CN115077119A - 一种不停机快速化霜节能型空调装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不停机快速化霜节能型空调装置，包括压缩机、室内换热器、节流元件、室外换热器、四通转换阀，室外换热器包括至少三个换热单元，各换热单元内包括至少三个换热管组其并联形成的两个分汇流管分别经控制阀连接到总汇流管A、总汇流管B、总汇流管C、总汇流管D；四通转换阀其接口一连接压缩机出口，其接口三连接压缩机进口，其接口二依次连接室内换热器室、节流元件、总汇流管B，总汇流管A连接到四通转换阀接口四，在室内换热器与节流元件之间的管路再连接到所述总汇流管C的管路上或在压缩机出口与四通转换阀的接口一之间的管路再连接到总汇流管D的管路上设置有流量控制阀，本发明化霜时输出热空气不间断。

Description

一种不停机快速化霜节能型空调装置

技术领域

本发明涉及一种空调装置，特别涉及一种热泵式空调装置。

背景技术

现有技术中的空调装置，主要包括压缩机、室外换热器、室内换热器、节流元件及相应的转换阀组。在冬季，由于室外气温较低，制冷剂在室外换热器蒸发吸热时，常常会造成室外换热器结霜，影响吸热，为解决该问题，现有技术中，采用逆向运行法由制热运行转为制冷运行实现化霜，化霜完成后再转回制热运行模式。

其不足之处在于：在蒸发器化霜时，会停止其制热运行状态，导致室内温度明显波动。

发明内容

本发明的目的是针对大中型空调提供一种不停机快速化霜节能型空调装置，使其在除霜时仍可以不间断地进行制热工作，化霜期间室内温度觉察不到有波动，化霜时间极其短暂，耗能极少，是节能型空调装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种不停机快速化霜节能型空调装置，包括压缩机、室内换热器、节流元件、室外换热器，其特征在于：所述压缩机的出口连接有四通转换阀，所述四通转换阀包括四个接口，分别为接口一、接口二、接口三和接口四；工作时，具有两种工作状态，制热运行时，四通转换阀的接口一与接口二接通，接口三与接口四接通；制冷运行时，四通转换阀的接口一与接口四接通，接口二与接口三接通；压缩机出口连接四通转换阀的接口一；四通转换阀的接口三连接压缩机进口；

所述室外换热器包括至少三个换热单元，每个换热单元内包括至少三个换热管组，每个换热管组由若干根换热管串联连接而成；所述各换热管组在其换热单元内并联形成两个分汇流管；

室外换热器每个换热单元中所述一个分汇流管分两路，一路经控制阀连接到总汇流管A，另一路经控制阀连接到总汇流管C; 室外换热器每个换热单元中所述另一个分汇流管也分两路，一路经控制阀连接到总汇流管B，另一路经控制阀连接到总汇流管D;

总汇流管A与四通转换阀的接口四相连，四通转换阀的接口二依次经室内换热器、节流元件与总汇流管B相连；

总汇流管C 连接到室内换热器与节流元件的连接管道上，总汇流管D连接到压缩机出口与四通转换阀的接口一之间的管路上。

室外换热器所有换热单元的换热管组设置有共用换热翅片。

进一步地，室外换热器各个换热单元中所有换热管组在所在换热单元内独立设置有共用换热翅片。

进一步地，在室内换热器与节流元件之间的管路再连接到所述总汇流管C的管路上或在压缩机出口与四通转换阀的接口一之间的管路再连接到总汇流管D的管路上设置有流量控制阀。流量控制阀开度可调，合适的开度可以让用于分流化霜的能量控制在合适的比例，有利于***运行参数最优化。流量控制阀在运行中一经打开，可以不用关闭，分流化霜分路的开闭则由其它的控制阀控制，这些控制阀采用电磁阀可由仪表控制自动运行。

本发明有如下几种运行模式。

常规制热运行模式：四通转换阀处于制热运行模式，室外换热器全部换热单元换热器通过启闭部分控制阀实现全并联作为蒸发器吸收空气能量，室内换热器作为冷凝器输出热空气。

常规制冷运行模式：四通转换阀处于制冷运行模式，室内换热器作为蒸发器吸收室内空气能量，室外换热器全部换热单元的换热器通过启闭部分控制阀实现全并联作为冷凝器向外散发热能。

