一種溶液輔助儲能型家用空調器的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于制冷/熱技術和防霜【技術領域】，具體涉及一種溶液輔助儲能型家用空調器。本實用新型的技術要點在于，它包括傳統的室內機和室外機，室外機還包括溶液罐、溶液換熱器和再生器；溶液罐與安裝于室外換熱器外的噴淋裝置通過溶液管道、溶液泵Ⅰ及電磁閥Ⅰ構成一個循環回路，循環工質為吸濕性鹽溶液，噴淋裝置能將吸濕性鹽溶液噴淋在室外換熱器表面；溶液罐還與溶液換熱器和再生器通過溶液管道依次連接構成一個再生循環回路，溶液管道上安裝有溶液泵Ⅱ及電磁閥Ⅱ，循環工質為吸濕性鹽溶液。本實用新型在冬季室外溫度較低時，空調在制熱過程中能處于無霜運行，從而降低能耗、提高系統性能。
【專利說明】一種溶液輔助儲能型家用空調器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于制冷/熱技術和防霜【技術領域】，具體涉及一種在冬季室外溫度較低時，空調在制熱過程中能處于無霜運行，從而降低能耗、提高系統性能的溶液輔助儲能型家用空調器。
【背景技術】
[0002]目前市場上使用的家用空調，大多是熱泵型空調，尤其是空氣源熱泵居多。而這種空調存在一個極大的弊端，就是在冬季制熱運行時，隨著室外溫度的降低，蒸發溫度也降低，系統性能降低。當室外換熱器表面溫度等于或低于o°c時，空氣中的水分將在換熱器表面凝結并結霜。霜層增加了室外換熱器的傳熱熱阻，傳熱系數降低，且空氣通過室外換熱器的阻力也增加，使得通過室外換熱器的風量減小，導致其吸熱量減小，這樣空調系統的制熱量及性能均會下降，嚴重時出現停機，使空調系統不能正常工作。
[0003]空調室外機結霜將出現如下不利影響:(1)堵塞翅片間通道，增加空氣流動阻力；(2)增加換熱器熱阻，換熱能力下降；(3)化霜過程是一個空調運行過程，不僅不能制熱，同時還需要消耗熱量；(4)蒸發溫度下降，能效比降低，熱泵運行性能惡化，直到不能正常工作；(5)由于空調器不能正常工作影響室內熱舒適性。上述弊端嚴重阻礙了熱泵型空調的進一步推廣。
[0004]對于空氣源熱泵空調除霜、防霜方面，國內外已經有了大量的研究。目前的除霜、防霜技術主要集中在以下三個方面:
[0005](I)改變室外換熱器周圍的環境參數防止或延緩結霜。理論和實驗研究表明，空氣濕度對翅片管式蒸發器表面結霜量和結霜速率的影響最明顯，其次是空氣溫度和流速。如:可采用固體除濕劑，或在蒸發器空氣入口安裝使用固體吸濕劑吸附床來降低空氣濕度。
[0006](2)改變機組系統流程或蒸發器結構參數防止或延緩結霜。如:在壓縮機和蒸發器入口之間加一旁通管，通過增加旁通管內的制冷劑流量抑制蒸發器表明結霜。
[0007](3)改變蒸發器表面特性防止或延緩結霜。如:在室外換熱器表面添加疏水鍍層可使水滴更容易脫落而達到延緩結霜的目的。
[0008]通過國內外空氣源熱泵防止或延緩結霜的研究現狀可知，由于受到技術、應用條件、效率、經濟等因素的制約，在解決家用空調器結霜問題方面還沒有突破性的進展。
【發明內容】
[0009]本實用新型的目的在于提供一種當室外換熱器(即蒸發器)表面溫度低于0°C時，向其表面噴淋吸濕性鹽溶液，避免空調結霜問題的溶液輔助儲能型家用空調器。
