一种翅片式蒸发器、热泵系统及控制方法与流程

本发明涉及空气源热泵技术领域，特别涉及一种翅片式蒸发器、热泵系统及控制方法。

背景技术

现有的用于北方采暖和热水的低环温空气源热泵机组中，压缩机采用喷气增焓热泵压缩机时，机组需额外配置经济器，占用了机组空间。当机组工作在0℃以下的环境中，除霜时留下来的水会迅速结成冰积存在翅片式蒸发器底部及其表面，而且越积越多，为了解决这个问题，翅片蒸发器底部需铺垫融冰电加热带，电加热带的使用给机组带来了漏电隐患，也降低了机组的能效。虽然目前翅片式蒸发器底部可以做过冷管来代替电加热带，但是过冷管里面的制冷剂经过经济器换热后热量已经很小，融冰效果较差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是如何不需要额外增加设备和能源消耗解决蒸发器底部除霜和除冰问题。

为了解决上述技术问题，本发明设计了一种翅片式蒸发器，其特征在于包括蒸发器部和经济器部，所述经济器部设置在蒸发器部的底部，所述经济器的换热部件为由两不同管径的同心圆套管，分别为内铜管和外铜管；内铜管内部形成的通路为管程，外铜管与内铜管间形成的通路为壳程；所述蒸发器部包括换热铜管；所述同心圆套管和换热铜管的外壁设有铝翅片。

所述的翅片式蒸发器，其特征在于所述内铜管和外铜管直接通过均匀设置的2以上的肋片进行支撑连接。

所述的翅片式蒸发器，其特征在于蒸发器部上的换热铜管采用内螺纹铜管。

所述的翅片式蒸发器，其特征在于所述蒸发器部和所述经济器部的铝翅片一体设置。

一种热泵系统，其特征在于包括压缩机、翅片式蒸发器、水侧换热器，所述压缩机通过四通阀分别与蒸发器、气液分离器和水侧换热器相连接，翅片式蒸发器包括作为蒸发器使用的蒸发器部和作为经济器使用的经济器部，所述经济器设置在所述蒸发器的底部，并一体设置。

所述的热泵系统，其特征在于经济器的换热铜管为套管式，具体为由两不同管径的同心圆套管，分别为内管和外管；内管内部形成的通路为管程，外管与内管间形成的通路为壳程；所述经济器和所述翅片式蒸发器共用铝翅片。

所述的热泵系统，其特征在于还包括气液分离器、储液器、第一过滤器、辅电子膨胀阀、主电子膨胀阀、第二过滤器和分液头；压缩机与四通阀的d口相连接；蒸发器与四通阀的e口相连接、气液分离器与四通阀的s口相连接,水侧换热器与四通阀的c口相连接；水侧换热器与储液器相连，再通过第一过滤器后分两路，一路与套管式的经济器的壳程相连，另一路经过辅电子膨胀阀的节流降压后与经济器的管程相连；经济器的出口先通过主电子膨胀阀、再通过第二过滤器后接分液头后与翅片式蒸发器相连接。

所述的热泵系统，其特征在于所述内管和外管直接通过均匀设置的2以上的肋片进行支撑连接。

所述的热泵系统，其特征在于蒸发器部上的换热铜管采用内螺纹铜管。

一种热泵系统控制方法，其特征在于控制压缩机将低温低压的气态制冷剂吸入，低温低压的气态制冷剂在压缩机中被压缩机压缩后状态变成高温高压的气态，通过四通阀后进入水侧换热器将水加热，其被冷凝成高温高压的液态，经过储液器和过滤器后进入套管式的经济器，首先进入换热铜管为套管式换热器，一路走壳程，另一路经过辅电子膨胀阀的节流降压后变成中温中压的气液混合态制冷剂进入管程，管程制冷剂蒸发吸收壳程的高温高压液态制冷剂的热量，变成中温中压的气态，被补入压缩机的中压口，同时，走壳程的高温高压液态制冷剂通过外铜管和铝翅片不断向外传递热量，保持翅片式蒸发器底部及其表面温度始终在0℃以上，被深度过冷成中温高压液态制冷剂，经过主电子膨胀阀的节流降压后变成低温低压气液混合态制冷剂，依次经过过滤器和分液头进入翅片式蒸发器，与室外的低温空气进行换热，被蒸发成低温低压的气态，经过四通阀和气液分离器后回到压缩机进入下一循环。

