空气换热装置、液囊式翅片蒸发器、空气能热泵及热水器的制作方法

本实用新型涉及换热设备技术领域，尤其涉及一种空气换热装置、液囊式翅片蒸发器、空气能热泵及热水器。

背景技术：

随着人们生活日益提高和人口的增长，消耗的矿物化石能源也越来越多，造成大量温室气体排放，还有雾霾天气频发，尤其是冬季北方地区比以往历史任何时期天气出现雾霾情况要多得多，pm2.5浓度严重超标，这与人类过度依赖矿物化石能源是分不开的，人口密度增加也伴随着化石能源过量消费有直接的关联。

有关环保数据显示，供热及工业产能消耗化石能源对pm2.5浓度贡献率在61％左右。其中，雾霾最严重地区原因在于化石能源产业围城等现象，这在华北地区一些城市比较普遍。除北京、天津外，华北地区在化石能源消费结构中所占比例近90％，远远超过全国平均水平。

人类在过量地消耗化石能源的同时向大气排放了30％的废气余热，以致温室效应造成大片区域环境温度升高，冷气流团过境减弱，热带气旋暖流气团水汽输送强势持续北上。

由于北方地区重工业发达和人口密度增加导致北方地区化石能源消费水平大于南方地区，化石能源温室效应中的悬浮微粒成为暖湿气流的水汽凝结核，因此雾霾频发地区蕴藏了无限能量的可再生能源。

然而，这种可再生能源直接危害人类生存健康。目前，全球人口稠密工业发达地区都面临雾霾频发问题，治理雾霾基本是以减产能为主的被动方式，从大气生态平衡角度去研究雾霾治理成为全球关注的焦点。

为此，大力发展空气能热泵空调有着非常现实意义，这关乎人类是否可持续发展和人们身体健康的大问题，以及确保环境空气质量至关重要。

然而，当前空气能热泵技术不是很成熟，尤其在高湿度低温环境下，化霜是个很大难题，有时化霜持续的时间差不多与制热过程所花费的时间是一样的多，这严重影响到用户的体验，而且所耗能巨大，这与锅炉采暖经济上没有多少比较优势。

若采用闭式热源塔一样会遇到化霜的难题；

若采用开式热源塔会遇到溶液冰点温度上移的问题，一旦上移至某个环境温度节点势必会造成冻管事件，蒸发器报废难免，其经济损失是巨大的。

目前，许多企业所采取的技术方案是不断添加浓防冻液来防止溶液冰点温度上移，这种权宜之计对环境是极为不友好的，因为它会造成水土污染。

化霜问题确实是世界性难题，至今还没有哪一种化霜方法可以做到非常精准时效(没有延误，没有过度消耗才谓之精准)，高效节能又快捷尚未出现相关化霜技术。

现行化霜技术最头痛问题就是化霜过程中须停止制热，还会存在向房间吸热用于化霜，这严重影响到用户的体验，现来阐述一下现有的化霜之相关技术。

目前比较经典的化霜技术方法就是采用模糊控制理论，一般都是通过感应风压传递控制信息，或者是房间温度变化来控制化霜启动与停止，还有采用温差——时间控制启动除霜，用温度(或压力)——时间控制除霜结束。也有利用湿度感应元件并结合时间计算方法来控制化霜的。

以上诸因素还只有时间可靠，其它诸因素受到外界变化因素太多了，是很难做到准确把控的。

这里介绍几种风冷热泵化霜控制方法：这是一种通过测定蒸发器出口风速来实现的。

1.首先对系统进行仿真模拟，得出蒸发温度和蒸发器出口风速的关系；

2.再根据安装在蒸发器出口的风速传感器测到的风速算出蒸发温度，根据蒸发器表面温度和蒸发温度的关系得到蒸发器表面温度，然后根据蒸发器表面温度来确定是否化霜；

3.最后根据蒸发器出口风速是否达到正常运行时的阈值来确定是否结束化霜。

风冷热泵化霜控制方法包括：

1)对风冷热泵进行仿真模拟，建立室外机，室内机，压缩机和节流元件的仿真模型；

2)根据压力平衡、质量平衡和能量平衡原理，对系统进行结霜运行仿真计算，得出蒸发器蒸发温度和蒸发器出口风速的关系如下：

3)在室外机蒸发器出口安装风速传感器；4)根据特定的系统，设定δtw的值和tw的阈值(如δtw＝1.5℃，tw＝-3℃)；设定时间步长(如2min)和正常运行时的风速阈值(如1.8m/s)；