制热化霜运行模式：四通转换阀处于制热运行模式，化霜时，通过启闭有关的控制阀的方法从压缩机出口处高温高压制冷剂中分流一部分制冷剂轮番流过从室外换热器分离出来的那一个换热单元，这个换热单元对应区域的翅片上的霜迅速受热融化被去除，室外换热器其余换热单元仍然作为蒸发器使用吸收空气的热能。通过启闭有关的控制阀的方***番让室外换热器n个换热单元中的某一个换热单元化霜，其余大部分换热单元仍然作为蒸发器吸收空气的热能其制冷剂经压缩机压缩后产生高温，因而化霜时输出热空气不中断。本发明n的数值至少等于3，并不限于3；n等于3时，在轮番让一个换热单元化霜时，就总是有2/3即67%的换热单元仍然作为蒸发器使用吸收空气的热能，至少可以保证***输出热空气的温度没有明显的降低，温度波动不明显，n的数值小于3，***输出热空气的温度明显降低，温度波动大；n的数值越大效果越好，轮番化霜时就总是有较大比例的换热单元仍然作为蒸发器使用吸收空气的热能，比如n等于6，在轮番让一个换热单元化霜时，就总是有5/6即83%的换热单元仍然作为蒸发器使用吸收空气的热能，化霜对于输出热空气的影响几乎可以忽略不计，对***能效比的影响也可以忽略不计，而现有技术化霜时输出热空气中断，对***能效比的影响很大。但n的数值过大，需要安装的控制阀就会过多，n的数值取为6或5就较为合适；功率很大的***，只要将每个换热单元中包括的换热管组的数量由3增加为6甚至于20以上，n的数值不需要过多增加。

化霜周期中处于轮番化霜的任意一个换热单元受热时对自己所属区域的换热翅片上的结霜传热的距离平均在半个管间距以内，而且是在金属内部高效传热，传热距离又这么短，热的快，化霜也快，化霜时间极其短，化霜总耗能就很低。化霜控制也简单，如果设置成为轻微结霜就自动化霜，化霜时间更短，每一个换热单元的化霜时间仅仅需要2至3秒即可。

本发明有益的效果在于：可以极速化霜，化霜耗能低，化霜时对输出热空气的影响极其低，输出热空气不中断，室内温度不降低。此外，制造过程简单易行，室外换热器仅仅需要一台风机、一套换热器外壳、一个风路***，成本低廉。

附图说明

图1为本发明第一种结构的工作原理图。

图2为本发明第二种结构的工作原理图。

图中，1压缩机，2室内换热器，3节流元件，4室外换热器，5换热翅片， a接口一，b接口二，c接口三，d接口四，101、102、103、201、202、203、301、302、303换热管组， F1控制阀一，F2控制阀二，F3控制阀三，F4控制阀四，F5控制阀五，F6控制阀六，F7控制阀七，F8控制阀八，F9控制阀九，F10控制阀十，F11控制阀十一，F12控制阀十二， F0流量控制阀，M1、M2、M3、N1、N2、N3分汇流管。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，为一种不停机快速化霜节能型空调装置，包括压缩机1、室内换热器2、节流元件3、室外换热器4，所述压缩机1的出口连接有四通转换阀，所述四通转换阀包括四个接口，分别为接口一a、接口二b、接口三c和接口四d；工作时，具有两种工作状态，制热运行时，四通转换阀的接口一a与接口二b接通，接口三c与接口四d接通；制冷运行时，四通转换阀的接口一a与接口四d接通，接口二b与四通转换阀的接口三c接通；压缩机1出口连接四通转换阀的接口一a；四通转换阀的接口三c连接压缩机1进口；

所述室外换热器4包括三个换热单元，每个换热单元内包括三个换热管组，分别标记为101、102、103、201、202、203、301、302、303；每个换热管组由若干根换热管串联连接而成；所述各换热管组在其换热单元内并联形成两个分汇流管；每个换热管组由若干个换热管串联连接而成。所述每个换热单元内各换热管组全部并联成两个分汇流管，换热单元一对应的分汇流管M1和分汇流管N1，换热单元二对应的分汇流管M2和分汇流管N2，换热单元三对应的分汇流管M3和分汇流管N3，三个换热单元的换热管组设置有共用换热翅片5；

分汇流管M1经控制阀一F1连接总汇流管B，分汇流管N1经控制阀一F2连接总汇流管A，

分汇流管M2经控制阀五F5连接总汇流管B，分汇流管N2经控制阀六F6连接总汇流管A，

分汇流管M3经控制阀九F9连接总汇流管B，分汇流管N3经控制阀十F10连接总汇流管A，

分汇流管M1经控制阀三F3连接总汇流管D，分汇流管N1经控制阀四F4连接总汇流管C，

分汇流管M2经控制阀七F7连接总汇流管D，分汇流管N2经控制阀八F8连接总汇流管C，

分汇流管M3经控制阀十一F11连接总汇流管D，分汇流管N3经控制阀十二F12连接总汇流管C，

总汇流管A与四通转换阀的接口四d相连，四通转换阀的接口二b依次经室内换热器2、节流元件3与总汇流管B相连；

在室内换热器2与节流元件3之间的管路再连接到所述总汇流管C的管路上设置有流量控制阀F0。流量控制阀开度可调，合适的开度可以让用于分流化霜的能量控制在合适的比例，有利于***运行参数最优化。流量控制阀在运行中一经打开，可以不用关闭，分流化霜分路的开闭则由其它的控制阀控制，这些控制阀采用电磁阀可由仪表控制自动运行。

