一种用潜热型功能流体回收余热的冰箱及除霜系统和方法

1.本发明涉及冰箱制冷技术领域，尤其涉及一种利用潜热型功能流体的智慧除霜方法。


背景技术：

2.近年来，随着人们生活水平的提高，冰箱的普及率越来越高，冰箱已成为人们日常生活必备的电器之一。随着社会对节能减排、环境保护和可持续发展的要求日益提高，冰箱作为家用能耗的重要组成部分，降低冰箱的能耗具有十分重要的应用价值。目前，蒸发器结霜是一种非常普遍的现象，且由于霜层的导热系数小，不仅会降低蒸发器的传热性能，增加能耗，严重时甚至会造成系统堵塞，导致冰箱无法正常工作。因此，对冰箱除霜功能的优化改善具有广泛的应用前景。
3.现有冰箱主要采用主动式除霜和被动式除霜两种方式。主动式除霜的缺点在于用于除霜的耗电量约占整机耗电的10％～15％，导致冰箱整体的能耗很大。被动式除霜的缺点在于一旦冷表面被霜层覆盖，表面处理技术不再起任何作用。因此，在不降低供能端和用能端的各类设备换热性能的前提下，对冰箱除霜系统进行优化使能够达到降低化霜能耗的效果，提高能源利用率，对冰箱系统整体节能优化降耗和实现智慧管理调控具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种用潜热型功能流体回收余热的冰箱及除霜系统和方法，不仅可以避免能耗浪费，而且可以将潜热型功能流体的能量存储和充当运输介质两种特点一体化，使能量供求双方在时间和强度上相匹配的特性发挥到极致，实现智慧除霜并且除霜过程低碳环保，节约用电、运行稳定，能够实现高效换热。
5.为解决上述发明目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
6.一种用潜热型功能流体回收余热的冰箱除霜系统，包括压缩机和蒸发器，还包括储液罐，所述储液罐设在压缩机与蒸发器之间，所述储液罐一侧由管道连接形成回路的蓄热循环管路，所述蓄热循环管路的管道上设有循环泵二、压缩机聚集管；所述储液罐另一侧由管道连接形成回路的除霜循环管路，所述除霜循环管路的管道上设有蒸发器聚集管、循环泵一；
7.所述储液罐内充有潜热型功能流体，所述潜热型功能流体得以在所述蓄热循环管路管道内与所述除霜循环管路内流动，所述压缩机聚集管在压缩机上聚集缠绕形成管网，所述蒸发器聚集管在蒸发器上聚集缠绕形成管网。
8.示例性的，所述蓄热循环管道上设有电磁阀三和电磁阀四；所述除霜循环管路上设有电磁阀一和电磁阀二；所述电磁阀一、所述电磁阀二、所述电磁阀三和所述电磁阀四均通过电线连接控制系统。
9.示例性的，所述蒸发器上设有三个湿度传感器，所述三个湿度传感器分别布置在所述蒸发器的上部、中部和下部，所述湿度传感器与所述控制系统电性连接。
10.示例性的，所述湿度传感器实时监控所述蒸发器表面附近的空气湿度并预先设有下限临界值和上限临界值。
11.示例性的，所述潜热型功能流体由相变微胶囊颗粒以及基液组成，基液选用去离子水，相变微胶囊颗粒选用石蜡-密胺树脂颗粒。
12.一种用潜热型功能流体回收余热的冰箱，所述冰箱包括所述的回收潜热型功能流体余热的冰箱除霜系统，所述蒸发器与所述压缩机之间由毛细管网和管道连接，所述管道上设有冷凝器和干燥过滤器。
13.一种用潜热型功能流体回收余热的冰箱除霜方法，所述方法利用所述的用潜热型功能流体回收余热的冰箱及所述的用潜热型功能流体回收余热的冰箱除霜系统，所述方法包括以下步骤：
14.s1：所述压缩机工作，所述电磁阀一、所述电磁阀二关闭，所述电磁阀三和所述电磁阀四打开，所述循环泵二工作将所述储液罐中的所述潜热型功能流体进行泵送循环，所述潜热型功能流体经管道传送并通过所述压缩机聚集管形成的管网充分与所述压缩机交换热量后回流至所述储液罐，吸收的废热存储在所述潜热型功能流体内，所述储液罐内的液体温度升高；
15.s2：当所述蒸发器开始工作时，所述蒸发器表面温度开始降低，空气中的水分开始在所述蒸发器表面凝固结霜，布置在所述蒸发器表面的所述湿度传感器监测到湿度达到设定的下限临界值，将信号传至所述控制系统；
16.s3：所述控制系统接收到信号，控制所述电磁阀一、所述电磁阀二、所述电磁阀三、所述电磁阀四打开，所述循环泵一开始工作，将所述储液罐中的存储着热量的潜热型功能流体经管道输送至所述蒸发器附近的由所述蒸发器聚集管形成的管网，并在所述蒸发器表面附近释放潜热，开始化霜，当温度降低后降温的所述潜热型功能流体由所述循环泵一泵送回所述储液罐；
17.s4：所述蒸发器表面湿度上升，布置在所述蒸发器表面的湿度传感器监测到湿度达到设定的上限临界值，将信号传至所述控制系统，所述控制系统接收到信号，控制所述电磁阀一和所述电磁阀二关闭，所述循环泵一停止工作，一个除霜周期结束。
