CN109469990A - 基于超疏水翅片换热器的具有脱离式除霜装置的空气源热泵及其工作方法 - Google Patents

基于超疏水翅片换热器的具有脱离式除霜装置的空气源热泵及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于超疏水翅片换热器的具有脱离式除霜装置的空气源热泵及其工作方法。空气源热泵包括气液分离器、压缩机、四通换向器、第一换热器、第二换热器、第一风机、储液支路、融霜水回路、除霜制冷剂输送支路；融霜水回路包括融霜器、第一电磁阀、第二电磁阀；除霜制冷剂输送支路安装在压缩机的制冷剂输出端与第一换热器之间，且除霜制冷剂输送支路上安装有电动调节阀；融霜器位于第一换热器的下方，同时第一换热器翅片表面凝结的霜层能够恰好脱落至融霜器中；融霜器融化霜层的热量来自于第二换热器内侧制冷剂输送流道输出的制冷剂过冷放出的热量。本发明除霜过程中翅片表面霜层整体脱落，大幅减少除霜时间，有效降低除霜能耗。

Description

基于超疏水翅片换热器的具有脱离式除霜装置的空气源热泵 及其工作方法
技术领域
本发明涉及基于超疏水翅片换热器的具有脱离式除霜装置的空气源热泵，属于制冷\制热空调系统技术领域。
本发明还涉及一种上述空气源热泵的工作方法。
背景技术
空气源热泵兼顾制冷和制热功能，具有安全高效、节能环保、占地空间小以及初投资低等优点。空气源热泵的大力推广对实现节能减排具有重要意义。但是在寒冷气候条件下，空气源热泵冬季制热运行时存在室外翅片管换热器表面结霜的问题。随着换热器翅片表面霜层不断地生长，换热器的热阻不断增大，空气流量减小，导致系统工况恶化，效率降低，甚至不能正常工作。因此空气源热泵在制热工况下运行时必须适时除霜。
目前常用的除霜方法主要为逆向除霜法。逆向除霜法通过系统中的四通换向阀换向改变系统热量输送方向以达到除霜的目的，因此系统中四通换向阀频繁切换，致使系统压缩机出现“奔油”现象；同时，除霜过程中室内换热器从室内吸收热量，导致室内温度降低并产生较大波动，系统制热效果舒适度降低；同时，四通换向阀的切换导致系统内压力产生较大波动，不利于系统内部的稳定性，使得除霜时间长、能耗大；四通换向阀的频繁切换也降低了四通换向阀的寿命，影响使用效果。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种基于超疏水翅片换热器的空气源热泵脱离式除霜装置，超疏水表面黏附性弱，表面的凝结水滴及霜层容易脱落。基于超疏水型翅片管换热器的表面特性，本发明除霜时间短、除霜能耗少，对冬季室内制热影响小，可实现不间断供热的空气源热泵脱离式的除霜方法，同时该系统装置可增大空气源热泵夏季的制冷量，提高空气源热泵夏季工况的能效。本发明装置对于提高空气源热泵系统的冬夏季运行能效以及冬季除霜性能有重要意义，其具体技术方案如下：
一种基于超疏水翅片换热器的具有脱离式除霜装置的空气源热泵，包括气液分离器、压缩机、四通换向器、第一换热器、第二换热器、第一风机、储液支路、融霜水回路、除霜制冷剂输送支路，其中：
储液支路包括按照流体流向依次串接的储液器、过滤器、第三电磁阀以及电子膨胀阀；
第一换热器为超疏水翅片换热器，第一风机设置在第一换热器的外侧空气通道的出风口处；气液分离器的制冷剂输出端通过压缩机与四通换向阀的一个外接接口连接，四通换向阀余下的三个外接接口分别与第一换热器的内侧制冷剂输送通道的A端、第二换热器的内侧制冷剂输送通道的A端、气液分离器的制冷剂回收端一一对应连接；
除霜制冷剂输送支路安装在压缩机的制冷剂输出端与第一换热器的内侧制冷剂输送通道的B端之间，且除霜制冷剂输送支路上安装有电动调节阀；
第一换热器的内侧制冷剂输送通道的B端，通过第一单向阀与储液器连通，第二换热器的内侧制冷剂输送通道的B端通过第二单向阀与储液器连通；
而储液支路上的电子膨胀阀，分别通过第三单向阀、第四单向阀，与第一换热器的内侧制冷剂输送通道的B端、第二换热器的内侧制冷剂输送通道的B端对应连通；
融霜水回路包括融霜器、第一电磁阀、第二电磁阀；
融霜器为翅片换热器；融霜器的外侧空气通道的出风口处设置有第二风机，且融霜器的外侧空气通道配装有排水管；
