一种带智能控制的制冷装置三级复合式快速融霜系统 |
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| 申请号 | CN201611259011.7 | 申请日 | 2016-12-30 | 公开(公告)号 | CN106595151A | 公开(公告)日 | 2017-04-26 |
| 申请人 | 中原工学院; | 发明人 | 董秀洁; 周光辉; 徐庆伟; | ||||
| 摘要 | 一种带智能控制的制冷装置三级复合式快速融霜系统，其特征在于：该系统由制冷装置室内侧换热器的一级提温增热子系统、制冷装置 压缩机 的二级提温增热子系统、制冷装置室外侧换热器的三级提温增热子系统、智能控 制模 块 子系统组合而成。该系统通过对三个提温增热子系统不同功能组合，可分别实现各类制冷与 空调 装置室内侧换热器和室外侧换热器的快速融霜。解决了目前制冷装置融霜时融霜速度慢、融霜效果差、融霜效果无法得到有效控制、融霜不彻底、融霜时给室内环境带来很强的不舒适感等技术难题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种带智能控制的制冷装置三级复合式快速融霜系统，其特征在于：该系统由制冷装置室内侧换热器的一级提温增热子系统、制冷装置压缩机的二级提温增热子系统、制冷装置室外侧换热器的三级提温增热子系统、智能控制模块子系统组合而成；所述制冷装置室内侧换热器的一级提温增热子系统由室内侧换热器（5-1）、室内调速风机（5-2）、室内电动调节格栅（5-3）、室内侧前置电加热器（5-4）、室内侧后置电加热器（5-5）以及连接管道和阀门等组成；所述制冷装置压缩机的二级提温增热子系统由变频式压缩机（1）、四通换向阀（2）、室外侧换热器（3-1）、第一单向阀（4-1）、第二单向阀（4-2）、第三单向阀（4-3）、第四单向阀（4-4）、第五单向阀（4-5）、室内侧换热器（5-1）、储液干燥器（6）、第一控制阀（7-1）、第二控制阀（7-2）、第三控制阀（7-3）、辅路膨胀阀（8）、经济器（9）、主路膨胀阀（10）、气液分离器（11）以及管路组成；所述制冷装置室外侧换热器的三级提温增热子系统由室外侧换热器（3-1）、室外调速风机（3-2）、室外电动调节格栅（3-3）、室外侧前置电加热器（3-4）以及连接管道和阀门等组成；所述智能控制模块子系统由风速传感器（3-5）、多功能控制器（12）、系统调节执行器以及连接数据线等组成；其中所述变频式压缩机（1）排气口通过四通换向阀（2）以及相应连接管路分别与室外侧换热器（3-1）、室内侧换热器（5-1）、气液分离器（11）相应接口连接；所述气液分离器（11）出口接入变频式压缩机（1）吸气口；所述室外侧换热器（3-1）的另一接口与第一单向阀（4-1）出口和第二单向阀（4-2）入口相连接，第二单向阀（4- |
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| 说明书全文 | 一种带智能控制的制冷装置三级复合式快速融霜系统技术领域[0001] 本发明涉及一种快速融霜系统，具体说是一种带智能控制的制冷装置三级复合式快速融霜系统。 背景技术[0002] 在空气源热泵与冷冻冷藏制冷装置的运行中，当湿空气流经等于或低于0℃蒸发器时，蒸发器表面就会出现结霜现象，导致蒸发器空气侧的阻力增大，严重影响了热泵机组或制冷装置的运行效率，因此，如何有效的融霜成了一个急需解决的问题，目前常用的传统融霜方法很多种：人工融霜、热气融霜、电热融霜、淋水融霜、反向运行融霜、温度控制融霜等，但采用这些传统方法进行融霜时，有的融霜速度较慢、融霜效果较差，有的融霜效果无法得到有效控制、融霜不彻底，有的在融霜时给室内环境带来很强的不舒适感。因此快速高效的融霜方法直接关系空气源热泵及相关制冷装置的普及应用。 