CN102226610A - 一种前置式内辅热防融霜装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种前置式内辅热防融霜装置，包括连接于节流阀或毛细管(11)和低温换热侧(3)之间的制冷剂管(9)，所述的制冷剂管(9)串联有变管径制冷剂管(8)，在所述的变管径制冷剂管(8)内设有电热器件(7)。本发明是一种系统防除霜无需停机且操作简单、融霜时间短、效率高、耗能少的前置式外辅热防霜装置。装置可应用于空调、热泵等系统中。

Description

一种前置式内辅热防融霜装置

技术领域

本发明涉及一种防融霜装置，特别是涉及一种通过前置于蒸发器前的内辅热技术进行防融霜的装置。

背景技术

长江中下游地区属于热工气候分区中的夏热冬冷地区，冬季平均温度低，相对湿度大。而且在受北方强冷空气的影响下，冬季会出现一定时间的霜冻或冰冻天气。高湿度的环境条件是这一地区的特点，也是造成热泵结霜严重和工作性能差的主要原因。热泵在这种环境下工作时蒸发器极易结霜，系统工作性能衰减严重，随时间推移，生长成的霜层导致换热过程恶化，使得机组的蒸发温度降低。此时，由于大量液态制冷剂没有及时蒸发，回液过多增加了压缩机液击的可能性。并且因为频繁的传统的除霜方式使机组处于不稳定的工作状态，供热效果和供热时间都不能保证。

传统的除霜方法是将室内机的风机停机，并将四通换向阀进行切换，空调系统按照制冷方式运行。这时室外换热器转换为制冷工况下的冷凝器来用。这种除霜方式存在以下缺点：由于室内机的风机停机，室内换热器从室内环境吸热量很少，除霜相对不足，使得除霜时间过长；由于室内风扇停转，室内机在除霜时室内换热器需从室内环境中吸取热量，使得室温将下降，使室内环境更加恶劣。由于除霜时间过长，室外换热器上部的融霜会掉到下部翅片上，下面霜层积累很多，难以除掉，造成冰层堆积，影响换热器效率。另外一种热气旁通阀除霜是由热气旁通阀将高温高压排气由压缩机排气口引向蒸发器，通过高温高压冷媒液化放热来除霜。由于高压侧的冷媒的热量还是来自于蒸发器吸收的热量，当气温较低，除霜持续时间长，将没有足够热量吸收，使主机进入保护性停机状态。常见的电热融霜装置是使用电热丝作融霜热源的，通常，按照电热元件布置部位不同，可以再分为三种类型：(1)把电加热器直接放置在换热器的表面端部；(2)把电加热器与换热器做成一体；(3)把电热管放在蒸发器内的制冷剂管中。对于前两种，由于电热元件暴露在潮湿空气中，为了保证潮湿空气即冰层不被击穿造成机组漏电的现象。通常流过电热元件的电流并不大。当化霜所需要的能量一定时，电流越小，对于已给的电热融霜装置，其所需要的化霜时间越长。第三种将电热元件内置于蒸发器内的制冷剂管中，由于不再受制于安全电流，融霜速率得到提升。但是，与前两种电热除霜方式相比，电热管套在换热肋片管中，不仅仅要求电热管具有更好的稳定性，同时也增加了设备制造成本和制造及检修的难度。此外，国内空调设备生产厂家目前使用的单位时间继电器构成的简单融霜控制器，其融霜时间为设定值，不能根据结霜量的多少进行调节，如果时间继电器出现故障，电热管长时间工作，会烧坏空调设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种系统除霜无需停机的前置式外辅热防融霜装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供的前置式内辅热防融霜装置，包括连接于节流阀或毛细管和低温换热侧之间的制冷剂管，所述的制冷剂管串联有变管径制冷剂管，在所述的变管径制冷剂管内设有电热元件。

电热元件可以是各种发热元件，形状也可以是任意的。

所述的变管径制冷剂管串联有第一电磁阀，所述的变管径制冷剂管和所述的第一电磁阀并联有旁路电磁阀。

采用上述技术方案的前置式外辅热防融霜装置，利用电-热转换原理，将一定电压、一定电流的电热元件插在毛细管和蒸发器之间制冷剂管里面，电热管和制冷剂管之间通过焊接固定，管形状可以为圆形或椭圆等，并维持制冷剂的流量不变，考虑到电热元件的插入，在设计蒸发器的形体尺寸时应遵循工质流速(基本)保持不变以及工质流量(基本)保持不变，因而相应增大制冷剂管的尺寸。系统除霜无需停机，所利用的电辅形式可以是交流电、直流电、太阳发电以及热电。不仅适用于所有的空气源热泵，还包括所有具有辅热加热工质特点的热泵空调装置。

本发明在对空气源热泵提供一种前置式内辅热防霜技术，该技术可在不影响常规空调系统夏天制冷、冬天制热的功能下，还可以在冬天制热运行工况、不间断室内供热的前提下，在进入蒸发器前快速地提高工质的能量，使工质具有较高的能量情况下进入蒸发器，防止结霜量的产生，并对蒸发器前置内辅热的结构及整个系统的匹配进行设计。

