CN212870404U - 一种热泵化霜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热泵化霜装置，其包括防冻液水箱、与所述防冻液水箱出液口通过补液管连通的蒸汽发生器压力罐、与所述蒸汽发生器压力罐通过管路连通的蒸汽管道主管，所述蒸汽管道主管上设置两个以上的支蒸汽管道，所述支蒸汽管道上设置两个以上的蒸汽喷嘴；所述蒸汽发生器压力罐与蒸汽管道主管之间设置放蒸汽电磁阀，所述防冻液水箱与蒸汽发生器压力罐之间设置止回阀；本实用新型具有不需要通过热泵压缩机制冷运行实现化霜，利用外来热源化霜、采暖热泵机组无需停机过程改变成制冷模式化霜，热泵冬季采暖能效大幅度提高，减少了因为化霜造成的不必要的机械磨损和压缩机启停耗能、从用户侧吸热能效低等特点。

Description

一种热泵化霜装置

技术领域

本实用新型涉及一种热泵化霜装置，属于暖通中央空调领域。

背景技术

空气能热泵化霜是世界性难题，而主要的化霜热源都是来源于系统本身，从蒸发器中吸热化霜；一般通过以下几种形式，如四通阀换向制冷模式化霜，还有的是热气旁通化霜等，均需要压缩机停机，四通阀换向，转换成制冷化霜模式，从用户侧的采暖热源中吸热用于化霜，会造成用户侧水温下降或表现为向室内吹冷风；化霜结束后，还要停机保护几分钟后，恢复成制热模式。由于需要不停的化霜，会造成压缩机频繁启停，对不间断采暖运行造成供热温度波动，和能效下降。由于考虑到冬季空气能热泵空调化霜对系统能效的负面影响，要将机组制热能力一般要加大10%考虑，造成投资上增加。由于冬季采暖需要间隙性化霜动作，压缩机间隙启停，会影响压缩机的寿命，增加启动电能损耗；从用户侧吸热化霜，影响用户体验和降低系统能效。间隙性化霜，也减少了热泵正常的供热的运行时间等等不利因素。有些是直接在蒸发器采用超声波化霜等，实践证明是可靠性差，并没有大规模应用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种空气能热泵机组冬季无需制冷运行频繁化霜，采暖机组无需停机过程改变成制冷模式化霜，冬季空气能热泵能效大幅度提高，减少了因为热泵化霜造成不必要的机械磨损和压缩机制冷运行化霜启停、化霜所造成制热量衰减，采用外来热源的热泵化霜装置。

为解决上述技术问题本实用新型所采取的技术方案是：

一种热泵化霜装置，其包括防冻液水箱、与所述防冻液水箱出液口通过补液管连通的蒸汽发生器压力罐、与所述蒸汽发生器压力罐通过管路连通的蒸汽管道主管，所述蒸汽管道主管上设置两个以上的支蒸汽管道，所述支蒸汽管道上设置两个以上的蒸汽喷嘴；

所述蒸汽发生器压力罐与蒸汽管道主管之间设置放蒸汽电磁阀，所述防冻液水箱与蒸汽发生器压力罐之间设置止回阀；

所述蒸汽发生器压力罐上通过通大气溢流管与大气、防冻液水箱分别连通，所述通大气溢流管上设置通大气电磁阀；

所述蒸汽发生器压力罐内设置加热元件；

所述放蒸汽电磁阀、通大气电磁阀、加热元件分别与热泵机组控制器连接。

进一步的，所述防冻液水箱底面高度高于蒸汽发生器压力罐顶面高度。

进一步的，所述防冻液水箱内设置补液泵，所述补液泵出口通过补液管与蒸汽发生器压力罐连通。

进一步的，所述蒸汽发生器压力罐内设置温度传感器。

进一步的，所述蒸汽发生器压力罐上设置压力表。

进一步的，所述蒸汽喷嘴为外径大、内径小的喇叭形通孔，且通孔设置朝向热泵蒸发器。

进一步的，所述支蒸汽管道为水平设置。

进一步的，所述加热元件为电加热器。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本实用新型主要利用电或者其它热源将带有以水为主要成分的防冻液加热生成高温高压的水或水汽混合液（如150℃---200℃）储存在高压罐中，作为热泵化霜热源媒介待用，在空气能热泵机组需要化霜时，热泵机组控制器发出指令，蒸汽电磁阀打开，通过蒸汽管道上的喷嘴向结霜的热泵蒸发器表面喷射高温高压蒸汽（如150℃---200℃高压蒸汽)直接化霜。由于在高温高压蒸汽中混合一定比例的防冻液，在化霜流程结束后的冷凝水不容易结冰堵塞蒸发器、排水流道，本实用新型采取外部热源化霜融霜，对机组运行没有任何影响，热泵机组无需停机过程改变成制冷模式化霜，也没有传统化霜需要从用户侧取热，造成供热不稳定，无需压缩机因化霜需要短时间停机再启动，换向阀需要动作改变制冷剂的流向，制冷模式化霜，从根本上改变了热泵机组的化霜模式，利用外部热源等加热带有防冻液的水，变成高温高压的混合蒸汽，向需要化霜的热泵蒸发器喷射高温高压蒸气，空气能热泵无需停机和从用户侧吸热化霜，机组的能效大幅度提高，减少了因为化霜造成的不必要的机械磨损和压缩机启停耗能、从用户侧吸热、高耗能特点。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型支蒸汽管道剖视结构示意图；

