一种振荡热管式相变蓄热除霜空调的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种振荡热管式相变蓄热除霜空调，包括空气源热泵空调系统，其由室内冷凝器、压缩机、室外蒸发器和制冷剂节流装置依次连接形成循环回路。本实用新型除霜空调还包括室内相变蓄热器和振荡热管换热器，室内相变蓄热器为中空管壳式，其管壳内部充有相变蓄热材料；相变蓄热器分为蓄热段和放热段，蓄热段放置在压缩机的缸体及排气管上方，蓄热段的上方为放热段，放热段的内部插入振荡热管的蒸发段，振荡热管的冷凝段布置在室外蒸发器内部。本实用新型通过相变蓄热器蓄热，以室内一次回风和压缩机缸体及其排气管余热等低品位热能为热源，以振荡热管为导热元件，可有效解决冬季空调除霜时需频繁停机和使用高品位热能的问题。
【专利说明】一种振荡热管式相变蓄热除霜空调
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及空调【技术领域】，尤其涉及一种基于相变蓄热器、热管的除霜空调 装直。
【背景技术】
[0002] 以空气源热泵空调为例，在冬季制热工况时，其室外机排风温度经常会低于室外 环境露点温度，因此环境中的水蒸气会在室外机盘管结霜、结露乃至结冰。室外机表面换热 器的结霜，将会导致翅片间气流通道的减小，增加换热器的传热热阻，极大地影响了空调机 的正常运行，使其性能恶化。因此，在冬季空调室外机的除霜是有必要的。
[0003] 目前应用广泛的空调除霜方法主要有两种：一种是使用四通换向阀，使机组依照 逆卡诺循环运行，室外机转换成冷凝器，室内机转为蒸发器，冷凝器散发热量融掉霜层，该 方法操作简单，但其缺点明显。比如在除霜时，该方法将暂停向室内供热，并消耗室内显热； 另一种是采用热气旁通的方法，消耗原本用于室内制热的制冷剂热量，送至室外机除霜。该 方法可以完全实现除霜需要，但消耗了电能制得的高品位热能，减少了室内供热量，将导致 空调机性能及室内舒适度的下降。
【发明内容】
[0004] 本实用新型旨在于提供一种通过相变蓄热器蓄热，以室内一次回风和压缩机缸体 余热等低品位热能为热源，以振荡热管为导热元件，用来解决冬季室外空调外机霜冻的装 置，该装置可有效解决冬季空调除霜时需频繁停机和使用高品位热能的问题。
[0005] 本实用新型所采用的技术方案为：
[0006] -种振荡热管式相变蓄热除霜空调，包括空气源热泵空调系统，空气源热泵空调 系统由室内冷凝器、压缩机、室外蒸发器和制冷剂节流装置依次连接形成循环回路，除霜空 调还包括室内相变蓄热器和振荡热管换热器，室内相变蓄热器为中空管壳式，其管壳内部 充有相变蓄热材料；所述相变蓄热器分为蓄热段和放热段，蓄热段放置在压缩机的缸体及 排气管上方，蓄热段的上方为放热段，放热段的内部插入振荡热管的蒸发段，振荡热管的冷 凝段布置在室外蒸发器内部。
[0007] 所述蓄热段的外壳上设传热翅片，放热段的上部开有放热端口，供振荡热管蒸发 段插入。
[0008] 所述相变蓄热器与控制器连接，室外蒸发器设有温度传感器。
[0009] 所述振荡热管的蒸发段设置为单端口，振荡热管的冷凝段设置为多冷凝端口，多 冷凝端口插入室外蒸发器内的盘管外表面。
[0010] 所述相变蓄热材料为石蜡。
[0011] 本实用新型原理：以相变蓄热器为蓄热原件，回收室内及压缩机低品位热能，通过 多冷凝段振荡热管将此热量传至空调室外机，借此热量融化或者预防空调系统冷凝器盘管 及翅片的结霜、冰冻。完成除霜过程，此过程中除了利用压缩机的余热还能起到部分冷却压 缩机的功能，延长设备使用年限。