[0010]本實用新型的目的是通過如下的技術方案來實現的:該溶液輔助儲能型家用空調器，包括室內機和室外機；室內機包括室內換熱器；室外機包括室外換熱器、相互連接的壓縮機和氣液分離器，四通閥連接所述室外換熱器、室內換熱器、壓縮機和氣液分離器，室外換熱器與室內換熱器另一端的制冷劑工質管道上依次串連有主毛細管、副毛細管和過濾器，在副毛細管的兩端并聯有單向閥；其特點是:所述室外機還包括溶液罐、溶液換熱器和再生器；所述溶液罐與安裝于室外換熱器外的噴淋裝置通過溶液管道、溶液泵I及電磁閥I構成一個循環回路，循環工質為吸濕性鹽溶液，噴淋裝置能將吸濕性鹽溶液噴淋在室外換熱器表面，室外換熱器表面安裝有溫度傳感器，溫度傳感器與溶液泵I及電磁閥I連接并控制其動作；所述溶液罐還與溶液換熱器和再生器通過溶液管道依次連接構成一個再生循環回路，溶液管道上安裝有溶液泵II及電磁閥II，循環工質為吸濕性鹽溶液，溶液罐內安裝有濃度傳感器，濃度傳感器與溶液泵II及電磁閥II連接并控制其動作；所述溶液換熱器通過制冷劑工質管道并聯于所述室內換熱器與過濾器之間的制冷劑工質管道上，室內換熱器與過濾器之間的制冷劑工質管道上和溶液換熱器的并聯制冷劑工質管道上分別安裝有電磁閥III和電磁閥IV ;所述溶液換熱器還通過制冷劑工質管道并聯于壓縮機兩端，并聯的制冷劑工質管道上安裝有電磁閥V。
[0011]具體地說，所述噴淋裝置包括殼體，室外換熱器安裝于該殼體內，室外換熱器之上的殼體內安裝有噴淋頭，室外換熱器之下的殼體內依次設有防濺水格柵和溶液集水槽，殼體底部連接有排污管及閥門，殼體底部一側與所述溶液罐的溶液入口通過溶液管道連接，噴淋頭的溶液入口與溶液罐的溶液出口之間通過溶液管道依次連接有溶液泵I及電磁閥I O
[0012]具體地說，所述再生器包括殼體，殼體頂部設有空氣出口，空氣出口安裝有風機，殼體內的上部安裝有噴頭，噴頭的溶液入口與溶液換熱器的溶液出口連接，噴頭之下的殼體內設有填料，填料之下設有空氣入口，殼體底部設有溶液出口，該溶液出口與溶液罐的溶液入口連接。
[0013]本實用新型的空調器當室外溫度達到或低于0°C時，噴淋裝置開始向室外換熱器表面噴淋吸濕性鹽溶液，空氣與溶液直接接觸并發生熱質交換，避免了結霜問題的出現，不僅從室外環境中吸收了環境空氣中的顯熱和潛熱，提高了系統制熱量，而且系統無需除霜，可連續運行。溶液吸收空氣中的水分后，濃度會有所降低，需要對溶液進行再生才能保持其濃度在需要的范圍之內，而溶液的再生是利用了空調系統高效時段(即室外氣溫相對較高的時段)冷凝器出口的過冷熱和壓縮機出口的部分熱量，再生后的溶液儲存在溶液罐中，而在溫度較低的低效時段使用空調時，可直接利用溶液罐中已完成再生的溶液對室外換熱器表面進行噴淋，從而降低了空調器的全年運行能耗，提高了空調平均效率。
[0014]本實用新型與現有技術相比較具有如下有益效果:
[0015](I)現有的除霜技術具有穩定性差、效率低等缺點，且融霜過程需要消耗大量能量。本實用新型利用向室外換熱器表面噴淋吸濕性鹽溶液，避免結霜問題的出現，保證空調在冬季制熱時能持續運行，且安全系數較高，室內熱舒適性得到大大改善。
[0016](2)本實用新型利用溶液和制冷劑、室外空氣進行熱質交換，利用過冷熱實現溶液的再生，降低了全年運行能耗的同時提高了系統的性能，空調系統的平均效率也有所提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型實施例的結構示意圖及冬季制熱工況下的溶液流程示意圖。
