一種振蕩熱管式相變蓄熱除霜空調(diào)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種振蕩熱管式相變蓄熱除霜空調(diào)，包括空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其由室內(nèi)冷凝器、壓縮機(jī)、室外蒸發(fā)器和制冷劑節(jié)流裝置依次連接形成循環(huán)回路。本實(shí)用新型除霜空調(diào)還包括室內(nèi)相變蓄熱器和振蕩熱管換熱器，室內(nèi)相變蓄熱器為中空管殼式，其管殼內(nèi)部充有相變蓄熱材料；相變蓄熱器分為蓄熱段和放熱段，蓄熱段放置在壓縮機(jī)的缸體及排氣管上方，蓄熱段的上方為放熱段，放熱段的內(nèi)部插入振蕩熱管的蒸發(fā)段，振蕩熱管的冷凝段布置在室外蒸發(fā)器內(nèi)部。本實(shí)用新型通過相變蓄熱器蓄熱，以室內(nèi)一次回風(fēng)和壓縮機(jī)缸體及其排氣管余熱等低品位熱能為熱源，以振蕩熱管為導(dǎo)熱元件，可有效解決冬季空調(diào)除霜時(shí)需頻繁停機(jī)和使用高品位熱能的問題。
【專利說明】一種振蕩熱管式相變蓄熱除霜空調(diào)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及空調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于相變蓄熱器、熱管的除霜空調(diào) 裝直。

【背景技術(shù)】
[0002] 以空氣源熱泵空調(diào)為例，在冬季制熱工況時(shí)，其室外機(jī)排風(fēng)溫度經(jīng)常會(huì)低于室外 環(huán)境露點(diǎn)溫度，因此環(huán)境中的水蒸氣會(huì)在室外機(jī)盤管結(jié)霜、結(jié)露乃至結(jié)冰。室外機(jī)表面換熱 器的結(jié)霜，將會(huì)導(dǎo)致翅片間氣流通道的減小，增加換熱器的傳熱熱阻，極大地影響了空調(diào)機(jī) 的正常運(yùn)行，使其性能惡化。因此，在冬季空調(diào)室外機(jī)的除霜是有必要的。
[0003] 目前應(yīng)用廣泛的空調(diào)除霜方法主要有兩種：一種是使用四通換向閥，使機(jī)組依照 逆卡諾循環(huán)運(yùn)行，室外機(jī)轉(zhuǎn)換成冷凝器，室內(nèi)機(jī)轉(zhuǎn)為蒸發(fā)器，冷凝器散發(fā)熱量融掉霜層，該 方法操作簡(jiǎn)單，但其缺點(diǎn)明顯。比如在除霜時(shí)，該方法將暫停向室內(nèi)供熱，并消耗室內(nèi)顯熱； 另一種是采用熱氣旁通的方法，消耗原本用于室內(nèi)制熱的制冷劑熱量，送至室外機(jī)除霜。該 方法可以完全實(shí)現(xiàn)除霜需要，但消耗了電能制得的高品位熱能，減少了室內(nèi)供熱量，將導(dǎo)致 空調(diào)機(jī)性能及室內(nèi)舒適度的下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型旨在于提供一種通過相變蓄熱器蓄熱，以室內(nèi)一次回風(fēng)和壓縮機(jī)缸體 余熱等低品位熱能為熱源，以振蕩熱管為導(dǎo)熱元件，用來解決冬季室外空調(diào)外機(jī)霜凍的裝 置，該裝置可有效解決冬季空調(diào)除霜時(shí)需頻繁停機(jī)和使用高品位熱能的問題。
[0005] 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種振蕩熱管式相變蓄熱除霜空調(diào)，包括空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，空氣源熱泵空調(diào) 系統(tǒng)由室內(nèi)冷凝器、壓縮機(jī)、室外蒸發(fā)器和制冷劑節(jié)流裝置依次連接形成循環(huán)回路，除霜空 調(diào)還包括室內(nèi)相變蓄熱器和振蕩熱管換熱器，室內(nèi)相變蓄熱器為中空管殼式，其管殼內(nèi)部 充有相變蓄熱材料；所述相變蓄熱器分為蓄熱段和放熱段，蓄熱段放置在壓縮機(jī)的缸體及 排氣管上方，蓄熱段的上方為放熱段，放熱段的內(nèi)部插入振蕩熱管的蒸發(fā)段，振蕩熱管的冷 凝段布置在室外蒸發(fā)器內(nèi)部。
