CN111089441A - 一种复合式快速除霜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合式快速除霜方法，其特征在于：S01、在空调或热泵运行过程中，蒸发侧的换热器表面逐渐结霜、霜层与换热器表面紧密粘合；S02、启动加热除霜过程，对换热器进行加热，霜层与换热器表面粘合的部分首先融化，此时霜层尺寸逐渐缩小、且霜层与换热器表面之间的附着力迅速降低；S03、启动外力发生装置、将外力作用在换热器上，使霜层产生运动、并使得霜层从换热器表面剥离，实现快速除霜。
Description
技术领域
本发明涉及一种针对空调或热泵的换热器结霜问题，采用加热与外力作用结合的复合技术手段实现快速除霜的方法，属于暖通空调设计领域。
背景技术
空调或空气源热泵可以兼顾制冷和制热功能，节能环保。但是在低温环境条件下，冬季制热运行时存在室外换热器表面结霜的问题；在制冷运行时，也存在室内换热器表面结霜的问题。
随着换热器（蒸发器）表面霜层不断地生长，换热器的热阻增大，导致系统工况恶化；此时，必须对换热器进行除霜。
现有技术中，对于结霜的问题有两种解决方案：
第一，加热除霜：即在霜层形成之后，对换热器进行加热，使得霜层融化或汽化；
加热除霜缺点是：该过程消耗能量较大，且容易影响系统的正常运行；
第二，抑制结霜：即在霜层形成之前或形成的过程之中，抑制结霜过程，具体方法包括：
高速气流抑霜：当空气中的水分在换热器上冷凝成水珠且未凝结时，通过高速气流的冲击将冷凝水吹离换热器，从而抑制结霜；
超声波抑霜：通过超声波在空气或固体中的传播、作用于换热器上，干扰霜层的形成；参考中国专利号2011104021906“基于间歇式加载工作的空气源热泵超声波共振除霜方法”；
抑制结霜方案的缺点是：对于结构设计的要求较高，控制策略也比较复杂。
一直以来，结霜问题是困扰行业发展的一个最严重的问题，并且也不断有技术人员提出各种各样的大量的解决方案，但是始终不能很圆满的解决这个问题。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，针对现有技术的缺点，本发明将背景技术中的两种方案进行融合，实现快速除霜，具体方法是：
S01、在空调或热泵运行过程中，蒸发侧的换热器表面逐渐结霜、霜层与换热器表面紧密粘合；
S02、启动加热除霜过程，对换热器进行加热，霜层与换热器表面粘合的部分首先融化，此时霜层尺寸逐渐缩小、且霜层与换热器表面之间的附着力迅速降低；
S03、启动外力发生装置、将外力作用在换热器上，使霜层产生运动、并使得霜层从换热器表面剥离，实现快速除霜。
本发明的优点是：
1、与抑制结霜的应用场景不同，本发明的中霜层厚重、自身重力较大、且适当加热之后附着力较小，只需要相对较小的外力即可以整体与换热器脱离，不仅效果更显著、也降低了对除霜机械结构的精度要求、从而降低制造难度；
2、利用加热霜层时融化过程由表及里的特性，实现霜层的快速剥离，使得除霜时间缩减50%以上，操作简便、控制策略简单。
具体实施方式
实施例1：
本实施例以常见的铜管铝翅片式换热器为例，对本发明的技术方案做详细说明。
铜管铝翅片式换热器的结构和工作原理是：铝翅片为平行排列、数量多达数十或数百片；并且排布紧密、间距仅为1-4毫米；铜管盘绕在铝翅片之中；气流通过各个铝翅片所形成的气流通道，与铜管中循环流动的换热介质进行热交换。
在空调或热泵运行过程中，蒸发侧的换热器（即蒸发器）表面、主要是翅片上会吸附冷凝水珠，然后逐渐凝结成霜、因此霜层与换热器表面是紧密粘合的；
然后，霜层将不断的成长、变大变厚，并逐渐堵塞各个铝翅片之间的气流通道；在霜层成形之后，通过外力将霜层与换热器无损分离是不可能的；
此时，启动加热除霜过程，通常是通过铜管或专用的加热通道对换热器进行加热除霜；为了实现系统连贯、平稳的运行，除霜时间必须尽量缩短，通常的做法是短时间输出较大的热量，使得霜层直接汽化、发散到空气之中；但这样做的后果是能耗很高；
本发明的技术方案则是：
