[发明专利]基于结霜初始过程液滴快速蒸发的空气源热泵除霜装置

说明书

技术领域

本发明属于制冷空调系统设计和制造领域，涉及一种基于结霜初始过程液滴快速蒸发的空气源热泵除霜装置。

背景技术

空气源热泵因具有节能、环保、兼顾供冷供热、使用灵活等优点在我国大部分地区得到广泛应用。但空气源热泵在冬季制热运行时存在室外换热器（蒸发器）表面结霜的问题，由于霜层的形成与增长，加大了换热器表面与空气间的传热热阻及空气流动阻力，导致换热器换热效率降低，热泵机组性能下降，甚至不能正常工作。因此空气源热泵在结霜工况下运行必须适时除霜。

目前，常用的除霜方法是逆循环除霜和热气旁通除霜。逆循环除霜过程中由于四通阀频繁换向，致使制冷系统压缩机出现“奔油”现象，降低压缩机的可靠性和使用寿命；同时，除霜时制冷剂要从供热系统中吸取热量用于除霜，造成供热系统温度急剧波动，影响空调系统的热舒适性。热气旁通除霜的热量主要来自压缩机耗功，因而除霜速度较慢，且容易造成除霜过程中压缩机吸气带夜。同时现有除霜方法都是在霜层生长到一定高度才展开除霜，为融化霜层和蒸发融霜水，需要消耗大量的热量和时间，从而导致空气源热泵在整个运行周期中效率下降。

本发明创作者在前期研究中发现空气源热泵室外翅片管换热器表面的霜层是基于其表面上最初的凝结液滴生长起来的（霜层的生长过程包括：液滴凝结、液滴冻结形成霜晶、霜晶生长和霜层充分生长），这些液滴大小仅为0.01毫米级，若能在液滴冻结形成霜晶前将这些液滴去除，即可阻断霜层生长。水的蒸发是一个高效的传热传质过程，是去除液滴的有效方式，而且蒸发这些尺寸微小的初始凝结液滴仅需消耗较少的热量。因此，发明出一种可在结霜过程初期实现初始凝结液滴蒸发的空气源除霜方法对提高热泵的运行效率，减少除霜能耗和时间具有重要意义。

发明内容

技术问题：本发明提供一种耗热量少、除霜时间短，能解决空气源热泵结霜过程初期出现的凝结液滴现象的基于结霜初始过程液滴快速蒸发的空气源热泵除霜装置。

技术方案：本发明的一种基于结霜初始过程液滴快速蒸发的空气源热泵除霜装置，包括制冷剂回路和空气回路；

其中制冷剂回路包括压缩机、四通阀、室内换热器、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、储液器、干燥过滤器、电子膨胀阀、室外换热器、气液分离器、空气换热器及相关连接管线，室外换热器和空气换热器同时也是空气回路的组成部分；四通阀上设置有四通阀第一输入端、四通阀第一输出端、四通阀第二输入端和四通阀第二输出端，室内换热器上设置有室内换热器输入端和室内换热器输出端，室外换热器上设置有室外换热器输入端和室外换热器输出端，空气换热器上设置有空气换热器输入端和空气换热器输出端，其中室外换热器和空气换热器同时也是空气回路的组成部分

制冷剂回路中，压缩机的输出端与四通阀第一输入端连接，四通阀第一输出端与室内换热器输入端连接，室内换热器输出端分成两路，一路与第一单向阀的入口连接，另一路与第三单向阀的出口连接，第一单向阀的出口分成三路，一路与第二单向阀的出口连接，一路通过第一电磁阀与储液器的输入端连接，另一路通过第二电磁阀与空气换热器输入端连接，空气换热器输出端通过第三电磁阀与储液器的输入端连接，储液器的输出端通过管线依次连接干燥过滤器、电子膨胀阀后分为两路，一路与第四单向阀的进口连接，另一路与第三单向阀的入口连接，第四单向阀的出口与室外换热器输入端连接，室外换热器输入端同时也与第二单向阀的进口连接，室外换热器输出端与四通阀第二输入端连接，四通阀第二输出端与气液分离器的输入端连接，气液分离器的输出端与压缩机的输入端连接；

空气回路包括室外换热器、空气换热器、第一电动风门、风机、第二电动风门、第三电动风门、送风喷嘴及相关连接管线；空气回路中，空气换热器中的空气流向与室外换热器中的空气流向一致，空气换热器的进风口处设置有第一电动风门，空气换热器的出风口通过风管依次连接风机、第三电动风门和送风喷嘴，同时在风机与第三电动风门之间的风管侧壁上设有第二电动风门连通外界环境，送风喷嘴的出风口正对室外换热器进风口设置。

本发明装置中，热泵系统冬季制热运行除霜时，所述第二电磁阀（9）、第三电磁阀、第一电动风门、风机和第三电动风门打开，第一电磁阀、第二电动风门关闭。