18.示例性的，冰箱正常工作下，所述蓄热循环先进行循环，此时所述除霜循环处于关闭状态，当所述控制系统打开所有所述电磁阀，所述循环泵一开始工作，此时除霜循环开启。
19.示例性的，所述湿度传感器可准确检测所测点的相对湿度以及干球湿度。
20.上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：
21.上述方案，用潜热型功能流体回收余热的冰箱除霜系统，采用潜热型功能流体除霜，将潜热型功能流体的能量存储和充当运输介质两种特点一体化，使能量供求双方在时间和强度上相匹配的特性发挥到极致，实现智慧除霜；且潜热型功能流体作为相变材料可以循环使用，且储能密度高、相变温度恒定。
22.用潜热型功能流体回收余热的冰箱除霜方法，蓄热循环收集存储压缩机的废热并通过除霜循环利用废热化霜，整个过程节约能源，没有浪费能耗且低碳环保，蓄热循环、除霜循环由控制系统控制，运行稳定、调控智慧；本方法采用新型工质有效储能，热交换更高效；
23.本发明的除霜方法与传统主动式冰箱除霜方法相比，节约了0.246度电，更加节约能源；
24.本发明的除霜方法通过设定湿度的上、下限临界值可以达到真正的无霜目的，使得蒸发器表面不会出现霜层。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明用潜热型功能流体回收余热的冰箱及除霜系统的蓄热循环、除霜循环示意图；
27.图2为本发明用潜热型功能流体回收余热的冰箱除霜方法所实施的化霜控制系统算法图；
28.图3为本发明用潜热型功能流体回收余热的冰箱除霜方法的流程图。
29.其中附图标记说明如下：
30.101、控制系统；102、蒸发器；103、电磁阀一；104、循环泵一；105、电磁阀二；106、毛细管网；107、干燥过滤器；108、储液罐；109、循环泵二；110、电磁阀三；111、电磁阀四；112、压缩机；113、冷凝器；114、压缩机聚集管；115、蒸发器聚集管。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
33.需要说明的是，本发明中使用的“上”、“下”、“左”、“右”“前”“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
34.本发明针对如今市场上冰箱除霜系统高能耗等问题提供了一种可以智慧除霜，节约能源，低碳环保，高效换热，运行稳定的用潜热型功能流体回收余热的冰箱及除霜系统和方法。
35.如图1所示，本发明实施例提供了一种用潜热型功能流体回收余热的冰箱，蒸发器102与压缩机112之间布设有毛细管网106和管道，所述管道上设有冷凝器113和干燥过滤器
107，并且冰箱包括回收潜热型功能流体余热的冰箱除霜系统。
36.如图1所示，本发明实施例提供了一种用潜热型功能流体回收余热的冰箱除霜系统，包括储液罐108，所述储液罐108设在所述压缩机112与所述蒸发器102之间，所述储液罐108内充有潜热型功能流体作为能量传输介质，所述潜热型功能流体具有相变储能和高效换热的特性且可以在管道内流动，所述潜热型功能流体由相变微胶囊颗粒以及基液组成，基液可选用去离子水，相变微胶囊颗粒可选用石蜡-密胺树脂颗粒；相变微胶囊颗粒的技术核心是利用芯材相变材料来实现热量的存储与释放；相变材料在发生相变时可以吸收或释放大量的相变潜热，同时温度维持不变，当相变材料由固态转为液态时，吸收大量的热量并存储起来，而当相变材料由液态转为固态时将吸收的热量释放出来，具有储能密度高、相变温度恒定和可以循环使用的特点。
37.潜热型功能流体与普通单相传热流体相比，在相变温度段具有很大的表观比热，且由于微米相变颗粒对流体流动和传热的影响，可明显增大传热流体与流道壁面间的传热能力，不仅可作为高效传热介质，大幅度提高流体的有效比热和传热性能而且可以实现能量储存和输运介质一体化，缓解能量供求双方在时间和强度上不匹配的矛盾。
38.所述储液罐108一侧由管道连接回路形成蓄热循环管路，所述蓄热循环管路的管道上设有电磁阀三110、循环泵二109、压缩机聚集管114、电磁阀四111；所述储液罐108另一侧由管道连接回路形成除霜循环管路，所述除霜循环管路的管道上设有电磁阀一103、蒸发器聚集管115、循环泵一104、电磁阀二105；所述潜热型功能流体收集存储所述压缩机112产生的废热回流至所述储液罐108再从所述储液罐108通过所述管道传递至所述蒸发器102；所述压缩机聚集管114在所述压缩机112周围聚集缠绕形成管网，所述潜热型功能流体在此管网处与所述压缩机112交换热量；所述蒸发器聚集管115在所述蒸发器102周围聚集缠绕形成管网，所述潜热型功能流体在此管网处与所述蒸发器102交换热量，所述潜热型功能流体收集存储所述蒸发器102产生的冷量流动至所述储液罐108。