融霜器的内侧融霜制冷剂输送通道的A端通过第一电磁阀连接至过滤器与第三电磁阀之间的连接管道上；
融霜器的内侧融霜制冷剂输送通道的B端通过第二电磁阀连接至第三电磁阀与电子膨胀阀之间的连接管道上；
融霜器位于第一换热器的下方，同时第一换热器翅片表面凝结的霜层能够恰好脱落至融霜器的外侧空气通道中；融霜器融化霜层的热量来自于第二换热器内侧制冷剂输送流道输出的制冷剂过冷放出的热量；
第一风机为两速风机，夏季制冷工况下，第一风机以低转速运行，冬季制热工况下，第一风机间歇性高转速运行；第二风机仅在夏季制冷工况下运行工作。
作为本发明的进一步改进，还包括反馈控制系统，所述反馈控制系统包括主控制器、设在第一换热器(4)外壳上的第一温度传感器(15-1)、设在第一换热器(4)翅片表面的第二温度传感器(15-2)、设在第一换热器A端(4a)的压力传感器(16)、设在融霜器A端(5a)前部的第三温度传感器(15-3)以及设在融霜器B端(5b)前部的第四温度传感器(15-4)；
所述主控制器与第一温度传感器(15-1)、第二温度传感器(15-2)、压力传感器(16)、第三温度传感器(15-3)和第四温度传感器(15-4)连接，且能够接受来自其的测量信息；
第一温度传感器(15-1)检测室外环境温度Ta，压力传感器(16)检测第一换热器入口(4a)处压力P0，当室外环境温度下制冷剂饱和压力Pa与P0差值ΔP达到预设压差上限ΔPh时，系统判定为除霜状态；
该系统装置设有第二温度传感器(15-2)测定第一换热器(4)表面温度，当第一换热器(4)表面温度恢复至设定温度区间时，判定除霜结束。
作为本发明的进一步改进，当处于除霜状态时，控制电动调节阀(12)开度，调节高温高压制冷剂蒸汽从压缩机(1)的制冷剂输出端通过电动调节阀(12)流入第一换热器(4)，提高换热器翅片表面温度至设定值，融化翅片表面的霜层底层；当系统判定状态除霜结束时，关闭电动调节阀(12)。
作为本发明的进一步改进，在第一换热器(4)的翅片表面霜层形成的初期，第一风机(6-1)高转速工作带动高速气流将吹除第一换热器(4)翅片表面的凝结液滴，抑制第一换热器(4)翅片表面霜层的生长。
作为本发明的进一步改进，当除霜状态结束时，随即进入融霜状态：第三电磁阀(10-3)关闭，第一电磁阀(10-1)打开，冷凝后的制冷剂通过第一电磁阀(10-1)流入融霜器(5)，过冷后的制冷剂流出融霜器(5)，通过第二电磁阀(10-2)回到电子膨胀阀(9)的入口处，融霜水由排水管(14)排出，利用制冷剂过冷放出热量融化脱落的霜层。当第三温度传感器(15-3)与第四温度传感器(15-4)检测到的温度差ΔT不断减小达到预设值ΔT0时，关闭第一电磁阀(10-1)及第二电磁阀(10-2)，同时打开第三电磁阀(10-3)。
作为本发明的进一步改进，当夏季制冷工况运行时，电动调节阀(12)关闭，第三电磁阀(10-3)关闭，第一电磁阀(10-1)打开，第二风机(6-2)打开，冷凝后的制冷剂通过第一电磁阀(10-1)进入融霜器(5)与空气换热，通过第二电磁阀(10-2)回到电子膨胀阀(9)的入口。
本发明的另一技术目的是提供一种上述空气源热泵的工作方法，所述空气源热泵包括夏季制冷模式和冬季制热模式，其中冬季制热模式包括三种工况，分别为非结霜工况、结霜工况及除霜工况；具体是：
空气源热泵夏季制冷模式运行时：第一电磁阀、第二电磁阀打开，第三电磁阀及电动调节阀关闭，第一风机以低速运行，第二风机开启；低温低压的制冷剂蒸汽从气液分离器中被压缩机吸入，压缩后变成高温高压的过热蒸汽排出，经过四通换向阀进入第一换热器，在第一换热器中，制冷剂蒸汽放出热量冷凝成为液体，经过第一单向阀进入储液器，制冷剂从储液器经过过滤器出来后，由第一电磁阀进入融霜器，在融霜器中与环境换热进一步过冷，过冷后的制冷剂液体通过第二电磁阀进入电子膨胀阀，而后经过第四单向阀后进入第二换热器与室内空气换热蒸发变成高温制冷剂蒸汽，制冷剂从第二换热器出来后经过四通换向阀和气液分离器，然后再被吸入压缩机，完成制冷循环；空气在第一风机和第二风机的作用下分别流经第一换热器翅片管和融霜器翅片管，空气在翅片管换热器中与制冷剂换热。此过程中，第一风机以低速运行，第二风机开启；