所有换热单元设置有共用换热翅片5。

本实施例具有如下几种运行模式：

运行模式一 常规制热运行模式 此时图1中的四通转换阀接口一a与接口二b接通，同时四通转换阀接口三c与接口四d接通，开启控制阀一F1、控制阀二F2、控制阀五F5、控制阀六F6、控制阀九F9、控制阀十F10,关闭控制阀三F3、控制阀四F4、控制阀七F7、控制阀八F8、控制阀十一F11、控制阀十二F12,此时室外换热器4三个换热单元的换热管组全部并联连接到室外换热器4的总进出口管即总汇流管A、总汇流管B起蒸发器的作用，吸收空气能量后经四通转换阀接口四d、接口三c进入压缩机1进口，压缩机1出口高温高压气态制冷剂经四通转换阀接口一a、接口二b进入起冷凝器作用的室内换热器2，输出热空气的同时制冷剂则冷凝为液态或气液混合态经节流元件3进入起蒸发器作用的室外换热器4再次吸收空气的热能完成一个制热工作循环。流量控制阀F0常开对运行模式一无任何影响。

运行模式二 常规制冷运行模式 此时图1中的四通转换阀接口一a与接口四d接通，同时四通转换阀接口二b与接口三c接通，开启控制阀一F1、控制阀二F2、控制阀五F5、控制阀六F6、控制阀九F9、控制阀十F10,关闭控制阀三F3、控制阀四F4、控制阀七F7、控制阀八F8、控制阀十一F11、控制阀十二F12,此时室外换热器4三个换热单元的换热管组全部并联连接到室外换热器4的总进出口管即总汇流管A、总汇流管B起冷凝器的作用，向室外释放能量后的制冷剂由总汇流管B经节流元件3进入室内换热器2，此时起蒸发器作用的室内换热器2吸收室内空气能量让室内降低温度，而制冷剂增加温度后依次经四通转换阀接口二b、接口三c进入压缩机1进口，压缩机1出口高温高压气态制冷剂依次经四通转换阀接口一a、接口四d进入总汇流管A，进入起冷凝器作用的室外换热器4向室外释放热能完成一个制冷工作循环。流量控制阀F0常开对运行模式二无任何影响。

运行模式三制热除霜运行模式 此时四通转换阀状态同运行模式一，流量控制阀F0开度调整到***COP值最佳后永久常开不必关闭。轮番化霜第一步，关闭控制阀一F1、控制阀二F2，开启控制阀五F5、控制阀六F6、控制阀九F9、控制阀十F10,开启控制阀三F3、控制阀四F4，关闭控制阀七F7、控制阀八F8、控制阀十一F11、控制阀十二F12,此时室外换热器4第二个、第三个换热单元并联连接到室外换热器4的总进出口管即总汇流管A、总汇流管B起蒸发器的作用，吸收空气能量后经四通转换阀接口四d、接口三c进入压缩机1进口，压缩机1出口高温高压气态制冷剂经四通转换阀接口一a、接口二b进入起冷凝器作用的室内换热器2，输出热空气的同时制冷剂则冷凝为液态或气液混合态经节流元件3进入起蒸发器作用的室外换热器4完成主回路一个制热工作循环。此时第一个换热单元并联连接到总汇流管C、总汇流管D；压缩机1出口高温高压气态制冷剂有一部分被分流经总汇流管D、控制阀三F3、第一个换热单元、控制阀四F4、总汇流管C、流量控制阀F0流到室内换热器2与节流元件3之间的管路，与主回路制冷剂混合，然后随主回路制冷剂流动运行。当高温高压气态制冷剂流经所述第一个换热单元时就让其所属区域换热翅片5上的结霜迅速融化去除。化霜过程中未用完的热能将通过共用换热翅片5迅速传递给邻近的换热单元中的制冷剂，对蒸发器制冷剂的总体温度有益，也减少了热能随风机气流带走的耗损。

