CN103791569B - 热泵式空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热泵式空调系统。根据本发明的热泵式空调系统，包括压缩机；室内换热器和室外换热器；节流元件，串联设置在室内换热器和室外换热器之间；蓄热换热器，包括第一通道、第二通道和调节阀；四通阀具备第一阀口与第四阀口连通的第一状态，第一阀口与第二阀口连通的第二状态；第一截止阀，设置在与第二通道并联设置的连接压缩机与四通阀的通道中。通过控制各个阀体及相关液压控制元件的动作实现利用压缩机直接排出的高温制冷剂进行蓄热，在除霜时，相应除霜速度也会加快，且除霜时，室内机还在同步制热，因此对于室内温度波动影响小，舒适性高，提高了除霜时的加热效率。

Description

热泵式空调系统

技术领域

本发明涉及空调领域，特别地，涉及一种热泵式空调系统。

背景技术

目前常用的热泵式空调系统是在单冷空调系统基础上增加一个四通阀，制冷、制热是通过四通阀换向实现转换。由于机组在制热运行一段时间之后，室外换热器表面会出现结霜的情况，特别是随室外环境温度的降低，以及湿度的增加，结霜情况会越来越严重，直接影响到制热效果和舒适性。通常为了恢复机组的制热效果，机组需要转换为制冷运行进行除霜，这时室内机将无法制热，温度降低。另外在除霜结束转换到制热模式时，由于室内机出风温度低，很难达到快速制热的效果。上述因素都将严重影响到制热舒适性效果。

现有技术中公布了一种空调系统，该空调系统利用经过室内机冷凝之后的制冷剂来对蓄热换热器进行蓄热，但是这样就会导致了蓄热相变温度较低，从而导致蓄热换热器在除霜放热时的速度缓慢，使得除霜时间延长。同时这也会使得液态制冷剂在蓄热换热器内无法完全蒸发，导致大量液态制冷剂吸入到压缩机内，对其可靠性产生严重的影响。另外，在制热运行过程中蓄热换热器会始终处于蓄热状态，无法进行单独控制。

发明内容

本发明目的在于提供一种热泵式空调系统，以解决现有技术中空调系统除霜时加热制冷剂效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种热泵式空调系统，包括压缩机；室内换热器和室外换热器，通过四通阀与压缩机相连通；节流元件，串联设置在室内换热器和室外换热器之间；蓄热换热器，包括第一通道、第二通道和调节阀；第一通道的第一端接口设置在室内换热器和室外换热器之间，第一通道的第二端接口与四通阀相连通，调节阀串联设置在蓄热换热器的第一通道中；四通阀的第一阀口与室外换热器相连通，第二阀口与压缩机的进口相连通，第三阀口与室内换热器相连通，第四阀口与压缩机的出口和第一通道的第二端口相连通；四通阀具备第一阀口与第四阀口连通的第一状态，第一阀口与第二阀口连通的第二状态；第一截止阀，设置在与第二通道并联设置的连接压缩机与四通阀的通道中。

进一步地，热泵式空调系统还包括控制系统，控制热泵式空调系统的工作状态的切换。

进一步地，热泵式空调系统还包括气液分离器，气液分离器的进口与蓄热换热器相连通，气液分离器的出口与压缩机的进口相连通。

进一步地，热泵式空调系统还包括油分离器，油分离器的进口与压缩机的出口相连通；油分离器的出口与四通阀的第四阀口和/或蓄热换热器的第一通道的第二端口相连通。

进一步地，气液分离器的出口与油分离器的出油口相连通。

进一步地，热泵式空调系统还包括毛细管，串联设置在蓄热换热器的第二通道中。

进一步地，热泵式空调系统还包括第二截止阀，与室外节流元件并联设置。

进一步地，热泵式空调系统还包括加热装置，设置在蓄热换热器中。

进一步地，节流元件包括室内节流元件和室外节流元件，室内节流元件和室外节流元件依次串联设置在室内换热器和室外换热器之间。

本发明具有以下有益效果：

通过控制各个阀体及相关液压控制元件的动作实现利用压缩机直接排出的高温制冷剂进行蓄热，因此相变材料的相变温度点可以提高，在除霜时，相变材料与制冷剂的温差加大，相变材料的放热速度快，相应除霜速度也会加快，且除霜时，室内机还在同步制热，因此对于室内温度波动影响小，舒适性高，提高了除霜时的加热效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的热泵式空调系统制冷时的运行示意图；