5)当风冷热泵开始运行时，在时间步长内将风速传感器测到的风速代入公式1，得到蒸发温度t0；

6)把公式1计算得到的蒸发温度t0代入公式2，得到蒸发器表面温度tw；

7)判断计算的蒸发器表面温度tw是否到达设定的值；

8)如果tw达到设定的值，开始化霜；9如果没有达到，继续运行；

9)开始化霜后，当测到的风速v达到设定的阈值时(比如大于1.9m/s)，结束化霜，否则继续化霜。通过这样的化霜控制方法，不仅繁琐，而且容易误判断，也不节约能源。

传统的化霜处理方法一般是通过感温包来判断蒸发器是否结霜，然后进行化霜处理。然而，由于换热不均等原因，通常无法彻底的处理干净，并且在长期的运行过程中会持续恶化，最终导致蒸发器出现冰层，对空调的运行产生严重影响，再加上感应元件不可靠因素。因此，传统的化霜处理方法存在化霜不彻底的缺点。

因此，有必要提供一种新的空气换热装置，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是提供一种空气换热装置，以解决现有技术中化霜不彻底的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种空气换热装置，包括：

多个换热器，多个换热器围绕形成一腔体；

围壁，所述围壁环绕所述换热器设置，且所述围壁与所述换热器之间形成有风道，所述围壁上形成有出风口；

抽风装置，所述抽风装置用于将空气抽入所述腔体，并穿过所述换热器后进入所述风道，最终自所述出风口排出；

监控器，所述监控器用于获取结霜元件的结霜情况；

当所述结霜情况满足化霜条件时，所述监控器还用于控制执行机构执行化霜操作。

优选地，当所述结霜情况不满足化霜条件时，所述监控器还用于控制执行机构停止化霜操作。

优选地，所述监控器为触点开关，所述触点开关设于结霜元件；

所述触点开关包括壳体、弹簧片、绝缘垫、第一触点、第二触点及两根导线，所述壳体具有一容积腔，所述绝缘垫设于所述容积腔内，且与所述壳体连接，所述第一触点设于所述绝缘垫，所述弹簧片设于所述容积腔内，且所述弹簧片的一端与所述壳体连接，所述第二触点设于所述弹簧片的另一端，且所述第二触点与所述第一触点之间存在预设的间距；

所述壳体上形成有一通孔，两个导线穿过所述通孔后，分别与所述第一触点及所述第二触点连接；

其中，所述触点开关依据体积膨胀原理获取结霜元件的结霜情况，并判断结霜情况满足化霜条件。

优选地，所述通孔朝下设置。

优选地，所述监控器为摄像机组件，所述摄像机组件朝向所述结霜元件设置；

其中，所述摄像机组件通过图像识别的方式获取结霜元件的结霜情况；

所述摄像机组件通过常态数据与非常态数据的比较结果，判断结霜情况满足化霜条件。

优选地，当所述换热器内的换热介质为制冷剂时：

所述执行机构为加热棒；所述化霜操作为所述加热棒加热所述制冷剂；

当所述换热器内的换热介质为防冻液时：

所述执行机构为热泵冷凝器；所述化霜操作为所述热泵冷凝器向所述换热器内通入热流体。

优选地，所述空气换热装置还包括分隔板，所述分隔板设于所述风道内。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种液囊式翅片蒸发器，包括蒸发管、换热翅片、液囊管组件，所述换热翅片设于所述蒸发管，所述蒸发管与所述液囊管组件连通；所述液囊管组件内存储有相变流体；