发明内容[0003] 本发明的目的正是为了提供一种带智能控制的制冷装置三级复合式快速融霜系统，以解决目前制冷装置融霜时融霜速度慢、融霜效果差、融霜效果无法得到有效控制、融霜不彻底、融霜时给室内环境带来很强的不舒适感等技术难题。 [0004] 本发明提出的“三级复合提温增热快速融霜技术”将室内侧换热器的一级提温增热子系统、制冷装置压缩机的二级提温增热子系统、制冷装置室外侧换热器的三级提温增热子系统三个提温增热技术进行同步复合。室内侧换热器的一次提温增热技术：通过室内侧前置的PTC电加热器预热提升蒸发温度和换热器吸热量、通过室内侧后置PTC电加热器再热提升送风温度消除送风冷风感；压缩机侧二次提温增热技术：通过变频式压缩机和补气增热技术显著增加排气压力与质量流量，导致总排热量和冷凝温度的显著提升；制冷装置室外侧换热器三次提温增热技术：通过室外侧电动调节格栅和室外调速风机调节融霜换热器的进风量，导致冷凝温度和冷凝放热量的进一步提升；智能控制模块子系统：通过各控制模块智能化调节，将使“三级提温增热复合快速融霜技术”运行更加经济便捷、稳定可靠。经实验验证，该“三级提温增热复合快速融霜技术”与常用单一逆循环融霜技术相比，将室外空调换热器的融霜时间由8-10min缩短至1.5-3min内完全融霜，并可有效解决融霜过程向室内吹冷风的突出问题。 [0005] 本发明的目的可通过下述技术措施来实现：本发明的带智能控制的制冷装置三级复合式快速融霜系统由制冷装置室内侧换热器的一级提温增热子系统、制冷装置压缩机的二级提温增热子系统、制冷装置室外侧换热器的三级提温增热子系统、智能控制模块子系统组合而成。所述制冷装置室内侧换热器的一级提温增热子系统由室内侧换热器、室内调速风机、室内电动调节格栅、室内侧前置电加热器、室内侧后置电加热器以及连接管道和阀门等组成；所述制冷装置压缩机的二级提温增热子系统由变频式压缩机、四通换向阀、室外侧换热器、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、室内侧换热器、储液干燥器、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、辅路膨胀阀、经济器、主路膨胀阀、气液分离器以及管路组成；所述制冷装置室外侧换热器的三级提温增热子系统由室外侧换热器、室外调速风机、室外电动调节格栅、室外侧前置电加热器以及连接管道和阀门等组成；所述智能控制模块子系统由风速传感器、多功能控制器、系统调节执行器以及连接数据线等组成；其中所述的室内空气通过室内侧电动调节格栅调节风量后，先后通过室内侧前置电加热器、室内侧换热器、室内侧后置电加热器、室内调速风机重新送入室内，用于满足室内无冷感的快速融霜；所述的变频式压缩机排气口通过四通换向阀以及相应连接管路分别与室外侧换热器、室内侧换热器、气液分离器相应接口连接；所述气液分离器出口接入变频式压缩机吸气口；所述室外侧换热器的另一接口与第一单向阀出口和第二单向阀入口相连接，第二单向阀出口与储液干燥器和第四单向阀出口相连接，储液干燥器出口分别与第一控制阀的入口、第二控制阀的入口、第三控制阀的入口相连接，第一控制阀的出口与辅路膨胀阀的入口相连接，辅路膨胀阀的出口与经济器的第二入口相连接，经济器的第一入口与第三控制阀的出口相连接，经济器的第一出口分别与第二控制阀的出口、主路膨胀阀的入口相连接，经济器的第二出口通过第五单向阀与变频式压缩机的混气口相接，主路膨胀阀的出口接第一单向阀入口和第三单向阀入口，第三单向阀出口和第四单向阀的入口与室内侧换热器另一接口相连接。所述室外空气经室外侧电动调节格栅调节风量后，先后通过室外侧前置电加热器、室外侧换热器、室外调速风机重新排到室外,用于满足室外换热器的快速融霜；所述的风速传感器安装于室外侧换热器的出风口，通过数据线与多功能控制器的输入端相连接，多功能控制器的输出端通过数据线分别与系统调节执行器相连接。 [0006] 本发明所述的室外调速风机与室内调速风机为变频风机或调挡风机中的任意一种形式。所述的室外侧前置电加热器、室内侧前置电加热器、室内侧后置电加热器为PTC电加热器、电磁加热器、陶瓷纤维加热器或红外陶瓷加热器的任意一种形式。所述的室外侧换热器、室内侧换热器为管翅式、层叠式或平行流式换热器中的任意一种结构形式。所述的室外侧换热器、室内侧换热器为多个并联换热器时，可采用上下并联、左右并联或前后并联中的任意一种形式。所述辅路膨胀阀和主路膨胀阀为毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀的任意一种形式；所述经济器为板式换热器或套管换热器的任意一种结构形式。所述第一、二、三控制阀为电动阀、电磁阀或手动截止阀的任意一种结构形式。所述的多功能控制器为单片机控制器或PLC控制器的任意一种的任意一种结构形式。 [0007] 本发明的有益效果如下：本发明通过在室内空调风道内设置室内侧前置预热器、后置再热器和室内调速风机，在空调系统中增加动力设备二次增热系统补气增能机构，在室外换热器安装室外侧电动调节格栅、热泵空调系统用室外侧换热器和室外调速风机设备，通过智能模块化的控制，可显著提高该空调系统在执行除霜工作模式时室内的舒适性，提高系统对室内的供热能力以及供热效率。同时在进行室外侧换热器快速融霜模式时将大大缩短融霜时间，可较好地解决在超低温工况下室外侧换热器融霜时间长、融霜效果差以致空调系统无法运行的问题。 附图说明 [0008] 图1为本发明的结构原理图。 [0009] 图2为室外侧快速融霜+室内无冷感工作模式流程图。 [0010] 图3为反向运行快速融霜+室内无冷感工作模式流程图。 [0011] 图4为反向运行快速融霜+补气+室内无冷感工作模式流程图。 [0012] 图中：1是变频式压缩机、2是四通换向阀、3-1是室外侧换热器、3-2是室外调速风机、3-3是室外电动调节格栅、3-4是室外侧前置电加热器、3-5是风速传感器、4-1是第一单向阀、4-2是第二单向阀、4-3是第三单向阀、4-4是第四单向阀、5-1是室内侧换热器、5-2是室内调速风机、5-3是室内电动调节格栅、5-4是室内侧前置电加热器、5-5是室内侧后置电加热器、6是储液干燥器、7-1是第一控制阀、7-2是第二控制阀、7-3是第三控制阀、8是辅路膨胀阀、9是经济器、10是主路膨胀阀、11是气液分离器、12是多功能控制器。 具体实施方式[0013] 本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述。 [0014] 如图1所示，本发明的带智能控制的制冷装置三级复合式快速融霜系统由制冷装置室内侧换热器的一级提温增热子系统、制冷装置压缩机的二级提温增热子系统、制冷装置室外侧换热器的三级提温增热子系统、智能控制模块子系统组合而成；所述制冷装置室内侧换热器的一级提温增热子系统由室内侧换热器5-1、室内调速风机5-2、室内电动调节格栅5-3、室内侧前置电加热器5-4、室内侧后置电加热器5-5以及连接管道和阀门等组成；所述制冷装置压缩机的二级提温增热子系统由变频式压缩机1、四通换向阀2、室外侧换热器3-1、第一单向阀4-1、第二单向阀4-2、第三单向阀4-3、第四单向阀4-4、第五单向阀4-5、室内侧换热器5-1、储液干燥器6、第一控制阀7-1、第二控制阀7-2、第三控制阀7-3、辅路膨胀阀8、经济器9、主路膨胀阀10、气液分离器11以及管路组成；所述制冷装置室外侧换热器的三级提温增热子系统由室外侧换热器3-1、室外调速风机3-2、室外电动调节格栅3-3、室外侧前置电加热器3-4以及连接管道和阀门等组成；所述智能控制模块子系统由风速传感器3-5、多功能控制器12、系统调节执行器以及连接数据线等组成；其中所述的室内空气通过室内侧电动调节格栅5-3调节风量后，先后通过室内侧前置电加热器5-4、室内侧换热器 