[發明專利]基于結霜初始過程液滴快速蒸發的空氣源熱泵除霜裝置

有效

• 申請號: 201410293910.3
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104061727A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 梁彩華;汪峰;楊明濤;張小松
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F25B47/02
• 分類號: F25B47/02;F25B41/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明屬于制冷空調系統設計和制造領域，涉及一種基于結霜初始過程液滴快速蒸發的空氣源熱泵除霜裝置。

背景技術

空氣源熱泵因具有節能、環保、兼顧供冷供熱、使用靈活等優點在我國大部分地區得到廣泛應用。但空氣源熱泵在冬季制熱運行時存在室外換熱器（蒸發器）表面結霜的問題，由于霜層的形成與增長，加大了換熱器表面與空氣間的傳熱熱阻及空氣流動阻力，導致換熱器換熱效率降低，熱泵機組性能下降，甚至不能正常工作。因此空氣源熱泵在結霜工況下運行必須適時除霜。

目前，常用的除霜方法是逆循環除霜和熱氣旁通除霜。逆循環除霜過程中由于四通閥頻繁換向，致使制冷系統壓縮機出現“奔油”現象，降低壓縮機的可靠性和使用壽命；同時，除霜時制冷劑要從供熱系統中吸取熱量用于除霜，造成供熱系統溫度急劇波動，影響空調系統的熱舒適性。熱氣旁通除霜的熱量主要來自壓縮機耗功，因而除霜速度較慢，且容易造成除霜過程中壓縮機吸氣帶夜。同時現有除霜方法都是在霜層生長到一定高度才展開除霜，為融化霜層和蒸發融霜水，需要消耗大量的熱量和時間，從而導致空氣源熱泵在整個運行周期中效率下降。

本發明創作者在前期研究中發現空氣源熱泵室外翅片管換熱器表面的霜層是基于其表面上最初的凝結液滴生長起來的（霜層的生長過程包括：液滴凝結、液滴凍結形成霜晶、霜晶生長和霜層充分生長），這些液滴大小僅為0.01毫米級，若能在液滴凍結形成霜晶前將這些液滴去除，即可阻斷霜層生長。水的蒸發是一個高效的傳熱傳質過程，是去除液滴的有效方式，而且蒸發這些尺寸微小的初始凝結液滴僅需消耗較少的熱量。因此，發明出一種可在結霜過程初期實現初始凝結液滴蒸發的空氣源除霜方法對提高熱泵的運行效率，減少除霜能耗和時間具有重要意義。

發明內容

技術問題：本發明提供一種耗熱量少、除霜時間短，能解決空氣源熱泵結霜過程初期出現的凝結液滴現象的基于結霜初始過程液滴快速蒸發的空氣源熱泵除霜裝置。

技術方案：本發明的一種基于結霜初始過程液滴快速蒸發的空氣源熱泵除霜裝置，包括制冷劑回路和空氣回路；

其中制冷劑回路包括壓縮機、四通閥、室內換熱器、第一單向閥、第二單向閥、第三單向閥、第四單向閥、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、儲液器、干燥過濾器、電子膨脹閥、室外換熱器、氣液分離器、空氣換熱器及相關連接管線，室外換熱器和空氣換熱器同時也是空氣回路的組成部分；四通閥上設置有四通閥第一輸入端、四通閥第一輸出端、四通閥第二輸入端和四通閥第二輸出端，室內換熱器上設置有室內換熱器輸入端和室內換熱器輸出端，室外換熱器上設置有室外換熱器輸入端和室外換熱器輸出端，空氣換熱器上設置有空氣換熱器輸入端和空氣換熱器輸出端，其中室外換熱器和空氣換熱器同時也是空氣回路的組成部分

制冷劑回路中，壓縮機的輸出端與四通閥第一輸入端連接，四通閥第一輸出端與室內換熱器輸入端連接，室內換熱器輸出端分成兩路，一路與第一單向閥的入口連接，另一路與第三單向閥的出口連接，第一單向閥的出口分成三路，一路與第二單向閥的出口連接，一路通過第一電磁閥與儲液器的輸入端連接，另一路通過第二電磁閥與空氣換熱器輸入端連接，空氣換熱器輸出端通過第三電磁閥與儲液器的輸入端連接，儲液器的輸出端通過管線依次連接干燥過濾器、電子膨脹閥后分為兩路，一路與第四單向閥的進口連接，另一路與第三單向閥的入口連接，第四單向閥的出口與室外換熱器輸入端連接，室外換熱器輸入端同時也與第二單向閥的進口連接，室外換熱器輸出端與四通閥第二輸入端連接，四通閥第二輸出端與氣液分離器的輸入端連接，氣液分離器的輸出端與壓縮機的輸入端連接；

空氣回路包括室外換熱器、空氣換熱器、第一電動風門、風機、第二電動風門、第三電動風門、送風噴嘴及相關連接管線；空氣回路中，空氣換熱器中的空氣流向與室外換熱器中的空氣流向一致，空氣換熱器的進風口處設置有第一電動風門，空氣換熱器的出風口通過風管依次連接風機、第三電動風門和送風噴嘴，同時在風機與第三電動風門之間的風管側壁上設有第二電動風門連通外界環境，送風噴嘴的出風口正對室外換熱器進風口設置。

本發明裝置中，熱泵系統冬季制熱運行除霜時，所述第二電磁閥（9）、第三電磁閥、第一電動風門、風機和第三電動風門打開，第一電磁閥、第二電動風門關閉。