[发明专利]基于超疏水翅片管换热器的空气源热泵喷淋除霜装置

说明书

技术领域

本发明属于制冷空调系统设计和制造的技术领域，涉及一种基于超疏水型翅片管换热器的空气源热泵喷淋除霜方法及实现该方法的装置。

背景技术

空气源热泵兼顾制冷和制热，具有一次能源综合利用效率高、节能、环保以及初投资低等优点。空气源热泵的大力推广对提高我国能源综合利用效率，实现节能减排具有重要意义。空气源热泵冬季制热运行存在的最大问题是室外翅片管换热器表面结霜，随着换热器翅片间霜层的生长，翅片表面与空气间的换热热阻不断增大，空气流量减小，导致系统工作状况恶化，效率降低，甚至不能正常工作。因此空气源热泵在结霜工况下运行必须适时除霜。

目前，常用的除霜方法是逆循环除霜和热气旁通除霜。逆循环除霜过程中由于四通阀频繁换向，致使制冷系统压缩机出现“奔油”现象，降低压缩机的可靠性和使用寿命；除霜时制冷剂需从供热系统中吸取热量用于除霜，造成供热系统温度急剧波动，影响供热房间的热舒适性。热气旁通除霜的热量主要来自压缩机耗功，除霜速度较慢，且易造成除霜过程中压缩机吸气带液。现有除霜方法实施除霜时，热泵机组需中断制热进行除霜，使得机组供热不连续，且除霜过程中蒸发器表面霜层融化以及滞留水蒸发需消耗大量热量和时间，导致除霜效率难以提高。

本发明创作者在前期研究中发现超疏水表面的融霜水滞留量少，且超疏水表面粘附性弱，表面滞留水滴易通过风力吹除。基于超疏水型翅片管换热器的表面特性，发明出一种除霜时间短、除霜耗热量少、可实现除霜期间供热不间断的空气源热泵除霜方法，对提高热泵系统的供热时间和效率具有重要意义。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为解决现有除霜方式给空气源热泵系统带来的诸多弊端，基于超疏水型翅片管换热器的表面特性，提出一种除霜耗热量少、可实现除霜期间供热不间断的空气源热泵喷淋除霜方法及装置。

技术方案：本发明的基于超疏水型翅片管换热器的空气源热泵喷淋除霜装置，包括制冷剂回路、热水回路和空气回路。制冷剂回路包括压缩机、四通阀、第一换热器、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、储液器、干燥过滤器、电子膨胀阀、翅片管换热器、气液分离器和加热型蓄水箱，四通阀上设置有四通阀第一输入端、四通阀第一输出端、四通阀第二输入端和四通阀第二输出端，第一换热器上设置有第一换热器输入端和第一换热器输出端，翅片管换热器上设置有翅片管换热器输入端和翅片管换热器输出端，加热型蓄水箱上设置有加热型蓄水箱第一输入端、加热型蓄水箱第一输出端、加热型蓄水箱第二输出端和加热型蓄水箱第二输入端；加热型蓄水箱同时是热水回路的组成部分，翅片管换热器同时是空气回路的组成部分；

制冷剂回路中，压缩机输出端与四通阀第一输入端连接，四通阀第一输出端与第一换热器输入端连接，第一换热器输出端分成两路，一路与第一单向阀的入口连接，另一路与第三单向阀的出口连接，第一单向阀的出口分成三路，一路与第二单向阀的出口连接，一路通过第一电磁阀与储液器输入端连接，另一路通过第二电磁阀与加热型蓄水箱第一输入端连接，加热型蓄水箱第一输出端也与储液器输入端连接，储液器输出端通过干燥过滤器、电子膨胀阀同时与第四单向阀的入口和第三单向阀的入口连接，第四单向阀的出口与翅片管换热器输入端连接，翅片管换热器输入端同时还与第二单向阀的入口连接，翅片管换热器输出端与四通阀第二输入端连接，四通阀第二输出端与气液分离器输入端连接，气液分离器输出端与压缩机输入端连接；

热水回路包括加热型蓄水箱、过滤器、水泵、喷嘴、电加热带、集水盘、三通阀，三通阀上设置有三通阀第一输入端、三通阀第一输出端和三通阀第二输出端；热水回路中，加热型蓄水箱上设置有温度传感器和液位传感器，加热型蓄水箱第二输出端依次通过过滤器、水泵与喷嘴连接，喷嘴上设置有电加热带，喷嘴正对翅片管换热器进风口，集水盘位于翅片管换热器底部，集水盘底部的出水口与三通阀第一输入端连接，三通阀第一输出端与加热型蓄水箱第二输入端连接，三通阀第二输出端与排水管道连接，电加热带安装于喷嘴外表面；

空气回路包括翅片管换热器和风机，风机设置在翅片管换热器出风口处。

进一步的，本发明装置在非结霜工况运行时：第一电磁阀打开，第二电磁阀关闭。在结霜工况运行时，第一电磁阀关闭，第二电磁阀打开，制冷剂流经加热型蓄水箱。

进一步的，本发明装置中，热水回路中加热热水的热量来源于制冷剂过冷放出的热量，无需额外增加热源。