一種多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜方法及裝置，該方法采用換熱單元進(jìn)行輪流化霜的方式，將工作站主機(jī)的冷凝器熱流體導(dǎo)入需要化霜的單元體內(nèi)，與該單元換熱器外部翅片上的霜進(jìn)行熱量交換，以除霜融冰，而主機(jī)無須待機(jī)，其工作站內(nèi)主機(jī)制熱工作在化霜過程中可以繼續(xù)進(jìn)行，具體化霜過程為，將該化霜的空氣換熱器與蒸發(fā)器串聯(lián)的電子閥關(guān)閉，同時(shí)打開與冷凝器串聯(lián)的電子閥，讓從冷凝器出來的熱流體流入該化霜的空氣換熱器內(nèi)進(jìn)行除霜。本發(fā)明還包括多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜裝置。本發(fā)明成本低，適用范圍廣，可實(shí)現(xiàn)最大平均供熱量控制化霜的目的，可節(jié)約能源及水資源，可實(shí)現(xiàn)真正放棄鍋爐采暖的傳統(tǒng)，對(duì)于緩解環(huán)境壓力，消除霧霾具有十分重要的意義。
【專利說明】一種多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人口數(shù)量的不斷增長和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，加劇了礦物能源的消耗和枯竭，同時(shí)給環(huán)境也帶來了較嚴(yán)重的污染和破壞。最近幾年，環(huán)境污染尤為嚴(yán)重，許多大中城市由于冬季采暖造成霧霾天氣頻發(fā)，不僅傷害城市居民的身體健康，而且影響農(nóng)作物生產(chǎn)導(dǎo)致減產(chǎn)。為此，人們正以極大的努力去尋找能源的出路:一是節(jié)約能源，二是開發(fā)新能源。到目前為止，節(jié)能技術(shù)一方面以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)，從量的方面著手，減少各種損失與浪費(fèi)；另一方面，從熱力學(xué)第二定律出發(fā)，從質(zhì)的方面著手研究，利用低位能源(空氣、土地、水、太陽能、工業(yè)廢熱等)代替一部分高位能源(煤、石油、電能)，以節(jié)約高位能源。因此，利用低位能源的熱泵技術(shù)已經(jīng)弓丨起人們重視。
[0003]經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高帶來了各行業(yè)建筑物的興旺，這些行業(yè)建筑物多建設(shè)在人口稠密區(qū)域，建筑物的配套設(shè)備設(shè)施冷暖空調(diào)、生活熱水選用的能源結(jié)構(gòu)是否經(jīng)濟(jì)合理，直接關(guān)系到各行業(yè)運(yùn)營后經(jīng)濟(jì)性與環(huán)境保護(hù)，在不斷發(fā)展同時(shí)如不采取有效的節(jié)能環(huán)保措施，不但增加了經(jīng)營成本也直接或間接地對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了次生污染。
[0004]我國建筑物的能源結(jié)構(gòu)主要依靠礦物燃料，礦物能源在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生NOx酸性膠溶性氣體，是霧霾罪魁禍?zhǔn)?，也是易致癌氣體；燃燒過程中也會(huì)產(chǎn)生二氧化硫(SO2)氣體，人體吸入SO2后即產(chǎn)生咳嗽、呼吸困難等。SO2還極易與大氣中的水蒸氣結(jié)合生成亞硫酸，形成煙霧酸雨，使水土酸化，而且不斷上漲的礦物燃料價(jià)格造成企業(yè)經(jīng)營成本增加，大量燃燒礦物燃料所產(chǎn)生的次生環(huán)境問題已日益成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0005]當(dāng)今建筑能耗所占GDP能耗比例已越來越大，特別是在服務(wù)行業(yè)建筑物中冷暖空調(diào)、生活熱水設(shè)備設(shè)施，其能耗范圍可占到本行業(yè)成本的30?55%。能耗高低與最初選定的冷(熱)源來源是否廉價(jià)有直接關(guān)系，節(jié)能與環(huán)保正在挑戰(zhàn)我國傳統(tǒng)礦物燃料供暖帶來的環(huán)境污染。因此，尋求廉價(jià)的低品位可再生冷(熱)源是降低熱泵能耗成本的關(guān)鍵措施，熱泵低品位可再生冷(熱)源來源有多類，哪類冷(熱)源最適用最經(jīng)濟(jì)，還要從區(qū)域地質(zhì)及氣候條件因地制宜對(duì)熱泵冷(熱)源來源進(jìn)行優(yōu)化對(duì)比。
[0006]由于我國南方大部分地區(qū)冬季濕冷，受南北冷暖氣流對(duì)峙的影響，有近800小時(shí)氣溫多為-5?6°C之間，低溫陰雨連綿，平均濕度達(dá)85%以上，潛熱(濕空氣遇冷凝結(jié)霜)源成為熱泵有害的低品位能，造成換熱器結(jié)霜，阻塞空氣流通失去效能以及頻繁融霜導(dǎo)致熱泵不能正常工作，供熱性能系數(shù)(COP)下降只有1.5左右，隨之輔以高品位電熱源作為輔助熱源能耗高，無法適應(yīng)在低溫高濕氣候條件下正常運(yùn)行。由于成本等原因，環(huán)境溫度與制冷機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)溫度差超過At=10-12°C。特別是冬季經(jīng)換向后變成了效率很低的順流換熱，節(jié)流后制冷劑冷管窄帶翅片在第一通道就與濕空氣相遇結(jié)霜，阻塞空氣流通換熱，大大降低熱泵工作效率。
[0007]熱源塔熱泵是將夏季制冷機(jī)水蒸發(fā)冷卻節(jié)能的優(yōu)勢與冬季風(fēng)冷熱泵部分供熱能力完美的有機(jī)結(jié)合，并有效地解決了南方風(fēng)冷熱泵供熱無法在-3?5°C之間正常運(yùn)行問題，取消了鍋爐、電熱等輔助熱源。
[0008]現(xiàn)行的熱源塔熱泵系統(tǒng)設(shè)備，熱源塔及熱泵機(jī)組是按照室外空氣溫度-5?6°C，85%以上空氣濕度氣候條件下設(shè)計(jì)的寬帶小溫差系統(tǒng)。熱源塔低溫循環(huán)液體直接或間接從空氣中吸收顯熱與潛熱源為熱泵提供低品位能。熱泵熱源來源性能穩(wěn)定，供熱性能系數(shù)(COP)提高達(dá)3.0以上。夏季，熱源塔有大于冷卻塔的蒸發(fā)量，能效比(EER)可達(dá)4.5?
