CN110332734A - 全天候除霜蒸发器及使用该蒸发器的空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明全天候除霜蒸发器，包括两个除霜单体、多个风机，两个除霜单体呈V形对称设置，两个除霜单体底端相连、顶端装有风机安装架，风机固定在风机安装架上，除霜单体包括若干片齿状翅片、多个换热管，若干片齿状翅片等间距叠加，换热管呈U形依次穿过齿状翅片并将若干片齿状翅片连接在一起，齿状翅片采用超疏水材料制成，齿状翅片的外侧边部具有齿；本发明使用全天候除霜蒸发器的空调系统，包括依次连接的压缩机、四通阀、冷凝器、膨胀阀、全天候除霜蒸发器；本发明全天候除霜蒸发器及使用该蒸发器的空调系统，能避免结霜，还能使凝露水加速脱落，除霜时也可正常供暖。

Description

全天候除霜蒸发器及使用该蒸发器的空调系统

技术领域

本发明涉及一种蒸发器，特别是涉及一种可除霜的蒸发器。

背景技术

空气源热泵机组在正常工况下制热运行时，蒸发器从周围空气中吸收热量，导致蒸发器翅片表面温度降低。随着循环的进行，蒸发器翅片表面温度继续降低，直至低于周围空气的露点温度时，空气中的水蒸汽便在翅片表面结露，若翅片温度低于0℃，其表面会出现结霜现象。随着循环的继续进行，霜层会进一步加厚，逐渐覆盖整个蒸发器。其具体结霜过程为：空气中的水蒸气首先在冷表面发生非均相成核，凝结液核不断长大、合并成宏观尺度的凝结液滴；随着液滴温度下降并冻结，冻结后的液滴表面形成霜晶，霜晶不断生长，逐步形成霜层。当霜层表面过冷度低趋于零，霜层在高度方向不断再生长，水蒸气通过扩散进入霜层形成霜晶，霜层密度增加。

霜层的出现增大了空气和工质之间的换热热阻，严重阻碍了蒸发器的换热性能。不仅如此，霜层的增厚还加大了空气流过翅片的阻力，降低了空气流量，导致蒸发器性能衰减。这些问题都将导致热泵产品不能正常工作甚至损坏。因此，蒸发器除霜显得尤为重要。

目前热泵行业常用的除霜模式有热电除霜和逆循环除霜。热电除霜是在换热器上安装适当功率的电阻，当蒸发器上霜层积累到一定程度时，使电阻丝通电发热融霜，这一方法简单易行，但从节能角度看并不可取。逆循环除霜是启动换向除霜程序，四通换向阀动作，改变制冷剂的流向，让机组由制热运行状态转为制冷运行状态，压缩机排出的高温气体通过四通阀切换至室外换热器中进行融霜，当室外盘管温度上升到某一温度值时，结束除霜，采用此方法除霜时既耗电又降低了供暖效率。

国内大多数空气源热泵热水器生产企业采用热气除霜方法，具体为采用上述逆循环除霜和热气旁通除霜。上述逆循环除霜会影响到空气源热泵热水器的供水，热气旁通除霜会使原有的为用户提供的热水温度降低，从能量角度讲，这种除霜过程的损失相当于两倍除霜时间的停机，经测算，会使机组的供热量下降l0％左右。

以上可知，采用合理有效的除霜模式显得尤为重要，现急需一种能从源头避免蒸发器的翅片表面结霜的蒸发器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全天候除霜蒸发器及使用该蒸发器的空调系统，其能够避免翅片表面结霜，还能使凝结水加速脱落。

本发明全天候除霜蒸发器，包括两个除霜单体、多个风机，两个除霜单体呈V形对称设置，两个除霜单体底端相连、顶端装有风机安装架，两个除霜单体的一侧设置有冷媒入口Y型管和冷媒出口Y型管，风机固定在风机安装架上，除霜单体包括若干片齿状翅片、多个换热管，所述齿状翅片采用超疏水材料制成，所述齿状翅片的外侧边部具有齿，若干片齿状翅片等间距叠加，每个换热管呈U形盘旋依次穿过齿状翅片的安装孔并与其连接在一起，冷媒入口Y型管包括入口三通、两个入口支管，入口三通的入口为蒸发器的冷媒总入口，入口支管的一端分别与入口三通的两出口连接，入口支管的另一端封闭，冷媒出口Y型管包括出口三通、两个出口支管，出口三通的出口为蒸发器的冷媒总出口，出口支管的一端分别与出口三通的两入口连接，出口支管的另一端封闭，换热管的入口端与入口支管的管壁连接且与入口支管连通，换热管的出口端与出口支管的管壁连接且与出口支管连通。