非结霜工况下的冬季制热模式运行时：第一电磁阀、第二电磁阀、电动调节阀关闭，第三电磁阀打开；气液分离器中低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入、压缩后排出，经过四通换向阀进入第二换热器，制冷剂在第二换热器中放出热量冷凝成液体，而后经过第二单向阀进入储液器，制冷剂从储液器出来后经过过滤器、第三电磁阀、电子膨胀阀和第三单向阀进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中与空气换热后变成过热蒸汽，制冷剂从第一换热器出来以后通过四通换向阀进入气液分离器，然后再次被吸入压缩机完成制热循环；空气在第一风机的作用下进入第一换热器与制冷剂换热；此过程中，第一风机以低速运转，第二风机关闭，融霜水回路不工作；
结霜工况下的冬季制热模式运行时：第一电磁阀、第二电磁阀及电动调节阀关闭，第三电磁阀打开；气液分离器中低温低压的制冷剂蒸汽被压缩机吸入、压缩，然后排出，通过四通换向阀进入第二换热器，制冷剂在第二换热器内放出热量，冷凝成为制冷剂液体，制冷剂液体经过第二单向阀进入储液器，制冷剂从储液器出来后经过过滤器第三电磁阀、电子膨胀阀节流成两相后，经过第三单向阀进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中与空气进行换热，吸收热量后变成过热蒸汽，制冷剂蒸汽从第一换热器出来后通过四通换向阀进入气液分离器，然后再次被吸入压缩机，完成循环；空气通过第一换热器与制冷剂换热，空气中的部分水蒸气在第一换热器翅片表面凝结成液滴，而后进一步冷却结成霜，最后空气流出第一换热器；该过程中，第一风机高速运转，第二风机及融霜器不工作。
除霜工况下的冬季制热模式运行时：电动调节阀、第三电磁阀打开，第一风机以间歇性高、低转速运转，第二风机不工作；第一风机高速运转，吹除结霜初期形成的大凝结液滴，减少翅片表面的结霜量；压缩机排气口的高温高压蒸汽经过电动调节阀进入第一换热器，通过放出自身的显热以及提高第一换热器内部压力来控制自身翅片表面温度，提高第一换热器表面的温度，融化第一换热器翅片表面的霜层，整体脱落第一换热器表面霜层；当第一换热器翅片表面温度达到预设值时，则除霜结束，关闭电动调节阀；随即进入融霜状态，电动调节阀和第三电磁阀关闭，第一电磁阀和第二电磁阀打开，第一风机低速运转，第二风机不工作；制冷剂液体经过过滤器后，经过第一电磁阀进入融霜器，制冷剂与掉落到融霜器中的霜层进行换热，融霜水通过排水管排到室外，过冷后的制冷剂液体通过第二电磁阀回到电子膨胀阀；融霜过程结束，关闭第一电磁阀和第二电磁阀，打开第三电磁阀，恢复至非结霜工况下的冬季制热模式；。
作为本发明的进一步改进，除霜工况下的冬季制热模式运行时，除霜状态、融霜状态的具体判定方法是：第一温度传感器检测室外环境温度Ta，压力传感器检测第一换热器入口处压力P0，当室外环境温度下制冷剂饱和压力Pa与P0差值ΔP达到预设压差上限ΔPh时，系统判定为除霜状态；第二温度传感器测定第一换热器翅片表面温度Tw，当表面温度恢复至设定温度区间[Twl,Twh]时，判定除霜结束；判定除霜状态结束点即为系统融霜状态起始点；第三温度传感器测定融霜器入口处制冷剂温度，第四温度传感器检测融霜器出口制冷剂温度，第三温度传感器与第四温度传感器检测到的温度差ΔT不断减小，直至达到预设值ΔT0时，判定融霜状态结束。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
第一，除霜过程中翅片表面霜层整体脱落，大幅减少除霜时间，有效降低除霜能耗。采用压缩机出口处高温高压排气控制换热器翅片表面温度。压缩机出口处高温高压制冷剂蒸汽进入第一换热器，提升换热器内部压力并且提高换热器翅片表面温度，融化翅片表面的底层霜层，且超疏水翅片表面黏附性低，实现了霜层的整体脱落，并且本装置以换热器翅片表面温度为判定条件，能够更为简便有效地达到除霜时间短、除霜能耗小的目标。
第二，可以有效抑制冬季制热循环空气源热泵翅片表面霜层的形成及生长。采用两速风机，结霜时第一风机高低速间歇性运转，结合超疏水翅片表面特性，可以吹除部分大凝结液滴，从而达到抑制冬季制热循环空气源热泵翅片表面霜层的形成及生长的目的。
