CN101338960B - 非间断供热相变蓄能除霜系统 - Google Patents

Abstract

非间断供热相变蓄能除霜系统，它涉及一种蓄能除霜系统。针对空气源热泵除霜方法存在机组稳定性和可靠性差及供热停止后影响房间舒适度问题。室内机与第一、二管路连接，室外机与第二、三管路连接，第三管路与室内、外机连接，第四、五管路与第一、三管路连接，压缩机与气液分离器连接，四通换向阀分别与第一、五管路及气液分离器、压缩机连接，相变蓄热器通过第六、七管路与第五、四管路连接，第八管路与第五、七管路连接，第一、二、三、四、五、六、七、八、九阀门分别设置在第五、六、七、八、一、二管、三、四、一管路上，毛细管设置在第四管路上。本发明的机组稳定性和可靠性好，供热停止后房间舒适度好，除霜速度快。

Description

非间断供热相变蓄能除霜系统

技术领域

本发明涉及一种蓄能除霜系统。

背景技术

空气源热泵在-5℃～5℃之间，相对湿度(RH)在70％以上的气象条件下运行，其室外换热器表面是最易结霜的。空气源热泵室外机结霜将导致蒸发温度下降、制热量下降、风机性能衰减及电流加大等现象而使空气源热泵机组不能正常工作。因此空气源热泵的周期性除霜是保障机组正常运行的必要环节。

目前，空气源热泵除霜方法包括热力除霜和非热力除霜。各除霜方法存在的不足之处如下：

1、非热力除霜是通过对室外蒸发器表层进行特殊处理抑制结霜、人工扫霜或机械扫霜的，它包括扫霜和中止循环法。这种除霜方法既不节能，又不节省劳动力，现在已很少使用。

2、热力除霜是通过对室外蒸发器进行加热使结霜融化掉，它包括电加热器、蒸汽加热融霜法、淋水法及热气除霜法等。其中电加热器、蒸汽加热融霜法和淋水法由于不节能或者除霜效果不好应用不多。热气除霜是将压缩机排气通入蒸发器，使其外壁的霜融化，是目前应用最为广泛的除霜方法。通常有热气旁通法和逆循环除霜法。但热气除霜和其它热力除霜方法相比仍有许多的缺点。

3、逆循环除霜法是通过四通阀换向使制冷剂沿环路反向流动而将制热过程转换成制冷过程，热泵从室内吸热排到室外换热器，以融化室外换热器上的积霜。这种除霜方式存在以下缺点：(1)除霜时冷凝温度降低，蒸发温度也降低，因而排热不足，除霜时间较长。(2)在除霜运行时，不仅不能向室内供热，还要从室内吸收热量，使室内温度下降较多，而转入供暖运行时，室内温度回升时间拉长，不利于能耗和房间的舒适性。(3)四通换向阀动作频繁，噪音大且容易磨损。

4、热气旁通除霜是通过旁通回路，将压缩机的高温排气直接引入室外换热器来除霜。热气旁通除霜具有以下缺点：(1)热气旁通除霜的能量只来自压缩机的输入功，而且制冷剂流过分液器和毛细管的能量损失较大，除霜时间比逆循环除霜方式长。(2)融霜过程中，压缩机的吸气温度非常低，导致排气温度和过热度不断降低，可能会危及压缩机的安全。(3)除霜运行时，不能向室内供热，会使室内温度下降，不利于能耗和房间的舒适性。热气旁通除霜值得进一步研究。

发明内容

本发明的目的是为解决现有空气源热泵除霜方法由于热气除霜能量主要来自压缩机，存在机组稳定性和可靠性差，供热停止后影响房间舒适度及由于无低位热源而导致除霜速度慢的问题，进而提供一种非间断供热相变蓄能除霜系统。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的蓄能除霜系统包括压缩机、四通换向阀、室内机、毛细管、室外机、气液分离器、相变蓄热器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路、第五管路、第六管路、第七管路和第八管路；所述压缩机的输入端与气液分离器的输出端相连接，压缩机的输出端与四通换向阀的第一接口相连接，四通换向阀的第二接口与第一管路相连接，第一管路的两端分别与第二管路和室内机的一端相连接，第二管路的两端分别与室外机的一端及第三管路相连接，第三管路的两端分别与室外机的另一端及室内机的另一端相连接，所述第四管路的两端与第三管路相连接，所述气液分离器的输入端与四通换向阀的第三接口相连接，四通换向阀的第四接口与第五管路的一端相连接，第五管路的另一端与第一管路相连接，相变蓄热器的一端通过第六管路与第五管路相连接，相变蓄热器的另一端通过第七管路与第四管路相连接，所述第八管路的两端分别与第五管路和第七管路相连接，所述第一阀门设置在第六管路上，第二阀门设置在第六管路和第八管路之间的第五管路上，第三阀门设置在第八管路上，第四阀门设置在第八管路与第四管路之间的第七管路上，第五阀门设置在四通换向阀与第五管路之间的第一管路上，第六阀门设置在第二管路上，第七阀门设置在第三管路上，第八阀门设置在第四管路上且位于第七管路与第四管路的连接点和第四管路与第三管路的连接点之间，第九阀门设置在室外机与四通换向阀之间的第一管路上，所述毛细管设置在第八阀门与室外机之间的第四管路上。