5.5，可有效地實(shí)現(xiàn)100%冷熱回收，提供免費(fèi)生活熱水節(jié)能環(huán)保。
[0009]采用先進(jìn)的化霜技術(shù)可以化害為利，空氣濕度越大其潛熱含量越高，其利用價(jià)值反倒越大，尤其適合采用閉式熱源塔吸收低溫環(huán)境潛熱熱能，可為熱泵提供充足的低品位熱源，熱泵效率高，供熱性能系數(shù)可達(dá)3.5以上(螺桿機(jī)組)，對(duì)比燃油供熱節(jié)能降耗達(dá)50?60%以上。
[0010]中國長江流域及以南地區(qū)氣候特征及氣象因素，是北部冷空氣及南部弱暖濕氣流的交匯處，陰雨連綿的天氣占了冬季的85%以上，潮濕陰冷的氣候使人感到不舒服。運(yùn)行在環(huán)境溫度5°C以下的風(fēng)冷熱泵結(jié)霜嚴(yán)重，熱泵性能系數(shù)低能耗高，無法保證正常的供熱溫度，取而代之的是電輔及礦物燃料作為冬季供熱，其能耗高及污染環(huán)境困擾著該區(qū)域。地源熱泵的推廣又受到地理區(qū)域位置的限制，又無法在稠密的市區(qū)應(yīng)用。
[0011]辛普森劉秋克研發(fā)了多款熱源塔技術(shù)，在實(shí)際推廣應(yīng)用過程中顯現(xiàn)出許多優(yōu)勢，從過去開式發(fā)展到如今的閉式，幾經(jīng)易改，也得到了一些市場認(rèn)可，概括起來有以下技術(shù)特征內(nèi)容:
1、間歇蓄熱能熱介質(zhì)防霜裝置一氣候溫和期利用熱泵機(jī)組向蓄熱能裝置蓄熱，空氣負(fù)溫度條件下采用間歇停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行，對(duì)寬翅片小溫差換熱盤管進(jìn)行內(nèi)置蓄熱能的融霜。
[0012]2、吸收地源低溫?zé)嵩捶浪b置一空氣負(fù)溫度條件下采用間歇停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行，寬翅片管換熱器內(nèi)置低溫溶液或外置循環(huán)水與地下土壤源盤管或地下水、地表水、廢熱進(jìn)行融霜。
[0013]3、防霜溶液蜂窩蒸發(fā)濃縮裝置一空氣負(fù)溫度條件下采用間歇停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行，微淋高分子醇類防霜溶液存儲(chǔ)，待氣候溫和期或即時(shí)通過塔內(nèi)蜂窩濃縮蒸發(fā)器濃縮。
[0014]4、間歇噴淋防凍溶液防霜裝置一空氣負(fù)溫度條件下采用停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行，微淋高分子醇類防霜溶液，需要配置溶液儲(chǔ)存裝置和溶液濃度監(jiān)測裝置及反滲透溶液濃縮裝置。
[0015]以上技術(shù)不足之處在于流程復(fù)雜，必須添置濃縮裝置，或其它化霜輔助噴淋裝置等，這不只是成本高，而且氯化物飄移會(huì)影響周邊環(huán)境，對(duì)空氣側(cè)翅片有一定的腐蝕作用，或沾污翅片影響其換熱效果。其后續(xù)開發(fā)的閉式回?zé)峄夹g(shù)，不僅需要設(shè)置蓄熱罐，蓄熱過程中或多或少會(huì)有熱能散失情況發(fā)生，更重要的是在化霜過程中主機(jī)需要停機(jī)，這種停機(jī)過于頻繁不只是影響主機(jī)設(shè)備使用壽命，其嚴(yán)重性還在于把大好的制熱時(shí)間浪費(fèi)掉了，正當(dāng)房間需要熱量時(shí)，主機(jī)卻處于待機(jī)狀態(tài)，停止制熱工作，抑或還要從房間索取熱能用來化霜。湖南創(chuàng)化低碳環(huán)?？萍加邢薰旧暾?qǐng)的熱交換系統(tǒng)，其專利申請(qǐng)?zhí)枮?201310710441.6和專利申請(qǐng)?zhí)枮?201320848130.1，這兩個(gè)專利申請(qǐng)均為封閉式循環(huán)外加開式化霜循環(huán)來達(dá)到防結(jié)露結(jié)霜并獲取空氣能的目的，雖然主機(jī)不存在停機(jī)和待機(jī)情況，但存在不凍液飄移情況發(fā)生，影響周邊環(huán)境，對(duì)設(shè)備也有腐蝕作用。
