CN107642929A - 一种换热器化霜装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种换热器化霜装置和方法，包括压缩机、室内换热器、室外换热器、室内风机、室外风机，所述室外换热器在高度方向上分为若干能够分别化霜的区域。本发明化霜装置采用在高度方向分区域化霜的方式，将各区域的化霜时间错开，可优先除掉换热器底部的结霜，有效提高换热器的除霜效，提高热泵制热效率和制热能力。

Description

一种换热器化霜装置和方法

技术领域

本发明涉及一种化霜装置，特别涉及一种换热器化霜装置和方法。

背景技术

采用热泵型风冷空调器对建筑物进行供热是目前应用最为广泛的采暖技术之一，然而当室外环境温度较低或室外空气湿度较大时，空调器室外换热器表面会发生结霜现象，致使换热器的热阻增加造成空调器制热性能急剧下降，严重时会导致空调器无法正常运行，因此当室外换热器霜层达到一定厚度后就必须进行除霜作业。

目前，热泵型风冷空调器组最常用的除霜方法是采用四通换向阀换向将室外换热器由原来蒸发器工作模式临时转换成冷凝器工作模式，利用压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽的冷凝热实现对室外换热器表面的除霜，该方法具有操作简单，无需增加额外部件的优点。

但该除霜方法的最大缺点是在除霜期间完全暂停向室内供热，且还需要从室内吸收热量用于除霜，严重影响了室内的舒适度；此外，当室外环境温度较低、空气湿度较高的情况下，需频繁启动四通换向阀进行除霜，影响到空调器的可靠性，且大大降低了室内的热舒适性。特别的，当前的热泵控制技术在化霜的过程中，换热器的底部温度远低于顶部的温度，在四通阀换向后，室外换热器底部和顶部同时通入压缩机排气口的高温高压冷媒，当室外换热器顶部温度超过0度后，霜变成冰水混合物，由于重力作用，冰水混合物会顺着换热器翅片向下流，当冰水混合物流过底部换热器时会带走底部换热器的大部分热量，造成底部换热器温度无法升高，恶劣工况下甚至底部霜层会变厚，因此底部化霜效果变差。当制热重新启动后，底部有残存冰霜使得室外换热器底部换热状况变差，室外换热器温度极具下降，结霜会更加严重，导致热泵制热效率低，甚至没有制热能力。

发明内容

本发明的主要目是为了解决换热器化霜时底部化霜不彻底的技术问题，为解决上述技术问题提供一种换热器化霜装置。

本发明的另一个主要目的是提供一种换热器化霜方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种换热器化霜装置，包括压缩机、室内换热器、室外换热器、室内风机、室外风机，所述室外换热器在高度方向上分为若干能够分别化霜的区域。

进一步，每个所述区域的换热器盘管入口分别连接压缩机，每个所述区域的换热器盘管出口分别连接室内换热器。

进一步，在每个所述区域的换热器盘管入口分别设置有电磁阀。

进一步，在每个所述区域的换热器盘管出口分别设置有温度传感器。

进一步，所述室外换热器在高度上分为三个区域，分别为顶部区域、中部区域、底部区域。

本发明的另一个技术方案是：

一种如上述换热器化霜装置的化霜方法，包括如下步骤：

步骤一，进入化霜过程；

步骤二，每个所述区域按顺序依次进行化霜。

步骤三，化霜过程结束。

进一步，在所述步骤一中，制热的过程中检测室外换热器达到除霜条件，四通阀换向进入化霜过程。

进一步，在所述步骤二中，优先对底部区域进行化霜。

进一步，在所述步骤二中，在进入化霜过程后，开启底部区域的电磁阀，关闭其他区域的电磁阀，在底部区域化霜时，通过底部区域的温度传感器检测温度是否达到结束化霜的要求，若达到结束化霜条件，则对其他区域进行化霜。

进一步，在底部区域达到化霜要求后，底部区域的电磁阀关小但不关闭，整个化霜过程结束后，底部区域的电磁阀关闭。

综上内容，本发明所述的一种换热器化霜装置和方法，具有如下优点：

1、化霜装置采用在高度方向分区域化霜的方式，将各区域的化霜时间错开，可优先除掉换热器底部的结霜，有效提高换热器的除霜效率，提高热泵制热效率和制热能力。

2、在每个区域均设置有电磁阀和温度传感器，通过温度传感器的检测温度，以及调整电磁阀开度，控制冷媒在每个区域的流量，达到整体控制和提高化霜效率的效果。

3、在底部区域化霜结束后，底部区域的电磁阀仍然开启，可避免因上方区域化霜成水向下流带走底部区域的热量，造成底部区域再结霜的问题。

附图说明

图1是本发明实施例一、二的结构示意图；

图2是本发明实施例四的结构示意图。

如图1、图2所示，压缩机1、四通阀2、室内换热器3、室内风机4、室外换热器5、顶部区域51、中部区域52、底部区域53、室外风机6、膨胀阀7、顶部温度传感器81、中部温度传感器82、底部温度传感器83、顶部电磁阀91、中部电磁阀92、底部电磁阀93。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例一