第三，有效提高空气源热泵冬季供热的舒适性。除霜过程中，依靠压缩机分流部分热蒸汽提升换热器表面温度来实现霜层的整体脱落，因此无需切换系统整体的循环方向，空气源热泵的制热循环不切断，可以实现除霜期间不间断供暖，与传统除霜方法相比，有效提高空气源热泵制热的舒适性。
第四，提高夏季制冷工况的能效。夏季制冷工况下，由于本装置设置了融霜器及第二风机，因此可以实现制冷剂的过冷，从而提高系统单位制冷剂制冷量，提高夏季制冷工况下系统的能效。
第五，系统除霜过程中无“奔油”现象。除霜过程中，四通换向阀无需切换方向，系统的压力平衡、温度平衡没有被破坏，并且也不会产生因四通换向阀频繁切换而导致的压缩机“奔油”问题。
附图说明
图1是本发明的连接状态示意图；
附图标记列表：1—压缩机、2—四通换向阀、2a—四通换向阀第一A端、2c—四通换向阀第二A端、2b—四通换向阀第一B端、2d—四通换向阀第二B端、3—气液分离器、4—第一换热器、4a—第一换热器A端、4b—第一换热器B端、5—融霜器、5a—融霜器A端、5b—融霜器B端、6-1—第一风机、6-2—第二风机、7—储液器、8—过滤器、13—第二换热器、13a—第二换热器A端、13b—第二换热器B端、9—电子膨胀阀、10-1—第一电磁阀、10-2—第二电磁阀、10-3—第三电磁阀、10-4—第四电磁阀、11-1—第一单向阀、11-2—第二单向阀、11-3—第三单向阀、11-4—第四单向阀、12—电动调节阀、14—排水管、15-1—第一温度传感器、15-2—第二温度传感器、15-3—第三温度传感器、15-4—第四温度传感器、16—压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示，本发明所述的一种基于超疏水翅片换热器的具有脱离式除霜装置的空气源热泵，包括气液分离器、压缩机、四通换向器、第一换热器、第二换热器、第一风机、储液支路、融霜水回路、除霜制冷剂输送支路，其中：
储液支路包括按照流体流向依次串接的储液器、过滤器、第三电磁阀以及电子膨胀阀；
第一换热器为超疏水翅片换热器，第一风机设置在第一换热器的外侧空气通道的出风口处；气液分离器的制冷剂输出端通过压缩机与四通换向阀的一个外接接口连接，四通换向阀余下的三个外接接口分别与第一换热器的内侧制冷剂输送通道的A端、第二换热器的内侧制冷剂输送通道的A端、气液分离器的制冷剂回收端一一对应连接；
除霜制冷剂输送支路安装在压缩机的制冷剂输出端与第一换热器的内侧制冷剂输送通道的B端之间，且除霜制冷剂输送支路上安装有电动调节阀；
第一换热器的内侧制冷剂输送通道的B端，通过第一单向阀与储液器连通，第二换热器的内侧制冷剂输送通道的B端通过第二单向阀与储液器连通；
而储液支路上的电子膨胀阀，分别通过第三单向阀、第四单向阀，与第一换热器的内侧制冷剂输送通道的B端、第二换热器的内侧制冷剂输送通道的B端对应连通；
融霜水回路包括融霜器、第一电磁阀、第二电磁阀；
融霜器为翅片换热器；融霜器的外侧空气通道的出风口处设置有第二风机，且融霜器的外侧空气通道配装有排水管；
融霜器的内侧融霜制冷剂输送通道的A端通过第一电磁阀连接至过滤器与第三电磁阀之间的连接管道上；
融霜器的内侧融霜制冷剂输送通道的B端通过第二电磁阀连接至第三电磁阀与电子膨胀阀之间的连接管道上；
融霜器位于第一换热器的下方，同时第一换热器翅片表面凝结的霜层能够恰好脱落至融霜器的外侧空气通道中；融霜器融化霜层的热量来自于第二换热器内侧制冷剂输送流道输出的制冷剂过冷放出的热量；
第一风机为两速风机，夏季制冷工况下，第一风机以低转速运行，冬季制热工况下，第一风机间歇性高转速运行；第二风机仅在夏季制冷工况下运行工作。
以下将结合附图所公开的具体实施例，详细地说明本发明的技术方案。