图2是根据本发明的热泵式空调系统制热时的运行示意图；

图3是根据本发明的热泵式空调系统制热和蓄热时的运行示意图；

图4是根据本发明的热泵式空调系统制热和除霜时的运行示意图；以及

图5是根据本发明的热泵式空调系统具有其他热源的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1至图5，根据本发明的热泵式空调系统，包括压缩机1；室内换热器4和室外换热器8，通过四通阀3与压缩机1相连通；节流元件，串联设置在室内换热器4和室外换热器8之间；蓄热换热器11，包括第一通道、第二通道和调节阀12；第一通道的第一端接口设置在室内换热器4和室外换热器8之间，第一通道的第二端接口与四通阀3相连通，调节阀12串联设置在蓄热换热器11的第一通道中；四通阀3的第一阀口与室外换热器8相连通，第二阀口与压缩机1的进口相连通，第三阀口与室内换热器4相连通，第四阀口与压缩机1的出口和第一通道的第二端口相连通；四通阀3具备第一阀口与第四阀口连通的第一状态，第一阀口与第二阀口连通的第二状态；第一截止阀9，设置在与第二通道并联设置的连接压缩机1与四通阀3的通道中。通过控制各个阀体及相关液压控制元件的动作实现利用压缩机直接排出的高温制冷剂进行蓄热，因此相变材料的相变温度点可以提高，在除霜时，相变材料与制冷剂的温差加大，相变材料的放热速度快，相应除霜速度也会加快，且除霜时，室内机还在同步制热，因此对于室内温度波动影响小，舒适性高，提高了除霜时的加热效率。

参见图1至图5，热泵式空调系统还包括控制系统，控制热泵式空调系统的工作状态的切换。热泵式空调系统还包括气液分离器10，气液分离器10的进口与蓄热换热器11相连通，气液分离器10的出口与压缩机1的进口相连通。热泵式空调系统还包括油分离器2，油分离器2的进口与压缩机1的出口相连通；油分离器2的出口与四通阀3的第四阀口和/或蓄热换热器11第一通道的第二端口相连通。热泵式空调系统气液分离器10的出口与油分离器2的出油口相连通。热泵式空调系统还包括毛细管13，串联设置在蓄热换热器11的第二通道中。热泵式空调系统还包括第二截止阀6，与室外节流元件7并联设置。热泵式空调系统还包括加热装置14，设置在蓄热换热器11中。节流元件包括室内节流元件5和室外节流元件7，室内节流元件5和室外节流元件7依次串联设置在室内换热器4和室外换热器8之间。

在热泵空调系统开始进行制热运行时与普通的空调系统制热运行方式一样。开始时，与室内换热器4相并联的蓄热换热器流路第一截止阀9开通，因此从压缩机1排气口排出的高温高压制冷剂在通过四通阀3之前一分为二，一路制冷剂进入蓄热换热器11内，高温制冷剂与蓄热换热器11内填充的相变材料进行热交换，相变材料吸收热量，并发生相变，将热量存储在换热器内；另一路制冷剂经过四通阀3进入室内换热器4进行换热，为室内环境提供热量。这两路制冷剂分别进行热交换之后在室外换热器8入口前汇合，然后一起流入室外换热器8、四通阀3、气液分离器10，最后返回压缩机1内，实现制热、蓄热运行循环。当控制系统检测到蓄热换热器11内热量存储足够时，则该蓄热回路第一截止阀9断开，制冷剂不再经过蓄热换热器11内，此时空调系统只进行单纯的制热运行。

当空调系统制热运行一段时间之后需要进行除霜时，控制系统进行相应的控制。从压缩机1排出的高温制冷剂继续流入室内换热器4，为室内提供热量。为了加快除霜速度，一般此时室内风机需转换为最低档运行。此时从室内换热器4出来的制冷剂还具有一定的热量，然后通过第二截止阀6直接进入室外换热器8，制冷剂放热对其进行除霜，同时制冷剂也被冷凝成液体，当然此时室外风机需要停机。随后，冷凝之后的制冷剂经过节流之后进入蓄热换热器11内，低温低压的制冷剂液体与相变材料进行热交换，制冷剂从相变材料中吸取热量进行蒸发，而相变材料则通过发生相变对外放热。制冷剂在蓄热换热器内蒸发完之后又返回到压缩机1内，从而实现连续制热、除霜运行循环。

参见图1，本方案在制冷运行时与普通空调系统是一样。调节阀12关闭，第一截止阀9打开。压缩机1排出的高温气体经过油分离器2、四通阀3(处于第一状态)之后进入室外机换热器进行冷凝成为液体，然后经过第二截止阀6或室外节流元件7，进入室内机，在内机经过节流元件5节流之后变成低温低压的液体，制冷剂在室内换热器内与室内环境进行换热蒸发，为室内提供冷量。制冷剂蒸发之后再经过四通阀3、第一截止阀9，进入气液分离器10内，最后返回到压缩机1内。

参见图2，制热时系统循环与普通热泵制热循环一样。第二截止阀6关闭，第一截止阀9打开。制热时，四通阀3得电进行切换至第二状态，压缩机1的排气分别经过油分离器2、四通阀3进入到室内换热器进行热交换，对室内进行供热，同时制冷剂气体得到冷凝。接着制冷剂分别经过室内节流元件5和室外节流元件7节流之后进入室外换热器进行蒸发，随后制冷剂气体通过四通阀3、第一截止阀9，进入气液分离器10，最后又回到压缩机1。