所述液囊式翅片蒸发器还包括监控器；

所述监控器用于获取结霜元件的结霜情况；

当所述结霜情况满足化霜条件时，所述监控器还用于控制执行机构执行化霜操作。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种空气能热泵，包括第一节流装置、第一冷凝器、四通阀、第一压缩机以及所述液囊式翅片蒸发器，所述第一节流装置连通所述液囊管组件与所述第一冷凝器，所述四通阀的第一端与所述第一冷凝器连通，所述四通阀的第二端与所述蒸发管的背离所述液囊管组件的一端连通，所述四通阀的第三端与第四端均与所述第一压缩机连通。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种热水器，包括第二节流装置、第二冷凝器、第二压缩机、输水管、喷淋头以及所述的液囊式翅片蒸发器，所述第二节流装置连接所述液囊管组件与所述第二冷凝器，所述第二压缩机连接所述蒸发管的背离所述液囊管组件的一端以及所述第二冷凝器，所述输水管的一端穿过所述第二冷凝器后与所述喷淋头连接。

本实用新型提供一种空气换热装置中，围壁上没有单独开设入风口，抽风装置将空气抽入腔体，并穿过换热器后进入风道，最终自出风口排出；从而避免了外界的漂浮的杂质，例如灰尘和树叶，自围壁上的入风口飘入围壁中，影响装置的正常工作；从而降低空气换热装置的清洁和维护成本，极大的提高了整体结构的使用寿命。

进一步地，监控器用于获取结霜元件的结霜情况；当所述结霜情况满足化霜条件时，所述监控器还用于控制执行机构执行化霜操作。从而实现空气能换热装置的精准化霜，节约大量化霜能耗与时间，使其能效比大大提高。

附图说明

图1为本实用新型提供的空气换热装置的第一实施例的俯视图；

图2为图1所示的空气换热装置的侧视剖视图；

图3为本实用新型提供的空气换热装置的第二实施例的俯视图；

图4为本实用新型提供的空气换热装置的第三实施例的俯视图；

图5为本实用新型提供的空气换热装置的第五实施例的俯视图；

图6为本实用新型提供的空气换热装置的第六实施例的剖视图；

图7为本实用新型提供的空气换热装置的控制开关的一较优实施例的结构示意图；

图8为为本实用新型提供的空气换热装置的监控器的另一较优实施例的控制流程图。

4/5/6/7-换热器、腔体(未标号)、8-围壁、18-风道、1-出风口、2-抽风装置、3-分隔板、17-弯管；

监控器(图未示)、执行机构(图未示)、结霜元件(未标号)；

触点开关(未标号)、壳体(未标号)、10-弹簧片、11-容积腔、12-绝缘垫、13-第一触点、14-第二触点、15-通孔、16-导线；

9-摄像头组件。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种空气能换热装置。

第一实施例

请结合参阅图1-2，在本实用新型的第一实施例中，空气换热装置包括：

多个换热器4，多个换热器4围绕形成一腔体；

围壁8，所述围壁8环绕所述换热器4设置，且所述围壁8与所述换热器4之间形成有风道18，所述围壁8上形成有出风口1；

抽风装置2，所述抽风装置2用于将空气抽入所述腔体，并穿过所述换热器4后进入所述风道18，最终自所述出风口1排出；

监控器，所述监控器用于获取结霜元件的结霜情况；

当所述结霜情况满足化霜条件时，所述监控器还用于控制执行机构执行化霜操作。

本实用新型提供一种空气换热装置中，围壁8上没有单独开设入风口，抽风装置2将空气抽入腔体，并穿过换热器4后进入风道18，最终自出风口1排出；从而避免了外界的漂浮的杂质，例如灰尘和树叶，自围壁8上的入风口飘入围壁8中，影响装置的正常工作；从而降低空气换热装置的清洁和维护成本，极大的提高了整体结构的使用寿命。

进一步地，监控器用于获取结霜元件的结霜情况；当所述结霜情况满足化霜条件时，所述监控器还用于控制执行机构执行化霜操作。从而实现空气能换热装置的精准化霜，节约大量化霜能耗与时间，使其能效比大大提高。

