[发明专利]加热系统

说明书

本发明涉及一种例如满溢式冷却器的冷却装置中的加热系统，并且尤其涉及一种防止冷却器中的水冻结的加热系统。

现有技术的空调系统——例如空冷冷凝器包含例如满溢式冷却器的冷却器。这些冷凝器通常安装在建筑的外面，来对建筑提供空气调节，并且在冷却期间，环境温度可以在冷却器中注满的介质的冰点附近或者低于冷却器中注满的介质的冰点。在这样的情况下，如果冷却介质是水并且如果环境温度在0℃附近或者低于0℃，则有必要防止水冻结。尤其是当冷却器不运行的时候，这是特别重要的，冷却器不运行的情况可能发生在例如当不需要冷凝器提供制冷或当冷凝器出现故障的时候。

当冷凝器由于意外的事件或突然事件——例如缺电或安全断路而停止运行时，并且如果环境温度很低，那么在系统的压缩器一停止运行之后，冷凝器非常迅速地冷却到环境温度的程度。因此冷凝器内部的压力也非常迅速地下降到与环境温度相对应的饱和压力。在冷凝器停止运行之前刚好位于冷却器中的制冷剂受压力减少影响，因此在与环境温度相对应的温度程度上沸腾，同时移动到冷凝器系统的最冷点，例如冷凝器处。在冷却器中的所有制冻剂蒸发以前，大量冷量提供到冷却器中的水，尤其是如果那些水不循环的话(例如缺电或安全断路停止了整个冷凝器和/或水泵的运行等等)，它将迅速地冻结成冰。如果环境温度很低并且特别是在长时间内保持低温的话，甚至运行的冷却器也很容易冻结。

通常在冷凝器中使用两种冷却器：直接膨胀蒸发器和满溢式冷却器。在直接膨胀蒸发器中，制冷剂在多根管子内部蒸发，水绕管子的外部循环；在满溢式冷却器中，水在管子的内部循环，制冷剂包围管子。前面描述的水在冷凝器内部冻结的情况，对于满溢式冷却器是特别有害的，因为当水冻结成冰时，流体所占的体积增加大约10％(与只有水所占的体积相比)。这一体积膨胀大大的增加了管子内的压力，引起管子主体内的高应力，从而使管子裂开或胀破，使得制冷剂和水混合。

现有技术已经提出克服以上问题的技术方案。例如，一个通常的方案是提供专用的电加热器，当环境温度足够低时，尤其是冷凝器或者冷却器不运行时，电加热器向冷却器的部分输送能量。加热器升高了被加热的冷却器部分的温度，从而将冷却器中的水(或所使用的无论哪种制冷剂)的温度升高到其冰点之上的温度。加热器可以包括应用于冷却器壳体或外壳的电阻丝，和/或直接浸没在给水中处于合适位置的浸没式加热器，所述合适位置例如是进水口和/或出水口集管。

然而，上述加热方案对于安装、运行和维护来说是昂贵和复杂的。尤其是在电阻丝类型的加热系统中，外壳通常由导线加热，仅仅通过热传导和对流把热量从外壳传递给输送水的冷却器中的管子。因此有必要向外壳提供充足的热量以确保足够的热量到达管子的所有区域，否则可能出现冻结部分，例如，在距离外壳最远的管子中央。此外，为了把足够的热量传导给外壳，在电阻丝和外壳之间必须实现良好的热连接，因此这些系统的安装复杂、耗时并且如果连接随时间变弱的话容易产生故障。

当浸没式加热系统把热量直接提供到水时，这些系统典型地安装在进水口或出水口处，它们不能位于管中，因为它们不能妨碍水流，并且因此降低了冷凝器的效率。此外，浸没式系统的安装复杂，因为它们必须浸没在插入外壳的进水口中，所述外壳一旦封闭的话必须是不透水的。由于其高功率要求，尤其是要持续长时间，浸没式加热系统运行也很昂贵。

因此需要提供一种冷却器的加热系统，尤其是不限于满溢型冷却器，而是适用于冷却器的介质容易冻结的情况，并且其成本低、安装方便和不会过度影响冷却器效率或性能。

本发明的一个目的是提供一种保护冷却器免受冻结损坏的系统和方法。

根据本发明的第一方面，提供一种空调系统的冷却器，冷却器包括壳体或外壳、能够传送第一介质的、位于壳体/外壳内的至少一根管子、以及加热设备，该加热设备包括向壳体/外壳和管子中的至少一个提供电流和使电流从所述的壳体/外壳或所述的管子返回的装置，因此通过所述壳体/外壳或所述管子的电流在所述壳体/外壳或所述管子中产生热量。