[0007] 所述蓄熱段的外殼上設(shè)傳熱翅片，放熱段的上部開有放熱端口，供振蕩熱管蒸發(fā) 段插入。
[0008] 所述相變蓄熱器與控制器連接，室外蒸發(fā)器設(shè)有溫度傳感器。
[0009] 所述振蕩熱管的蒸發(fā)段設(shè)置為單端口，振蕩熱管的冷凝段設(shè)置為多冷凝端口，多 冷凝端口插入室外蒸發(fā)器內(nèi)的盤管外表面。
[0010] 所述相變蓄熱材料為石蠟。
[0011] 本實(shí)用新型原理：以相變蓄熱器為蓄熱原件，回收室內(nèi)及壓縮機(jī)低品位熱能，通過 多冷凝段振蕩熱管將此熱量傳至空調(diào)室外機(jī)，借此熱量融化或者預(yù)防空調(diào)系統(tǒng)冷凝器盤管 及翅片的結(jié)霜、冰凍。完成除霜過程，此過程中除了利用壓縮機(jī)的余熱還能起到部分冷卻壓 縮機(jī)的功能，延長設(shè)備使用年限。
[0012] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：
[0013] (1)采用多冷凝段振蕩熱管，其工作機(jī)理不同于普通熱管，管中的工作介質(zhì)因?yàn)榉?騰、冷凝、表面張力、壓力等原因，形成汽液栓振蕩兩相循環(huán)流動(dòng)，導(dǎo)熱能力可達(dá)到現(xiàn)有金屬 材料的數(shù)十倍。振蕩熱管比起普通熱管，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、熱響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)， 傳熱性能更優(yōu)良，適應(yīng)性更強(qiáng)，可根據(jù)使用要求彎曲的特點(diǎn)。如此，在換熱器布置上可更具 靈活性。
[0014] (2)構(gòu)置的相變蓄熱器，避免現(xiàn)有技術(shù)將其直接串聯(lián)在制熱管路上，直接使用電能 制得的高品位熱能的特點(diǎn)。主要以回收以熱體驗(yàn)效果較差的回風(fēng)和壓縮機(jī)管路自然散熱為 主的熱能，是低品位熱能的再利用。從一定程度上來說，是降低了除霜的能耗。
[0015] (3)將相變蓄熱器和振蕩熱管聯(lián)合使用，避免以前單一裝置在構(gòu)造上的不便與缺 陷。
[0016] (4)避免在使用熱氣旁通、逆卡諾循環(huán)（四通換向閥）等技術(shù)除霜時(shí)，需要頻繁停 機(jī)的或浪費(fèi)供熱量的工作特性。在冬季供熱時(shí)，能有效提高室內(nèi)熱舒適度。
[0017] (5)本實(shí)用新型使用相變蓄熱器和振蕩熱管，回收低品位熱能，是一種有效的節(jié)能 手段，具有構(gòu)置簡(jiǎn)單合理，制作成本低，節(jié)能效果明顯，裝置自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型的原理示意圖；
[0019] 圖2為本實(shí)用新型的樣機(jī)布置示意圖；
[0020] 圖3為多冷凝段振蕩熱管結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 圖4為相變蓄熱器結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 現(xiàn)就圖示具體說明該實(shí)用新型實(shí)施方案。
