CN103245152A - 热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵系统，包括压缩机、四通阀、室内机、室外机、节流装置、除霜管和通断阀。四通阀的第一阀口与压缩机的出口相连，四通阀的第三阀口与进口相连；室内机具有第一和第二室内机开口，室外机具有第一和第二室外机开口，第一室内机开口与第二阀口相连，第一室外机开口与第四阀口相连；节流装置具有第一和第二开口，节流装置的第一开口与第二室内机开口相连，节流装置的第二开口与第二室外机开口相连；除霜管的第一端与压缩机的出口相连而除霜管的第二端与第二室外机开口相连；通断阀用于导通或截止除霜管。根据本发明的热泵系统除霜快、制热波动小且效率提高。

Description

热泵系统

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其是涉及一种热泵系统。

背景技术

现有热泵系统包括室内机、室外机、四通阀和膨胀阀，且具有制热、除霜和制冷模式。例如在冬季，热泵系统在制热模式下运行一段时间后，室外机上会积累霜层，影响换热效率，使得热泵系统的性能衰减。在霜层累积到一定程度后热泵系统需要进行除霜。

传统上，热制冷剂在除霜模式中的循环方向与制冷剂在制热模式中的循环方向相反，即，制冷剂从制热循环时的室外机的制冷剂出口进入室外机。但是结霜往往在室外机的制冷剂的进口聚集较多，因此结霜无法快速融化，除霜时间长，由此导致制热循环停止时间越长，室内温度波动越大，热泵系统的制热效率越低。而且，在除霜模式下，室内机用作蒸发器，进一步导致室内温度下降，影响制热效果和室内的舒适度。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种除霜快、制热波动小且效率提高的热泵系统。

根据本发明实施例的热泵系统包括：具有出口和进口的压缩机；具有第一至第四阀口的四通阀，所述第一阀口与所述出口相连，所述第三阀口与所述进口相连；室内机和室外机，所述室内机具有第一和第二室内机开口，所述室外机具有第一和第二室外机开口，所述第一室内机开口与所述第二阀口相连，所述第一室外机开口与所述第四阀口相连；节流装置，所述节流装置具有第一和第二开口，所述节流装置的第一开口与所述第二室内机开口相连，所述节流装置的第二开口与所述第二室外机开口相连；除霜管，所述除霜管的第一端与所述压缩机的出口相连而所述除霜管的第二端与所述第二室外机开口相连；和用于导通或截止所述除霜管的通断阀。

根据本发明的热泵系统，在进行化霜时，通断阀导通旁通管，从压缩机排出的高温高压的制冷剂，可以经过旁通管直接从第二室外机开口进入室外机，尤其是进入到室外机结霜量大的部位，加快了室外机的化霜速度，缩短化霜时间。而且除霜时，室内机不会被用作蒸发器，因此，室内温度稳定，制热波动小且效率提高，制热效果好。

根据本发明的一个实施例，所述室外机还具有第三室外机开口，所述第三室外机开口与所述第二室外机开口位于所述室外机的同一端，所述第三室外机开口与所述除霜管的第二端和所述第二室外机开口相连。

可选地，所述通断阀为设在所述除霜管上的电磁阀或电子膨胀阀。

根据本发明的一个实施例，所述通断阀为三通阀，所述三通阀具有第一至第三端口，所述第一端口与所述除霜管的第二端相连，所述第二端口与所述节流装置的第二出口相连，所述第三端口与所述第二室外机开口相连。

根据本发明的一个实施例，所述通断阀为三通阀，所述三通阀具有第一至第三端口，所述第一端口与所述除霜管的第一端相连，所述第二端口与所述压缩机的出口相连，所述第三端口与所述四通阀的第一阀口相连。

根据本发明的一个实施例，所述三通阀为比例调节阀。

根据本发明的一个实施例，通过所述除霜管的制冷剂量与从所述压缩机的出口排出的制冷剂量的比例在5-95%的范围内。

根据本发明的一个实施例，所述室内机和室外机均为平行流换热器。

根据本发明的一个实施例，所述平行流换热器为微通道换热器。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1A-图1C是根据本发明第一实施例的热泵系统分别处于制热、除霜、制冷模式的示意图；