[0016]小溫差換熱，其傳熱面積要求較大。在夏季應(yīng)用中，需要用水外噴淋蒸發(fā)冷卻強(qiáng)化換熱過程，需要嚴(yán)格對(duì)蒸發(fā)冷卻循環(huán)水進(jìn)行10%旁流阻垢、過濾、殺菌滅澡的綜合水處理；在冬季應(yīng)用中，環(huán)境空氣負(fù)溫度條件下劉秋克的技術(shù)采用四種防霜模式都需要間歇停止閉式熱源塔風(fēng)機(jī)運(yùn)行來控制防霜溶液飄移損失和熱能的強(qiáng)對(duì)流損失，要求閉式熱源塔配置應(yīng)考慮模塊化配置，并有一定余量滿足空氣負(fù)溫度條件下四種防霜模式需求。太陽能次生源熱源塔熱泵成套裝置是將我國南方普遍應(yīng)用的傳統(tǒng)水冷卻制冷+鍋爐和傳統(tǒng)空氣源熱泵+電附熱融為一體，改變其原有設(shè)備低效率的大溫差傳熱設(shè)計(jì)配置，省去了鍋爐和電輔熱及大量的土壤源埋管，實(shí)現(xiàn)了冷暖空調(diào)衛(wèi)生熱水三聯(lián)供，一機(jī)三用，徹底改變了傳統(tǒng)空調(diào)領(lǐng)域300-2000KW水冷卻制冷機(jī)無法實(shí)現(xiàn)熱泵化的技術(shù)難題。節(jié)能減碳和綜合經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)高于夏熱冬冷地區(qū)傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的30-60%，是有效地利用太陽能次生能源的可再生能源技術(shù)。
[0017]補(bǔ)償水源熱泵所出現(xiàn)的問題，在我國北方夏熱冬寒地區(qū)，地下水資源匱乏熱泵熱源不足，熱源塔熱泵可利用熱源塔吸收太陽能次生源補(bǔ)償水源熱泵熱源的不足。在我國南方夏熱冬冷地區(qū)，地下水資源匱乏夏季制冷時(shí)冷卻水量不足，熱源塔熱泵可利用熱源塔實(shí)現(xiàn)負(fù)壓蒸發(fā)冷卻補(bǔ)償水源熱泵的冷源。
[0018]平衡土壤源熱泵，在我國北方夏熱冬寒地區(qū)，土壤源蓄熱不足，熱源塔熱泵可利用過渡季節(jié)吸收太陽次生源進(jìn)行土壤源補(bǔ)償蓄熱，調(diào)節(jié)土壤源溫度場的平衡；冬季氣候溫和期熱源塔熱泵吸收太陽能次生源獨(dú)立供熱，可有效地減少土壤源熱泵儲(chǔ)熱容積和占地面積。在我國南方夏熱冬冷地區(qū)，熱源塔熱泵可利用太陽能次生源負(fù)壓蒸發(fā)冷卻水調(diào)節(jié)土壤源溫度場的熱堆積問題，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0019]減少我國對(duì)化石能源依賴，在我國長江流域以南的夏熱冬冷地區(qū)，應(yīng)用熱源塔熱泵與傳統(tǒng)鍋爐供熱配合，進(jìn)行節(jié)能減碳改造互補(bǔ)利用，可減少供熱期間90%以上或完全放棄對(duì)化石能源的依賴。
[0020]在我國北方黃河流域夏熱冬冷與冬寒的過度地區(qū)，應(yīng)用熱源塔熱泵與傳統(tǒng)鍋爐供熱配合，進(jìn)行節(jié)能減碳改造互補(bǔ)利用，可減少供熱期間60%以上對(duì)化石能源的依賴。
[0021]在我國東北地區(qū)及華北夏熱冬寒地區(qū)，應(yīng)用熱源塔熱泵與傳統(tǒng)鍋爐供熱空調(diào)配合，進(jìn)行節(jié)能減碳改造互補(bǔ)利用，可減少供熱期間30-40%對(duì)化石能源的依賴。
[0022]減緩全球性化石能源消費(fèi)，熱源塔熱泵高效吸收太陽能次生源，在低緯度地區(qū)可完全替代化石能源。熱源塔熱泵多功能高效，制冷負(fù)壓蒸發(fā)冷卻水高效節(jié)能，可提高熱帶雨林氣候制冷機(jī)能效30% ;在高緯度地區(qū)熱源塔熱泵可減少對(duì)礦物能源依賴。
[0023]利用少量高品位的電能作為驅(qū)動(dòng)能源，從低溫?zé)嵩锤咝盏推肺粺崮懿鬏斀o高溫?zé)嵩?，達(dá)到了“泵熱”的目的。熱泵技術(shù)也是一種提高能量品位的技術(shù)，它不是能量轉(zhuǎn)換的過程，不受能量轉(zhuǎn)換效率極限100%的制約，而是受逆卡諾循環(huán)效率的制約。其效率COP是指產(chǎn)熱量和輸入電能之比較。其理論效率為(工作溫度+273)/溫升AT。當(dāng)工作溫度25°C，Λ T為20°C時(shí)，理論制熱系數(shù)就可以達(dá)到C0P=15。但是實(shí)際當(dāng)中，電動(dòng)機(jī)效率=0.95，壓縮機(jī)效率=0.8，換熱器效率=0.9，系統(tǒng)效率=0.8，則總效率為0.95X0.8X0.9X0.8=0.55.COP實(shí)=15X0.55=8.25。這就是說投入IKW的電能來搬運(yùn)熱能，當(dāng)工作溫度25°C，A T為20°C時(shí)，最高可以搬運(yùn)8.25KW的熱量。
[0024]然而，與空氣源熱泵生產(chǎn)企業(yè)快速發(fā)展的形勢不同，空氣源熱泵在我國的應(yīng)用狀況并不理想。長久以來，空氣源熱泵只在我國的廣東、福建、浙江、湖南、江西、云南等南方地區(qū)得到了一些應(yīng)用，其在北方地區(qū)推廣的狀況不盡如人意。對(duì)此，業(yè)內(nèi)人士指出，在寒冷氣候下，空氣源熱泵的機(jī)組盤管上很容易出現(xiàn)結(jié)霜的現(xiàn)象，這對(duì)整個(gè)空氣源熱泵機(jī)組的正常供熱極其不利。想要促進(jìn)空氣源熱泵在北方地區(qū)的應(yīng)用，必須及時(shí)解決空氣源熱泵機(jī)組盤管在低溫環(huán)境下容易結(jié)霜這一問題。但是，目前我國空氣源熱泵機(jī)組中所采用的幾種化霜技術(shù)的化霜效果大都不太理想。
