专利名称：加热系统的制作方法
加热系统
本发明涉及一种例如满溢式冷却器的7转卩装置中的加热系统，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，舰建筑提供空气调节，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。在这样盼清况下，如果冷却介质是水并且如果环境纟昆度在(TC附 近或者低于(TC，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f列如缺电或安全断路而停止运行 时，并且如果环境温度很低，那么在系统的压縮器一停止运行之后，冷凝器非 常迅速地冷却到环境温度的程度。因化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，因此在与环境温皇相对应的温度程度上沸騰同时移动 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7K不循环的话(例如缺电或安
全断路停止了整个冷IJ器和/或7J1泵的运行等等)，它将fflit地冻结成冰。如果环
境温度很低并且特别是在长时间内保掛氐温的话，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，ZK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月艮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^^足够低时，尤其是冷凝器或者7賴卩器不运行时， 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7賴卩器部分的温度， 从而^7令却器中的水(或所使用的无论明附制冷剂)的温度升高到其冰点之上 的t鹏。加热器可以包括应用于7賴卩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，上述加热方魏于安装、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/妨卜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ii: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1于也很昂贵。
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，)t却器包括壳体或 外壳、能够传送第一介质的、位于壳傲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彬外壳和管子中的至少一个提供电流和使电流从所述的壳
#/外壳或所述的管子返回的装置，因itkil51所述壳彬外壳或所述管子的电流在
所述壳術外壳或所述管子中产生热量。到大约24
伏。因此加冷却器的加热系统最好还包括变压器，优选的是适于连接在建筑干线电源上或系统的专用电源上的降压ME器，所述电流通过变压器的次级侧提 供。
正如前面讨论的那样，需要调节在冷却器之内特别是管子之内的介质的温 度来阻止介质在低环境温度下冻结。因此，加热系统最好是可控制的，以便监 视介质》驢禾口/或环境温度，并且禾,这些》鹏的一个或两个来控帝体发明阻抗 加热系统的开启和关闭。
现在参考附图和仅ffi31示例的方式描述本发明的各种实施例的i:^特征及
其它特征，其中
图1为现有技术中用于冷凝器的满溢式7转卩器的截面图，该满溢式7賴口器 具有传送水的多根管子和在冷却器中包围管子的制冷剂。
图2为现有技术中用于冷凝器的满溢式)t4卩器的截面图，该满溢式冷却器 与图1中的7轴卩，似，但是具有常规的水加热系统；并且
图3为根据本发明的实施例具有阻抗加热系统的、用于冷凝器的满溢式冷 却器的截面图。
参考图l，显示了现有技术中用于冷凝器的7賴卩器10,所述冷凝器例如是
空冷冷凝器。冷却器10包括容纳液体30的外壳12，所述液体30通常是现有技 术中已知的制冷剂。制冷剂入口32和制冷剂出口34设置在外壳12中。冷却器 还包含多根管子20，管子20浸没在制冷剂30中，并且在这一实施例中设置成 使制冷剂完全包围每一根管子20。管子20同相关联的供应入口22相连，用于 Mil外壳12的第一侧的集管14，穿过管子20提供待7賴卩介质40。介质40通 过管子20传递到在外壳12另一侧的集管16，在那里介质40通过出口 24离开 冷却器。空冷冷凝器中的介质通常是水。在冷却器10正常运行期间，在流过管 子20的水40和包围管子20的制冷剂30之间发生热传递，从而冷却或加热水 40。然而，当冷凝器所处的环境温度降到水的冰点之下时，尤其是如果由于例 如电源故障导致水40不循环通过管子20的话，那么水40开始冻结，从而在管 子20中形成冰，由于冻结水与非冻结水相比体积增加，这可能导至文管子受到损 坏。
图2的现有技术的冷却器10展示了充7jC冷凝器对低环境温度的常规补偿装 置。在该装置中采用相同的附图标记来表示相同的部件。除了有几个加热器50、 52设置在冷却器10中和其周围之外，图2中的现有技术的冷却器10同图1的y转口器10是相同的。具体而言，为了^f鈔人入口 22 iJA并且传到出口 24的水分 别变暖，浸没式加热器50插入集管14、 16中。这些加热器50中的每个需要电 源54，所述电源54在运行时通常要消箱艮高的功率。在外壳的水40入口 22 和出口24区域安装浸没式加热器50需要在集管14、 16中开凿孔，并需要不透 水的密封来阻止泄漏。此外，这些加热器50不能有效阻止在冷却器10其它部 分的水40冻结，尤其是在例如管子20的中央部26的区域。因此需要更多的热 量，所述的更多的热量是通过电阻丝加热系统52提供的，在电阻丝加热系统52 中，导线应用至lj7转卩器外壳12，例如导线或薄片缠绕在外壳周围。电源54提供 所需要的高功率，以便i!31导线加热外壳，所述导线不仅加热外壳12，还加热 制冷剂30。但是，仍然难以向7转卩器10中央的管子20a提供足够的热量，因为 它们距离热源50、 52最远。由于管子20本身不被加热，因此可能存在仍然易 于冻结的冷却器IO的区域，从而具有加大损坏的风险或需要增加消耗的功率来 减少损坏风险。