图2A-图2C是根据本发明第二实施例的热泵系统分别处于制热、除霜、制冷模式的示意图；

图3A-图3C是根据本发明第三实施例的热泵系统分别处于制热、除霜、制冷模式的示意图；

图4A-图4C是根据本发明第四实施例的热泵系统分别处于制热、除霜、制冷模式的示意图；

图5A-图5C是根据本发明第五实施例的热泵系统分别处于制热、除霜、制冷模式的示意图；

图6是根据本发明实施例的热泵系统的室外机的放大图。

附图标记说明：

热泵系统100；

压缩机1；出口11；进口12；

四通阀2；第一阀口21；第二阀口22；第三阀口23；第四阀口24；

室内机3；第一室内机开口31；第二室内机开口32；

室外机4；第一室外机开口41；第二室外机开口42；第三室外机开口43；第一集流管401，第二集流管402，扁管403，翅片404

节流装置5；第一开口51；第二开口52；

通断阀6；第一端口61；第二端口62；第三端口63；

除霜管7；第一端71；第二端72。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考图1A-图5C描述根据本发明实施例的热泵系统100。

如图1A-图5C所示，根据本发明实施例的热泵系统100包括压缩机1、四通阀2、室内机3、室外机4、节流装置5、除霜管7和用于导通或截止除霜管7的通断阀6。

具体地，压缩机1具有出口11和进口12，制冷剂从进口12进入到压缩机1内，并从出口11排出。

四通阀2具有第一阀口21、第二阀口22、第三阀口23和第四阀口24。第一阀口21与压缩机1的出口11相连，且第三阀口23与压缩机1的进口12相连。

室内机3具有第一室内机开口31和第二室内机开口32，制冷剂可以从第一室内机开口31和第二室内机开口32中的一个开口流入到室内机3中，并从另一个开口流出，如图1A所示，在制热模式中，从四通阀2流出的制冷剂通过第一室内机开口31进入室内机3，且从第二室内机开口32流出室内机3。如图1C所示，在制冷模式中，制冷剂通过第二室内机开口32进入室内机3，且从第一室内机开口31流出室内机3。第一室内机开口31与四通阀2的第二阀口22相连。

室外机4具有第一室外机开口41和第二室外机开口42，制冷剂可以从第一室外机开口41和第二室外机开口42中的一个开口流入到室外机4中，并从另一个开口流出室外机4，如图1A所示，在制热模式中，制冷剂通过第二室外机开口42进入室外机4，且从第一室外机开口41流出室外机4。如图1C所示，在制冷模式中，制冷剂通过第一室外机开口41进入室外机4，且从第二室外机开口42流出室外机4。第一室外机开口41与四通阀2的第四阀口24相连。

如图1A-图5C所示，节流装置5具有第一开口51和第二开口52，节流装置5的第一开口51与第二室内机开口32相连，节流装置5的第二开口52与第二室外机开口42相连。

在本发明的一些优选实施例中，室内机3和室外机4可以均为平行流换热器。平行流换热器具有体积小，换热效率高等优点，从而可以提高换热效率。

所述平行流换热器可以包括两个集流管，连接在两个集流管之间且具有制冷剂通道的多个扁管，和设在相邻两个扁管之间的翅片。具体地，如图6所示的室外机4的放大图，第一集流管401和第二集流管402之间连接有多个扁管403，扁管之间设有翅片404，第一集流管401和第二集流管402内部还可以设有隔板（图未示出），以对室外机4中的制冷剂流道进行分配。

在本发明的一些优选实施例中，所述平行流换热器可以是微通道换热器，换言之，室内机3和室外机4可以是微通道换热器。由此可以进一步提高热泵系统100的性能。

除霜管7的第一端71与压缩机1的出口11相连，且除霜管7的第二端72与第二室外机开口32相连。通断阀6用于导通或截止除霜管7，换言之，当通断阀6导通时，制冷剂可以流过除霜管7，当通断阀6截止时，制冷剂无法通过除霜管7。

下面描述根据本发明实施例的热泵系统100的运行。

根据本发明实施例的热泵系统100具有制冷、制热和化霜三种运行模式。在图1A-图5C中的箭头表示制冷剂的流向。

当热泵系统100制热时，通断阀6截止。制冷剂从压缩机1的出口11流出，经第一阀口21进入四通阀2，并从第二阀口22流出四通阀2。

从第二阀口22流出四通阀2的制冷剂从第一室内机开口31流入室内机3，经第二室内机开口32流出室内机3。从室内机3流出的制冷剂经节流装置5的第一开口51流入节流装置5，从节流装置5的第二开口52流出的制冷剂经室外机4的第二室外机开口42流入室外机4，然后，经室外机4的第一室外机开口41再经第四阀口42进入四通阀2，最后经第三阀口23和进口12返回压缩机，完成制热循环。