本实施例中，当所述结霜情况不满足化霜条件时，所述监控器还用于控制执行机构停止化霜操作。

可以理解，本实施中，所述结霜元件为换热器4的翅片。

在一实施例中，所述监控器可以为触点开关，所述触点开关设于结霜元件；优选地，所述触点开关可以夹设在两个相邻的换热器4的翅片之间。

所述触点开关包括壳体、弹簧片10、绝缘垫12、第一触点13、第二触点14及两根导线16，所述壳体具有一容积腔11，所述绝缘垫12设于所述容积腔11内，且与所述壳体连接，所述第一触点13设于所述绝缘垫12，所述弹簧片10设于所述容积腔11内，且所述弹簧片10的一端与所述壳体连接，所述第二触点14设于所述弹簧片10的另一端，且所述第二触点14与所述第一触点13之间存在预设的间距；

所述壳体上形成有一通孔15，两个导线16穿过所述通孔15后，分别与所述第一触点13及所述第二触点14连接；

其中，所述触点开关依据体积膨胀原理获取结霜元件的结霜情况，并判断结霜情况满足化霜条件。

本实施例中，所述体积膨胀原理为：

当结霜元件，即翅片上结霜时，由于触点开关固定两边翅片之间，翅片上的凝结水结霜膨胀，并挤压壳体，使得容积腔11空间减小；

从而使弹簧片10把第二触点14与第一触点13相接触，实现两根导线16的导通；

当两根导线16导通时，触点开关生成一化霜信号，并向执行机构传递化霜信号，执行机构按照化霜信号启动化霜操作；

当融霜结束后，第一触点13与第二触点14会断开，两根导线16的断开，化霜信号不在存在，执行机构即刻停止化霜工作。

作为本实施例的一种优选的方式，所述通孔15朝下设置。以防止凝结水自通孔15进入容积腔11内而造成失效。

在另一实施中，所述监控器为摄像机组件，所述摄像机组件朝向所述结霜元件设置；优选地，所述摄像机组件可以设于腔体内。

其中，所述摄像机组件通过图像识别的方式获取结霜元件的结霜情况；

所述摄像机组件通过常态数据与非常态数据的比较结果，判断结霜情况满足化霜条件。

请参阅图8，该图像识别方式，通过软件实现，该软件具有自我学习能力，可通过训练不断积累经验数据；

按照不同时间段和环境温度情况获取相应图像信息数据；

再通过经验数据分类整理，可形成两大类数据，一个是常态数据，另一个是非常态数据。

这个，非常态数据就是结霜图像数据，通过数值大小可以区分结霜程度大小，从而可以选择最佳化霜时机，这有利于最大化节能，减少化霜时间，实现快速精准化霜，提高用户舒适度。

当所述换热器4内的换热介质为制冷剂时：

所述执行机构为加热棒；所述化霜操作为所述加热棒加热所述制冷剂；

当所述换热器4内的换热介质为防冻液时：

所述执行机构为热泵冷凝器；所述化霜操作为所述热泵冷凝器向所述换热器4内通入热流体。

本实施例中，所述空气换热装置还包括分隔板3，所述分隔板3设于所述风道18内。所述分隔板3用于空气的导流。

本实施例中，所述换热器4可以是管式翅片换热器4，或者板翅式换热器4；也可以是扁管式换热器4。

所述抽风装置2可以是离心风机，也可以是轴流风机。

所述腔体内可以安装制冷机组及热泵机组。

多个换热器4可以采取逐个进行，分阶段进行化霜工作。

本实施例中，所述换热器4的数量为四个，四个换热器4环绕成矩形。

用作家用空调时方便安装，只需两个膨胀螺丝将围壁8挂在墙上就可以了，而不像现有家用空调需要有安装支架，并且必须使空调与墙面保持一定的距离以免影响其进风效果。

因此，本实用新型提供的空气换热装置可节约安装空间和安装成本，安装安全性好，不用担心支架结构不好而造成空调设备跌落。

第二实施例

请参阅图3，基于本实用新型的第一实施例提供的空气换热装置，本实用新型的第二实施例提供的空气换热装置的不同之处在于，所述换热器4的数量为两个或三个，两个或三个换热器4环绕成u形，其u形的开口朝向出风口1。

