一种防冻系统、防冻换热器及应用技术方案

本发明专利技术公开了一种防冻系统、防冻换热器及应用，属于热泵系统领域，解决了现有换热器在停电无法利用外界热量情况下，换热管内部水管因结冰导致被冻裂的技术问题。本发明专利技术的一种防冻系统，包括外管，外管内部设置有内管，所述的内管为中空的弹性软管。在通水的情况下，结冰通过内管的收缩，抵消结冰的膨胀体积，防止外管因为结冰增大导致破裂。所述的内管为硅胶管、橡胶管或珍珠棉管，成本低，容易制作。所述的内管中空部位充满惰性气体，气密性和水密性好，惰性气体安全稳定性好。内管一端为固定接头，另一端为密闭端，固定接头固定在外管上，密闭端伸入外管内部。本发明专利技术实现了高效换热和防冻，且结构简单、价格便宜、安装方便。

【技术实现步骤摘要】
一种防冻系统、防冻换热器及应用
本专利技术涉及热泵空调领域，更具体地说，涉及一种防冻系统、防冻换热器及应用。
技术介绍
空调使用的套管换热器都是冷媒与水之间的换热来实现其功能的。现有热泵热水器的套管式换热器均由冷媒管和套管构成，冷媒管设置在套管内，冷媒管外壁与套管内壁之间共同围成水加热腔，套管与冷媒管一起绕制成盘管状，盘管状的套管表面设有保温层。使用过程中，由于套管式换热器安装在室外，当室外温度低于0℃时，套管内的水即有可能结冰，致使套管及冷媒管容易冻裂。因套管换热器内有水，就自然而然存在冻坏的危险，冬季在空调机组晚上停机或长期不用时，在机组断电、防冻保护失效情况下，如没把换热器中的水放净，则将由于环境温度过低而冻坏。现有技术大多通过冷却液对热泵和空调的换热器进行防冻，但防冻液成本高，且有一定使用寿命，配置较复杂，污染巨大。中国专利申请，申请号201410527136.8，公开日2015年1月21日，公开了一种套管式换热器防冻结构及其防冻方法，其结构包括冷媒管、套管、储水箱和控制电路，冷媒管设置在套管内，冷媒管外壁与套管内壁之间共同围成水加热腔，水加热腔一端与储水箱连通；其特征在于：还包括分别与控制电路电气连接的循环水泵、室外温度传感器和水位开关；所述循环水泵设有进水口和出水口，进水口通过电动三通调节阀分别与进水管和储水箱连接，出水口与水加热腔另一端连通；所述水位开关位于储水箱内，且储水箱内对应水位开关所处高度位置的储水量大于或等于水加热腔储水量。此款套管式换热器防冻结构能通过循环水泵驱使水加热腔内的水流动，从而在一定轻度下放缓其结冰的速度。此方式防冻要求是在需要在水加热的情况下进行的，在停电或者其他恶劣情况下，无法使用。中国专利申请，申请号201420804459.2，公开日2015年7月18日，公开了一种防冻型套管换热器，该防冻型套管换热器，包括冷媒进口、分液器、加强管、换热器主体铜管、端盖、出水口、及主体钢管，所述加强管置于换热器主体铜管内，两根加强管之间通过分液器连接，分液器连接着冷媒进口。所述防冻型套管换热器还包括防冻感温盲管，所述防冻感温盲管插入主体钢管内，防冻感温盲管固定在端盖上；所述防冻感温盲管一端封闭，另一端开口，防冻感温盲管内部设置有防冻感温头。该防冻型套管换热器通过防冻感温头的实时监测，确保对换热器的防冻保护。此种换热器主要是通过探头进行检测，保证防护，但是依旧需要电，在停电或者其他恶劣情况下，无法使用。且并没有给出如何在低温情况下做出相应的改进。
技术实现思路
1.要解决的技术问题针对现有技术中存在的现有使用防冻液成本高、污染大，其他方式无法断电运行的问题，本专利技术提供了一种防冻系统、防冻换热器及应用。它可以实现断电时候对管道进行防冻，成本低，防冻效果好，易于安装。2.技术方案本专利技术的目的通过以下技术方案实现。一种防冻系统，包括外管，外管内部设置有内管，所述的内管为中空的弹性软管。在通水的情况下，结冰通过内管的收缩，抵消结冰的膨胀体积，防止外管因为结冰增大导致破裂。更进一步的，所述的内管为硅胶管、橡胶管或珍珠棉管。成本低，容易制作。更进一步的，所述的内管中空部位充满气体，此气体为空气或惰性气体。密封且充满气体，此气体为空气或惰性气体；气密性和水密性好，惰性气体安全稳定性好。惰性气体可以为氮气等。还可以内管设计如下，内管中空部位非密封并与管外空气联通，此时不需要对内管进行密封。一种防冻换热器，包括上述任一所述的外管和内管，其中内管一端为固定接头，另一端为密闭端，固定接头固定在外管上，密闭端伸入外管内部。固定接头为包括连接口，内管套于连接口上，连接口为密封或中间为连通，连通的连接口将内管中空空间与外部的大气相联通。更进一步的，所述的外管一端侧壁设置有带有内螺纹的通孔，内管的固定接头设置有外螺纹，且与外管通孔内螺纹相匹配。方便内管进行固定，稳定，且不会泄漏。更进一步的，密闭端为直接成型密封端或者为中空的内管端部塞有密封塞。可以方便内管体积进行压缩，保证相对固定的内部体积。更进一步的，内管在水结冰时膨胀条件需要满足条件如下：V1≧1/10V2，其中V1为内管完全变形可压缩体积，V1＝(R2/2)2*3.14*L1其中，R2为内管中空内径，L1为内管长度，V2为外管内部体积，V2＝(R3/2)2*3.14*L2，R3为外管内径，L2为外管长度。保证可压缩体积大于冰膨胀的体积，保证外管不会破裂。更进一步的，内管还需要满足如下：P1>P2，其中P1内管最大环向应力，P2为内管完全变形设计压力，P1＝P2d/2δ，d为内管外径，δ为内管壁厚。由于内管收缩体积需要控制，对于壁厚也需要进行限制。更进一步的，基于换热器流量，管径尺寸还需要满足:Q＝CM△T,其中Q为换热器制热量，C表示性能参数1.162，M表示流量，△T表示换热器进出水温差，流量M与管径关系为M＝(V2-V1)/L1*(2/3)v1，v1为设计流速。由于换热器需要控制流量，这样内部软管的尺寸不能太大，防止流量过小，也不能过小，防止无法抵消冰膨胀的体积。一种防冻换热器的应用，包含上述任一所述的防冻换热器的空调、热泵。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的优点在于：(1)本方案使用可以收缩的内管作为外管内部结构，故障率小，在通水的情况下，结冰通过内管的收缩，抵消结冰的膨胀体积，防止外管因为结冰增大导致破裂，不需要外界提供热量防冻；(2)本方案采用的内管为硅胶管、橡胶管或珍珠棉管，具有良好的化学稳定性和热稳定性，气密性和水密性好，适应换热器的水和热环境，成本低，容易制作，结构简单，加工成本较低；(3)本方案采用充满惰性气体的内管，气密性和水密性好，惰性气体安全稳定性好，可控性强；(4)本方案采用一种防冻换热器防止套管换热器因管内结冰，造成水体积膨大使套管换热器冻裂，使整个机组损坏，在热泵主机断电情况依然具有结冰防冻功能，为热泵主机起到最后一道防冻功能；(5)使用了弹性中空管在水体结冰时会体积收缩避免水体结冰体积增大造成套管换热器冻裂，结构简单，内管的固定接头设置有外螺纹，且与外管通孔内螺纹相匹配。采用快拧直通锁母式接头封闭，在进行安装时，不发生移动，安装精确，可控性好，方便内管进行固定，稳定，且不会泄漏；(6)该弹性中空管采用硅胶、橡胶、珍珠棉管等一些类似材质，具有良好的化学稳定性和热稳定性，气密性和水密性好，适应换热器的水和热环境；(7)密闭端为直接成型密封端或者为中空的内管端部塞有密封塞。可以一次性成型，也可以根据需求在后添加，可以方便内管体积进行压缩，保证相对固定的内部体积；(8)通过对于内外管道尺寸的限制，保证可压缩体积大于冰膨胀的体积，保证外管不会破裂，由于换热器需要控制流量，这样内部软管的尺寸不能太大，防止流量过小，也不能过小，防止无法抵消冰膨胀的体积，保证了内外管的设置在流量限定的范围之内，顺利进行防冻。附图说明图1为本专利技术的防冻系统结构示意图；图2为本专利技术的换热器结构示意图；图3为固定接头连接内管结构示意图。1、外管；2、内管；3、密闭端；4、固定接头；401、连接口。具体实施方式下面结合说明书附图和具体的实施例，对本专利技术作详细描述。实施例1如图1所示，一种防冻系统，包括外管1，外管1内部设置有内管2，所述的内管2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防冻系统，包括外管(1)，其特征在于：外管(1)内部设置有内管(2)，所述的内管(2)为中空的弹性管。