本发明全天候除霜蒸发器，其中，相邻两片齿状翅片之间的间距≥2.2mm。

本发明全天候除霜蒸发器，其中，所述齿状翅片与地面所成的角度为45°-60°。

本发明全天候除霜蒸发器，其中，每片所述齿状翅片上，相邻两个齿的夹角为60°。

本发明全天候除霜蒸发器，其中，每片所述齿状翅片的齿为尖齿。

本发明空调系统，使用上述全天候除霜蒸发器。

与现有技术相比，本发明全天候除霜蒸发器及使用该蒸发器的空调系统具有以下优点：

1、齿状翅片采用超疏水材料，能够更好地排出凝结水；

2、齿状翅片与地面所成的角度为45°-60°，齿状翅片的齿为尖齿，可使凝结液滴流经很短的行程就脱落，增强蒸发器的换热能力；

3、齿状翅片间的间距加大，至少2.2mm，方便空气与工质之间换热；

4、齿状结构结合风机的正反向送风让凝结液滴更快的从翅片上剥离，避免结霜。

下面结合附图对本发明全天候除霜蒸发器及使用该蒸发器的空调系统作进一步说明。

附图说明

图1为使用本发明全天候除霜蒸发器的空调系统的结构示意图；

图2为本发明全天候除霜蒸发器的立体结构示意图；

图3为本发明全天候除霜蒸发器中齿状翅片的结构示意图；

图4为本发明全天候除霜蒸发器中齿状翅片与换热管的连接示意图，为清楚展示连接关系，图中只示出了两端的齿状翅片；

图5为本发明全天候除霜蒸发器的工作原理示意图；

图6为图4的主视示意图；

图7为图4的后视图；

图8为图4的左视图；

图9为图4的右视图；

图10为图4的俯视图；

图11为图4的仰视图；

图12为左侧的除霜单体中换热管的示意图；

图13为右侧的除霜单体中换热管的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明使用全天候除霜蒸发器的空调系统包括全天候除霜蒸发器1、四通阀2、冷凝器3、膨胀阀4、压缩机5，压缩机5的出气端与四通阀2的P口相连，四通阀2的Q口与冷凝器3的入口相连，冷凝器3的出口与膨胀阀4的入口相连，膨胀阀4的出口与全天候除霜蒸发器1的冷媒总入口7相连，全天候除霜蒸发器1的冷媒总出口8与四通阀2的S口相连，四通阀2的R口与压缩机5的进气端相连。其中，P口为进气口，R口为回气口，Q口和S口为工作口。

其中，在四通阀2的R口与压缩机5的进气端之间设置有气液分离器6。

其中，如图2所示，全天候除霜蒸发器1包括除霜单体11和11’，三个风机12，两个除霜单体11、11’通过框架16呈V形对称设置，二者底端相连、顶端装有风机安装架13，风机12固定在风机安装架13上，风机12通过风机电机的正反转实现正向和反向送风，两个除霜单体的前侧设置有冷媒入口Y型管14和冷媒出口Y型管15。如图3、4、6、7、10、11所示，除霜单体11包括若干片齿状翅片111、多个换热管112，图4中示出有5个换热管112，若干片齿状翅片111等间距叠加，相邻两片齿状翅片111之间的间距≥2.2mm，结合图3、4、9、13所示，每个换热管112呈U形依次穿过齿状翅片111的安装孔1112并与若干片齿状翅片111连接在一起。如图3所示，齿状翅片111采用超疏水铝制成，齿状翅片111的外侧边部具有齿1111。如图3、4所示，除霜单体11’同样包括若干片齿状翅片111’、多个换热管112’，图中示出有5个换热管112’，若干片齿状翅片111’等间距叠加，相邻两片齿状翅片111’之间的间距≥2.2mm。结合图3、4、8、12所示，换热管112’呈U形盘旋依次穿过齿状翅片111’的安装孔1112’并与其连接在一起。齿状翅片111’采用超疏水材料制成，齿状翅片111’的外侧边部具有齿1111’。

如图2-4所示，冷媒入口Y型管14包括入口三通141、位于左侧的入口支管142’、位于右侧的入口支管142，入口三通141的入口为蒸发器1的冷媒总入口7，入口支管142和142’的下端分别与入口三通141的两出口连接，入口支管142和142’的上端封闭，冷媒出口Y型管15包括出口三通151、两个出口支管152、152’，出口三通151的出口为蒸发器的冷媒总出口8，出口支管152、152’的下端与出口三通151的两入口连接，出口支管152、152’的上端封闭。入口支管142和142’、出口支管152和152’的管壁各开设有5个孔，每个孔内各连接一个换热管，结合图1、图9和图13所示，换热管112的入口端1121与入口支管142的管壁连接且与入口支管142连通，换热管112的出口端1122与出口支管152管壁连接且与出口支管152连通，制冷剂沿图13中的虚线流动，结合图1、图8和图12所示，换热管112’的入口端与入口支管142’的管壁连接且与入口支管142’连通，换热管112’的出口端与出口支管152’的管壁连接且与出口支管152’连通，制冷剂沿图12中的虚线流动。