第三实施例

请参阅图4，基于本实用新型的第一实施例提供的空气换热装置，本实用新型的第三实施例提供的空气换热装置的不同之处在于，所述换热器4的数量为两个或三个，两个或三个换热器4环绕成u形，其u形的开口背离出风口1。

第三实施例

请参阅图5，基于本实用新型的第一实施例提供的空气换热装置，本实用新型的第三实施例提供的空气换热装置的不同之处在于，所述换热器4的数量为两个，两个换热器4相连成v形，其v形的开口背离出风口1。

第四实施例

请参阅图5，基于本实用新型的第一实施例提供的空气换热装置，本实用新型的第四实施例提供的空气换热装置的不同之处在于，出风朝向改为向上，这适合大中型空调的结构形式；

它同样可以起到防灰尘，防树叶，防日晒雨淋的作用；可保持换热器4翅片长期清洁少受灰尘污染。

其中，分隔板3为上部防风隔板，此隔板与其他实施例的分配隔板有所不同，并且该隔板安装有弯管17，该弯管17为雨水管道。该管道出水端设有存水弯，存水弯用来防止漏风。

特别注意的是各空气换热器4与围壁8所围成的风道18要严实，也要防止漏风的情况发生以免影响换热效果，必须采用其他材料或技术方案把它堵住。

本实用新型提供的空气换热装置能直接、准确地检测到霜的存在，并以此为除霜启动和停止的依据是非常确切可靠的，而不会受到其它各种外界因素变化的影响，譬如外界风力大小及方向的影响，外界温度湿度变化快的影响。从而能明显改善风冷热泵空调机的除霜效果，提高风冷热泵空调机工作效率。

本实用新型提供的空气换热装置还能够很好地避光避灰尘，防风雨，使感应元件很少受到外界因素影响，可保持换热器4表面清洁，能够长期在高效换热范围内运行。

本实用新型中提供的空气换热装置中的监控器也可以运用于其他换热装置中。

本实用新型还提供一种液囊式翅片蒸发器，包括蒸发管、换热翅片、液囊管组件，所述换热翅片设于所述蒸发管，所述蒸发管与所述液囊管组件连通；所述液囊管组件内存储有相变流体；

所述液囊式翅片蒸发器还包括监控器；

所述监控器用于获取结霜元件的结霜情况；

当所述结霜情况满足化霜条件时，所述监控器还用于控制执行机构执行化霜操作。

本实施例中，所述结霜元件为换热翅片。

在本实施例的一种可选的方式中，所述执行机构为加热元件，所述加热元件可以设于所述液囊管组件内，当所述监控器检测到所述换热翅片结霜时，所述加热元件启动，以加热所述相变流体。

本实施例中的另一可选的方式中，所述执行机构也可以为热泵冷凝器；所述化霜操作为所述热泵冷凝器向所述液囊管组件内通入热流体。

其中，该监控器的具体结构参照上述实施例，由于本液囊式翅片蒸发器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本实用新型还提供一种空气能热泵，包括第一节流装置、第一冷凝器、四通阀、第一压缩机以及所述液囊式翅片蒸发器，所述第一节流装置连通所述液囊管组件与所述第一冷凝器，所述四通阀的第一端与所述第一冷凝器连通，所述四通阀的第二端与所述蒸发管的背离所述液囊管组件的一端连通，所述四通阀的第三端与第四端均与所述第一压缩机连通。

其中，该液囊式翅片蒸发器的具体结构参照上述实施例，由于本空气能热泵采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本实用新型还提供一种热水器，包括第二节流装置、第二冷凝器、第二压缩机、输水管、喷淋头以及所述的液囊式翅片蒸发器，所述第二节流装置连接所述液囊管组件与所述第二冷凝器，所述第二压缩机连接所述蒸发管的背离所述液囊管组件的一端以及所述第二冷凝器，所述输水管的一端穿过所述第二冷凝器后与所述喷淋头连接。

本实施例中，所述热水器可以为水汽能循环热水器。

其中，该液囊式翅片蒸发器的具体结构参照上述实施例，由于本热水器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。