【技术特征摘要】
1.一种防冻系统，包括外管(1)，其特征在于：外管(1)内部设置有内管(2)，所述的内管(2)为中空的弹性管。2.根据权利要求1所述的一种防冻系统，其特征在于：所述的内管(2)为硅胶管、橡胶管或珍珠棉管。3.根据权利要求1所述的一种防冻系统，其特征在于：所述的内管(2)中空部位密封且充满气体，此气体为空气或惰性气体；内管(2)中空部位非密封并与管外空气联通。4.一种防冻换热器，其特征在于：包括权利要求1-3任一所述的外管(1)和内管(2)，其中内管(2)一端为固定接头(4)，另一端为密闭端(3)，固定接头(4)固定在外管(1)上，密闭端(3)伸入外管(1)内部；固定接头(4)包括连接口(401)，内管(2)套于连接口(401)上，连接口(401)为密封或中间为连通，连通的连接口(401)将内管(2)中空空间与外部的大气相联通。5.根据权利要求5所述的一种防冻换热器，其特征在于：所述的外管(1)一端侧壁设置有带有内螺纹的通孔，内管(2)的固定接头(4)设置有外螺纹，且与外管(1)通孔内螺纹相匹配。6.根据权利要求5所述的一种防冻换热器，其特征在于：所述密闭端(3)为...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪吉平，颜世峰，武加耀，孙金金，刘洪华，
申请(专利权)人：马鞍山市博浪热能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34