图3展示本发明的一个优选的实施例。展示了与图1和2的)ti卩tl^似的 常规的冷却器IO。然而，在本发明的这一实施例中，MM阻抗加热系统60、 62、 63、 64、 65向7令却器10提供热量。普通的电源54，例如交流干线电压或专用 供电在初级端66上与降压ffi器60连接，所述降压变压器60降低电压和增加 交流电流。变压器次级68通过电缆62连接到终端63 ，终端63与在外壳12的 第一侧上的集管14电接触。ffi器次级68 2Silii电缆64连接到终端65 ，终端 65与在外壳12的第二侧16上的集管16电接触。这实现了电环路或者回路，因 此交流电il51回路，在冷却器10和外壳12的所有金属部件中产生热量，所述 7转口器通过集管14、 16同终端63、 65电连接，所述外壳12同集管电连接。在 这一实施例中，外壳12包括钢，每根管子20包括铜，因此电流能够流动通过 这些相连部件中的每一个，从而在它们的每一个中产生热量。这是一种特别有 利的设置，因为管子20本身也被加热，没有留下象图2中的26所示的管子中 心那样的不能接收到热量的区域。
虽然前面在空冷冷凝器系统的范围内进行了描述，本发明的原理能够结合 到任意系统，其中水或另一介质流经管子或类似部件，并且可能引起冻结。此 外，虽然前面没有详细地描述，可以想到加热系统不必连接到外壳，但可以连 接到管子或冷却器的其他金属部分。因此将理解到上述实施例的详述，仅仅是
为了说明的目的而提供的，不能认为限制了本发明的范围，而且本领域技术人 员将容易地认识到，示范性的实施例可能具有许多修改，而不会本质脱离下列 权利要求所限定的本发明的范围。
权利要求
1.一种空调系统的冷却器，所述冷却器包括外壳；在外壳内的至少一根管子，所述管子能够传送第一介质；以及加热设备，所述加热设备包括向外壳和管子中的至少一个提供电流的设备，以便在其中产生热量。
2. 如权利要求1所述的冷却器，包括多根所述的管子。
3. 如权利要求1或2的冷却器，其特征在于介质包括水。
4. 如禾又利要求1， 2或3所述的冷却器，其特征在于外壳和管子是热和/ 或电耦合，因此在一方中产生的热量能传递到另一方。
5. 如前面权禾腰求任意一个所述的7賴卩器，其特征在于电流包括交流电流。
6. 如前面任何一个权利要求所述的冷却器，还包括^EE器，所述电流由变 压器的次级端提供。
7. 如前面权利要求中的任何一个所述的冷却器，其特征在于电流是从 50到大约1000安培。
8. 如前面权利要求中的任何一个所述的冷却器，其特征在于与电流对应的电压是从大约0.1至l汰约24伏。
9. 如前面权利要求中的任何一个所述的冷却器，其特征在于管子包括导电和导热材f4。
10. 如权利要求9所述的^4口器，其特征在于外壳包括导热和导电材料，所述外壳的导热和导电材料比管子的材料导热和导电性差。
11. 如前面权利要求中的任何一个所述的冷却器，其特征在于管子包括 铜或铜基合金。
12. 如前面权禾腰求中的任何一个所述的冷却器，其特征在于所述外壳 包括钢或钢基合金。
13. 如前面权利要求中的任何一个所述的冷却器，还包括在外壳之内的第 二介质，所述第二介质至少部分地包围所述管子。
14. 如权利要求13所述的冷却器，其特征在于第二介质包括制冷剂。
15. 如权利要求13或14所述的冷却器，还包括第一入口，位于外壳的第一侧的集管中；第一出口，位于外壳的第二侧的 另一集管中；以及位于外壳内的第二介质的第二入口和第二出口。
16. 如权禾腰求15所述的7賴口器，其特征在于第一介质舰在外壳第一 侧的集管内的第一入口进入外壳，流过管子，并M在外壳第二侧的另一个集 管内的第一出口离开外壳。
17. 如前面权利要求中的任何一个所述的冷却器，还包括控制设备，其用于测量介质》鹏和/或环境温度，并且根据所述温度中的一个或两个来控审咖热 设备。
18. —种空冷冷凝器，包括 多根管子，所述管子能够传送第一介质；外壳，所述外壳能够容纳第二介质并且具有设置在其中的管子，以使所述第二介质至少部分地包围多根管子； 加热器，所述加热器包括 顿器；从变压器向外壳和管子中的至少一个提供电流的设备，以便在其中产生热
19. 如权利要求18所述的冷凝器，其特征在于外壳包括钢，并且管子包 括铜。
20. 如权利要求18或19所述的冷凝器，其特征在于，器包括能够连 接到普通的干线电源的降压变压器。
21. —种空调系统的冷却器的加热方法，所述冷却器具有金属部件，该方 細舌提供加热器，所述加热^^包括变压器、从变压器提供电流到系统的第一金 属部件的设备、以及使电流从系统的第二金属部件返回到变压器的设备； 从 器向第一金属部件提供电流，以便在其中产生热量。
22. 如权利要求21所述的7转卩器加热方法，其特征在于7转卩器包括外壳 .和位于外壳中的多根管子，其被设置成使介质从外壳的第一侧通过管子传递到 外壳的第二侧； 第一金属部j牛包括外壳的第一侧； 第二金属部件包括外壳的第二侧；以及 所述热量是在外壳的第一和第二侧和管子中产生。
全文摘要
提供了一种空调系统的冷却器(10)和加热冷却器(10)的方法。所述冷却器(10)包括外壳(12)和在外壳(12)内的至少一根管子(20)，所述管子(20)能够传送第一介质(40)。冷却器(10)还包括加热设备(54，60，62，63，64，65，66，68)，所述加热设备包括向外壳(12)和管子(20)中的至少一个提供电流的设备，以便在其中产生热量。
文档编号F24F1/00GK101184971SQ200580049925
公开日2008年5月21日 申请日期2005年5月27日 优先权日2005年5月27日
发明者M·埃尔巴斯 申请人:开利公司