[0025]據(jù)空調(diào)制冷大市場的資料了解，目前空氣源熱泵中所采用的化霜技術(shù)主要有三種:四通閥反向化霜、熱氣旁通化霜、電加熱化霜。就應(yīng)用情況而言，利用四通閥反向化霜這種技術(shù)進(jìn)行化霜的產(chǎn)品相對(duì)較多。雖然四通閥反向化霜的化霜效果較好，但利用此種技術(shù)進(jìn)行化霜時(shí)，空氣源熱泵的壓縮機(jī)停止供熱，反向作制冷開始運(yùn)轉(zhuǎn)，故系統(tǒng)供熱量明顯受到影響。經(jīng)有關(guān)測試，采用這種技術(shù)進(jìn)行化霜時(shí)所造成的熱損失約占空氣源熱泵總能耗損失的10.2%。同時(shí)該化霜技術(shù)還容易導(dǎo)致“液擊”，對(duì)壓縮機(jī)的正常使用十分不利。
[0026]另外，采用熱氣旁通化霜這種技術(shù)的企業(yè)也比較多。這種技術(shù)雖然對(duì)整個(gè)空氣源熱泵系統(tǒng)所造成的沖擊比較小，安全性相應(yīng)較高，但其最大的弊端在于化霜的效果不夠徹
底 。
[0027]相對(duì)于以上兩種技術(shù)而言，電加熱化霜這種技術(shù)的應(yīng)用率比較低。雖然它的實(shí)際化霜效果最為理想，但采用電加熱化霜需要使用電加熱管，這使得空氣源熱泵的能耗增大，進(jìn)而使其節(jié)能的優(yōu)勢不復(fù)存在。另外，電加熱管的使用壽命有限，且存在過熱導(dǎo)致起火的可能，在安全性方面還存有隱患。
[0028]除以上技術(shù)外，在一些文獻(xiàn)中雖然也提出了最大平均供熱量控制化霜這一類很有新意的技術(shù)，但這些技術(shù)目前大多還停留在理論研究階段，實(shí)際應(yīng)用案例很少。正是由于空氣源熱泵機(jī)組盤管在低溫環(huán)境下容易結(jié)霜這一問題至今也沒有得到有效解決，所以，不少空氣源熱泵的生產(chǎn)廠家對(duì)于空氣源熱泵化霜效果不佳這一問題都遮遮掩掩。因?yàn)檫@一現(xiàn)象與其對(duì)外所宣傳的空氣源熱泵節(jié)能、環(huán)保、安全、可全天候使用的形象相互矛盾。
[0029]據(jù)悉，目前一些空氣源熱泵的生產(chǎn)企業(yè)在空氣源熱泵的化霜方面已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，經(jīng)過改進(jìn)的空氣源熱泵產(chǎn)品，已經(jīng)可以在零下15攝氏度的環(huán)境下正常使用，可以適應(yīng)大部分地區(qū)的氣候。但這對(duì)于冬季極度嚴(yán)寒的北方地區(qū)，還略顯不足，還有待進(jìn)一步的改進(jìn)?？傊?，化霜效果不夠理想已經(jīng)成為制約空氣源熱泵在我國大范圍推廣的重要因素，也是眾多生產(chǎn)企業(yè)所不得不克服的一個(gè)“軟肋”。尤其我國部分還停留在利用自然界礦物能源做采暖主要的資源手段，這對(duì)于我國治理霧霾天氣有很不好的影響，我們?cè)鯓恿肀脔鑿降厝ソ鉀Q這一采暖刺手的問題呢，也是治理我國霧霾天氣首當(dāng)其沖的問題。
[0030]其實(shí)，空氣中本身就蘊(yùn)含巨大的熱能，尤其是水汽的潛熱也不可小覷，我們?cè)鯓尤ラ_發(fā)利用空氣能呢，科技工作者也做了大量的嘗試，前面述及的大規(guī)?？諝饽軣岜萌鐭嵩此?yīng)用不是非常廣泛，有它的一定局限性，還有目前使用比較普遍的家庭式空氣能熱泵的功效也不是那么理想。
[0031]我們知道空氣中熱源何其多，那是源源不斷的，也是取之不盡用之不竭的。只是我們?cè)鯓硬捎梅浅＝?jīng)濟(jì)的手段來驅(qū)動(dòng)空氣中的熱能向高溫處轉(zhuǎn)移的問題，這是一個(gè)巨大課題，也是值得深究的課題。我們也知道空氣中水汽蘊(yùn)含巨大潛熱，甚至可占整個(gè)空氣能的30%以上的熱量，如何加以利用空氣中水汽潛熱，使之變害為利，這是具有非常重要的意義，而不像現(xiàn)有化霜技術(shù)所采取的諸如不凍液噴淋、電加熱、吹熱風(fēng)、回?zé)岬榷鴮?dǎo)致部分水汽潛熱散失情況發(fā)生，并且增加運(yùn)行成本，或增加投資成本為代價(jià)的。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0032]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜方法及裝置，采用兩種以上的可與空氣進(jìn)行熱交換的裝置，并形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式，由管道與可控閥門所組成的聯(lián)運(yùn)機(jī)動(dòng)的可相互切換的流程結(jié)構(gòu)，其運(yùn)行部件少、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