图3为本实用新型蒸汽管道结构示意图；

其中，1、防冻液，2、防冻液水箱，3、通大气电磁阀，3-1、补液管，3-2、通大气溢流管，4、止回阀、5、蒸汽发生器压力罐，5-1、加热元件，5-2、温度传感器，6、放蒸汽电磁阀，7、蒸汽管道主管，8、支蒸汽管道，8-1、蒸汽喷嘴，9、扩散形蒸汽，10、热泵蒸发器，11、压力表，12、补液泵。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如附图1-3所示，本实施例提供一种热泵化霜装置，其防冻液水箱2、与所述防冻液水箱2出液口通过补液管3-1连通的蒸汽发生器压力罐5、与所述蒸汽发生器压力罐5通过管路连通的蒸汽管道主管7，所述蒸汽管道主管7上设置两个以上的支蒸汽管道8，所述支蒸汽管道8为水平设置，所述支蒸汽管道8上设置两个以上的蒸汽喷嘴8-1，支蒸汽管道8的2端封闭，且支蒸汽管道8的长度和热泵蒸发器10的水平向长度等长，蒸汽喷嘴8-1为外径大、内径小的喇叭形通孔，且蒸汽喷嘴8-1通孔朝向面对热泵蒸发器10，二者之间有一定合理间隙，以利于蒸汽喷射时能有效覆盖热泵蒸发器10全部结霜面，不留死角，所述蒸汽管道主管7和支蒸汽管道8为铜管或者铝管等金属管道。

所述蒸汽发生器压力罐5与蒸汽管道主管7之间设置放蒸汽电磁阀6，所述防冻液水箱2与蒸汽发生器压力罐5之间设置止回阀4，在止回阀4的作用下，高压蒸汽不会倒流入补液管3-1中，确保在下次化霜融霜前蒸汽发生器压力罐5种储备一定量的高温高压蒸汽（过饱和蒸汽），其蒸汽的焓值含量不低于热泵蒸发器严重结霜时所需要的化霜能量，为了节约不必要的蒸汽化霜能耗，所加热蒸汽量也不能过多。

所述蒸汽发生器压力罐5上通过通大气溢流管3-2与大气、防冻液水箱2分别连通，所述通大气溢流管3-2上设置通大气电磁阀3，通过控制通大气电磁阀3的启闭，可以控制蒸汽发生器压力罐5内的压力大小，在补液过量时，由通大气电磁阀3顶部的溢流管3-2平衡到防冻液水箱2中，不至于外溢，起到防溢流的效果。

所述蒸汽发生器压力罐5内设置加热元件5-1，所述加热元件5-1为电加热器，亦可采用其他形式的加热装置。所述放蒸汽电磁阀6、通大气电磁阀3、加热元件5-1分别与热泵机组控制器连接，热泵机组可对放蒸汽电磁阀6、通大气电磁阀3、加热元件5-1发送指令进行控制，所述蒸汽发生器压力罐5内设置温度传感器5-2，所述蒸汽发生器压力罐5上设置压力表11，所述温度传感器5-2、压力表11分别与热泵机组控制器连接，可分别采集蒸汽发生器压力罐5内的温度和压力信息，并向热泵机组控制器发送，便于其实现自动控制。

所述防冻液水箱2底面高度高于蒸汽发生器压力罐5顶面高度，在重力作用下对蒸汽发生器压力罐5内的防冻液进行补充。

所述防冻液水箱2内设置补液泵12，所述补液泵12出口通过补液管3-1与蒸汽发生器压力罐5连通，采用补液泵12补充的方式亦可实现蒸汽发生器压力罐5内的防冻液补充。

具体工作过程如下：

将一定的防冻液储存在防冻液水箱2中，通过补液泵12或者在重力作用下将防冻液补入蒸汽发生器加热罐5中加热变成高温高压的混合蒸气储存待用；当需要化霜时，放蒸汽电磁阀6打开，高温高压的混合蒸气依次通过蒸汽管道主管7、支蒸汽管道8，并由支蒸汽管道8上的蒸汽喷嘴8-1向热泵蒸发器10表面喷射混合蒸气化霜融霜，化霜融霜结束后，放蒸汽电磁阀6关闭，化霜融霜过程结束。防冻液重新补入蒸汽发生器加热罐5中加热变成高温高压的混合蒸气储存等待下一周期的化霜过程。