参见图3，在制热运行时，可以实现对蓄热换热器11进行蓄热。在蓄热换热器11中填充有相变材料。需要蓄热时，第二截止阀6关闭，第一截止阀9打开，调节阀12打开，四通阀3得电切换至第二状态。压缩机1的排气在四通阀3前一分为二，一路沿制热流路进行制热(经过压缩机1、油分离器2、四通阀3、室内换热器4、室内节流元件5、室外节流元件7、室外换热器8、四通阀3、第一截止阀9、气液分离器10、压缩机1)，另外一路在直接进入蓄热换热器11内与蓄热材料进行热交换，相变材料吸热并发生相变，将热量储存起来，然后经过调节阀12流到室外节流元件7前与来自室内换热器4的制冷剂汇合，最终返回压缩机1。

参见图4，在制热运行模式下，如果检测到室外换热器8需要除霜时，控制系统则进入制热除霜运行状态，实现连续制热，并同时除霜。此时，第二截止阀6打开，第一截止阀9关闭，调节阀12关闭。压缩机1的排气分别通过油分离器2、四通阀3进入室内换热器4进行热交换为室内供热，同时室内风机转为低风档；然后被冷凝后的中温高压制冷剂分别经过室内节流元件5、第二截止阀6进入室外换热器，对其进行除霜(此时室外风机关闭)。对冷凝器进行除霜之后的制冷剂得到进一步冷凝，变成制冷剂液体，然后通过四通阀，进入到蓄热换热器11内。制冷剂液体在蓄热换热器内被节流毛细管13节流成低温低压的制冷剂，接着与已经蓄满热量的相变蓄热材料进行热交换，制冷剂蒸发吸热，相变材料发生相变放热。最后制冷剂经气液分离器2返回到压缩机1内，这样就实现了连续制热的除霜运行循环。

参见图5，在蓄热换热中，当蓄热换热器11内所存储的热量不足时，还可以设置如电加热等的辅助加热装置14。当除霜时，如果蓄热换热器中所存储的热量不足时，则辅助加热装置14即可投入工作进行补充。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

通过控制各个阀体及相关液压控制元件的动作实现利用压缩机直接排出的高温制冷剂进行蓄热，因此相变材料的相变温度点可以提高，在除霜时，相变材料与制冷剂的温差加大，相变材料的放热速度快，相应除霜速度也会加快，且除霜时，室内机还在同步制热，因此对于室内温度波动影响小，舒适性高，提高了除霜时的加热效率。蓄热换热器设置灵活，控制方便，可以有效地避免制热除霜运行时的液击情况，提高机组的运行可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热泵式空调系统，其特征在于，包括：

压缩机(1)；

室内换热器(4)和室外换热器(8)，通过四通阀(3)与所述压缩机(1)相连通；

节流元件，串联设置在所述室内换热器(4)和所述室外换热器(8)之间；

蓄热换热器(11)，包括第一通道、第二通道和调节阀(12)；所述第一通道的第一端接口设置在所述室内换热器(4)和所述室外换热器(8)之间，所述第一通道的第二端接口与所述四通阀(3)相连通，所述调节阀(12)串联设置在所述蓄热换热器(11)的所述第一通道中；

所述四通阀(3)的第一阀口与所述室外换热器(8)相连通，第二阀口与所述压缩机(1)的进口相连通，第三阀口与所述室内换热器(4)相连通，第四阀口与所述压缩机(1)的出口和所述第一通道的第二端口相连通；所述四通阀(3)具备所述第一阀口与所述第四阀口连通的第一状态，所述第一阀口与所述第二阀口连通的第二状态；

第一截止阀(9)，设置在与所述第二通道并联设置的连接所述压缩机(1)与所述四通阀(3)的通道中。

2.根据权利要求1所述的热泵式空调系统，其特征在于，还包括控制系统，控制所述热泵式空调系统的工作状态的切换。

3.根据权利要求1所述的热泵式空调系统，其特征在于，还包括气液分离器(10)，所述气液分离器(10)的进口与所述蓄热换热器(11)相连通，所述气液分离器(10)的出口与所述压缩机(1)的进口相连通。

4.根据权利要求3所述的热泵式空调系统，其特征在于，还包括油分离器(2)，所述油分离器(2)的进口与所述压缩机(1)的出口相连通；所述油分离器(2)的出口与所述四通阀(3)的第四阀口和/或所述蓄热换热器(11)的第一通道的第二端口相连通。

5.根据权利要求4所述的热泵式空调系统，其特征在于，所述气液分离器(10)的出口与所述油分离器(2)的出油口相连通。

6.根据权利要求1所述的热泵式空调系统，其特征在于，还包括毛细管(13)，串联设置在所述蓄热换热器(11)的所述第二通道中。

7.根据权利要求1所述的热泵式空调系统，其特征在于，还包括第二截止阀(6)，与室外节流元件(7)并联设置。

8.根据权利要求1所述的热泵式空调系统，其特征在于，还包括加热装置(14)，设置在所述蓄热换热器(11)中。

9.根据权利要求1所述的热泵式空调系统，其特征在于，所述节流元件包括室内节流元件(5)和室外节流元件(7)，所述室内节流元件(5)和所述室外节流元件(7)依次串联设置在所述室内换热器(4)和所述室外换热器(8)之间。