加热过程中，热量会沿着换热器不断传导，因此霜层与换热器表面粘合的部分将首先融化。当霜层开始融化时，霜层尺寸逐渐缩小、且霜层与换热器表面之间的附着力迅速降低、即发生松动；
由于换热器翅片排布紧密、大部分霜层夹在各个翅片之间，因此霜层与翅片之间仍然有一定的相互作用力，使得霜层不会与翅片分离；
此时，利用加热过程中霜层与换热器表面粘合的部分将首先融化的特点，启动外力发生装置、将外力作用在换热器上、使霜层产生运动，即可以使得已经松动的霜层从换热器表面剥离，实现快速除霜；
进一步的，所述的外力发生装置是以下三种之中的一种或多种的组合：
第一，高速气流吹扫装置：产生高速气流对霜层进行冲击，使得霜层从换热器表面剥离，实现快速除霜；
需要说明的是，高速气流不仅可以使得霜层产生移动，还可以将霜层从薄弱的环节打散，从而更容易从换热器表面剥离；
第二，超声波发生装置：将超声波作用于换热器上，使得霜层从换热器表面剥离，实现快速除霜；
第三，机械震动发生装置：将震动力作用于换热器上，使得霜层从换热器表面剥离，实现快速除霜。
需要说明的是，本发明中用于使霜层从换热器表面剥离的外力发生装置，其作用对象是体积较大、自重较大的松动的霜层；虽然其结构和工作原理与背景技术中的抑制结霜结构相同或相似，但抑制结霜结构的作用对象是分散的、体积较小、且黏附力较强的初期霜层；因此，本发明中的外力发生装置对精度的要求更低、并且更容易实现。
进一步的，当采用高速气流吹扫装置时，将高速气流吹扫装置嵌入到换热器的内部，使得高速气流由内向外喷射，便于霜层向换热器外部剥离；
将高速气流由内向外喷射，可以利用翅片之间的狭长的气流通道维持较高的气流速度，即以更低的能耗达到除霜的效果。
进一步的，在霜层剥离之后，在换热器表面仍残存一些水分；此时，继续对换热器进行加热、同时采用高速气流对换热器表面进行吹扫，使得换热器表面残存的水分脱离换热器，加速完成除霜过程；
通过高速气流对换热器表面进行吹扫，一方面可以将一部分水分吹离换热器表面，另一方面通过空气流动与加热手段相结合，可以加速水分的蒸发。
当霜层以固态或固液混合状态与换热器表面剥离时，与霜层以气态形式与换热器表面分离相比，所消耗的热量大幅下降，除霜时间至少可以缩减50%以上。
综上所述，本发明的关键点在于利用了一个最有利的时间节点，通过加热与外力作用双重手段共同发挥作用，实现快速、彻底的除霜。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (4)
1.一种复合式快速除霜方法，其特征在于：
S01、在空调或热泵运行过程中，蒸发侧的换热器表面逐渐结霜、霜层与换热器表面紧密粘合；
S02、启动加热除霜过程，对换热器进行加热，霜层与换热器表面粘合的部分首先融化，此时霜层尺寸逐渐缩小、且霜层与换热器表面之间的附着力迅速降低；
S03、启动外力发生装置、将外力作用在换热器上，使霜层产生运动、并使得霜层从换热器表面剥离，实现快速除霜。
2.根据权利要求1所述的一种复合式快速除霜方法，其特征在于：所述的外力发生装置是以下三种之中的一种或多种的组合：
第一，高速气流吹扫装置：产生高速气流对霜层进行冲击，使得霜层从换热器表面剥离，实现快速除霜；
第二，超声波发生装置：将超声波作用于换热器上，使得霜层从换热器表面剥离，实现快速除霜；
第三，机械震动发生装置：将震动力作用于换热器上，使得霜层从换热器表面剥离，实现快速除霜。
3.根据权利要求2所述的一种复合式快速除霜方法，其特征在于：当采用高速气流吹扫装置时，将高速气流吹扫装置嵌入到换热器的内部，使得高速气流由内向外喷射，便于霜层向换热器外部剥离。
4.根据权利要求2所述的一种复合式快速除霜方法，其特征在于：在霜层剥离之后，在换热器表面仍残存一些水分；此时，继续对换热器进行加热、同时采用高速气流吹扫装置对换热器表面进行吹扫，使得换热器表面残存的水分脱离换热器，加速完成除霜过程。
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