[0033]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明之多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜方法是，采用換熱單元進(jìn)行輪流化霜的方式，將工作站主機(jī)的冷凝器熱流體導(dǎo)入需要化霜的單元體內(nèi)，與該單元換熱器外部翅片上的霜進(jìn)行熱量交換，以除霜融冰，而主機(jī)無須待機(jī)，其工作站內(nèi)主機(jī)制熱工作在化霜過程中可以繼續(xù)進(jìn)行，具體過程為，將該化霜的空氣換熱器與蒸發(fā)器串聯(lián)的電子閥關(guān)閉，同時(shí)打開與冷凝器串聯(lián)的電子閥，讓從冷凝器出來的熱流體流入該化霜的空氣換熱器內(nèi)進(jìn)行除霜。
[0034]本發(fā)明之多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜裝置，包括一號(hào)空氣換熱器和二號(hào)空氣換熱器，所述一號(hào)空氣換熱器的進(jìn)口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥I，并通過管路I連接至工作站主機(jī)的蒸發(fā)器出口，另一條分支管路上裝有電子閥II，并通過管路III連接至工作站主機(jī)的冷凝器出口，所述一號(hào)空氣換熱器的出口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥III，并通過管路II連接至工作站主機(jī)的蒸發(fā)器進(jìn)口，另一條分支管路上裝有電子閥IV，并通過管路IV連接至工作站主機(jī)的冷凝器進(jìn)口 ；所述二號(hào)空氣換熱器的進(jìn)口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥V，并與管路I連通，另一條分支管路上裝有電子閥VI，并與管路III連通，所述二號(hào)空氣換熱器的出口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥VL并與管路II連通，另一條分支管路上裝有電子閥珊，并與管路IV連通；所述一號(hào)空氣換熱器、二號(hào)空氣換熱器上分別設(shè)有風(fēng)扇。
[0035]進(jìn)一步，還設(shè)有三號(hào)空氣換熱器，所述三號(hào)空氣換熱器的進(jìn)口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥IX，并與管路I連通，另一條分支管路上裝有電子閥X，并與管路III連通，所述三號(hào)空氣換熱器的出口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥XI，并與管路II連通，另一條分支管路上裝有電子閥XL并與管路IV連通；所述三號(hào)空氣換熱器上設(shè)有風(fēng)扇。當(dāng)然，在此基礎(chǔ)還可設(shè)置四號(hào)空氣換熱器、五號(hào)空氣換熱器等，其連接方式同三號(hào)空氣換熱器，在此不再贅述。
[0036]進(jìn)一步，所述一號(hào)空氣熱交換器、二號(hào)空氣熱交換器以及三號(hào)空氣熱交換器為純逆流式熱交換器。
[0037]所述一號(hào)空氣熱交換器、二號(hào)空氣熱交換器以及三號(hào)空氣熱交換器內(nèi)部走的是制冷劑，可以應(yīng)用于小規(guī)模的制冷空調(diào)和米暖空調(diào)；所述一號(hào)空氣熱交換器和二號(hào)空氣熱交換器以及三號(hào)空氣熱交換器內(nèi)部走的可以是不凍液或水，可適用于大規(guī)模的制冷空調(diào)和采暖空調(diào)。
[0038]所述空氣換熱器，即可以用作夏天散熱的冷卻裝置，也可以用作冬季吸熱的表冷器，多組該類換熱器通過電子閥的切換以并聯(lián)方式在冬季串聯(lián)蒸發(fā)器，在夏天串聯(lián)冷凝器。
[0039]所述空氣換熱器以純逆流方式進(jìn)行換熱，這種方式換熱不僅可以提高換熱效率，還可以降低結(jié)露結(jié)霜的環(huán)境溫度，一般情況下冬季是在環(huán)境溫度5°C時(shí)蒸發(fā)器工作就容易出現(xiàn)結(jié)露，為了防止過高環(huán)境溫度出現(xiàn)結(jié)露而影響熱泵正常工作，大都采取小溫差大流量辦法來解決這個(gè)問題，而純逆流換熱器一樣也可以降低結(jié)露的環(huán)境溫度，因?yàn)檫M(jìn)風(fēng)端所遇到的是換熱器最熱端，所以空氣中的水汽不可以立馬結(jié)霜，而只是凝結(jié)成水被排除，不像現(xiàn)行的熱源塔雖整體采用逆流換熱，對(duì)換熱效果和降低結(jié)霜環(huán)境溫度有一定好處，但局部的錯(cuò)流會(huì)造成局部的結(jié)霜。
