CN104482607A - 一种双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机，采用了一种双层管结构，里层管与现状普通冷热交换管相似，里面是冷媒剂通道；外层管里面装有液态导热介质，可以有效地吸收里层管里面的冷媒剂带来的冷热能量，并将冷热能量快速转移给外层管，利用外层管表面积大的特殊结构，能快速将冷热能量转移给空气，同时机箱外壳采用保温半封闭结构，这种空调室外机不会产生结霜现象，同时工作方式灵活多变。

Description

一种双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机

技术领域

本发明涉及空调配套产品的制造领域，尤其是空调室外机部分相关产品的制造领域。

技术背景

近年来，随着人民生活水平的提高，空调在各种场合的安装和使用越来越多，在我国南方，天气温度比较高，一年中处于高温天气的时间段较长，利用空调制冷，人们的工作和生活环境得到了较好的改善：在我国北方，天气温度比较低，一年中处于低温天气的时间段比较长，很多企业和家庭也都安装了空调，但是，使用时，大家都发现空调在较寒冷的时候，开机几分钟，其制热效果明显下降，究其原因，原来是空调室外机的蒸发器表面已经凝结了一层薄薄的冰霜，时间越长冰霜越厚，制热效果越低，一段时间后，厚厚的冰霜将蒸发器与空气完全隔离，影响了蒸发器与室外空气之间的热交换，压缩机热泵系统不能顺利地将室外较低温度空气的热源搬移到室内，工作效率急剧下降。

目前，有不少空调厂家宣传其产品有自动防结霜功能，其防结霜的原理基本都是通过将空调的工作模式，从制热模式反转为制冷模式，使得室外机蒸发器转换为冷凝器释放热量，经过短时间的工作，融化冷热交换器表面的冰霜，然后，再重新启动制热模式，这样能够勉强进行制热工作，这种方法从本质上看，所谓的“防结霜功能”，其实，不是真正的防结霜，严格来说，是等待结霜后再被动地除去冰霜，没有主动防结霜，并不是真正意义上的防结霜功能，其效果自然不好；一方面，在需要制热的时候，从制热工作模式反转为制冷工作模式，其工作能耗本身就是一种能源浪费，同时，制冷期间不能制热，这段时间的等待，必热影响整体的制热效率，这就是这种防结霜空调的制热效果不好的原因。

发明内容

为了有效防止空调室外机结霜，提高空调的在寒冷的地方制热效果，本发明公开了一种双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机，其冷热交换器不直接与外界空气接触，而是采用了一种双层管结构，里层管与现状普通冷热交换管相似，里面是冷媒剂通道；外层管，里面装有液态导热介质，可以有效地吸收里层管里面的冷媒剂带来的冷热能量，并将冷热能量快速转移给外层管，利用外层管表面积大的特殊结构，能快速将冷热能量转移给空气，外面一层的特殊结构表现在其形状类似于北方取暖用的散热片，其表面积比普通冷热交换管表面积大得多，有利于最终将冷媒剂的冷热能量转移到空气中，其冷热交换均匀快速，不需要较大的温差，就能得到较好的热量转移效果，不会产生结霜现象；外层管的特殊结构还采用了一种特殊表面处理，使得表面光滑，不容易附着灰尘等杂物，例如表面进行铁氟龙(特富龙)涂层、陶瓷涂层处理、或采用纳米技术进行表面处理等，这样可以有效地防止冰霜以灰尘等杂物结核成霜，从而达到防止结霜的目的。

外层管里面的液态介质可以与外部连接，可以给外部提供热源或冷源利用，同时，多余的能源还可输出到外界，热源可以用于加热热水，冷源可以用于制作冰块等。

机箱外壳采用保温材料，外面设置百叶窗，对于大型中央空调，可以四周设置百叶窗，对于家用小型空调，可以只设置一面或两面百叶窗，当不需要与外界进行冷热交换时，百叶窗关闭，整个机箱处于一种封闭状态，有效防止灰尘进入、防止飞鸟爬虫进入等，可减少异常因素引起室外机故障，当需要与外界进行冷热交换时，可以打开百叶窗，冷热交换器的冷热能源通过液态介质转移给外层管，外层管表面与周围空气进行充分冷热交换后，通过风扇推动空气循环流动，百叶窗的开启和关闭，可以通过风扇工作产生的压力和百叶窗的自重，巧妙地进行简单控制，还可以通过伺服电机，根据工作需要，精确控制开启和关闭。