[0012] 本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0013] (1)采用多冷凝段振荡热管，其工作机理不同于普通热管，管中的工作介质因为沸 腾、冷凝、表面张力、压力等原因，形成汽液栓振荡两相循环流动，导热能力可达到现有金属 材料的数十倍。振荡热管比起普通热管，具有结构简单、体积小、成本低、热响应快等优点， 传热性能更优良，适应性更强，可根据使用要求弯曲的特点。如此，在换热器布置上可更具 灵活性。
[0014] (2)构置的相变蓄热器，避免现有技术将其直接串联在制热管路上，直接使用电能 制得的高品位热能的特点。主要以回收以热体验效果较差的回风和压缩机管路自然散热为 主的热能，是低品位热能的再利用。从一定程度上来说，是降低了除霜的能耗。
[0015] (3)将相变蓄热器和振荡热管联合使用，避免以前单一装置在构造上的不便与缺 陷。
[0016] (4)避免在使用热气旁通、逆卡诺循环（四通换向阀）等技术除霜时，需要频繁停 机的或浪费供热量的工作特性。在冬季供热时，能有效提高室内热舒适度。
[0017] (5)本实用新型使用相变蓄热器和振荡热管，回收低品位热能，是一种有效的节能 手段，具有构置简单合理，制作成本低，节能效果明显，装置自动化程度高等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型的原理示意图；
[0019] 图2为本实用新型的样机布置示意图；
[0020] 图3为多冷凝段振荡热管结构图；
[0021] 图4为相变蓄热器结构图。
【具体实施方式】
[0022] 现就图示具体说明该实用新型实施方案。
[0023] 如图1所示，一种振荡热管式相变蓄热除霜空调，包含传统空气源热泵空调、中空 管壳式相变蓄热器5、振荡热管换热器的蒸发段4和冷凝段2,以上装置构成本除霜空调的 空气处理段、低品位热能回收段和除霜工作段。
[0024] 所述传统空气源热泵空调包括室内机（冷凝器）7、室外机（蒸发器）3、节流阀1、 压缩机6、风机8。在系统内充工质（制冷剂），在压缩机6做功的条件下，工质由冷凝器经 流节流阀1、蒸发器、压缩机6完成循环，制冷剂在室内机7内冷凝放热，所放热量即为室内 供热量。制冷剂则在室外机3蒸发吸收热量。由以上装置完成室内制热过程，即为空气处 理段。
[0025] 在空调机冬季制热工况下，当室外环境温度较高无除霜需要时，相变蓄热器5回 收压缩机6余热，储存以待使用，当热量达到一定值时，相变蓄热器5内相变材料的体积变 化启动振荡热管运行。热管将热量传至室外机3,通过与铝制翅片及铜质盘管的紧密贴合， 提高空调器蒸发温度，从而改善工作状况，提高其本身性能。是一项节能手段。
[0026] 在空调机冬季制热工况下，当室外环境温度较低有除霜需要时，室外机3上的温 度传感器（图示未标出），获取环境温度，将数据传输到控制系统，相变蓄热器5回收压缩 机6缸体余热、室内一次回风余热，振荡热管启动，持续运行，将热量传输至室外机3,进行 除霜工作。该方法确保了，在空调器有除霜需要时，制热工作状况的持续运行，即对室内的 连续供热。
[0027] 如图2所示，空调器一般选取为柜式空调机，室内机（冷凝器）7高位布置，压缩机 6与室外机（蒸发器）3低位布置，在压缩机6与蒸发器间为居室墙体9。所述的相变蓄热 器5为中空缸体造型，与压缩机6保持一定距离，呈贴合状。由此方法回收压缩机缸体、排 气管道余热。多冷凝段振荡热管穿过墙体与相变蓄热器5与冷凝器相联。