[0040]所述串聯(lián)至蒸發(fā)器管道上的電動(dòng)閥打開與關(guān)閉時(shí)間和串聯(lián)至冷凝器管道上的電動(dòng)閥打開與關(guān)閉時(shí)間是可以同時(shí)進(jìn)行的，它們同時(shí)依據(jù)環(huán)境溫度、換熱器表面溫度、或超聲波檢測參數(shù)、風(fēng)壓參數(shù)進(jìn)行動(dòng)作或延時(shí)。
[0041]本發(fā)明采用兩組以上的蒸發(fā)器或熱源塔聯(lián)運(yùn)組合，在化霜過程中機(jī)組仍然可以連續(xù)不停地制熱工作，而只是通過閥門切換讓小部分從冷凝器出來的熱流體流入需要化霜的蒸發(fā)器或空氣換熱器內(nèi)進(jìn)行化霜，采取單個(gè)蒸發(fā)器或空氣換熱器輪流化霜的方法，不會(huì)影響機(jī)組連續(xù)制熱過程，使制熱量達(dá)到最大化。
[0042]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(O系統(tǒng)流程結(jié)構(gòu)簡單，投資成本低；
(2)運(yùn)行部件少，運(yùn)行穩(wěn)定可靠；
(3)質(zhì)量輕、體積小、安裝簡單，無需人值守；
(4)既沒有結(jié)霜結(jié)露之虞，又可以充分利用空氣中水汽的潛熱，使其作為熱源的重要組成部分，而且不受條件限制，在濕度非常大的地方，更能彰顯其優(yōu)越性；
(5)能效比高，比現(xiàn)行空氣能熱泵更經(jīng)濟(jì)更節(jié)能；
(6)不存在不凍液飄移情況發(fā)生，而影響周邊環(huán)境，無設(shè)備遭受腐蝕情況發(fā)生；
(7)無須待機(jī)，在化霜過程中，主機(jī)可以繼續(xù)進(jìn)行制熱工作，仍然可連續(xù)不斷地向房間供熱，不存在耽擱制熱的時(shí)間的弊端；
(8)小規(guī)模制冷制熱與大規(guī)模制冷制熱皆適宜；
(9)采用純逆流換熱方式，可減少化霜時(shí)間和次數(shù)，這是由于空氣被冷卻是逐漸的，而不是驟然的下降，空氣中的水汽先凝結(jié)成水被排掉，這無需啟動(dòng)化霜。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1為本發(fā)明之多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1-管路I，2-管路II，3-管路III，4-管路IV，5-—號(hào)空氣換熱器，6-二號(hào)空氣換熱器，7-三號(hào)空氣換熱器，8-電子閥III，9-電子閥I，10_電子閥VL 11-電子閥V，12-電子閥XI，13-電子閥IX，14-電子閥X，15-電子閥XL 16-電子閥VI，17-電子閥珊，18-電子閥II，19-電子閥IV。
【具體實(shí)施方式】
[0044]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0045]參照附圖，本實(shí)施例之多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜裝置，包括一號(hào)空氣換熱器
5、二號(hào)空氣換熱器6、三號(hào)空氣換熱器7,所述一號(hào)空氣換熱器5的進(jìn)口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥I 9，并通過管路I I連接至工作站主機(jī)的蒸發(fā)器出口，另一條分支管路上裝有電子閥II 18，并通過管路III 3連接至工作站主機(jī)的冷凝器出口，所述一號(hào)空氣換熱器5的出口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥1118，并通過管路II 2連接至工作站主機(jī)的蒸發(fā)器進(jìn)口，另一條分支管路上裝有電子閥IV 19，并通過管路IV 4連接至工作站主機(jī)的冷凝器進(jìn)口 ；所述二號(hào)空氣換熱器6的進(jìn)口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥V 11，并與管路I I連通，另一條分支管路上裝有電子閥VI16，并與管路III3連通，所述二號(hào)空氣換熱器6的出口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥W 