图1是本发明的连接状态示意图；附图标记部件名称依次：压缩机1、四通换向阀2、四通换向阀第一2a、四通换向阀第二输入端2c、四通换向阀第一输出端2b、四通换向阀第二输出端2d、气液分离器3、第一换热器4、第一换热器A端4a、第一换热器B端4b、融霜器5、融霜器A端5a、融霜器B端5b、第一风机6-1、第二风机6-2、储液器7、过滤器8、第二换热器13、第二换热器A端13a、第二换热器B端13b、电子膨胀阀9、第一电磁阀10-1、第二电磁阀10-2、第三电磁阀10-3、第四电磁阀10-4、第一单向阀11-1、第二单向阀11-2、第三单向阀11-3、第四单向阀11-4、电动调节阀12、排水管14、第一温度传感器15-1、第二温度传感器15-2、第三温度传感器15-3、第四温度传感器15-4及压力传感器16。
结合附图可见，本发明所述的空气源热泵，包括制冷剂回路、空气回路和融霜水回路。制冷剂回路中，压缩机1的输出端分成两路，一路通过电动调节阀12与第一换热器A端4a连接，另一路与四通换向阀第一输入端2a连接，四通换向阀第一输出端2b与第二换热器A端13a连接，第二换热器B端13b分成两路，一路与第二单向阀11-2的入口连接，另一路与第四单向阀11-4的出口连接，第二单向阀11-2的出口分成两路，一路与第一单向阀11-1的出口连接，另一路与储液器7的入口连接，储液器7的出口与过滤器8的入口连接，过滤器8的出口分为两路，一路通过第一电磁阀10-1与融霜器A端5a连接，融霜器B端5b通过第二电磁阀10-2与电子膨胀阀9的入口连接；过滤器8的出口的另一路通过第三电磁阀10-3与电子膨胀阀9的入口连接，电子膨胀阀9的出口分为两路，一路与第四单向阀11-4的入口连接，另一路与第三单向阀11-3的入口连接，第三单向阀11-3的出口与第一换热器A端4a连接，第一换热器B端4b和四通换向阀第二输入端2c连接，四通换向阀第二输出端2d与气液分离器3的A端连接，气液分离器3的B端与压缩机1的A端连接；
融霜水回路中，包括第一换热器4、融霜器5、融霜器上设有排水管14，融霜器5位于第一换热器4的下方；
空气回路包括第一换热器4、融霜器5、第一风机6-1和第二风机6-2，第一风机6-1设置在第一换热器4出风口处，第二风机6-2设置在融霜器5出风口处。
空气源热泵夏季制冷模式运行时：第一电磁阀10-1、第二电磁阀10-2打开，第三电磁阀10-3、电动调节阀12关闭，第一风机6-1以低速运行，第二风机6-2开启。低温低压的制冷剂蒸汽从气液分离器3中被压缩机1吸入，压缩后变成高温高压的过热蒸汽排出，经过四通换向阀2进入第一换热器4，在第一换热器4中，制冷剂蒸汽放出热量冷凝成为液体，经过第一单向阀11-1进入储液器7，制冷剂从储液器7经过过滤器8出来后，由第一电磁阀10-1进入融霜器5，在融霜器5中与环境换热进一步过冷，过冷后的制冷剂液体通过第二电磁阀10-2进入电子膨胀阀9，而后经过第四单向阀11-4后进入第二换热器13与室内空气换热蒸发变成高温制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽从第二换热器13出来后经过四通换向阀2和气液分离器3，然后再被吸入压缩机1，完成制冷循环。空气回路中，空气在第一风机6-1和第二风机6-2的作用下分别流经第一换热器4翅片管和融霜器5翅片管，空气在翅片管换热器中与制冷剂换热。此过程中，第一风机6-1以低速运行，第二风机6-2开启。
空气源热泵冬季制热模式下，分为非结霜工况、结霜工况及除霜工况三种。
空气源热泵冬季制热模式、非结霜工况运行时：第一电磁阀10-1、第二电磁阀10-2、电动调节阀12关闭，第三电磁阀10-3打开。气液分离器3中低温低压的制冷剂气体被压缩机1吸入、压缩后排出，经过四通换向阀2进入第二换热器13，制冷剂在第二换热器13中放出热量冷凝成液体，而后经过第二单向阀11-2进入储液器7，制冷剂从储液器7出来后经过过滤器8、第三电磁阀10-3、电子膨胀阀9和第三单向阀11-3进入第一换热器4，制冷剂在第一换热器4中与空气换热后变成过热蒸汽，制冷剂从第一换热器4出来以后通过四通换向阀2进入气液分离器3，然后再次被吸入压缩机1完成制热循环。空气回路中，空气在第一风机6-1的作用下进入第一换热器1与制冷剂换热。此过程中，第一风机6-1以低速运转，第二风机6-2关闭，融霜水回路不工作。