本发明所述的一种换热器化霜装置和方法，主要应用于热泵空调器，可有效提升化霜效果。

如图1所示，一种换热器化霜装置主要包括压缩机1、四通阀2、室内换热器3、室内风机4、室外换热器5、室外风机6、膨胀阀7。

压缩机1的高压出口与四通阀2的第一接口a相通，四通阀2的第二接口b与室外换热器5的一端相通，室外换热器5的另一端连通膨胀阀7，膨胀阀7的另一端与室内换热器3的一端连通，室内换热器3的另一端与四通阀2的第四接口d相通，四通阀2的第三接口c与压缩机1的低压入口相连。

在制热过程中，将四通阀2的第一接口a和第四接口d连通，第二接口b与第三接口c连通，压缩机1流出的高温高压气体冷媒进入室内换热器3冷凝，对室内空气进行加热，液态冷媒经膨胀阀7减压后进入室外换热器5蒸发，完成对室内空气加热的过程。

当室外换热器5需要化霜时，将四通阀2的第一接口a和第二接口b接通，第三接口c和第四接口d接通，压缩机1流出的高温高压气体冷媒进入室外换热器5冷凝，对室外换热器5进行化霜。

室外换热器5在高度方向上分为若干个区域，每个区域可分别进行化霜。本化霜装置的换热器化霜方法，包括如下步骤：

步骤一，在制热的过程中，检测室外换热器5是否需要进行化霜，若需要则四通阀2第一接口a和第二接口b接通，第三接口c和第四接口d接通，进入化霜过程。

步骤二，每个区域按顺序依次进行化霜，先对室外换热器5的底部进行化霜，底部化霜结束后再对其他区域化霜。

步骤三，检测是否达到化霜结束要求，若达到则结束化霜。四通阀2的第一接口a和第四接口d连通，第二接口b与第三接口c连通，正常制热。

本实施例中的化霜装置以及化霜方法，采用在高度方向分区域化霜的方式，将各区域的化霜时间错开，可优先除掉换热器底部的结霜，有效提高换热器的除霜效，提高热泵制热效率和制热能力。

实施例二

在本实施例中，室外换热器5在高度上分为三个区域，分别是顶部区域51、中部区域52、底部区域53，三个区域的盘管均有各自独立的入口和出口，三个区域的盘管入口分别连接压缩机1，三个区域的盘管出口分别连接室内换热器3。

在顶部区域51的换热器盘管入口处设置有顶部电磁阀91、在中部区域52的换热器盘管入口处设置有中部电磁阀92、在底部区域53的换热器盘管入口处设置有底部电磁阀93。

在顶部区域51的换热器盘管出口处设置有顶部温度传感器81、在中部区域52的换热器盘管出口处设置有中部温度传感器82、在底部区域53的换热器盘管出口处设置有底部温度传感器83。

顶部电磁阀91、中部电磁阀92、底部电磁阀93用于调节冷媒流量，通过调节顶部电磁阀91、中部电磁阀92、底部电磁阀93的开度，可控制顶部区域51、中部区域52、底部区域53的冷媒流量。

顶部温度传感器81、中部温度传感器82、底部温度传感器83用于检测顶部区域51、中部区域52、底部区域53的温度，以此来确定各区域是否达到完成化霜的要求。

在本实施例中，本化霜装置的换热器化霜方法，包括如下步骤：

步骤一，在制热的过程中，检测室外换热器5是否需要进行化霜，若需要则四通阀2第一接口a和第二接口b接通，第三接口c和第四接口d接通，进入化霜过程。

步骤二，每个区域按顺序依次进行化霜，先对室外换热器5的底部进行化霜，底部化霜结束后再对其他区域化霜。

具体的，在进入化霜过程后，底部电磁阀93开启，顶部电磁阀91、中部电磁阀92关闭，在此期间对底部区域53进行化霜，通过底部温度传感器83检测底部区域53的温度是否达到化霜完成要求。

待底部区域53完成化霜后，顶部电磁阀91关闭，中部电磁阀92开启，底部电磁阀93关小，对中部区域52进行化霜，通过中部温度传感器82检测中部区域52的温度是否达到化霜完成要求。