5-1、室内侧后置电加热器5-5、室内调速风机5-2重新送入室内，用于满足室内无冷感的快速融霜；所述的所述变频式压缩机1排气口通过四通换向阀2以及相应连接管路分别与室外侧换热器3-1、室内侧换热器5-1、气液分离器11相应接口连接；所述气液分离器11出口接入变频式压缩机1吸气口；所述室外侧换热器3-1的另一接口与第一单向阀4-1出口和第二单向阀4-2入口相连接，第二单向阀4-2出口与储液干燥器6和第四单向阀4-4出口相连接，储液干燥器6出口分别与第一控制阀7-1的入口、第二控制阀7-2的入口、第三控制阀7-3的入口相连接，第一控制阀7-1的出口与辅路膨胀阀8的入口相连接，辅路膨胀阀8的出口与经济器9的第二入口相连接，经济器9的第一入口与第三控制阀7-3的出口相连接，经济器9的第一出口分别与第二控制阀7-2的出口、主路膨胀阀10的入口相连接，经济器9的第二出口通过第五单向阀4-5与变频式压缩机1的混气口相接，主路膨胀阀10的出口接第一单向阀4-1入口和第三单向阀4-3入口，第三单向阀4-3出口和第四单向阀4-4的入口与室内侧换热器 5-1另一接口相连接；所述室外空气经室外侧电动调节格栅3-3调节风量后，先后通过室外侧前置电加热器3-4、室外侧换热器3-1、室外调速风机3-2重新排到室外,用于满足室外换热器的快速融霜；所述风速传感器3-5安装于室外侧换热器3-1的出风口，通过数据线与多功能控制器12的输入端相连接，多功能控制器12的输出端通过数据线分别与系统调节执行器相连接。 [0015] 本发明所述的室外调速风机3-2与室内调速风机5-2为变频风机或调挡风机中的任意一种形式。所述的室外侧前置电加热器3-4、室内侧前置电加热器5-4、室内侧后置电加热器5-5为PTC电加热器、电磁加热器、陶瓷纤维加热器或红外陶瓷加热器的任意一种形式。所述的室外侧换热器3-1、室内侧换热器5-1为管翅式、层叠式或平行流式换热器中的任意一种结构形式。所述的室外侧换热器3-1、室内侧换热器5-1为多个并联换热器时，可采用上下并联、左右并联或前后并联中的任意一种形式。所述辅路膨胀阀8和主路膨胀阀10为毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀的任意一种形式；所述经济器9为板式换热器或套管换热器的任意一种结构形式。所述控制阀7-1、7-2、7-3为电动阀、电磁阀、手动截止阀的任意一种结构形式。所述的多功能控制器12为单片机控制器或PLC控制器的任意一种的任意一种结构形式。 [0016] 本发明的制冷装置室内侧换热器的一级提温增热子系统、压缩机的二级提温增热子系统、室外侧换热器的三级提温增热子系统，通过智能控制模块子系统的智能化调节，可实现三种工作模式。 [0017] （1）室外侧快速融霜+室内无冷感工作模式如图2所示为室外侧快速融霜+室内无冷感工作模式流程图。当冬季室外侧换热器结霜不严重时，可采用此工作模式。此时风速传感器3-5检测的室外侧换热器3-1的出风量，反馈到多功能控制器12，与设定值进行对比输出执行命令：室内侧前置电加热器5-4、室内侧后置电加热器5-5、第一控制阀7-1、第三控制阀7-3关闭，室外调速风机3-2、室外电动调节格栅3-3、室外侧前置电加热器3-4、室内调速风机5-2、室内电动调节格栅5-3、第二控制阀7-2打开。压缩机侧二级提温增热子系统流程：变频式压缩机1排出的高温高压气体制冷剂通过四通换向阀2切换，进入进入室内侧换热器5-1冷凝放热后变为过冷或饱和液态制冷剂，通过第四单向阀4-4进入储液干燥器6，然后通过第二控制器7-2进入主路膨胀阀10，节流变为低温低压的气液两相制冷剂后，通过第一单向阀4-1进入室外侧换热器3-1吸热蒸发变为过热或饱和气态制冷剂，再通过四通换向阀2切换进入气液分离器11，然后进入变频式压缩机 1的吸气口进入下一循环。