CN103968602B - 空气源热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空气源热泵系统。该空气源热泵系统包括压缩机、第一换热器、第二换热器以及主节流装置，该空气源热泵系统还包括中压罐，该中压罐具有进液口，该进液口与第一换热器的第一液体出口连接以使中压罐和第一换热器组成同压连通器，并使第一换热器内的制冷剂液体在重力作用下流入中压罐。根据本发明的空气源热泵系统，因将第一换热器的液体出口与中压罐的进液口连通，使第一换热器中的制冷剂液体得以在重力的作用下顺利地流入中压罐中，当第一换热器作为蒸发器使用时，压缩机在起动时不会从第一换热器中吸入制冷剂液体，保证了压缩机的安全。同时，还可以通过将中压罐封闭使中压罐成为存液罐，方便售后服务工作的进行。

Description

空气源热泵系统

技术领域

本发明涉及空气源热泵系统技术领域，尤其涉及一种应用中压罐的空气源热泵系统。

背景技术

空气源热泵系统中的压缩机在起动时存在从换热器中吸入制冷剂液体的风险，为防止压缩机起动时吸气带液，现有的空气源热泵系统通常会在压缩机的吸气口前设置气液分离器。但是气液分离器并不能彻底地消除制冷剂液体进入压缩机的隐患，而且气液分离器还会对空气源热泵系统的性能产生负面的影响。

因此，需要优化现有的空气源热泵系统，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种空气源热泵系统，包括压缩机、第一换热器、第二换热器以及主节流装置，该空气源热泵系统还包括中压罐，所述中压罐具有进液口，所述进液口与所述第一换热器的第一液体出口连接以使所述中压罐和所述第一换热器组成同压连通器，并使所述第一换热器内的制冷剂液体在重力作用下流入所述中压罐。

优选地，所述第一液体出口包括制冷剂侧液体出口和液体口。

优选地，所述进液口包括制冷剂侧进液口和混合进液口，所述制冷剂侧进液口与所述制冷剂侧液体出口连接，所述混合进液口与所述液体口连接。

优选地，在所述制冷剂侧液体出口与所述制冷剂侧进液口之间设置有用于控制所述第一换热器排液的无压差关闭阀。

优选地，所述无压差关闭阀为无压差电子膨胀阀。

优选地，在所述液体口与所述混合进液口之间依次设置有第一单向阀和第一电磁阀。

优选地，所述中压罐的所述混合进液口还与所述第二换热器的第二液体出口连接，以使所述第二换热器内的制冷剂液体流入所述中压罐。

优选地，在所述第二液体出口与所述混合进液口之间依次设置有第二单向阀和所述第一电磁阀。

优选地，所述中压罐的内部腔体低于或部分低于所述第一换热器的制冷剂侧的最低点。

优选地，在所述中压罐的底部设置有排液口，所述排液口与所述主节流装置的下游出口连接，所述排液口与所述主节流装置的所述下游出口之间设置有第二电磁阀、第三单向阀。

优选地，该空气源热泵系统还包括经济器，所述经济器具有补气管，所述压缩机为螺杆式压缩机，所述螺杆式压缩机具有补气口，所述中压罐还包括第一进气口，所述补气管通过所述第一进气口伸入所述中压罐的内部，所述补气管位于所述中压罐内部的部分设置有连通孔，所述补气管通过所述连通孔与所述中压罐连通，并且所述第一进气口与所述补气口连接。

优选地，所述中压罐还包括第二进气口，所述第二进气口通过第三电磁阀与所述压缩机的排气口连接。

根据本发明的空气源热泵系统，因将第一换热器的液体出口与中压罐的进液口连通，使第一换热器中的制冷剂液体得以在重力的作用下顺利地流入中压罐中，当第一换热器作为蒸发器使用时，压缩机在起动时不会从第一换热器中吸入制冷剂液体，保证了压缩机的安全。同时，还可以通过将中压罐封闭使中压罐成为存液罐，方便售后服务工作的进行。

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为根据本发明一种实施方式的具有双回路的空气源热泵系统的组成结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明公开了一种空气源热泵系统，如图1所示，该空气源热泵系统包括压缩机10、第一换热器30、第二换热器50以及主节流装置70，这些部件之间的管路连接属于本领域技术人员知晓的内容，本文对此不再赘述。为了避免空气源热泵系统中的压缩机10在起动时将第一换热器30中的制冷剂液体吸入而造成吸气带液，该空气源热泵系统中还包括中压罐90。将中压罐90的进液口与第一换热器30的液体出口连接，使二者组成同压连通器，这样，第一换热器30内的制冷剂液体就可以在重力的作用下流入中压罐90。