空气源热泵冬季制热模式、结霜工况下运行时：第一电磁阀10-1、第二电磁阀10-2和电动调节阀12关闭，第三电磁阀10-3打开。气液分离器3中低温低压的制冷剂蒸汽被压缩机1吸入、压缩，然后排出，通过四通换向阀2进入第二换热器13，制冷剂在第二换热器13内放出热量冷凝成为制冷剂液体，而后经过第二单向阀11-2进入储液器7，制冷剂从储液器7出来后经过过滤器8、第三电磁阀10-3、电子膨胀阀9节流成气液两相后，经过第三单向阀11-3进入第一换热器4，制冷剂在第一换热器4中与空气进行换热，吸收热量后变成过热蒸汽，制冷剂蒸汽从第一换热器4出来后通过四通换向阀2进入气液分离器3，然后再次被吸入压缩机1，完成循环。空气回路中，空气通过第一换热器4与制冷剂换热，空气中的部分水蒸气在第一换热器4翅片表面凝结成液滴，而后进一步冷却结成霜，最后空气流出第一换热器4。该过程中，第一风机6-1高速运转，第二风机6-2及融霜器5不工作。
空气源热泵冬季制热模式、除霜工况下运行时：电动调节阀12、第三电磁阀10-3打开，第一风机6-1以间歇性高低速运转，第二风机6-2不工作。第一风机6-1高速运转，可以吹除结霜初期形成的大凝结液滴，减少翅片表面的结霜量；压缩机1排气口的高温高压蒸汽经过电动调节阀12进入第一换热器4，通过放出自身的显热以及提高第一换热器4内部压力来控制翅片表面温度，提高第一换热器4翅片表面温度，融化第一换热器4翅片表面的霜层，实现第一换热器4表面霜层整体脱落。由于超疏水型翅片管换热器表面低黏附性的特性，第一风机6-1高速运转产生的高速风可以吹除翅片表面较大的凝结液滴，实现对翅片表面霜层生长的抑制，并且底部霜层融化后将在重力以及低黏附力的作用下，带动整个霜层整体脱落。当第一换热器4翅片表面温度达到预设值时，则除霜结束，关闭电动调节阀12。系统随即进入融霜状态，电动调节阀12和第三电磁阀10-3关闭，第一电磁阀10-1和第二电磁阀10-2打开，第一风机6-1低速运转，第二风机6-2不工作。制冷剂液体经过过滤器8后，经过第一电磁阀10-1进入融霜器5，制冷剂与掉落到融霜器5中的霜层进行换热，融霜水通过排水管14排到室外，过冷后的制冷剂液体通过第二电磁阀10-2回到电子膨胀阀9，利用制冷剂的过冷实现对霜层的融化。融霜过程结束，关闭第一电磁阀10-1和第二电磁阀10-2，打开第三电磁阀10-3，恢复至空气源热泵冬季制热模式、非结霜工况条件。
空气源热泵冬季制热模式、除霜工况下运行时：第一温度传感器15-1检测室外环境温度Ta，压力传感器16检测第一换热器入口处压力P0，当室外环境温度下制冷剂饱和压力Pa与P0差值ΔP达到预设压差上限ΔPh时，系统判定为除霜状态。系统装置设有第二温度传感器15-2测定第一换热器4翅片表面温度Tw，当表面温度恢复至设定温度区间([Twl,Twh])时，判定除霜结束。系统判定除霜状态结束点即为系统融霜状态起始点。第三温度传感器15-3测定融霜器入口处制冷剂温度，第四温度传感器15-4检测融霜器出口制冷剂温度，第三温度传感器15-3与第四温度传感器15-4检测到的温度差ΔT不断减小达到预设值ΔT0时判定融霜状态结束。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种基于超疏水翅片换热器的具有脱离式除霜装置的空气源热泵，包括气液分离器、压缩机、四通换向器、第一换热器、第二换热器、第一风机、储液支路；
其特征在于，还包括融霜水回路、除霜制冷剂输送支路，其中：
储液支路包括按照流体流向依次串接的储液器、过滤器、第三电磁阀以及电子膨胀阀；
第一换热器为超疏水翅片换热器，第一风机设置在第一换热器的外侧空气通道的出风口处；气液分离器的制冷剂输出端通过压缩机与四通换向阀的一个外接接口连接，四通换向阀余下的三个外接接口分别与第一换热器的内侧制冷剂输送通道的A端、第二换热器的内侧制冷剂输送通道的A端、气液分离器的制冷剂回收端一一对应连接；
除霜制冷剂输送支路安装在压缩机的制冷剂输出端与第一换热器的内侧制冷剂输送通道的B端之间，且除霜制冷剂输送支路上安装有电动调节阀；
第一换热器的内侧制冷剂输送通道的B端，通过第一单向阀与储液器连通，第二换热器的内侧制冷剂输送通道的B端通过第二单向阀与储液器连通；
而储液支路上的电子膨胀阀，分别通过第三单向阀、第四单向阀，与第一换热器的内侧制冷剂输送通道的B端、第二换热器的内侧制冷剂输送通道的B端对应连通；