本发明的有益效果是：一、本发明基于能量时空转移的思想，在传统的空气源热泵系统中增设相变蓄热器作为除霜和同时向房间供热的低位热源，不仅提高空气源热泵的吸气压力，以保证空气源热泵稳定运行，同时还可以保证室内机不间断供热。二、本发明可以提高除霜速度，对压缩机起到保护的作用。三、本发明和传统热气除霜相比可以在除霜过程中不停止室内机向房间供热，从而保证房间温度稳定，提高了房间的舒适度。四、本发明的除霜用能来至空气源热泵在高效工况下的蓄热(制热系数约为3)，因此本发明具有能源利用率高的特点，且更节能环保。五、在除霜的同时在室内环境满足要求或者系统处于高效运行时段，将部分余热储存在相变蓄热器内，可作为热泵热气除霜的低位热源。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的蓄能除霜系统包括压缩机1、四通换向阀2、室内机4、毛细管5、室外机6、气液分离器7、相变蓄热器3、第一阀门8、第二阀门9、第三阀门10、第四阀门11、第五阀门12、第六阀门13、第七阀门14、第八阀门15、第九阀门16、第一管路17、第二管路18、第三管路19、第四管路20、第五管路21、第六管路22、第七管路23和第八管路24；所述压缩机1的输入端与气液分离器7的输出端相连接，压缩机1的输出端与四通换向阀2的第一接口相连接，四通换向阀2的第二接口与第一管路17相连接，第一管路17的两端分别与第二管路18和室内机4的一端相连接，第二管路18的两端分别与室外机6的一端及第三管路19相连接，第三管路19的两端分别与室外机6的另一端及室内机4的另一端相连接，所述第四管路20的两端与第三管路19相连接，所述气液分离器7的输入端与四通换向阀2的第三接口相连接，四通换向阀2的第四接口与第五管路21的一端相连接，第五管路21的另一端与第一管路17相连接，相变蓄热器3的一端通过第六管路22与第五管路21相连接，相变蓄热器3的另一端通过第七管路23与第四管路20相连接，所述第八管路24的两端分别与第五管路21和第七管路23相连接，所述第一阀门8设置在第六管路22上，第二阀门9设置在第六管路22和第八管路24之间的第五管路21上，第三阀门10设置在第八管路24上，第四阀门11设置在第八管路24与第四管路20之间的第七管路23上，第五阀门12设置在四通换向阀2与第五管路21之间的第一管路17上，第六阀门13设置在第二管路18上，第七阀门14设置在第三管路19上，第八阀门15设置在第四管路20上且位于第七管路23与第四管路20的连接点和第四管路20与第三管路19的连接点之间，第九阀门16设置在室外机6与四通换向阀2之间的第一管路17上，所述毛细管5设置在第八阀门15与室外机6之间的第四管路20上。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：本实施方式的蓄能除霜系统还包括第九管路25；所述第九管路25的两端分别与气液分离器7的输出端和压缩机1的输入端相连接，方便连接。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：本实施方式的蓄能除霜系统还包括第十管路26；所述第十管路26的两端分别与气液分离器7的输入端和四通换向阀2的第三接口相连接，方便连接。

本发明基于能量时空转移的思想将空气源热泵技术和相变蓄能技术有机结合的一种新系统。该系统是冬季利用空气源热泵从空气中提取热量储存在相变蓄热器中，当需要除霜时，将储存的热量取出除霜兼向房间供热用。系统运行模式可以分为正常制热模式、蓄热模式和除霜模式。其中蓄热模式可以分为相变蓄热器单独蓄热、相变蓄热器和室内机串联蓄热以及相变蓄热器和室内机并联蓄热三种蓄热模式，除霜模式可以分为室内机和室外机并联除霜模式及室内机和室外机串联除霜模式。

一、正常供热模式

将第一阀门8、第三阀门10、第四阀门11、第五阀门12、第六阀门13及第七阀门14关闭，将第二阀门9，第八阀门15及第九阀门16打开。整个系统的流程是：压缩机1→四通换向阀2→第二阀门9→室内机4→第八阀门15→毛细管5→室外机6→第九阀门16→四通换向阀2→气液分离器7→压缩机1。

二、蓄热模式

(1)相变蓄热器单独蓄热

将第二阀门9、第三阀门10、第五阀门12、第六阀门13、第七阀门14及第八阀门15关闭，将第一阀门8、第四阀门11及第九阀门16打开。整个系统的流程是：压缩机1→四通换向阀2→第一阀门8→相变蓄热器3→第四阀门11→毛细管5→室外机6→第九阀门16→四通换向阀2→气液分离器7→压缩机1。

(2)相变蓄热器和室内机串联蓄热

将第二阀门9、第四阀门11、第五阀门12、第六阀门13及第七阀门14关闭，将第一阀门8、第三阀门10、第八阀门15及第九阀门16打开。整个系统的流程是：压缩机1→四通换向阀2→第一阀门8→相变蓄热器3→第三阀门10→室内机4→第八阀门15→毛细管5→室外机6→第九阀门16→四通换向阀2→气液分离器7→压缩机1。