实施本发明具有如下有益效果：通过将经济器和蒸发器进行结合，利用经济器保持蒸发器底部及表面温度始终维持在0℃以上，避免蒸发底部表面出现结霜和结冰现象。

附图说明

图1是翅片式蒸发器的主视图；

图2是翅片式蒸发器的的左视图；

图3是套管式换热器剖面示意图；

图4是低环温空气源热泵系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是翅片式蒸发器的主视图；图2是翅片式蒸发器的的竖向左视图。翅片式蒸发器包括蒸发器部200和经济器部300，经济器部300设置在蒸发器部200的底部。经济器的换热部件为由两不同管径的同心圆套管，分别为内铜管302和外铜管303；内铜管内部形成的通路为管程b，外铜管与内铜管间形成的通路为壳程a；所述蒸发器部包括换热铜管；同心圆套管和换热铜管的外壁设有铝翅片400。

翅片式蒸发器整体由上下两部分组成，底部部分功能为经济器部作为经济器使用，中上部功能为蒸发器作为蒸发器使用。图3是套管式换热器剖面示意图；底部经济器的换热铜管为套管式，由两种尺寸不同的铜管连接成同心圆套管，外铜管和内铜管内壁制成螺纹状加强换热，同时内铜管外壁还制有加强换热的肋片304，外铜管外壁连接有铝翅片400，外铜管和内铜管之间为壳程，内铜管内部为管程。壳程走从冷凝器流出的高温高压液态制冷剂，其通过外铜管和铝翅片传递热量，保持翅片式蒸发器底部及其表面温度始终在0℃以上，翅片式蒸发器底部及其表面无积存冰层现象，液态制冷剂得到初步冷却。管程走中温中压的气液混合态制冷剂，其与高温高压液态制冷剂通过内铜管壁及肋片进行换热，被蒸发成气态后被吸入压缩机中压口，此时液态制冷剂得到进一步冷却。

中上部蒸发器换热铜管为普通内螺纹铜管，铜管外壁连接有铝翅片，还带有分流制冷剂的分液头和汇集气态制冷剂的集气管，低温低压气液混合态制冷剂从分液头进入，由分液头均分到蒸发器各回路，低温低压气液混合态制冷剂通过铜管和铝翅片与室外空气换热，被蒸发成低温低压的气态，汇集到集气管后流出。

图4是低环温空气源热泵系统框图，系统主要包括：蒸发器4、四通阀5、压缩机7、水侧换热器8、气液分离器6、储液器10、第一过滤器9、经济器12、辅电子膨胀阀11、主电子膨胀阀3、第二过滤器2和分液头1。压缩机与四通阀的d口相连接；蒸发器与四通阀的e口相连接、气液分离器与四通阀的s口相连接,水侧换热器与四通阀的c口相连接；水侧换热器与储液器相连，再通过第一过滤器后分两路，一路与套管式的经济器的壳程相连，另一路经过辅电子膨胀阀的节流降压后与经济器的管程相连。经济器的出口先通过主电子膨胀阀、再通过第二过滤器后接分液头后与翅片式蒸发器相连接。蒸发器4为翅片式蒸发器的中上部的，经济器12为翅片式蒸发器的底部。

压缩机将低温低压的气态制冷剂吸入，低温低压的气态制冷剂被压缩机压缩后状态变成高温高压的气态，通过四通阀后进入水侧换热器将水加热，其被冷凝成高温高压的液态，经过储液器和过滤器后进入套管式的经济器，首先进入换热铜管为套管式换热器，一路走壳程，另一路经过辅电子膨胀阀的节流降压后变成中温中压的气液混合态制冷剂进入管程，管程制冷剂蒸发吸收壳程的高温高压液态制冷剂的热量，变成中温中压的气态，被补入压缩机的中压口，同时，走壳程的高温高压液态制冷剂通过外铜管和铝翅片不断向外传递热量，保持翅片式蒸发器底部及其表面温度始终在0℃以上，被深度过冷成中温高压液态制冷剂，经过主电子膨胀阀的节流降压后变成低温低压气液混合态制冷剂，依次经过过滤器和分液头进入翅片式蒸发器，与室外的低温空气进行换热，被蒸发成低温低压的气态，经过四通阀和气液分离器后回到压缩机进入下一循环。

当底部的套管式换热铜管和铝翅片作为经济器使用时，壳程流动的高温高压液态制冷剂，其通过外铜管和铝翅片传递热量，保持翅片式蒸发器底部及其表面温度始终在0℃以上，翅片式蒸发器底部及其表面无积存冰层现象，除霜时产生的水可以顺畅的排到机外，无需使用电加热带，换热器换热得到保障，机组运行安全可靠。同时，高温高压液态制冷剂在壳程内和壳程外共同换热，既与空气换热又与中温中压的气液混合态制冷剂换热，过冷度得到最大提高，机组运行效率得到提升。

以上所揭示的仅为本发明一种实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。