待中部区域52完成化霜后，顶部电磁阀91开启，中部电磁阀92、底部电磁阀93关小，对顶部区域51进行化霜，通过顶部温度传感器81检测顶部区域51的温度是否达到化霜完成要求。

步骤三，在顶部区域51达到化霜完成要求后，四通阀2的第一接口a和第四接口d连通，第二接口b与第三接口c连通，正常制热。

本实施例中，在每个区域均设置有电磁阀和温度传感器，通过温度传感器的检测温度，以及调整电磁阀开度，控制冷媒在每个区域的流量，达到整体控制和提高化霜效率的效果。

底部区域53、中部区域52在完成化霜后，其电磁阀关小但不关闭，可避免上方区域化霜成水向下流带走底部区域的热量，造成底部区域再结霜的问题。

实施例三

在本实施例中，室外风机6分为三个风机，三个风机分别对应顶部区域51、中部区域52、底部区域53，三个风机采用变频风机，其变频控制器连接空调器的控制器。

空调器的控制器控制三个风机的转速，结合顶部电磁阀91、中部电磁阀92、底部电磁阀93的开度，进一步控制顶部区域51、中部区域52、底部区域53的化霜程度。

实施例四

如图2所示，在本实施例中，还设置有一三通阀，四通阀2的第二接口b一方面与顶部区域51、中部区域52的盘管入口连通，另一方面与三通阀的第一接口e连通，三通阀的第二接口g与底部区域53的盘口入口连通，三通阀的第三接口f与室内换热器3连通。

在制热的过程中，检测室外换热器5是否需要进行化霜，若需要则四通阀2第一接口a和第四接口d接通，第二接口b和第三接口c接通，通过切换三通阀使底部区域53的工作模式在蒸发器和冷凝器之间周期性转换。

当三通阀的接口f-g关闭而接口e-g相通时，底部区域53的工作模式为蒸发器负责从室外空气吸热；当三通阀的接口f-g相通而接口e-g关闭时，底部区域53的工作模式为冷凝器负责向室外空气排热化霜，化霜期间顶部区域51、中部区域52仍以蒸发器工作模式向室外空气吸热通过室内换热器3的冷凝器工作模式向室内供热。

从压缩机1排出的一部分高温高压冷媒进入室内换热器3进行冷凝供热，一部分高温高压冷媒通过三通阀进入底部区域53进行加热化霜，从底部区域53流出的冷媒与从室内换热器3流出经膨胀阀7节流降压后的冷媒混合后一起流入顶部区域51、中部区域52。

由于从底部区域53流出的化霜后的冷媒温度相对较高，因此混合后可提高顶部区域51、中部区域52内的冷媒温度，进而提高蒸发温度防止结霜。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种换热器化霜装置，包括压缩机、室内换热器、室外换热器、室内风机、室外风机，其特征在于：所述室外换热器在高度方向上分为若干能够分别化霜的区域。

2.根据权利要求1所述的一种换热器化霜装置，其特征在于：每个所述区域的换热器盘管入口分别连接压缩机，每个所述区域的换热器盘管出口分别连接室内换热器。

3.根据权利要求2所述的一种换热器化霜装置，其特征在于：在每个所述区域的换热器盘管入口分别设置有电磁阀。

4.根据权利要求2或3所述的一种换热器化霜装置，其特征在于：在每个所述区域的换热器盘管出口分别设置有温度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种换热器化霜装置，其特征在于：所述室外换热器在高度上分为三个区域，分别为顶部区域、中部区域、底部区域。

6.一种如权利要求1至5任一项所述的换热器化霜装置的化霜方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，进入化霜过程；

步骤二，每个所述区域按顺序依次进行化霜。

步骤三，化霜过程结束。

7.根据权利要求6所述的一种换热器化霜方法，其特征在于：在所述步骤一中，制热的过程中检测室外换热器达到除霜条件，四通阀换向进入化霜过程。

8.根据权利要求6所述的一种换热器化霜方法，其特征在于：在所述步骤二中，优先对底部区域进行化霜。

9.根据权利要求6或7所述的一种换热器化霜方法，其特征在于：在所述步骤二中，在进入化霜过程后，开启底部区域的电磁阀，关闭其他区域的电磁阀，在底部区域化霜时，通过底部区域的温度传感器检测温度是否达到结束化霜的要求，若达到结束化霜条件，则对其他区域进行化霜。

10.根据权利要求9所述的一种换热器化霜方法，其特征在于：在底部区域达到化霜要求后，底部区域的电磁阀关小但不关闭，整个化霜过程结束后，底部区域的电磁阀关闭。