[0028] 如图3所示，为多冷凝段振荡热管，包括振荡热管的蒸发段4和冷凝段2,将蒸发段 插入相变蓄热器4放热段，在蓄热材料蓄满热量或者有除霜需求时，蒸发段吸收内部热量， 经过振荡热管内的工质流动，将热量传导至冷凝段2,放热过程中完成空调除霜。此结构充 分考虑冷凝器与相变蓄热器5的构造，根据振荡热管可弯曲的特性，将振荡热管的蒸发段4 设置为单端口，将冷凝段2布置为多冷凝端口，将其插入盘管外表面，使其与翅片贴合时有 更大的传热面积，实现盘管、盘管外翅片，热管冷凝段的无缝贴合，借此完成冬季空调除霜 过程。
[0029] 如图4所示，为相变蓄热器5半剖面俯视图，整体装置分为蓄热段和放热段。将其 蓄热放置在压缩机6的缸体及排气管上面，回收管内工质热量及压缩机缸体余热，蓄热端 外管壳设置一定的换热翅片（图示未画出），室内空调一次回风经流翅片，回收室内部分热 体验较差的低品位热能。相变蓄热器5以压缩机6缸体余热、排气管道11散热为主要回收 对象，在蓄热段上设放热段，放热段上部开有放热端口，其内部插入振荡热管的蒸发段4。图 中虚线所示即为填充的相变材料10,作为优选，相变材料10选取为石蜡。
[0030] 相变蓄热器5蓄热除霜可采用温控手段，设立电控设备。工作流程为，当室内温度 较为舒适或者产生多余热量时，相变蓄热器5的相变材料10将一部分热量通过固--液相 变储存起来.当室外机3有除霜需求时，由电控器控制蓄热器内相变材料10通过液--固 相变将之前存储的热能释放出来，传递给振荡热管。振荡热管再将热量传至室外机翅片，完 成除霜工作。
[0031] 本实用新型一种振荡热管式相变蓄热除霜空调既可独立制造，又可以将相变蓄热 器及振荡热管组成的热回收方案作为模块，改装到现有空调机上。
[0032] 可以指出，对于应用本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的构 造的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围，本实例中未 明确的各组分均可以用现有技术加以实现。
【权利要求】
1. 一种振荡热管式相变蓄热除霜空调，包括空气源热泵空调系统，空气源热泵空调系 统由室内冷凝器、压缩机、室外蒸发器和制冷剂节流装置依次连接形成循环回路，其特征在 于，除霜空调还包括室内相变蓄热器和振荡热管换热器，室内相变蓄热器为中空管壳式，其 管壳内部充有相变蓄热材料；所述相变蓄热器分为蓄热段和放热段，蓄热段放置在压缩机 的缸体及排气管上方，蓄热段的上方为放热段，放热段的内部插入振荡热管的蒸发段，振荡 热管的冷凝段布置在室外蒸发器内部。
2. 根据权利要求1所述的一种振荡热管式相变蓄热除霜空调，其特征在于，所述蓄热 段的外壳上设传热翅片，放热段的上部开有放热端口，供振荡热管蒸发段插入。
3. 根据权利要求1所述的一种振荡热管式相变蓄热除霜空调，其特征在于，所述相变 蓄热器与控制器连接，室外蒸发器设有温度传感器。
4. 根据权利要求1至3之一所述的一种振荡热管式相变蓄热除霜空调，其特征在于，所 述振荡热管的蒸发段设置为单端口，振荡热管的冷凝段设置为多冷凝端口，多冷凝端口插 入室外蒸发器内的盘管外表面。
5. 根据权利要求4所述的一种振荡热管式相变蓄热除霜空调，其特征在于，所述相变 蓄热材料为石蜡。
【文档编号】F24F12/00GK203880857SQ201420247884
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】纪鹏越, 王若琳, 赵孝保 申请人:南京师范大学