[0018]圖2為本實用新型實施例的結構示意圖及冬季制熱工況下溶液再生時的制冷劑流程示意圖。[0019]圖3為本實用新型實施例的結構示意圖及冬季制熱工況下溶液不需再生時的制 冷劑流程示意圖。
[0020]圖4為本實用新型實施例的結構示意圖及夏季制冷工況下的制冷劑流程示意圖。
[0021]圖5為本實用新型實施例的噴淋裝置的結構示意圖及溶液流程示意圖。
[0022]圖6為本實用新型實施例的再生器的結構示意圖及工作流程示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的描述。
[0024]參見圖1、圖2、圖3、圖4，本實施例的溶液輔助儲能型家用空調器包括室內機和室 外機。室內機包括室內換熱器6 ;室外機包括室外換熱器1、相互連接的壓縮機8和氣液分 離器9，四通閥7連接室外換熱器1、室內換熱器6、壓縮機8和氣液分離器9，室外換熱器I 與室內換熱器6另一端的制冷劑工質管道上依次串連有主毛細管2、副毛細管3和過濾器 5，在副毛細管3的兩端并聯有單向閥5。以上部分為現有技術，在夏季，室內換熱器6即為 蒸發器，室外換熱器I為冷凝器；在冬季，通過四通閥7的轉換，室內換熱器6為冷凝器，而 室外換熱器I則為蒸發器。
[0025]從圖1、圖2、圖3、圖4中可見，室外機還包括溶液罐14、溶液換熱器10和再生器
11。溶液罐14與安裝于室外換熱器I外的噴淋裝置(圖中未畫出)通過溶液管道、溶液泵
I12及電磁閥I 13構成一個循環回路，循環工質為吸濕性鹽溶液，噴淋裝置能將吸濕性鹽 溶液噴淋在室外換熱器表面，室外換熱器表面安裝有溫度傳感器(圖中未畫出)，溫度傳感 器與溶液泵I 12及電磁閥I 13連接并控制其動作。參見圖5，噴淋裝置包括殼體20，室外 換熱器I安裝于殼體20內，室外換熱器I之上的殼體20內安裝有噴淋頭21，室外換熱器I 之下的殼體20內依次設有防濺水格柵22和溶液集水槽23，殼體20底部連接有排污管24 及閥門25，殼體20底部右側與溶液罐14的溶液入口通過溶液管道連接，噴淋頭21的溶液 入口與溶液罐14的溶液出口之間通過溶液管道依次連接有溶液泵I 12及電磁閥I 13。
[0026]從圖1、圖2、圖3、圖4中可見，溶液罐14還與溶液換熱器10和再生器11通過溶 液管道依次連接構成一個再生循環回路，溶液管道上安裝有溶液泵II 15及電磁閥II 16，循 環工質為吸濕性鹽溶液，溶液罐14內安裝有濃度傳感器(圖中未畫出)，濃度傳感器與溶液 泵II 15及電磁閥II 16連接并控制其動作。參見圖6，再生器11包括殼體1101，殼體1101 頂部設有空氣出口，空氣出口安裝有風機1102，殼體1101內的上部安裝有噴頭1103，噴頭 1103的溶液入口與溶液換熱器10的溶液出口連接，噴頭1103之下的殼體1101內設有填料 1104，填料1104之下設有空氣入口 1105，殼體1101底部設有溶液出口 1106，溶液出口 1106 與溶液罐14的溶液入口連接。
[0027]從圖1、圖2、圖3、圖4中可見，溶液換熱器10通過制冷劑工質管道并聯于室內換 熱器6與過濾器5之間的制冷劑工質管道上，室內換熱器6與過濾器5之間的制冷劑工質 管道上和溶液換熱器10的并聯制冷劑工質管道上分別安裝有電磁閥III 19和電磁閥IV 18 ； 溶液換熱器10還通過制冷劑工質管道并聯于壓縮機8兩端，并聯的制冷劑工質管道上安裝 有電磁閥V 17。
[0028]本實用新型實施例的工作原理及過程如下:
[0029]壓縮機8出口處的高溫高壓的氣態制冷劑在冬季制熱運行時分為兩路:一路通過四通閥7與室內換熱器6連接；另一路則通過溶液換熱器10，與低溫稀溶液進行熱交換后， 重新回到壓縮機8，這部分壓力較高的制冷劑進入壓縮機8與來自蒸發器即室外換熱器I的 低壓制冷劑混合，再被壓縮機8提高壓力和溫度，這樣可以降低壓縮機8的壓比，減小壓縮 機8的能耗，并可拓寬空氣源熱泵系統的運行工況范圍。
[0030]室內換熱器6出口的制冷劑也分為兩路:在冬季制熱運行時，如需對溶液進行再 生，則電磁閥IV 18打開，電磁閥III19關閉，制冷劑進入溶液換熱器10，與溶液發生熱交換后 進入干燥器5端口，如圖2中箭頭所示；當溶液不需要進行再生時，電磁閥IV 18關閉，電磁 閥III19打開，室內換熱器6出口的制冷劑直接進入干燥器5，經主毛細管2、副毛細管3進入 室外換熱器1，完成制熱循環，如圖3中箭頭所示；在夏季制冷運行時，空調的運行狀態與傳 統空調相同，如圖4中箭頭所示，壓縮機8從室內換熱器6 (即蒸發器)吸入低溫低壓的制冷 劑蒸汽，壓縮成高溫高壓的氣體，排入室外換熱器I (即冷凝器)，使制冷劑在其中冷凝成常 溫高壓的液體，高壓液體制冷劑經主毛細管2節流降壓后，成為低溫低壓液體，經過單向閥 4進入蒸發器，在蒸發器中吸收室內空氣的熱量蒸發成低溫低壓的蒸汽，然后再被壓縮機8 吸入,重復上述制冷循環,在此過程中，電磁閥I 13、電磁閥II 16、電磁閥V 17、電磁閥IV 18 均關閉，電磁閥III 19打開。
[0031]參見圖1，在冬季制熱工況下，室外換熱器I外面的噴淋裝置與溶液罐14、電磁閥
I13、溶液泵I 12依次連接，構成一個循環回路，循環工質為吸濕性鹽溶液。當室外溫度 達到或低于0°C時，電磁閥I 13打開，溶液泵I 12開啟，溶液罐14中的濃溶液通過噴淋裝 置的噴淋頭21在室外換熱器I表面噴淋，空氣與溶液直接接觸并進行熱質交換，溶液濃度 降低，變為低溫稀溶液回到溶液罐14中，與原溶液混合后繼續下一次循環。當室外換熱器 I表面溫度高于0°C時，電磁閥I 13關閉，此時溶液循環不運行。
[0032]參見圖1、圖2，在冬季制熱工況下，溶液罐14與溶液泵II 15、電磁閥II 16、溶液換 熱器10、再生器11依次連接，構成一個再生循環回路，循環工質為吸濕性鹽溶液。電磁閥
II16打開，溶液罐14中的低溫稀溶液經溶液泵II 15進入溶液換熱器10，此時，電磁閥IV 18 打開，電磁閥III 19關閉，低溫稀溶液與冷凝器即室內換熱器6出口處的常溫高壓制冷劑進 行熱交換，溶液溫度得到提升。制冷劑變為過冷液態后進入干燥器5，經過主毛細管2、副毛 細管3和室外換熱器I變為低溫低壓的制冷劑蒸汽后，又重新回到壓縮機8，繼續完成下一 個制熱循環。溶液換熱器10的溶液出口處的溶液溫度得到提升后，繼續進入再生器11，噴 淋在填料1104上，填料1104可增加空氣與溶液的接觸面積，環境空氣從再生器11的下部 進入，從上部排出，溶液和空氣進行熱質交換，溶液中的水分蒸發，蒸發時需要吸收溶液中 的熱量，即汽化潛熱，故溶液濃度升高，溫度降低，變為濃溶液回到溶液罐14中。當室內換 熱器6 (即冷凝器)的過冷熱無法滿足溶液的再生需求時，電磁閥V 17打開，利用壓縮機8 出口處的部分高溫制冷劑的熱量輔助再生。