10，并與管路II 2連通，另一條分支管路上裝有電子閥珊17，并與管路IV 4連通；所述三號(hào)空氣換熱器7的進(jìn)口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥IX 13，并與管路I I連通，另一條分支管路上裝有電子閥X 14，并與管路III 3連通，所述三號(hào)空氣換熱器7的出口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥XI 12，并與管路II 2連通，另一條分支管路上裝有電子閥ΧΠ 15，并與管路IV 4連通；所述一號(hào)空氣換熱器5、二號(hào)空氣換熱器6、三號(hào)空氣換熱器7上分布設(shè)有風(fēng)扇。
[0046]當(dāng)然，所述一號(hào)空氣換熱器5、二號(hào)空氣換熱器6、三號(hào)空氣換熱器7中，可相應(yīng)地減少其中的一個(gè)，或者在此基礎(chǔ)增設(shè)更多的空氣換熱器，如四號(hào)空氣換熱器、五號(hào)空氣換熱器等，其連接方式同二號(hào)空氣換熱器6、三號(hào)空氣換熱器7，在此不再贅述。
[0047]本實(shí)施例包括兩個(gè)閉式子系統(tǒng):制熱時(shí)串聯(lián)蒸發(fā)器封閉式子系統(tǒng)和制冷時(shí)串聯(lián)冷凝器封閉式子系統(tǒng)。制熱時(shí)串聯(lián)蒸發(fā)器封閉式子系統(tǒng)是常態(tài)工作，制冷時(shí)串聯(lián)冷凝器封閉式子系統(tǒng)是常態(tài)工作，但制熱不僅需要串聯(lián)蒸發(fā)器封閉式子系統(tǒng)常態(tài)工作，而且依據(jù)化霜需要空氣換熱器分別輪流串聯(lián)冷凝器，去執(zhí)行化霜任務(wù)。
[0048]本實(shí)施例之多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜方法是，采用換熱單元進(jìn)行輪流化霜的方式，將工作站主機(jī)的冷凝器熱流體導(dǎo)入需要化霜的單元體內(nèi)，與該單元換熱器外部翅片上的霜進(jìn)行熱量交換，以除霜融冰，而主機(jī)無須待機(jī),其工作站內(nèi)主機(jī)制熱工作在化霜過程中可以繼續(xù)進(jìn)行制熱工作，并不斷從空氣中獲取潛熱與顯熱為房間提供源源不斷的熱能和用來化霜的熱源。
[0049]具體過程為:當(dāng)從工作站主機(jī)的蒸發(fā)器而來的流體(不凍液)從管路I I分別流入一號(hào)空氣換熱器5、二號(hào)空氣換熱器6、三號(hào)空氣換熱器7后，由于溫度過低導(dǎo)致其換熱器翅片上進(jìn)入結(jié)露結(jié)霜階段，主機(jī)無須停機(jī)或待機(jī)，仍然繼續(xù)進(jìn)行制熱工作，與化霜工作同步進(jìn)行，具體采取分別輪流對(duì)空氣換熱器進(jìn)行化霜工作的方式，先把該化霜的空氣換熱器與蒸發(fā)器串聯(lián)的電子閥關(guān)閉，同時(shí)打開與冷凝器串聯(lián)的電子閥，讓從冷凝器出來的熱流體流入該化霜的空氣換熱器內(nèi)進(jìn)行除霜。根據(jù)環(huán)境溫度設(shè)定除霜時(shí)間和間隔時(shí)間，通過軟件設(shè)定好啟動(dòng)程序，還有下一個(gè)空氣換熱器除霜時(shí)間和啟動(dòng)程序。
[0050]這種輪流除霜最大優(yōu)勢在于不耽擱制熱時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)最大平均制熱控制化霜效率，可為房間提供源源不斷的熱源，化霜工作也不影響制熱，這是其它各種化霜方式都無法比擬的。如:當(dāng)一號(hào)空氣換熱器需要化霜時(shí)，可先關(guān)閉其進(jìn)出端的電子閥III8和電子閥I 9，同時(shí)打開兩端串聯(lián)冷凝器的電子閥II 18和電子閥IV 19，這樣就啟動(dòng)了一號(hào)空氣換熱器化霜流程，二號(hào)和三號(hào)依然如此，那怕更多的四號(hào)、五號(hào)、六號(hào)等都可以這樣運(yùn)行。
[0051]本發(fā)明與現(xiàn)有熱源塔的顯著區(qū)別在于:不僅沒有結(jié)霜結(jié)露之虞，而且無須設(shè)置蓄熱容器，減少該方面投資成本，也減少了設(shè)備占地面積，也避免蓄熱過程中熱能會(huì)遭受熱能的損失，更為重要的是，它無須待機(jī)停機(jī)，這對(duì)保護(hù)主機(jī)更有利，而且不耽擱制熱時(shí)間，這對(duì)維持房間溫度穩(wěn)定，保持良好的舒適度更有利；也不用高成本的掘井采用地下水化霜，也無須采用不凍液噴淋化霜，這沒有了不凍液飄移情況發(fā)生，而導(dǎo)致影響周邊環(huán)境。本發(fā)明不像現(xiàn)有的熱源塔采用錯(cuò)流與逆流組合方式與空氣進(jìn)行換熱，而是采用了純逆流方式與空氣進(jìn)行熱量交換，這更有利于充分把空氣中水汽的潛熱加以利用，使其作為熱源的重要組成部分，這樣，便可以得到廉價(jià)的空氣能熱源，不論在哪里空氣能到處會(huì)有，而且不受條件限制，在濕度非常大的地方，本發(fā)明更能彰顯其優(yōu)越性。