(3)相变蓄热器和室内机并联蓄热

并联回路一：将第二阀门9、第三阀门10、第五阀门12、第六阀门13、第七阀门14及第八阀门15关闭，将第一阀门8、第四阀门11及第九阀门16打开。整个系统的流程是：压缩机1→四通换向阀2→第一阀门8→相变蓄热器3→第四阀门11→毛细管5→室外机6→第九阀门16→四通换向阀2→气液分离器7→压缩机1。

并联回路二：将第三阀门10、第五阀门12、第六阀门13、第七阀门14、第一阀门8及第四阀门11关闭，将第二阀门9、第八阀门15及第九阀门16打开。整个系统的流程是：压缩机1→四通换向阀2→第二阀门9→室内机4→第八阀门15→毛细管5→室外机6→第九阀门16→四通换向阀2→气液分离器7→压缩机1。

三、除霜模式

(1)室内机和室外机串联除霜

将第二阀门9、第三阀门10、第七阀门14、第八阀门15及第九阀门16关闭，将第一阀门8、第四阀门11、第五阀门12及第六阀门13打开。整个系统的流程是：压缩机1→四通换向阀2→第五阀门12→室内机4→第六阀门13→室外机6→毛细管5→第四阀门11→相变蓄热器3→第一阀门8→四通换向阀2→气液分离器7→压缩机1。

(2)室内机和室外机并联除霜

将第二阀门9、第三阀门10、第六阀门13及第八阀门15关闭，将第一阀门8、第四阀门11、第五阀门12、第七阀门14及第九阀门16打开。整个系统的流程是：压缩机1→四通换向阀2，从四通换向阀2出来的制冷剂分为两路。其中一路经第五阀门12→室内机4→第七阀门14；另外一路经第九阀门16→室外机6。两路制冷剂在毛细管前汇合后流入毛细管5→第四阀门11→相变蓄热器3→第一阀门8→四通换向阀2→气液分离器7→压缩机1。

Claims (3)

1.一种非间断供热相变蓄能除霜系统，所述蓄能除霜系统包括压缩机(1)、四通换向阀(2)、室内机(4)、毛细管(5)、室外机(6)、气液分离器(7)、第一阀门(8)、第二阀门(9)、第三阀门(10)、第四阀门(11)、第五阀门(12)、第六阀门(13)、第七阀门(14)、第八阀门(15)、第九阀门(16)、第一管路(17)、第二管路(18)、第三管路(19)、第四管路(20)、第五管路(21)、第六管路(22)、第七管路(23)和第八管路(24)；其特征在于：所述蓄能除霜系统还包括相变蓄热器(3)；所述压缩机(1)的输入端与气液分离器(7)的输出端相连接，压缩机(1)的输出端与四通换向阀(2)的第一接口相连接，四通换向阀(2)的第二接口与第一管路(17)相连接，第一管路(17)的两端分别与第二管路(18)和室内机(4)的一端相连接，第二管路(18)的两端分别与室外机(6)的一端及第三管路(19)相连接，第三管路(19)的两端分别与室外机(6)的另一端及室内机(4)的另一端相连接，所述第四管路(20)的两端与第三管路(19)相连接，所述气液分离器(7)的输入端与四通换向阀(2)的第三接口相连接，四通换向阀(2)的第四接口与第五管路(21)的一端相连接，第五管路(21)的另一端与第一管路(17)相连接，相变蓄热器(3)的一端通过第六管路(22)与第五管路(21)相连接，相变蓄热器(3)的另一端通过第七管路(23)与第四管路(20)相连接，所述第八管路(24)的两端分别与第五管路(21)和第七管路(23)相连接，所述第一阀门(8)设置在第六管路(22)上，第二阀门(9)设置在第六管路(22)和第八管路(24)之间的第五管路(21)上，第三阀门(10)设置在第八管路(24)上，第四阀门(11)设置在第八管路(24)与第四管路(20)之间的第七管路(23)上，第五阀门(12)设置在四通换向阀(2)与第五管路(21)之间的第一管路(17)上，第六阀门(13)设置在第二管路(18)上，第七阀门(14)设置在第三管路(19)上，第八阀门(15)设置在第四管路(20)上且位于第七管路(23)与第四管路(20)的连接点和第四管路(20)与第三管路(19)的连接点之间，第九阀门(16)设置在室外机(6)与四通换向阀(2)之间的第一管路(17)上，所述毛细管(5)设置在第八阀门(15)与室外机(6)之间的第四管路(20)上。

2.根据权利要求1所述的非间断供热相变蓄能除霜系统，其特征在于：所述蓄能除霜系统还包括第九管路(25)；所述第九管路(25)的两端分别与气液分离器(7)的输出端和压缩机(1)的输入端相连接。

3.根据权利要求1所述的非间断供热相变蓄能除霜系统，其特征在于：所述蓄能除霜系统还包括第十管路(26)；所述第十管路(26)的两端分别与气液分离器(7)的输入端和四通换向阀(2)的第三接口相连接。