如图1所示，图中箭头方向为制热时的冷媒流向，制冷剂流经冷媒入口Y型管14后分别流入换热管112和112’中，在冷媒出口Y型管15内汇合后流出。

如图5所示，齿状翅片111与地面所成的角度45°≤B≤60°，齿状翅片111’与地面所成的角度45°≤B’≤60°，优选角度为60°，当角度为60°时，凝结水剥落效果最好。当角度为45°时，换热效果最好。

如图3所示，齿状翅片111的齿为尖齿，每片齿状翅片111上，相邻两个齿的夹角A为60°。齿状翅片111’的齿为尖齿，每片齿状翅片111’上，相邻两个齿的夹角A’为60°。本发明使用全天候除霜蒸发器的空调系统的制热过程如下：制热时，四通阀2的P口与Q口连通，S口与R口连通，压缩机5排出的高温高压制冷剂蒸汽，经过四通阀2的P口、Q口，流入冷凝器3，制冷剂蒸汽冷凝时放出的热量，将室内空气加热，达到室内取暖的目的。冷凝后的液态制冷剂，流过膨胀阀4后变为低温低压制冷剂，进入全天候除霜蒸发器1，吸收室外空气能的热量而蒸发，蒸发后的制冷剂蒸汽流经四通阀2的S口、R口，经过气液分离器6进行气液分离后被压缩机5吸入，完成制热循环。随着循环的进行，全天候除霜蒸发器1的齿状翅片111、111’的表面温度降低，当齿状翅片表面有凝结液滴形成时，凝结的液滴会随着重力作用，逐渐聚集到齿状翅片111、111’的齿尖处，当汇集到一定重量后，从齿尖脱落，齿尖具有收集凝结液滴的作用，缩短凝结液滴在齿状翅片上的流程，从而加速凝结液滴脱落，改善翅片的换热效果。风机12正向运行时，可带走蒸发器周围的冷空气，加速蒸发过程。如图5所示，控制风机反向运行，风机反向运行时吹动凝结液滴向齿尖聚集，可进一步加速凝结液滴的脱落，达到改善换热，实现有效彻底抑制结霜。

本发明采用超疏水的铝翅片，在翅片冷表面温度-10℃条件下进行结霜持续测试120min，霜高为普通铝翅片冷表面形成霜高的50％。此外，超疏水铝翅片表面形成的霜晶矮小且疏松，较易去除。本发明也可采用超疏水铜等制成的翅片。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种全天候除霜蒸发器(1)，其特征在于：包括两个除霜单体(11、11’)、多个风机(12)，两个除霜单体(11、11’)呈V形对称设置，两个除霜单体(11、11’)底端相连、顶端装有风机安装架(13)，两个除霜单体(11、11’)的一侧设置有冷媒入口Y型管(14)和冷媒出口Y型管(15)，风机(12)固定在风机安装架(13)上，除霜单体(11、11’)包括若干片齿状翅片(111、111’)、多个换热管(112、112’)，所述齿状翅片(111、111’)采用超疏水材料制成，所述齿状翅片(111、111’)的外侧边部具有齿(1111、1111’)，若干片齿状翅片(111、111’)等间距叠加，每个换热管(112、112’)呈U形盘旋依次穿过齿状翅片(111、111’)的安装孔(1112、1112’)并与其连接在一起，冷媒入口Y型管(14)包括入口三通(141)、两个入口支管(142、142’)，入口三通(141)的入口为蒸发器的冷媒总入口，入口支管(142、142’)的一端分别与入口三通(141)的两出口连接，入口支管(142、142’)的另一端封闭，冷媒出口Y型管(15)包括出口三通(151)、两个出口支管(152、152’)，出口三通(151)的出口为蒸发器的冷媒总出口，出口支管(152、152’)的一端分别与出口三通(151)的两入口连接，出口支管(152、152’)的另一端封闭，换热管(112、112’)的入口端与入口支管(142、142’)的管壁连接且与入口支管(142、142’)连通，换热管(112、112’)的出口端与出口支管(152、152’)的管壁连接且与出口支管(152、152’)连通。

2.根据权利要求1所述的全天候除霜蒸发器，其特征在于：相邻两片齿状翅片(111、111’)之间的间距≥2.2mm。

3.根据权利要求2所述的全天候除霜蒸发器，其特征在于：所述齿状翅片(111、111’)与地面所成的角度(B、B’)为45°-60°。

4.根据权利要求3所述的全天候除霜蒸发器，其特征在于：每片所述齿状翅片(111、111’)上，相邻两个齿的夹角(A、A’)为60°。

5.根据权利要求4所述的全天候除霜蒸发器，其特征在于：每片所述齿状翅片(111、111’)的齿(1111、1111’)为尖齿。

6.一种使用如权利要求1-5中任一项所述的全天候除霜蒸发器(1)的空调系统。