一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置及方法与流程

本发明属于热交换，特别涉及一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置及方法。

背景技术：

1、随着时代的发展，空气源热泵作为一种新型环保产品，已广泛应用在地暖、中央空调、热水器等电器设备中，尤以北方为主体，其中以商用空气源热泵为主流而蓬勃发展。然而，在冬季大多的商用空气源热泵长时间处于低温环境在外部连续制热运行时,由于室外的低温环境导致翅片换热器处会凝结大量冰霜，而在机组除冰后会在接水盘处聚集大量冷凝水，冷凝水不能顺利接水盘处排出就会因为冬季的低温环境在接水盘处迅速凝结成冰导致接水盘聚集大量冰坨，甚至附着在翅片换热器上，若结冰过厚将影响空气源热泵机组的正常运行，导致热泵机组损坏。

2、常见的冬季热泵机组防冰装置一般是在换热器接水盘处铺设电加热带，当环境温度低时通过电加热制热防止接水盘结冰，但效果不甚理想。主要有以下几个问题：

3、1、电加热带长期暴露于空气中存在老化情况，导致漏电从而影响机组运行安全；

4、2、电加热带的功率大小与冬季环境温度息息相关，环境温度越低所需要的电加热功率越大，则电能消耗越大；

5、3、普通的空气源热泵接水盘排水设计，是通过在接水盘上面开排水孔，化霜的冷凝水直接流到机组内部，由于冬季室外环境温度低，水流到机组内部，遇到低温区域的管路、气液分离器、压缩机低温部分，长时间会使管路、气液分离器、压缩机底部结冰，影响管路的振动、降低压缩机的回气过热度，从而影响系统的可靠性。

6、因此，亟需一种自带高效安全的防冰除霜装置的热泵机组在避免电加热带来的不安全因素的同时，要消除电加热带来的功率损耗，并且也要降低冷凝水对系统内部的影响提高系统的可靠性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置，包括压缩机、四通阀、主换热器、翅片式换热器，其中主换热器与翅片式换热器之间设有防冰组件，所述四通阀设有两路输入端和两路输出端，其中四通阀的两路输入端分别与压缩机排气端和翅片式换热器输出端连通；所述四通阀的两路输出端分别与压缩机的回气端和主换热器的输入端连通。

4、优选地，所述主换热器为水侧式换热器，其中水侧式换热器的进水端和出水端分别与外界的进水口和排水口连通；所述水侧式换热器的一侧形成循环制冷剂的流路，其中水侧式换热器另一侧形成水的流路；所述循环制冷剂输入端与四通阀的输出端连通，其中循环制冷剂输出端设有主流路和辅流支路。

5、优选地，所述主流路与翅片式换热器的输入端连通，其中辅流支路与主流路连通。

6、优选地，所述辅流支路包括进液支路和排液支路，其中辅流支路上设有防冰组件，该防冰组件的输入端通过进液支路与主流路连通，其中防冰组件的输出端通过排液支路与主流路连通。

7、优选地，所述防冰组件包括接水盘和除冰盘管，其中除冰盘管由铜管盘绕而成；所述接水盘内部设有管路凹槽，其中除冰盘管沿管路凹槽铺设。

8、优选地，所述接水盘底部开设有导流排水孔，其中接水盘内设有多个温度传感器。

9、优选地，所述进液支路上设有第一电子膨胀阀和第一截止阀，其中排液支路上设有第二电子膨胀阀和第二截止阀。

10、优选地，所述主流路与翅片式换热器之间设有第三电子膨胀阀，其中第三电子膨胀阀安装在进液支路与排液支路之间的主流路上。

11、优选地，所述翅片式换热器的输入端安装有节流组件，该翅片式换热器的输出端设有集气管；所述节流组件的输入端与主流路的输出端连通，其中节流组件的输出端与翅片式换热器的输入端连通。

12、优选地，所述节流组件包括分配器和毛细管，其中分配器的输入端与主流路连通，该分配器的输出端与毛细管连通；所述毛细管的输出端与翅片式换热器的输入端连通。

13、优选地，所述主换热器可为水侧式换热器、板式换热器、套管式换热器或高效罐中的任一种。

14、优选地，所述翅片式换热器的安装方式可为h型布置或v型布置。

15、一种用于空气源热泵机组的防冰除霜方法，包括以下步骤：

16、s10、通过控制系统预设第一预设温度阈值tn和第二预设温度阈值tw；

17、s20、通过控制系统控制空气源热泵机组按照预设模式运行，并实时获取防冰组件内液体的出水温度参数；

18、s30、获取防冰组件内第一出水温度t1，并将获取的第一出水温度t1与第一预设温度阈值tn进行对比，当t1≤tn，空气源热泵机组进入防冰除霜模式；

19、s40、获取防冰组件内第二出水温度t2，并将获取的第二出水温度t2与第一预设温度阈值tn和第二预设温度阈值tw进行对比，当tn＜t2≤tw，空气源热泵机组持续进行化霜处理，当t2＞tw，空气源热泵机组退出防冰除霜模式。