蒸汽发生器压力罐5中的高温高压蒸汽在化霜时，由于向已经结霜的热泵蒸发器表面喷射后，蒸汽发生器压力罐5中的压力会下降。如果蒸汽发生器压力罐5的压力低于补液泵3的最高扬程（或者说最高压力）时，防冻液1从防冻液水箱2中被补液泵3加压泵入蒸汽发生器压力罐5中。由于防冻液1此时的温度较低，安装在蒸汽发生器压力罐5中的温度传感器5-2感知检测到温度或者压力低于设定值（如低于100℃），启动加热元件5-1加热到设定值（如150℃---200℃）。每次化霜融霜过程或者化霜融霜过程结束1次，放蒸汽电磁阀6关闭，通大气电磁阀3打开，此时蒸汽发生器压力罐5内与外界大气压压力相同，防冻液水箱2高于蒸汽发生器压力罐5，防冻液1在重力作用下或者在补液泵12的作用下，通过补液管3-1补入蒸汽发生器压力罐5中，补液量需确保补满蒸汽发生器压力罐5，如果补液过量，由通大气电磁阀3顶部的溢流管3-2平衡到防冻液水箱2中，不至于外溢。补液过程结束（可定时控制），通大气电磁阀3关闭，达到设定值时间停止补液，由于低温防冻液1补充到蒸汽发生器压力罐5中，造成蒸汽发生器压力罐5内部的温度或者压力下降达到设定值时，启动加热元件5-1加热，在止回阀4的作用下，高压蒸汽不会倒流入补液管3-1中，确保在下次化霜融霜前蒸汽发生器压力罐5种储备一定量的高温高压蒸汽，其蒸汽的焓值含量不低于热泵蒸发器严重结霜时所需要的化霜能量，为了节约不必要的蒸汽化霜能耗，所加热蒸汽量也不必要过多。在热泵机组需要化霜融霜时，热泵机组控制器发出指令，打开放蒸汽电磁阀6，在高温高压的蒸汽受压力突然下降的影响，会自动通过放蒸汽电磁阀6进入到蒸汽管道主管7，通过蒸汽管道主管7分配到连接在该管上的若干支蒸汽管道8，通过若干支蒸汽管道8上的排孔蒸汽喷嘴8-1向热泵蒸发器10的结霜表面喷射出扩散形高温高压的水蒸气9，由于以水为主要成分的防冻液水蒸气9凝华相变变成水将释放出巨大热量，瞬间将热泵蒸发器10的表面及翅片内部的霜冰融化。热泵蒸发器10化霜的水及高压蒸汽2凝华蒸汽——水相变过程，高温水混合后变成含有以水为主的防冻液混合液体，慢慢降温流走，即使降温到冰点以后，也不会造成蒸发器表面、排水流道等结冰。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种热泵化霜装置，其特征在于，其包括防冻液水箱（2）、与所述防冻液水箱（2）出液口通过补液管（3-1）连通的蒸汽发生器压力罐（5）、与所述蒸汽发生器压力罐（5）通过管路连通的蒸汽管道主管（7），所述蒸汽管道主管（7）上设置两个以上的支蒸汽管道（8），所述支蒸汽管道（8）上设置两个以上的蒸汽喷嘴（8-1）；

所述蒸汽发生器压力罐（5）与蒸汽管道主管（7）之间设置放蒸汽电磁阀（6），所述防冻液水箱（2）与蒸汽发生器压力罐（5）之间设置止回阀（4）；

所述蒸汽发生器压力罐（5）上通过通大气溢流管（3-2）与大气、防冻液水箱（2）分别连通，所述通大气溢流管（3-2）上设置通大气电磁阀（3）；

所述蒸汽发生器压力罐（5）内设置加热元件（5-1）；

所述放蒸汽电磁阀（6）、通大气电磁阀（3）、加热元件（5-1）分别与热泵机组控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种热泵化霜装置，其特征在于，所述防冻液水箱（2）底面高度高于蒸汽发生器压力罐（5）顶面高度。

3.根据权利要求1所述的一种热泵化霜装置，其特征在于，所述防冻液水箱（2）内设置补液泵（12），所述补液泵（12）出口通过补液管（3-1）与蒸汽发生器压力罐（5）连通。

4.根据权利要求1所述的一种热泵化霜装置，其特征在于，所述蒸汽发生器压力罐（5）内设置温度传感器（5-2）。

5.根据权利要求1所述的一种热泵化霜装置，其特征在于，所述蒸汽发生器压力罐（5）上设置压力表（11）。

6.根据权利要求1所述的一种热泵化霜装置，其特征在于，所述蒸汽喷嘴（8-1）为外径大、内径小的喇叭形通孔，且通孔设置朝向热泵蒸发器（10）。

7.根据权利要求1所述的一种热泵化霜装置，其特征在于，所述支蒸汽管道（8）为水平设置。

8.根据权利要求1所述的一种热泵化霜装置，其特征在于，所述加热元件（5-1）为电加热器。

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