[0023] 如圖1所示，一種振蕩熱管式相變蓄熱除霜空調(diào)，包含傳統(tǒng)空氣源熱泵空調(diào)、中空 管殼式相變蓄熱器5、振蕩熱管換熱器的蒸發(fā)段4和冷凝段2,以上裝置構(gòu)成本除霜空調(diào)的 空氣處理段、低品位熱能回收段和除霜工作段。
[0024] 所述傳統(tǒng)空氣源熱泵空調(diào)包括室內(nèi)機(jī)（冷凝器）7、室外機(jī)（蒸發(fā)器）3、節(jié)流閥1、 壓縮機(jī)6、風(fēng)機(jī)8。在系統(tǒng)內(nèi)充工質(zhì)（制冷劑），在壓縮機(jī)6做功的條件下，工質(zhì)由冷凝器經(jīng) 流節(jié)流閥1、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)6完成循環(huán)，制冷劑在室內(nèi)機(jī)7內(nèi)冷凝放熱，所放熱量即為室內(nèi) 供熱量。制冷劑則在室外機(jī)3蒸發(fā)吸收熱量。由以上裝置完成室內(nèi)制熱過程，即為空氣處 理段。
[0025] 在空調(diào)機(jī)冬季制熱工況下，當(dāng)室外環(huán)境溫度較高無除霜需要時(shí)，相變蓄熱器5回 收壓縮機(jī)6余熱，儲(chǔ)存以待使用，當(dāng)熱量達(dá)到一定值時(shí)，相變蓄熱器5內(nèi)相變材料的體積變 化啟動(dòng)振蕩熱管運(yùn)行。熱管將熱量傳至室外機(jī)3,通過與鋁制翅片及銅質(zhì)盤管的緊密貼合， 提高空調(diào)器蒸發(fā)溫度，從而改善工作狀況，提高其本身性能。是一項(xiàng)節(jié)能手段。
[0026] 在空調(diào)機(jī)冬季制熱工況下，當(dāng)室外環(huán)境溫度較低有除霜需要時(shí)，室外機(jī)3上的溫 度傳感器（圖示未標(biāo)出），獲取環(huán)境溫度，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，相變蓄熱器5回收壓縮 機(jī)6缸體余熱、室內(nèi)一次回風(fēng)余熱，振蕩熱管啟動(dòng)，持續(xù)運(yùn)行，將熱量傳輸至室外機(jī)3,進(jìn)行 除霜工作。該方法確保了，在空調(diào)器有除霜需要時(shí)，制熱工作狀況的持續(xù)運(yùn)行，即對(duì)室內(nèi)的 連續(xù)供熱。
[0027] 如圖2所示，空調(diào)器一般選取為柜式空調(diào)機(jī)，室內(nèi)機(jī)（冷凝器）7高位布置，壓縮機(jī) 6與室外機(jī)（蒸發(fā)器）3低位布置，在壓縮機(jī)6與蒸發(fā)器間為居室墻體9。所述的相變蓄熱 器5為中空缸體造型，與壓縮機(jī)6保持一定距離，呈貼合狀。由此方法回收壓縮機(jī)缸體、排 氣管道余熱。多冷凝段振蕩熱管穿過墻體與相變蓄熱器5與冷凝器相聯(lián)。
[0028] 如圖3所示，為多冷凝段振蕩熱管，包括振蕩熱管的蒸發(fā)段4和冷凝段2,將蒸發(fā)段 插入相變蓄熱器4放熱段，在蓄熱材料蓄滿熱量或者有除霜需求時(shí)，蒸發(fā)段吸收內(nèi)部熱量， 經(jīng)過振蕩熱管內(nèi)的工質(zhì)流動(dòng)，將熱量傳導(dǎo)至冷凝段2,放熱過程中完成空調(diào)除霜。此結(jié)構(gòu)充 分考慮冷凝器與相變蓄熱器5的構(gòu)造，根據(jù)振蕩熱管可彎曲的特性，將振蕩熱管的蒸發(fā)段4 設(shè)置為單端口，將冷凝段2布置為多冷凝端口，將其插入盤管外表面，使其與翅片貼合時(shí)有 更大的傳熱面積，實(shí)現(xiàn)盤管、盤管外翅片，熱管冷凝段的無縫貼合，借此完成冬季空調(diào)除霜 過程。