综上所述，本发明是一种系统除霜无需停机且操作简单、融霜时间短、效率高、耗能少的前置式外辅热防融霜装置。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的改进结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明在现场按照图1即可完成，压缩机1出口一端经过四通阀2和消声器15与高温换热侧13相连，一端从压缩机1出口出来后经过四通阀2，再经过储液器16回到压缩机的入口；高温换热侧13一端通过控制电磁阀14与消声器15出口连通，另一端与干燥过滤器12，并经过止回阀10与节流阀或毛细管11串联连通；低温换热侧3通过变管径制冷剂管8、制冷剂管9与节流阀或毛细管11串联，另一端与四通阀2入口连接，在变管径制冷剂管8内设有电热元件7，在电热元件7与电源5连接；高温换热侧13可以是水冷也可以是风冷的。

参见图1，在变管径制冷剂管8内插入电热元件7，并焊接固定，可以在不影响蒸发器的流动阻力等性能的情况下达到最大化利用热能来提高工质能量达到防霜的目的。

参见图1，当进行正常的制热工况运行时，电热元件7不通电工作。当需要除霜时，电热元件7通电工作，冷凝液经过节流阀或毛细管11和制冷剂管9后进入变管径制冷剂管8后，制冷剂温度提高，这样可以保证室内机一直处于制热运行工况，不会影响到室内的舒适度。

参见图1，电热元件7长度L’、变管径制冷剂管8长度L”根据融霜补热量而确定其长度。电热器件7的管径φ和制冷剂管9的管径d及变管径制冷剂管8的管径D遵循工质流速(基本)不变，工质流量(基本)不变的原则来设计其大小。

参见图2，本发明在图1的基础上改进，变管径制冷剂管8串联有第一电磁阀4，变管径制冷剂管8和第一电磁阀4并联有旁路电磁阀6。

参见图2，当进行正常的制热工况运行时，控制旁路电磁阀6连通节流阀或毛细管11和低温换热侧3，第一电磁阀4断开节流阀或毛细管9和低温换热侧3，电热元件7不通电工作。当需要除霜时，控制旁路电磁阀6断开节流阀或毛细管11和低温换热侧3，第一电磁阀4连通节流阀或毛细管11和低温换热侧3，电热元件7通电工作，冷凝液经过节流阀或毛细管11和制冷剂管9后进入变管径制冷剂管8后，制冷剂温度提高，这样可以保证室内机一直处于制热运行工况，不会影响到室内的舒适度。高温换热侧13根据需要可采用风冷或水冷或风冷+水冷联合技术或进行热回收装置。

本发明结构简单，保持了原有阀件的功能，可以最大限度地提高辅热融霜的可靠性。蒸发端的低温换热侧3采用空冷蒸发器。由电热元件7通电从外界获得电辅5，可以是交流电、直流电、太阳发电以及热电。除变管径制冷剂管8、电热元件7外，其他设备按原生产设备配套使用。

在制冷工况下，改变四通阀方向，则图示箭头方向反向，控制旁路电磁阀6连通节流阀或毛细管11和高温换热侧3，第一电磁阀4断开节流阀或毛细管9和高温换热侧3，按原制冷工况运行，电热元件7不通电工作，即防霜不启动。由压缩机1排出的高压蒸汽，经四通阀2进入高温换热侧3，制冷剂蒸汽被冷凝成液体，经高温换热侧3，通过旁路电磁阀6连通节流阀或毛细管11进入低温换热侧13，并在低温换热侧13中吸热，将室内空气冷却，蒸发后的制冷剂蒸汽，经四通阀2后被压缩机1吸入，这样周而复始，实现制冷循环。

前置式防融霜是相对于蒸发器而言，该发明成功克服了国内外同类产品所存在的制热流程改造复杂，元器件更换频繁，不利于生产和加工等缺点。本发明所涉及的融霜装置目前无工业生产，现有的电辅装置采用加热用户侧所需要的空气或水，而非加热制冷工质，因而效率低；蒸发器内采用电辅技术安装过程复杂，可靠及安全性非常差，无法在工业过程中采用。而热气旁通融霜虽然采用加热制冷剂，但影响了冬天热量的输出，且效果不稳定，用户舒适性差。本发明专利采用先进简便的制热流程，元器件改动较少，易于产品的生产和加工，控制可靠性更高；与前置式外辅热防融霜相比，内辅热效率更高，热损失更小，用户舒适性或产出热量会更高。可成功预防室外蒸发侧结霜的情况。本发明实现了空调、热泵制冷制热效果良好，并保证空调、热泵各元器件稳定运行。

本发明依据霜生长规律不局限于上述最佳实施方式，专利保护段在节流阀或毛细管之后到低温换热侧之间，并包括毛细管(节流阀)或其一部分。如果制冷剂不是氟利昂，是氨类的，则在低温换热侧3之前会有低压储液器，则专利保护段在节流阀或毛细管到低温换热侧之间，包括低压储液器，因为该防霜段可设置在低压储液器上。任何人在本发明的启示下在该段都可以得出其它各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。

Claims (2)

1.一种前置式内辅热防霜装置，包括连接于节流阀或毛细管(12)和低温换热侧(3)之间的制冷剂管(9)，其特征是：所述的制冷剂管(9)串联有变管径制冷剂管(8)，在所述的变管径制冷剂管(8)内设有电热元件(7)。

2.根据权利要求1所述的前置式内辅热防霜装置，其特征是：所述的变管径制冷剂管(8)串联有第一电磁阀(4)，所述的变管径制冷剂管(8)和所述的第一电磁阀(4)并联有旁路电磁阀(6)。

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