为了更进一步防止外层管表面在极端低温气候条件下结霜，本发明还设置有其他热源进行热辅，例如，设置电热丝发热、设置燃气高效炉燃烧发热等，当传感器感知外层管表面有结霜现象时，可以启动其他热源装置发热，一方面可以直接对液态导热介质进行热辅，还可以直接对外层管进行加热，防止外层管表面结霜，确保外层管表面不会因结霜而影响冷热交换，根据情况，热辅助时还可短暂停止压缩机热泵系统工作，利用其它热源(例如燃气高效炉的尾气等)将冰霜完全消除后再启动压缩机热泵系统，实现真正意义上的防结霜功能。

附图说明

附图1说明

附图1是本发明双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机的侧面外观示意图，主要包含机箱外壳、风扇、百叶窗、排烟口、电气及管道安装连接口等部分。

110部分机箱外壳采用保温带百叶窗半封闭的结构，当不需要与外界进行冷热交换时，整个机箱处于一种封闭状态，里面的冷热源被有效的保护起来，不会因空气流动而流失，同时还可防止空气中的灰尘、雨水、以及爬虫飞鸟等进入；当需要与外界进行冷热交换时，风扇启动，百叶窗打开，机箱内空气可以快速流向外界，外界的空气可以快速流入机箱。

120部分风扇可以采用逐流风扇、也可以采用离心风扇，风扇上面设有百叶窗，风扇启动时，百叶窗打开，风扇停止时，百叶窗关闭，风扇的启动和停止根据需要由电气部分控制。

130部分百叶窗的开启和关闭可以根据需要进行控制，控制方式可以采用伺服电机进行精确控制，也可以通过风扇和百叶窗的自重进行简单而巧妙的控制，风扇启动时将百叶窗吹开，风扇停止时，百叶窗在自重的作用下自动关闭；对大型中央空调，可以在四面设置百叶窗，对小型家用空调，可以只在两面设置百叶窗，百叶窗的的百叶片上还可以附带密封条，可以有效提高百叶窗的作用。

140部分排烟口用于百叶窗关闭、燃气高效炉工作时，将多余的废气排向外界，燃气高效炉燃烧产生的热源一方面可以加热双层管里面的液态导热介质，燃烧产生的热气还可以迂回经过双层管外表面，与双层管外表面进行充分接触，可以有效防止双层管外表面结霜，最后的废气经过排烟口排线外界。

150部分电气及管道接口中的电器部分与普通空调相似，没有太大区别，只是多了一些传感信号和控制信号；管道接口中比普通空调室外机多了液态导热介质的管道接口、以及控制液态介质流向的换向阀等部件。

附图2说明

附图2是本发明双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机的里层管(冷热交换器)与外层管(液态导热介质)的位置示意图，主要包含外层管、液态导热介质、里层管、液态介质出入口、冷媒剂出入口等部分。

210部分外层管的形状类似于取暖器的散热片结构，其特点是表面面积非常大，有利于其与空气进行充分接触，即使其温度与室内空气温度之间的温差较小，也能很快地将大量的冷热能转移给空气，其材质不限，可以是铝质、钢质、铜质等多种热传导迅速的材质，另一特点是其表面进行了特殊处理，使得其表面非常光滑，不容易附着灰尘等杂物。

220部分液态导热介质可以是水介质，制冷时多余的热源用于加热水，可以直接用于洗澡等生活热水使用或作为热源存储起来以备后用；制热时多余的冷源可以用于制冰或作为冷源存储起来以备后用；液态介质还可以是其他非水的介质，可以用于其他特殊用途；为更好地进行冷热能量交换，液态介质的流向通过控制和切换，与里层管的冷媒剂的流向刚好相反。

230部分里层管与普通冷热交换管相似，只是其外面被液态介质包围，里层管不直接与空气进行冷热交换，而是经过液态介质将冷热源转移给外层管，通过外层管将冷热能量转移给空气。