融霜水回路包括融霜器、第一电磁阀、第二电磁阀；
融霜器为翅片换热器；融霜器的外侧空气通道的出风口处设置有第二风机，且融霜器的外侧空气通道配装有排水管；
融霜器的内侧融霜制冷剂输送通道的A端通过第一电磁阀连接至过滤器与第三电磁阀之间的连接管道上；
融霜器的内侧融霜制冷剂输送通道的B端通过第二电磁阀连接至第三电磁阀与电子膨胀阀之间的连接管道上；
融霜器位于第一换热器的下方，同时第一换热器翅片表面凝结的霜层能够恰好脱落至融霜器的外侧空气通道中；融霜器融化霜层的热量来自于第二换热器内侧制冷剂输送流道输出的制冷剂过冷放出的热量；
第一风机为两速风机，夏季制冷工况下，第一风机以低转速运行，冬季制热工况下，第一风机间歇性高转速运行；第二风机仅在夏季制冷工况下运行工作。
2.根据权利要求1所述的基于超疏水翅片换热器的具有脱离式除霜装置的空气源热泵，其特征在于，还包括反馈控制系统，所述反馈控制系统包括主控制器、设在第一换热器(4)外壳上的第一温度传感器(15-1)、设在第一换热器(4)翅片表面的第二温度传感器(15-2)、设在第一换热器A端(4a)的压力传感器(16)、设在融霜器A端(5a)前部的第三温度传感器(15-3)以及设在融霜器B端(5b)前部的第四温度传感器(15-4)；
所述主控制器与第一温度传感器(15-1)、第二温度传感器(15-2)、压力传感器(16)、第三温度传感器(15-3)和第四温度传感器(15-4)连接，且能够接受来自其的测量信息；
第一温度传感器(15-1)检测室外环境温度Ta，压力传感器(16)检测第一换热器入口(4a)处压力P0，当室外环境温度下制冷剂饱和压力Pa与P0差值ΔP达到预设压差上限ΔPh时，系统判定为除霜状态；
该系统装置设有第二温度传感器(15-2)测定第一换热器(4)表面温度，当第一换热器(4)表面温度恢复至设定温度区间时，判定除霜结束。
3.根据权利要求2所述的基于超疏水翅片换热器的具有脱离式除霜装置的空气源热泵，其特征在于，当处于除霜状态时，控制电动调节阀(12)开度，调节高温高压制冷剂蒸汽从压缩机(1)的制冷剂输出端通过电动调节阀(12)流入第一换热器(4)，提高换热器翅片表面温度至设定值，融化翅片表面的霜层底层；当系统判定状态除霜结束时，关闭电动调节阀(12)。
4.根据权利要求3所述的基于超疏水翅片换热器的具有脱离式除霜装置的空气源热泵，其特征在于，在第一换热器(4)的翅片表面霜层形成的初期，第一风机(6-1)高转速工作带动高速气流将吹除第一换热器(4)翅片表面的凝结液滴，抑制第一换热器(4)翅片表面霜层的生长。
5.根据权利要求2所述的基于超疏水翅片换热器的具有脱离式除霜装置的空气源热泵，其特征在于，当除霜状态结束时，随即进入融霜状态：第三电磁阀(10-3)关闭，第一电磁阀(10-1)打开，冷凝后的制冷剂通过第一电磁阀(10-1)流入融霜器(5)，过冷后的制冷剂流出融霜器(5)，通过第二电磁阀(10-2)回到电子膨胀阀(9)的入口处，融霜水由排水管(14)排出，利用制冷剂过冷放出热量融化脱落的霜层；当第三温度传感器(15-3)与第四温度传感器(15-4)检测到的温度差ΔT不断减小达到预设值ΔT0时，关闭第一电磁阀(10-1)及第二电磁阀(10-2)，同时打开第三电磁阀(10-3)。
6.根据权利要求2所述的基于超疏水翅片换热器的具有脱离式除霜装置的空气源热泵，其特征在于，当夏季制冷工况运行时，电动调节阀(12)关闭，第三电磁阀(10-3)关闭，第一电磁阀(10-1)打开，第二风机(6-2)打开，冷凝后的制冷剂通过第一电磁阀(10-1)进入融霜器(5)与空气换热，通过第二电磁阀(10-2)回到电子膨胀阀(9)的入口。
7.一种权利要求1至6中任一种空气源热泵的工作方法，其特征在于，空气源热泵包括夏季制冷模式和冬季制热模式，其中冬季制热模式包括三种工况，分别为非结霜工况、结霜工况及除霜工况；其中：