当热泵系统100制冷时，通断阀6截止。制冷剂从压缩机1的出口11流出，经第一阀口21进入四通阀2，并经第四阀口24流出四通阀2。

经第四阀口24流出四通阀2的制冷剂从第一室外机开口41流入室外机4，并经第二室外机开口42流出室外机4。从室外机4流出的制冷剂经节流装置5的第二开口52流入节流装置5，从节流装置5的第一开口51流出的制冷剂经室内机3的第二室内机开口32流入室内机3，从室内机3的第一室内机开口31流出的制冷剂经第二阀口22进入四通阀2，然后经第三阀口23和进口12返回压缩机，完成制冷循环。

当热泵系统在冬天进行制热时，室外机4经过一段时间后会积累霜层，影响换热效果，使热泵系统性能不断衰减，此时热泵系统100需要运行化霜模式，以对室外机4进行除霜。

当热泵系统100在除霜模式中运行时，通断阀6导通。制冷剂从压缩机1的出口11流出，经第一阀口21进入四通阀2，并经第四阀口24流出四通阀2。

从第四阀口24流出四通阀2的制冷剂的至少一部分，优选地从第四阀口24流出四通阀2的全部制冷剂流经通断阀6（即，进入除霜管7），流经通断阀6（即，流出除霜管7）的制冷剂通过第二室外机开口42进入室外机4，由于在制热循环中，制冷剂从第二室外机开口42进入室外机4，室外机4在第二室外机开口42所在的一端（例如图1A中的下端）结霜量大，因此，制冷剂通过第二室外机开口42进入室外机4，可以加快对室外机的化霜速度，缩短化霜时间，同时由于热泵系统100不再逆循环除霜，室内机3不会产生冷风，对室内温度影响小，室内温度稳定，制热波动小且效率提高，制热效果好。

室外机4内的制冷剂可以从第一室外机开口41流出室外机4，经第四阀口24返回四通阀2，并经第三阀口23和进口12返回压缩机1。

根据实施例的热泵系统100，在制热时，室外机4的制冷剂进口端（即第二室外机开口42所在的一端）的结霜量大，在进行化霜时，通过通断阀6导通除霜管7，从压缩机1排出的高温高压的制冷剂至少在除霜的初始阶段可以从第二室外机开口42进入到室外机4的结霜量大的制冷剂进口端，从而加快室外机4的化霜速度，缩短化霜时间。

在本发明的第一实施例中，如图1A-图1C所示，通断阀6可以是设在除霜管7上的电磁阀。通过控制电磁阀的导通和截止，可以根据热泵系统100的运行模式方便控制制冷剂的流向

图2A-2C示出了根据本发明第二实施例的热泵系统100。在本发明的第二实施例中，室外机4还具有第三室外机开口43，第三室外机开口43与第二室外机开口42位于室外机4的同一端（图2A中的下端），例如，在本发明的第二实施例中，如图2A-图2C所示，第三室外机开口43与第二室外机开口42位于室外机4的第二集流管402的两端，第三室外机开口43与除霜管7的第二端72和第二室外机开口42相连。由此，从除霜管7的第二端72流出的制冷剂的一部分可以从第二室外机开口42进入到室外机4，另一部分可以同时从第三室外机开口43进入到室外机4。通过在室外机4上设置第三室外机开口43，可以加快制冷剂进入到室外机4内的速度，提高化霜速度，减少化霜时间，并且对室外机4的化霜更加均匀。

根据本发明第二实施例的热泵系统100的其他结构和运行与根据本发明第一实施例的热泵系统100的结构和运行类似，这里不再详细描述。

在本发明的第三实施例中，如图3A-图3C所示，通断阀6可以是设在除霜管7上的电子膨胀阀。

在热泵系统100处于化霜模式时，如图3B所示，根据室外机4的结霜情况，可以通过控制电子膨胀阀的开启度而控制流入到除霜管7内的制冷剂量。例如，高温制冷剂从压缩机1排出后可以分为两部分，其中第一部分制冷剂流入到除霜管7内，第二部分制冷剂可以经过室内机3和节流装置5，并和第一部分制冷剂在除霜管7的第二端72汇集，通过第二室外机开口42进入室外机4内化霜。

与本发明第一和第二实施例不同的是，在本发明的第三实施例中，通过控制电子膨胀阀，从而根据需要调节进入除霜管7内的制冷剂量，从而实现不同的除霜要求，此时可以使室内机3保持一定程度的制热量，因此可以减少除霜对室内的温度的影响，提高热泵系统100运行的综合效率。