[0029] 如圖4所示，為相變蓄熱器5半剖面俯視圖，整體裝置分為蓄熱段和放熱段。將其 蓄熱放置在壓縮機(jī)6的缸體及排氣管上面，回收管內(nèi)工質(zhì)熱量及壓縮機(jī)缸體余熱，蓄熱端 外管殼設(shè)置一定的換熱翅片（圖示未畫出），室內(nèi)空調(diào)一次回風(fēng)經(jīng)流翅片，回收室內(nèi)部分熱 體驗(yàn)較差的低品位熱能。相變蓄熱器5以壓縮機(jī)6缸體余熱、排氣管道11散熱為主要回收 對(duì)象，在蓄熱段上設(shè)放熱段，放熱段上部開有放熱端口，其內(nèi)部插入振蕩熱管的蒸發(fā)段4。圖 中虛線所示即為填充的相變材料10,作為優(yōu)選，相變材料10選取為石蠟。
[0030] 相變蓄熱器5蓄熱除霜可采用溫控手段，設(shè)立電控設(shè)備。工作流程為，當(dāng)室內(nèi)溫度 較為舒適或者產(chǎn)生多余熱量時(shí)，相變蓄熱器5的相變材料10將一部分熱量通過固--液相 變儲(chǔ)存起來.當(dāng)室外機(jī)3有除霜需求時(shí)，由電控器控制蓄熱器內(nèi)相變材料10通過液--固 相變將之前存儲(chǔ)的熱能釋放出來，傳遞給振蕩熱管。振蕩熱管再將熱量傳至室外機(jī)翅片，完 成除霜工作。
[0031] 本實(shí)用新型一種振蕩熱管式相變蓄熱除霜空調(diào)既可獨(dú)立制造，又可以將相變蓄熱 器及振蕩熱管組成的熱回收方案作為模塊，改裝到現(xiàn)有空調(diào)機(jī)上。
[0032] 可以指出，對(duì)于應(yīng)用本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu) 造的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)例中未 明確的各組分均可以用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種振蕩熱管式相變蓄熱除霜空調(diào)，包括空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，空氣源熱泵空調(diào)系 統(tǒng)由室內(nèi)冷凝器、壓縮機(jī)、室外蒸發(fā)器和制冷劑節(jié)流裝置依次連接形成循環(huán)回路，其特征在 于，除霜空調(diào)還包括室內(nèi)相變蓄熱器和振蕩熱管換熱器，室內(nèi)相變蓄熱器為中空管殼式，其 管殼內(nèi)部充有相變蓄熱材料；所述相變蓄熱器分為蓄熱段和放熱段，蓄熱段放置在壓縮機(jī) 的缸體及排氣管上方，蓄熱段的上方為放熱段，放熱段的內(nèi)部插入振蕩熱管的蒸發(fā)段，振蕩 熱管的冷凝段布置在室外蒸發(fā)器內(nèi)部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種振蕩熱管式相變蓄熱除霜空調(diào)，其特征在于，所述蓄熱 段的外殼上設(shè)傳熱翅片，放熱段的上部開有放熱端口，供振蕩熱管蒸發(fā)段插入。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種振蕩熱管式相變蓄熱除霜空調(diào)，其特征在于，所述相變 蓄熱器與控制器連接，室外蒸發(fā)器設(shè)有溫度傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的一種振蕩熱管式相變蓄熱除霜空調(diào)，其特征在于，所 述振蕩熱管的蒸發(fā)段設(shè)置為單端口，振蕩熱管的冷凝段設(shè)置為多冷凝端口，多冷凝端口插 入室外蒸發(fā)器內(nèi)的盤管外表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種振蕩熱管式相變蓄熱除霜空調(diào)，其特征在于，所述相變 蓄熱材料為石蠟。
【文檔編號(hào)】F24F12/00GK203880857SQ201420247884
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】紀(jì)鵬越, 王若琳, 趙孝保 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)