā)側(cè)結(jié)霜的情況。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了空調(diào)、熱泵裝置制冷制熱效果良好，并保證空調(diào)、熱泵各元器件穩(wěn)定運(yùn)行。本實(shí)用新型依據(jù)霜生長(zhǎng)規(guī)律及制冷劑特性不局限于上述最佳實(shí)施方式，專(zhuān)利保護(hù)段在節(jié)流閥或毛細(xì)管之后到低溫?fù)Q熱側(cè)之間并包括毛細(xì)管(節(jié)流閥)或其一部分以及低溫?fù)Q熱側(cè)到壓縮機(jī)之間并包括其間的氣液分離器。如果制冷劑不是氟利昂，是氨類(lèi)的，則在低溫?fù)Q熱側(cè)3之前會(huì)有低壓儲(chǔ)液器，加熱裝置設(shè)在節(jié)流閥或毛細(xì)管到低溫?fù)Q熱側(cè)之間，包括低壓儲(chǔ)液器，因?yàn)樵摷訜嵫b置可設(shè)置在低壓儲(chǔ)液器上。圖I與圖2中所述的輔熱換熱方式靈活，可任意組合。熱泵形式包括所有具有可用于輔熱加熱工質(zhì)特點(diǎn)的熱泵形式。任何人在本實(shí)用新型的啟示下在該段都可以得出其它各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是與本實(shí)用新型相同或相近似的技術(shù)方案，均在其保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種跨越式外輔熱防融霜裝置，包括連接于節(jié)流閥或毛細(xì)管(9)與低溫?fù)Q熱側(cè)(3)之間的第一制冷劑管出)以及連接于壓縮機(jī)(I)和與低溫?fù)Q熱側(cè)(3)之間的第二制冷劑管(13)，其特征是在所述的第一制冷劑管(6)和第二制冷劑管(13)的外表面均包覆有加熱 裝直。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的跨越式外輔熱防融霜裝置，其特征是所述的加熱裝置為包覆在所述的第一制冷劑管(6)或第二制冷劑管(13)的外表面上的電熱元件(8、12)和包覆在所述的電熱元件(8、12)的外表面的隔熱膜(5、14)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種跨越式外輔熱防融霜裝置，包括連接于節(jié)流閥或毛細(xì)管(9)與低溫?fù)Q熱側(cè)(3)之間的第一制冷劑管(6)以及連接于壓縮機(jī)(1)和與低溫?fù)Q熱側(cè)(3)之間的第二制冷劑管(13)，在所述的第一制冷劑管(6)和第二制冷劑管(13)的外表面均包覆有加熱裝置。本實(shí)用新型是一種系統(tǒng)防融霜且為制冷劑過(guò)熱，降低壓縮比，提高系統(tǒng)性能，無(wú)需停機(jī)、操作簡(jiǎn)單且不用改變工質(zhì)流量、融霜時(shí)間短、預(yù)熱快、效率高、耗能少的跨越式外輔熱防融霜裝置。
文檔編號(hào)F24F13/22GK202532795SQ20122008833
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者唐瑾晨, 王晨光, 蘇歡, 龔光彩 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)