在图4A-图4C所示的本发明的第四实施例中，通断阀6可以是三通阀，三通阀具有第一端口61、第二端口62和第三端口63，其中第一端口61与除霜管7的第二端72相连，第二端口62与节流装置5的第二出口52相连，第三端口63与第二室外机开口42相连。

在热泵系统100处于除霜模式时，如图4B所示，三通阀导通除霜管7，至少一部分制冷剂可以通过除霜管7直接经第二室外机开口42进入室外机4,进行除霜。当一部分制冷剂通过除霜管7直接经第二室外机开口42进入室外机4时，另一部分制冷剂依次经过室内机3、节流装置5，最后经第二室外机开口42进入室外机4。

优选地，三通阀可以是比例调节阀，由此可以精确地调节通过除霜管7内的制冷剂量，即从第一端口61流出的制冷剂量。优选地，从第一端口61流出进入除霜管7的制冷剂量与从压缩机1出口排出的制冷剂量的比例在5%-95%的范围内，此外，可以根据除霜的进程连续调节上述比例，使得除霜控制更加精确，并且热泵系统100的综合效率保持平衡。可选地，三通阀可以是两位三通阀。

在图5A-图5C所示的本发明的第五实施例中，通断阀6可以是三通阀，与第四实施例不同的是，三通阀邻近除霜管7的第一端设置。具体地，三通阀的第一端口61与除霜管7的第一端71相连，第二端口62与压缩机1的出口11相连，第三端口63与四通阀2的第一阀口21相连。

在热泵系统100处于除霜模式时，制冷剂通过三通阀的第一端口61进入除霜管7，从而通过第二室外机开口42进入室外机4进行除霜。

优选地，通断阀6为三通比例调节阀，由此可以精确地调节通过除霜管7内的制冷剂量，即从第一端口61流入通断阀6的制冷剂量。优选地，从第一端口61流入通断阀6的制冷剂量与从压缩机1出口排出的制冷剂量的比例在5%-95%的范围内，此外，可以根据除霜的进程连续调节上述比例，使得除霜控制更加精确，并且热泵系统100的综合效率保持平衡。

根据本发明实施例的热泵系统100，可以通过对各个管路的管径的设计和控制实现分配制冷剂的流量的作用。

可以理解的是，热泵系统100的其他构成例如气液分离器，室内机3和室外机4的风扇和用于驱动风扇的电机是已知的，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种热泵系统，包括：

具有出口和进口的压缩机；

具有第一至第四阀口的四通阀，所述第一阀口与所述出口相连，所述第三阀口与所述进口相连；

室内机和室外机，所述室内机具有第一和第二室内机开口，所述室外机具有第一和第二室外机开口，所述第一室内机开口与所述第二阀口相连，所述第一室外机开口与所述第四阀口相连；

节流装置，所述节流装置具有第一和第二开口，所述节流装置的第一开口与所述第二室内机开口相连，所述节流装置的第二开口与所述第二室外机开口相连；

除霜管，所述除霜管的第一端与所述压缩机的出口相连而所述除霜管的第二端与所述第二室外机开口相连；和

用于导通或截止所述除霜管的通断阀。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述室外机还具有第三室外机开口，所述第三室外机开口与所述第二室外机开口位于所述室外机的同一端，所述第三室外机开口与所述除霜管的第二端和所述第二室外机开口相连。

3.根据权利要求1或2所述的热泵系统，其特征在于，所述通断阀为设在所述除霜管上的电磁阀或电子膨胀阀。

4.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述通断阀为三通阀，所述三通阀具有第一至第三端口，所述第一端口与所述除霜管的第二端相连，所述第二端口与所述节流装置的第二出口相连，所述第三端口与所述第二室外机开口相连。

5.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述通断阀为三通阀，所述三通阀具有第一至第三端口，所述第一端口与所述除霜管的第一端相连，所述第二端口与所述压缩机的出口相连，所述第三端口与所述四通阀的第一阀口相连。

6.根据权利要求4或5所述的热泵系统，其特征在于，所述三通阀为比例调节阀。

7.根据权利要求6所述的热泵系统，其特征在于，通过所述除霜管的制冷剂量与从所述压缩机的出口排出的制冷剂量的比例在5%-95%的范围内。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述室内机和室外机均为平行流换热器。

9.根据权利要求8所述的热泵系统，其特征在于，所述平行流换热器为微通道换热器。

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