CN106595150A - 一种空气源热泵系统室外平板式换热器机械除霜装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气源热泵系统室外换热器的机械除霜装置，包括由盘管构成的室外平板式换热器及与换热器固定设置的框架、刷头直杆、电动机、齿轮、机架轨道、机架、齿条以及除霜刷头。本发明采用的平板式换热器表面为波浪形，能有效提高换热器传热面积，对应采用弧形刷头能够更好地与换热器表面相贴合，除霜效率会得到显著提高。采用机械式除霜装置，可以在空气源热泵系统连续正常运行的情况下快速、有效且低能耗地去除霜层，提高系统的制热效果，维持室内温度稳定。

Description

一种空气源热泵系统室外平板式换热器机械除霜装置

技术领域

本发明涉及的是暖通空调领域，具体是一种空气源热泵系统室外换热器机械除霜装置。

背景技术

空气源热泵，作为热泵技术的一种，有“大自然能量的搬运工”的美誉，有着使用成本低、易操作、采暖效果好、安全、干净等多重优势。以无处不在的空气中的能量作为主要动力，通过少量电能驱动压缩机运转，实现能量的转移，无需复杂的配置、昂贵的取水、回灌或者土壤换热系统和专用机房，且同燃煤锅炉CO₂的排放量相比可减少30％，能够逐步减少传统采暖给大气环境带来的大量污染物排放，在保证采暖功效的同时兼顾节能环保的目的。因此，近年来空气源热泵系统成为国家“煤改电”政策的重点推广产品，市场占有率逐步提高。

在冬季低温运行工况下，室外换热器除霜效果是影响空气源热泵系统高效运行及保持室内热舒适性的关键因素之一。换热器结霜是换热器与周围空气相互作用的结果。当换热器表面温度低于周围空气的露点温度且低于0℃时，就会出现结霜现象。霜层的出现增大了空气与工质之间的换热热阻，严重阻碍了换热器自身的换热性能；并使蒸发温度降低，从而降低了热泵系统的制热性能。不仅如此，霜层的增厚还加大了空气流过换热器表面的阻力，降低了空气流量，导致风机性能衰减。这些问题都会导致空气源热泵系统不能正常工作甚至损坏以及影响室内热舒适性。因此，采用合理有效的除霜方法就显得尤为重要。

目前，常用的空气源热泵系统的除霜方式包括以下几种：逆循环除霜、热气旁通除霜、电加热辅助除霜等。这些方法在实施过程中需要将换热器表面的温度提高到0℃以上进行除霜，阻碍了空气源热泵系统的正常运行，导致室内空气温度发生波动，影响室内舒适度，且除霜时间较长，系统能耗较大。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提出一种适合于空气源热泵系统室外换热器，能够在不阻碍系统正常运行的情况下快速、有效且低能耗地去除霜层的机械除霜装置。

实现上述目的所采用的技术方案是：

一种空气源热泵系统室外换热器机械除霜装置，

它包括由盘管构成的平板式换热器、固定框架、刷头直杆、电动机、齿轮、机架轨道、机架、齿条以及除霜刷头，平板式换热器表面为波浪形，与平板式换热器相连的固定框架两侧设有齿条作为齿轮移动的轨道，通过刷头直杆将两侧齿轮相连，刷头直杆上安装有弧形除霜刷头，电动机固定在置于机架轨道上的机架上。

所述的除霜刷头呈弧形，且刷头上的刷毛软硬程度适中，通过固定环与刷头直杆相连。

装置两侧的齿轮通过刷头直杆相连，使两个齿轮能同步移动，保持刷头直杆水平。

通过齿轮与齿条的啮合共同构成传动装置，安装在固定框架两侧。

电动机随着机架在机架轨道上进行移动，并通过输出轴与齿轮相连，将动力传递给齿轮。

机架为钢管构成的立方体，尺寸根据电动机大小而定。

本发明具有如下优点：

1、采用机械式除霜装置，可以在热泵系统正常运行的情况下快速、有效且低能耗地去除霜层，提高系统的制热效果，维持室内温度稳定。

2、通过除霜检测元件对室外换热器表面结霜状况进行实时监测，达到除霜点时将动作信号传给电动机，开始除霜，实现完全的自动化除霜过程。

3、本除霜过程只有两台小型电机动作，而且时间短，耗电少，结构简单，配置和使用成本低且除霜效果好。

4、室外换热器表面略为波浪形，能有效提高换热器器传热面积，对应采用弧形刷头能够更好地与换热器表面相贴合，除霜效率会得到显著提高。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明除霜刷头示意图。