制冷装置室内侧换热器的一级提温增热子系统流程：由室内侧空气通过室内电动调节格栅5-3、室内侧前置电加热器5-4，进入室内侧换热器5-1吸收热量温度升高，然后再通过室内侧后置电加热器5-5后，经室内调速风机5-2送入室内，满足室内人体的舒适性。制冷装置室外侧换热器的三级提温增热子系统流程：由室外侧空气通过室外电动调节格栅3-3，进入室外侧前置电加热器3-4吸收热量升温后，再进入室外侧换热器3-1放出热量用于换热器表面的融霜，最后经室外调速风机3-2重新排到室外。 [0018] （2）反向运行快速融霜+室内无冷感工作模式如图3所示为室外侧快速融霜+室内无冷感工作模式流程图。当冬季室外侧换热器结霜严重时，可采用此工作模式。此时风速传感器3-5检测的室外侧换热器3-1的出风量，反馈到多功能控制器12，与设定值进行对比输出执行命令：室外调速风机3-2、室外电动调节格栅 3-3、室外侧前置电加热器3-4、第一控制阀7-1、第三控制阀7-3关闭，室内调速风机5-2、室内电动调节格栅5-3、室内侧前置电加热器5-4、室内侧后置电加热器5-5、第二控制阀7-2打开。压缩机侧二级提温增热子系统流程：变频式压缩机1排出的高温高压气体制冷剂通过四通换向阀2切换，进入室外侧换热器3-1冷凝放热用于换热器表面的融霜，然后变为过冷或饱和液态制冷剂，通过第二单向阀4-2进入储液干燥器6，然后通过第二控制器7-2进入主路膨胀阀10，节流变为低温低压的气液两相制冷剂后，通过第三单向阀4-3进入室内侧换热器 5-1吸热蒸发变为过热或饱和气态制冷剂，再通过四通换向阀2切换进入气液分离器11，然后进入变频式压缩机1的吸气口进入下一循环。制冷装置室内侧换热器的一级提温增热子系统流程：由室内侧空气通过室内电动调节格栅5-3、进入室内侧前置电加热器5-4吸收热量升温后，进入室内侧换热器5-1放出热量温度降低，然后再通过室内侧后置电加热器5-5重新吸收热量升温后，经室内调速风机5-2送入室内，满足室内人体的舒适性。 [0019] （3）反向运行快速融霜+补气+室内无冷感工作模式如图4所示为室外侧快速融霜+室内无冷感工作模式流程图。当冬季室外侧换热器结霜非常严重时，可采用此工作模式。此时风速传感器3-5检测的室外侧换热器3-1的出风量，反馈到多功能控制器12，与设定值进行对比输出执行命令：室外调速风机3-2、室外电动调节格栅3-3、室外侧前置电加热器3-4、第二控制阀7-2关闭，室内调速风机5-2、室内电动调节格栅5-3、室内侧前置电加热器5-4、室内侧后置电加热器5-5、第一控制阀7-1、第三控制阀 7-3打开。压缩机侧二级提温增热子系统流程：变频式压缩机1排出的高温高压气体制冷剂通过四通换向阀2切换，进入室外侧换热器3-1冷凝放热用于换热器表面的融霜，然后变为过冷或饱和液态制冷剂，通过第二单向阀4-2进入储液干燥器6分为两路，一路制冷剂通过第三控制阀7-3进入经济器9放出热量过冷后，再进入主路膨胀阀10节流变为低温低压的气液两相制冷剂后，通过第三单向阀4-3进入室内侧换热器5-1吸热蒸发变为过热或饱和气态制冷剂，再通过四通换向阀2切换进入气液分离器11，然后进入变频式压缩机1的吸气口进入下一循环；另一路制冷剂通过第一控制阀7-1进入辅路膨胀阀6节流变为低温低压的气液两相制冷剂后，再进入经济器7吸收热量变为饱和或过热的气体制冷剂，经第五单向阀4-5进入变频式压缩机1的混气口进入下一循环。制冷装置室内侧换热器的一级提温增热子系统流程：由室内侧空气通过室内电动调节格栅5-3、进入室内侧前置电加热器5-4吸收热量升温后，进入室内侧换热器5-1放出热量温度降低，然后再通过室内侧后置电加热器5-5重新吸收热量升温后，经室内调速风机5-2送入室内，满足室内人体的舒适性。 |
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