[0052]本發(fā)明成本低，適用范圍廣，不受高緯度及濕冷天氣限制，不僅可以適應(yīng)小規(guī)模制熱，大規(guī)模采暖空調(diào)尤為適用，而且可以真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的采暖空調(diào)與大規(guī)模制冷空調(diào)一體化，使鍋爐采暖成為歷史，并輔之以廉價(jià)的衛(wèi)生熱水生產(chǎn)，從而達(dá)到最大平均供熱量控制化霜的目的，這不僅可以節(jié)約能源，還可以節(jié)約水資源，可以實(shí)現(xiàn)真正放棄鍋爐采暖的傳統(tǒng)，這對(duì)于緩解環(huán)境壓力，消除霧霾具有十分重要的意義。
【權(quán)利要求】
1.一種多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜方法，其特征在于:采用換熱單元進(jìn)行輪流化霜的方式，將工作站主機(jī)的冷凝器熱流體導(dǎo)入需要化霜的單元體內(nèi)，與該單元換熱器外部翅片上的霜進(jìn)行熱量交換，以除霜融冰,而主機(jī)無須待機(jī),其工作站內(nèi)主機(jī)制熱工作在化霜過程中可以繼續(xù)進(jìn)行，具體化霜過程為，將該化霜的空氣換熱器與蒸發(fā)器串聯(lián)的電子閥關(guān)閉，同時(shí)打開與冷凝器串聯(lián)的電子閥，讓從冷凝器出來的熱流體流入該化霜的空氣換熱器內(nèi)進(jìn)行除霜。
2.一種多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜裝置，其特征在于:包括一號(hào)空氣換熱器和二號(hào)空氣換熱器，所述一號(hào)空氣換熱器的進(jìn)口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥I，并通過管路I連接至工作站主機(jī)的蒸發(fā)器出口，另一條分支管路上裝有電子閥II，并通過管路III連接至工作站主機(jī)的冷凝器出口，所述一號(hào)空氣換熱器的出口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥III，并通過管路II連接至工作站主機(jī)的蒸發(fā)器進(jìn)口，另一條分支管路上裝有電子閥IV，并通過管路IV連接至工作站主機(jī)的冷凝器進(jìn)口 ；所述二號(hào)空氣換熱器的進(jìn)口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥V，并與管路I連通，另一條分支管路上裝有電子閥VI，并與管路III連通，所述二號(hào)空氣換熱器的出口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥VL并與管路II連通，另一條分支管路上裝有電子閥珊，并與管路IV連通；所述一號(hào)空氣換熱器、二號(hào)空氣換熱器上分別設(shè)有風(fēng)扇。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜裝置，其特征在于:還設(shè)有三號(hào)空氣換熱器，所述三號(hào)空氣換熱器的進(jìn)口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥IX，并與管路I連通，另一條分支管路上裝有電子閥X，并與管路III連通，所述三號(hào)空氣換熱器的出口設(shè)有兩條分支管道，一條分支管道上裝有電子閥XI，并與管路II連通，另一條分支管路上裝有電子閥XL并與管路IV連通，所述三號(hào)空氣換熱器上設(shè)有風(fēng)扇。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多空氣熱源換熱器聯(lián)運(yùn)的化霜裝置，其特征在于:所述一號(hào)空氣熱交換器、二號(hào)空氣熱交換器以及三號(hào)空氣熱交換器為純逆流式熱交換器。
【文檔編號(hào)】F25B41/04GK103940161SQ201410208106
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】陳友明, 劉小江, 徐雨淋, 劉赟, 肖文瑜 申請(qǐng)人:湖南創(chuàng)化低碳環(huán)?？萍加邢薰?br>