20、优选地，所述第二预设温度阈值tw大于第一预设温度阈值tn，其中第一预设温度阈值tn为-1℃，第二预设温度阈值tw为10℃。

21、与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：本发明通过防冰组件接收水侧式换热器出来的中温高压制冷剂液液体进入盘管，从而使中温高压制冷剂液液体在盘管中与接水盘表面冷凝水换热而达到除冰效果，既利用了系统循环中多余的热量；又因制冷剂在换热后温度降低，便于后续在翅片式换热器中的吸热气化中所需热量降低，使得翅片式换热器的换热效果更好，换热效率更高；而且通过使用接水盘温度传感器实时传输温度进而通过系统控制逻辑控制截止阀启停和电子膨胀阀开度从而精确的控制流入防冰组件的制冷剂流量，这样更为有效得减少不必要的热损失，提高系统能力和热效率；由系统控制模块进行精确控制化霜除冰工作，既保证了高效的除冰效果，也使工作状态中热损失降到可控的最低，也保证了控制系统运行的稳定性和可靠性。

22、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置，包括压缩机(1)、四通阀(2)、主换热器、翅片式换热器(4)，其特征在于，所述主换热器与翅片式换热器(4)之间设有防冰组件(5)，所述四通阀(2)设有两路输入端和两路输出端，其中四通阀(2)的两路输入端分别与压缩机(1)排气端和翅片式换热器(4)输出端连通，所述四通阀(2)的两路输出端分别与压缩机(1)的回气端和主换热器的输入端连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置，其特征在于，所述主换热器为水侧式换热器(3)，其中水侧式换热器(3)的进水端和出水端分别与外界的进水口和排水口连通；所述水侧式换热器(3)的一侧形成循环制冷剂的流路，其中水侧式换热器(3)另一侧形成水的流路；所述循环制冷剂输入端与四通阀(2)的输出端连通，其中循环制冷剂输出端设有主流路(11)和辅流支路(12)；所述主流路(11)与翅片式换热器(4)的输入端连通，其中辅流支路(12)与主流路(11)连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置，其特征在于，所述辅流支路(12)包括进液支路(1201)和排液支路(1202)，其中辅流支路(12)上设有防冰组件(5)；所述防冰组件(5)的输入端通过进液支路(1201)与主流路(11)连通，其中防冰组件(5)的输出端通过排液支路(1202)与主流路(11)连通。

4.根据权利要求3所述的一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置，其特征在于，所述防冰组件(5)包括接水盘(501)和除冰盘管(502)，其中除冰盘管(502)由铜管盘绕而成；所述接水盘(501)内部设有管路凹槽，其中除冰盘管(502)沿管路凹槽铺设。

5.根据权利要求4所述的一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置，其特征在于，所述接水盘(501)底部开设有集中导流排水孔(504)，其中接水盘(501)内设有多个温度传感器(503)。

6.根据权利要求3所述的一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置，其特征在于，所述进液支路(5011)上设有第一电子膨胀阀(8)和第一截止阀(7)，其中排液支路(5012)上设有第二电子膨胀阀(10)和第二截止阀(9)。

7.根据权利要求2所述的一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置，其特征在于，主流路(11)与翅片式换热器(4)之间设有第三电子膨胀阀(6)，其中第三电子膨胀阀(6)安装在进液支路(1201)与排液支路(1202)之间。

8.根据权利要求1所述的一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置，其特征在于，所述翅片式换热器(4)的输入端安装有节流组件(401)，其中翅片式换热器(4)的输出端设有集气管(402)；所述节流组件(401)包括分配器(4011)和毛细管(4012)。

9.根据权利要求8所述的一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置，其特征在于，所述翅片式换热器(4)的安装方式可为h型布置或v型布置。

10.一种根据权利要求1～9中任一项所述的空气源热泵机组的防冰除霜方法，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种用于空气源热泵机组的防冰除霜装置及方法，通过防冰组件接收水侧式换热器出来的中温高压制冷剂液液体进入盘管，从而使中温高压制冷剂液液体在盘管中与接水盘表面冷凝水换热而达到除冰效果，既利用了系统循环中多余的热量；又因制冷剂在换热后温度降低，便于后续在H型翅片换热器中的吸热气化中所需热量降低，使得翅片式换热器的换热效果更好，换热效率更高；而且通过使用接水盘温度传感器实时传输温度进而通过系统控制逻辑控制截止阀启停和电子膨胀阀开度从而精确的控制流入防冰组件的制冷剂流量，这样更为有效得减少不必要的热损失，提高系统能力和热效率，也保证了控制系统运行的稳定性和可靠性。

技术研发人员：王亮,林艺锋
受保护的技术使用者：武汉大德士暖通设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27