39.所述电磁阀一103、所述电磁阀二105、所述电磁阀三110、所述电磁阀四111通过电线与控制系统101相连；所述蒸发器102上设有三个湿度传感器，所述三个湿度传感器分别布置在所述蒸发器102的上部、中部和下部，所述湿度传感器与所述控制系统101电性连接，所述湿度传感器实时监控所述蒸发器102表面附近的空气湿度、相对湿度以及干球湿度，并设定了上限临界值和下限临界值。
40.如图2-3所示，本发明实施例提供了一种用潜热型功能流体回收余热的冰箱除霜方法，包括以下步骤：
41.第一步，所述压缩机112工作，所述电磁阀一103、所述电磁阀二105关闭，所述电磁阀三110和所述电磁阀四111打开，所述蓄热循环工作，所述循环泵二109工作将所述储液罐108中的所述潜热型功能流体进行泵送循环，所述潜热型功能流体经管道传送并通过压缩机聚集管114形成的管网充分与所述压缩机112交换热量后回流至所述储液罐108，吸收的废热存储在所述潜热型功能流体内，所述储液罐108内的液体温度升高。
42.第二步，当所述蒸发器102开始工作时，所述蒸发器102表面温度开始降低，空气中的水分开始在所述蒸发器102表面凝固结霜，布置在所述蒸发器表面的所述湿度传感器监测到湿度达到设定的下限临界值，将信号传至所述控制系统101。
43.第三步，所述控制系统101接收到信号，控制所述电磁阀一103、所述电磁阀二105、
所述电磁阀三110、所述电磁阀四111打开，所述循环泵一104开始工作，所述除霜循环开启，将所述储液罐108中的存储着热量的潜热型功能流体经管道输送至所述蒸发器102附近的由所述蒸发器聚集管115形成的管网，并在所述蒸发器102表面附近释放潜热，开始化霜，当温度降低后降温的所述潜热型功能流体由所述循环泵一104泵送回所述储液罐108。
44.第四步，所述蒸发器102表面湿度上升，布置在所述蒸发器102表面的湿度传感器监测到湿度达到设定的上限临界值，将信号传至所述控制系统101，所述控制系统101接收到信号，控制所述电磁阀一103和所述电磁阀二105关闭，所述循环泵一104停止工作，一个除霜周期结束。
45.冰箱正常工作下，所述蓄热循环先进行循环，此时所述除霜循环处于关闭状态，当所述控制系统101打开所有所述电磁阀，所述循环泵一104开始工作，此时除霜循环开启。
46.蓄热循环收集存储压缩机112的废热并通过除霜循环利用废热化霜，整个过程节约能源，没有浪费能耗且低碳环保，蓄热循环、除霜循环由控制系统101控制，运行稳定、调控智慧；本方法采用新型工质有效储能，热交换更高效；本发明的除霜方法通过设定湿度的上、下限临界值可以达到真正的无霜目的，使得蒸发器102表面不会出现霜层。
47.本发明的一种用潜热型功能流体回收余热的冰箱除霜方法的工作过程如下：
48.s1、冰箱正常工作，压缩机工作，此时电磁阀一和电磁阀二关闭，电磁阀三和电磁阀四打开，此时蓄热循环工作，除霜循环关闭，循环泵二工作将储液罐中的潜热型功能流体进行泵送循环，潜热型功能流体经管道传送并通过压缩机聚集管形成的管网充分与压缩机交换热量后回流至储液罐，吸收的废热存储在潜热型功能流体内，储液罐内的液体温度升高。
49.s2、当蒸发器开始工作时，蒸发器表面温度开始降低，空气中的水分开始在蒸发器表面凝固结霜，布置在蒸发器表面的湿度传感器监测到湿度达到设定的下限临界值，将信号传至控制系统。
50.s3、控制系统接收到信号，控制电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四打开，循环泵一开始工作，此时除霜循环开启，将储液罐中的存储着热量的潜热型功能流体经管道输送至蒸发器附近的由蒸发器聚集管形成的管网，并在蒸发器表面附近释放潜热，开始化霜，当温度降低后降温的潜热型功能流体由循环泵一泵送回储液罐。
51.s4、蒸发器表面湿度上升，布置在蒸发器表面的湿度传感器监测到湿度达到设定的上限临界值，将信号传至控制系统，控制系统接收到信号，控制电磁阀一和电磁阀二关闭，循环泵一停止工作，一个除霜周期结束。
52.有以下几点需要说明：
53.(1)本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
54.(2)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
55.(3)在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
56.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。