空气源热泵夏季制冷模式运行时：第一电磁阀、第二电磁阀打开，第三电磁阀及电动调节阀关闭，第一风机以低速运行，第二风机开启；低温低压的制冷剂蒸汽从气液分离器中被压缩机吸入，压缩后变成高温高压的过热蒸汽排出，经过四通换向阀进入第一换热器，在第一换热器中，制冷剂蒸汽放出热量冷凝成为液体，经过第一单向阀进入储液器，制冷剂从储液器经过过滤器出来后，由第一电磁阀进入融霜器，在融霜器中与环境换热进一步过冷，过冷后的制冷剂液体通过第二电磁阀进入电子膨胀阀，而后经过第四单向阀后进入第二换热器与室内空气换热蒸发变成高温制冷剂蒸汽，制冷剂从第二换热器出来后经过四通换向阀和气液分离器，然后再被吸入压缩机，完成制冷循环；空气在第一风机和第二风机的作用下分别流经第一换热器翅片管和融霜器翅片管，空气在翅片管换热器中与制冷剂换热；此过程中，第一风机以低速运行，第二风机开启；
非结霜工况下的冬季制热模式运行时：第一电磁阀、第二电磁阀、电动调节阀关闭，第三电磁阀打开；气液分离器中低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入、压缩后排出，经过四通换向阀进入第二换热器，制冷剂在第二换热器中放出热量冷凝成液体，而后经过第二单向阀进入储液器，制冷剂从储液器出来后经过过滤器、第三电磁阀、电子膨胀阀和第三单向阀进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中与空气换热后变成过热蒸汽，制冷剂从第一换热器出来以后通过四通换向阀进入气液分离器，然后再次被吸入压缩机完成制热循环；空气在第一风机的作用下进入第一换热器与制冷剂换热；此过程中，第一风机以低速运转，第二风机关闭，融霜水回路不工作；
结霜工况下的冬季制热模式运行时：第一电磁阀、第二电磁阀及电动调节阀关闭，第三电磁阀打开；气液分离器中低温低压的制冷剂蒸汽被压缩机吸入、压缩，然后排出，通过四通换向阀进入第二换热器，制冷剂在第二换热器内放出热量，冷凝成为制冷剂液体，制冷剂液体经过第二单向阀进入储液器，制冷剂从储液器出来后经过过滤器第三电磁阀、电子膨胀阀节流成两相后，经过第三单向阀进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中与空气进行换热，吸收热量后变成过热蒸汽，制冷剂蒸汽从第一换热器出来后通过四通换向阀进入气液分离器，然后再次被吸入压缩机，完成循环；空气通过第一换热器与制冷剂换热，空气中的部分水蒸气在第一换热器翅片表面凝结成液滴，而后进一步冷却结成霜，最后空气流出第一换热器；该过程中，第一风机高速运转，第二风机及融霜器不工作；
除霜工况下的冬季制热模式运行时：电动调节阀、第三电磁阀打开，第一风机以间歇性高、低转速运转，第二风机不工作；第一风机高速运转，吹除结霜初期形成的大凝结液滴，减少翅片表面的结霜量；压缩机排气口的高温高压蒸汽经过电动调节阀进入第一换热器，通过放出自身的显热以及提高第一换热器内部压力来控制自身翅片表面温度，提高第一换热器表面的温度，融化第一换热器翅片表面的霜层，整体脱落第一换热器表面霜层；当第一换热器翅片表面温度达到预设值时，则除霜结束，关闭电动调节阀；随即进入融霜状态，电动调节阀和第三电磁阀关闭，第一电磁阀和第二电磁阀打开，第一风机低速运转，第二风机不工作；制冷剂液体经过过滤器后，经过第一电磁阀进入融霜器，制冷剂与掉落到融霜器中的霜层进行换热，融霜水通过排水管排到室外，过冷后的制冷剂液体通过第二电磁阀回到电子膨胀阀；融霜过程结束，关闭第一电磁阀和第二电磁阀，打开第三电磁阀，恢复至非结霜工况下的冬季制热模式。
8.根据权利要求7所述的空气源热泵的工作方法，其特征在于，除霜工况下的冬季制热模式运行时，除霜状态、融霜状态的具体判定方法是：第一温度传感器检测室外环境温度Ta，压力传感器检测第一换热器入口处压力P0，当室外环境温度下制冷剂饱和压力Pa与P0差值ΔP达到预设压差上限ΔPh时，系统判定为除霜状态；第二温度传感器测定第一换热器翅片表面温度Tw，当表面温度恢复至设定温度区间[Twl,Twh]时，判定除霜结束；判定除霜状态结束点即为系统融霜状态起始点；第三温度传感器测定融霜器入口处制冷剂温度，第四温度传感器检测融霜器出口制冷剂温度，第三温度传感器与第四温度传感器检测到的温度差ΔT不断减小，直至达到预设值ΔT0时，判定融霜状态结束。
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