240部分液态介质出入口有两个，分别连接换向阀的对应口，可以根据制冷制热情况，改变液态导热介质的流向，使得液态导热介质的流向与里层管里面的冷媒剂流向相反，有利于冷热能量的交换和转移，根据工作模式要求，液态介质还可以暂时停止流动循环。

250部分冷媒剂出入口有两个，与普通空调类似，一头经过四通换向阀连接压缩机，另一头经过节流阀连接室内冷热交换器，冷媒剂的流向根据制冷制热情况，通过四通换向阀切换。

附图3说明

附图3是本发明双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机水平截面俯视示意图，主要包含百叶窗开启状态、压缩机及循环部分、电热丝、燃气高效炉和双层管等部分。

310部分百叶窗(开启)采用向外打开结构，百叶窗的开启和关闭可以根据需要进行控制，控制方式可以采用伺服电机进行精确控制，也可以通过风扇和百叶窗的自重进行简单而巧妙的控制，风扇启动时将百叶窗吹开，风扇停止时，百叶窗在自重的作用下自动关闭；对大型中央空调，可以四面设置百叶窗，对小型家用空调，可以只在两面设置百叶窗，百叶窗的百叶片上还可以附带密封条，可以有效提高百叶窗的作用。

320部分压缩机及循环部分与普通空调一样，没有区别，它利用热泵原理进行工作，将冷媒剂介质在压缩机中进行压缩液化、释放能量、再蒸发气化、吸收能量，完成将热源从一个区间介质转移到另一个区间。

330部分电热丝用于对室外机内的液态导热介质进行加热，当外层管处于要结霜时，控制系统可以启动电热丝工作，电热丝工作时，液态导热介质循环停止，室外机内的少量液态导热介质可以在电热丝的热量作用下，快速升温，使得外层管上不会产生结霜现象，而压缩机热泵循环系统可以继续工作，不受影响，达到防止结霜的目的。

340部分燃气高效炉可以像电热丝一样直接用于对液态导热介质进行加热，防止结霜；同时，还可以通过燃烧产生的热气，直接吹向外层管表面，利用热风将外层管外面的冰霜吹掉，达到防止结霜的目的，而压缩机热泵循环系统可以继续工作，不受影响。

Claims (7)

1.一种双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机，其特征在于，室外压缩机冷热交换器不直接与空气接触，而是通过一种双层管结构，首先将冷热交换器的冷热能量转移给液态导热介质，液态导热介质可以通过与外部循环将冷热能量转移到外部，对外部提供冷热能源；液态导热介质还可以将冷热能源转移给双层管的外层管，由于外层管的表面积比普通空调的冷热交换器表面积大得多，其与空气冷热交换均匀快速，工作时温差较小，结霜机会较少。

2.根据权利要求1所述的双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机，其特征在于，还包含，通过设置电热丝，当需要时，可以启动电热丝对双层管中液态导热介质进行加热，使液态导热介质温度上升，减少外层管结霜可能。

3.根据权利要求1所述的双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机，其特征在于，还包含，室外机还安装有一种高效燃气炉，当需要时，可以启动燃气高效炉对双层管中的液态导热介质进行加热，使液态导热介质温度上升，减少外层管结霜可能；同时，还可利用燃烧的热气直接吹掉外层管上面的冰霜。

4.根据权利要求1所述的双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机，其特征在于，机箱外壳采用保温带百叶窗半封闭的结构，当需要与外界进行冷热能量交换时，可以打开百叶窗，当不需要与外界进行冷热能量交换时，可以关闭百叶窗，机箱外壳辅以保温材料，可以有效隔热，还可以有效降低降噪。

5.根据权利要求1所述的双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机，其特征在于，还包含双层管的外层管表面进行了特殊处理，使得其表面非常光滑，不容易附着灰尘等杂物，表面处理包含进行特氟龙(特富龙)涂层、陶瓷涂层处理、还包含采用纳米技术进行表面处理等。

6.根据权利要求1所述的双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机，其特征在于，还包含双层管的外层管的材质不限，可以是铝质、钢质、铜质等热传导迅速的材质，还包含外层管的加工工艺不限，可以是压铸工艺、钣金冲压工艺等加工工艺。

7.根据权利要求1所述的双层管液态介质冷热交换防结霜空调室外机，其特征在于，还包含，液态导热介质不限，既可以是水介质还可以是其他液态介质等。