[0033]在上述室外換熱器I外面的噴淋裝置與溶液罐14、電磁閥I 13、溶液泵I 12依次 連接構成的循環回路中，隨著溶液的不斷循環，溶液罐14中的溶液濃度越來越低，為防止 溶液結冰，溶液罐中的溶液有一個最低溶液濃度，當溶液罐14中的溶液濃度接近環境溫度 對應的溶液的結冰濃度時，溶液將自動再生。隨著再生的不斷進行，溶液濃度越來越高，為 防止溶液結晶，溶液有一個最高溶液濃度，當溶液濃度接近環境溫度對應的溶液的結晶濃 度時，溶液將停止再生，此時，電磁閥II 16、電磁閥V 17、電磁閥IV 18均關閉，電磁閥III 19打開。
[0034]由于在冬季使用空調時，室外溫度較低，當室外溫度越低，空調的效率也越低，故在室外溫度很低時，不宜對溶液進行再生，會影響空調的制熱效果，降低空調使用效率。本實用新型中，可選擇在空調運行的高效時段(即室外氣溫相對較高的時段)對溶液進行再生，儲存在溶液罐14中，而在溫度較低的低效時段使用空調時，可直接使用溶液罐14中的溶液進行噴淋，不需進行再生，這樣可以大大提高空調的平均效率，并降低全年運行能耗。
【權利要求】
1.一種溶液輔助儲能型家用空調器，包括室內機和室外機；室內機包括室內換熱器； 室外機包括室外換熱器、相互連接的壓縮機和氣液分離器，四通閥連接所述室外換熱器、室 內換熱器、壓縮機和氣液分離器，室外換熱器與室內換熱器另一端的制冷劑工質管道上依 次串連有主毛細管、副毛細管和過濾器，在副毛細管的兩端并聯有單向閥；其特征在于:所 述室外機還包括溶液罐、溶液換熱器和再生器；所述溶液罐與安裝于室外換熱器外的噴淋 裝置通過溶液管道、溶液泵I及電磁閥I構成一個循環回路，循環工質為吸濕性鹽溶液，噴 淋裝置能將吸濕性鹽溶液噴淋在室外換熱器表面，室外換熱器表面安裝有溫度傳感器，溫 度傳感器與溶液泵I及電磁閥I連接并控制其動作；所述溶液罐還與溶液換熱器和再生器 通過溶液管道依次連接構成一個再生循環回路，溶液管道上安裝有溶液泵II及電磁閥II， 循環工質為吸濕性鹽溶液，溶液罐內安裝有濃度傳感器，濃度傳感器與溶液泵II及電磁閥 II連接并控制其動作；所述溶液換熱器通過制冷劑工質管道并聯于所述室內換熱器與過濾 器之間的制冷劑工質管道上，室內換熱器與過濾器之間的制冷劑工質管道上和溶液換熱器 的并聯制冷劑工質管道上分別安裝有電磁閥III和電磁閥IV ;所述溶液換熱器還通過制冷劑 工質管道并聯于壓縮機兩端，并聯的制冷劑工質管道上安裝有電磁閥V。
2.根據權利要求1所述的溶液輔助儲能型家用空調器，其特征在于:所述噴淋裝置包 括殼體，室外換熱器安裝于該殼體內，室外換熱器之上的殼體內安裝有噴淋頭，室外換熱器 之下的殼體內依次設有防濺水格柵和溶液集水槽，殼體底部連接有排污管及閥門，殼體底 部一側與所述溶液罐的溶液入口通過溶液管道連接，噴淋頭的溶液入口與溶液罐的溶液出 口之間通過溶液管道依次連接有溶液泵I及電磁閥I。
3.根據權利要求1或2所述的溶液輔助儲能型家用空調器，其特征在于:所述再生器 包括殼體，殼體頂部設有空氣出口，空氣出口安裝有風機，殼體內的上部安裝有噴頭，噴頭 的溶液入口與溶液換熱器的溶液出口連接，噴頭之下的殼體內設有填料，填料之下設有空 氣入口，殼體底部設有溶液出口，該溶液出口與溶液罐的溶液入口連接。
【文檔編號】F24F1/06GK203421778SQ201320538540
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月31日 優先權日:2013年8月31日
【發明者】李永存, 丁雨晴, 高旭, 林愛暉, 鄒聲華, 王海橋, 王衛軍, 劉榮華 申請人:湖南科技大學