轮番化霜第二步，关闭控制阀五F5、控制阀六F6，开启控制阀一F1、控制阀二F2、控制阀九F9、控制阀十F10,开启控制阀七F7、控制阀八F8，关闭控制阀三F3、控制阀四F4、控制阀十一F11、控制阀十二F12,此时室外换热器4第一个、第三个换热单元并联连接到室外换热器4的总进出口管即总汇流管A、总汇流管B起蒸发器的作用，吸收空气能量后经四通转换阀接口四d、接口三c进入压缩机1进口，压缩机1出口高温高压气态制冷剂经四通转换阀接口一a、接口二b进入起冷凝器作用的室内换热器2，输出热空气的同时制冷剂则冷凝为液态或气液混合态经节流元件3进入起蒸发器作用的室外换热器4完成主回路一个制热工作循环。此时第二个换热单元并联连接到总汇流管C、总汇流管D,压缩机1出口高温高压气态制冷剂有一部分被分流经总汇流管D、控制阀七F7、第二个换热单元、控制阀八F8、总汇流管C、流量控制阀F0流到室内换热器2与节流元件3之间的管路，与主回路制冷剂混合，然后随主回路制冷剂流动运行。当高温高压气态制冷剂流经所述第二个换热单元时就让其所属区域换热翅片5上的结霜迅速融化去除。化霜过程中未用完的热能将通过共用换热翅片5迅速传递给邻近的换热单元中的制冷剂，对蒸发器制冷剂的总体温度有益，也减少热能损耗。

轮番化霜第三步，让高温高压气态制冷剂流经所述第三个换热单元时就让其所属区域换热翅片5上的结霜迅速融化去除，过程及原理不再赘述。

化霜周期中处于轮番化霜的任意一个换热单元受热时对自己所属区域的换热翅片5传热距离都在一个管间距以内，在金属内部高效传热，传热距离又极其短，热的快，化霜也快，化霜时间极其短，化霜总耗能就很低。由于化霜期间，任意一个换热单元受热化霜时，总是有其它的换热单元仍然在作为蒸发器使用，室内换热器2输出热空气仍然持续不停。

流量控制阀F0在化霜运行时可以控制分流化霜的制冷剂流量，流量过大使得能效比降低，流量过小则化霜的能量不足时间延长，同样不利，合适的流量使得能效比最佳。

实施例2

如图2所示，为第二种结构的不停机快速化霜节能型空调装置，

其与实施例1不同点在于室外换热器4各个换热单元中所有换热管组在所在单元内独立设置有共用换热翅片5。这样设置共用换热翅片5可以在化霜运行时，某一个换热单元化霜时，邻近的换热单元的换热翅片5不至于部分区域受热而影响其吸收空气的热能，否则邻近的换热单元的换热翅片5部分区域的温度高于空气的温度，这些区域的换热翅片5就不能吸收空气的热能了，因为空气的热能只能传导给比它温度更低的物体。实施例2相对于实施例1能效比进一步提高。实施例1优点是与传统制造方法接近，改变少。

在专利实施中，有些情况下还需要增加气液分离器、储液罐等，现有技术节流元件也多种多样，图中都未作详尽表达，这些结构的增减都在本专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种不停机快速化霜节能型空调装置，包括压缩机、室内换热器、节流元件、室外换热器，其特征在于：所述压缩机的出口连接有四通转换阀，所述四通转换阀包括四个接口，分别为接口一、接口二、接口三和接口四；工作时，具有两种工作状态，制热运行时，四通转换阀的接口一与接口二接通，接口三与接口四接通；制冷运行时，四通转换阀的接口一与接口四接通，接口二与接口三接通；压缩机出口连接四通转换阀的接口一；四通转换阀的接口三连接压缩机进口；

所述室外换热器包括至少三个换热单元，每个换热单元内包括至少三个换热管组，每个换热管组由若干根换热管串联连接而成；所述各换热管组在其换热单元内并联形成两个分汇流管；

室外换热器每个换热单元中所述一个分汇流管分两路，一路经控制阀连接到总汇流管A，另一路经控制阀连接到总汇流管C; 室外换热器每个换热单元中所述另一个分汇流管也分两路，一路经控制阀连接到总汇流管B，另一路经控制阀连接到总汇流管D；

总汇流管A与四通转换阀的接口四相连，四通转换阀的接口二依次经室内换热器、节流元件与总汇流管B相连；

总汇流管C 连接到室内换热器与节流元件的连接管道上，总汇流管D连接到压缩机出口与四通转换阀的接口一之间的管路上。

2.根据权利要求1所述的一种不停机快速化霜节能型空调装置，其特征在于：室外换热器所有换热单元设置有共用换热翅片。

3.根据权利要求1所述的一种不停机快速化霜节能型空调装置，其特征在于：室外换热器各个换热单元中所有换热管组在所在换热单元内独立设置有共用换热翅片。

4.根据权利要求1-4任一项所述的一种不停机快速化霜节能型空调装置，其特征在于：在室内换热器与节流元件之间的管路再连接到所述总汇流管C的管路上或在压缩机出口与四通转换阀的接口一之间的管路再连接到总汇流管D的管路上设置有流量控制阀。

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