其中1.盘管，2.平板式换热器，3.固定框架，4.刷头直杆，5.电动机，6.齿轮，7.机架轨道，8.机架，9.齿条，10.除霜刷头。

具体实施方式

本发明包括有平板式室外换热器和与换热器固定设置的框架，在固定框架上两侧铺设有齿条作为轨道，通过齿轮与齿条相啮合而运动并带动置于两个齿轮上的刷头直杆进行上下移动，使安装在刷头直杆上的弧形除霜刷头在运动过程中完成对室外换热器表面的除霜任务。动力由置于两侧机架上的电动机提供，经输出轴带动齿轮在与之相啮合的齿条上进行转动，从而最终使除霜刷头完成整个除霜过程。

如图1所示，该机械除霜装置包括由盘管1构成的平板式换热器2及安装在其上的固定框架3。提供动力的两个电动机5分别固定在两侧的机架8上，除霜过程中电动机5随着机架8整体沿机架轨道7进行移动。刷头直杆4将两个齿轮6相连，使它们能沿着齿条9同步进行移动。

如图2所示，安装除霜刷头10时，先在刷头直杆4上安装若干个固定环，每个固定环之间的距离要求根据换热器尺寸及表面形状确定，固定除霜刷头10时用螺栓与固定环连接，以方便拆卸更换。除霜刷头10整体结构为弧形，可根据换热器表面实际波纹形状进行尺寸更改，以实现与换热器表面最大程度的贴合。刷毛软硬程度适中，能有效清除掉平板式换热器2表面的霜层。

本发明的工作原理是：冬季制热工况下，液态制冷剂在室外侧换热器中汽化，吸收空气中的热量，低温低压的气态制冷剂经压缩机压缩后变为高温高压气体送至室内侧换热器。由于制冷剂的温度高于室内空气，制冷剂从气态冷却为液态，液体制冷剂经膨胀阀节流后，在压力作用下进入室外侧换热器，低压气体制冷剂再次汽化，完成一次循环。在这个循环中，当室外温度低于零度时，随着液态制冷剂的吸热过程，室外换热器表面会有霜层出现。为了及时除去表面结霜，通过检测元件检测到除霜点后，向机械除霜装置发出启动信号，除霜装置开始进行除霜。通过合理的自动控制系统，使室外侧换热器表面始终处于有利于热交换的的状态，保证空气源热泵系统的正常工作，提高制热效率。

具体工作过程为：机械除霜装置接受来自检测元件的除霜电信号后，置于换热器两侧的电动机5开始运转，使通过输出轴与之相连的两个齿轮6转动，实现齿轮6在与它相啮合的齿条9上运动，从而带动将两个齿轮连接在一起的刷头直杆4进行上下移动，刷头直杆4上通过固定环连接装有除霜刷头10，在移动过程中将室外平板式换热器2上的霜层刮掉。当到达平板式换热器2的一端时，可以通过电力控制系统改变电动机5的运转方向，从而改变齿轮6的转动方向，这样除霜刷头10也会随之改变运动方向，反方向对平板式换热器2再次进行除霜。检测装置确认除霜完成后，电力控制系统使电动机5断电，除霜装置停止运行，一个除霜过程完成。待下一个除霜信号到来时电动机5再次启动，重复上述除霜过程。

Claims (6)

1.一种空气源热泵系统室外平板式换热器机械除霜装置，它包括由盘管1构成的平板式换热器2、固定框架3、刷头直杆4、电动机5、齿轮6、机架轨道7、机架8、齿条9以及除霜刷头10，其特征在于，平板式换热器(2)表面为波浪形，与平板式换热器(2)相连的固定框架3两侧设有齿条(9)作为齿轮(6)移动的轨道，通过刷头直杆(4)将两侧齿轮(6)相连，刷头直杆(4)上安装有弧形除霜刷头(10)，电动机(5)固定在置于机架轨道(7)上的机架(8)上。

2.根据权利要求1所述的空气源热泵系统室外平板式换热器机械除霜装置，其特征在于：所述的除霜刷头(10)呈弧形，且刷头上的刷毛软硬程度适中，通过固定环与刷头直杆(4)相连。

3.根据权利要求1所述的空气源热泵系统室外平板式换热器机械除霜装置，其特征在于：装置两侧的齿轮(6)通过刷头直杆(4)相连，使两个齿轮(6)能同步移动，保持刷头直杆(4)水平。

4.根据权利要求1所述的空气源热泵系统室外平板式换热器机械除霜装置，其特征在于：通过齿轮(6)与齿条(9)的啮合共同构成传动装置，安装在固定框架(3)两侧。

5.根据权利要求1所述的空气源热泵系统室外平板式换热器机械除霜装置，其特征在于：电动机(5)随着机架(8)在机架轨道(7)上进行移动，并通过输出轴与齿轮(6)相连，将动力传递给齿轮(6)。

6.根据权利要求5所述的空气源热泵系统室外平板式换热器机械除霜装置，其特征在于：机架(8)为钢管构成的立方体。