优选地，为了使制冷剂液体在重力的作用下顺畅地流入中压罐90，可以在布置中压罐90时将中压罐90设置得低于第一换热器30的制冷剂侧的最低点。具体地，是使中压罐90的内部腔体整体低于或者部分低于第一换热器30的制冷剂侧的最低点。这里提到的制冷剂侧是指第一换热器30上靠近第一换热器30中容纳制冷剂的内部管路或腔体的一侧。

作为第一换热器30的液体出口使用的可以是第一换热器30的液体口33，也可以是独立设置在第一换热器30的制冷剂侧的制冷剂侧液体出口31。而中压罐90的进液口可以只使用一个接口。此时，可以使用三通接头同时连接液体口33、制冷剂侧液体出口31以及进液口，使从液体口33和制冷剂侧液体出口31流出的制冷剂液体在三通接头处汇合后一同经进液口流入中压罐90。

在本发明一种优选的实施方式中，中压罐90的进液口也可以包括两个，其中一个为用于与第一换热器30的制冷剂侧液体出口31连接的制冷剂侧进液口91，另一个为用于与第一换热器30的液体口33连接的混合进液口93。这样的设置使从制冷剂侧液体出口31和液体口33流出的制冷剂液体具有专属于自己的流通路径，只要其中一条路径能够正常流通，就能够保证制冷剂液体正常流入中压罐90。

制冷剂液体从第一换热器30流入中压罐90所带来的好处是，首先，空气源热泵系统中的四通阀切换时，高压侧会变成低压侧，高压侧中的制冷剂液体一部分由于压力的突然降低会闪发成气体，另一部分如果不做处理就会被完全吸入压缩机10从而引起液压缩。因此，如果空气源热泵系统要进行模式切换，比如从制冷模式(或化霜模式)切换成制热模式，高压侧的第二换热器50中的制冷剂液体就会排放到中压罐90中，然后控制四通阀进行模式切换。又如从制热模式切换成制冷模式(或化霜模式)，第一换热器30中的制冷剂液体会排放到中压罐90中，然后控制四通阀进行模式切换。通过这种方式防止高压侧中的制冷剂液体在四通阀切换后大量涌入压缩机10中，从而避免压缩机10的液压缩风险。

其次，由于环境温度和水温的变化，空气源热泵系统中的制冷剂液体会进行迁移，并且制冷剂液体总是倾向于迁移到温度比较低的换热器中。比如在夏天，环境温度比较高，则第二换热器50中的制冷剂液体就可能迁移到水温比较低的第一换热器30中，时间长了，第一换热器30中就会存储大量的制冷剂液体。但是在将迁移到第一换热器30中的制冷剂液体排放到中压罐90后，压缩机10仍能正常起动。又如在冬天，由于环境温度比较低，第一换热器30中的热水温度比较高，制冷剂液体有向第二换热器50迁移的倾向，但是这种迁移其实是不存在的，因为第一换热器30中的液体已经流到中压罐90中，第一换热器30中已无制冷剂液体可迁移，或者即便迁移，由于压缩机10是以制冷模式起动，第二换热器50是高压侧，压缩机10也能避免带液起动。

进一步优选地，可以在第一换热器30的制冷剂侧液体出口31与中压罐90的制冷剂侧进液口91之间设置无压差关闭阀40，以实现对第一换热器30的排液控制。该无压差关闭阀40可以优选采用无压差电子膨胀阀。

当压缩机10停机后，无压差关闭阀40就会自动打开，使第一换热器30中的制冷剂液体源源不断地排到中压罐90中。而在压缩机10起动前，将无压差关闭阀40关闭使中压罐90与主回路隔离，由于第一换热器30中的制冷剂液体已经在压缩机10停机后排入中压罐90中，所以压缩机10再次起动时就不会有大量的制冷剂液体涌入压缩机10，从而避免了对压缩机10的损害。此外，如果压缩机10在运行过程中机组失电，且此时大量制冷剂液体就会流入第一换热器30中，如果机组恢复供电后，立即起动压缩机10，还是可能出现制冷剂液体流入压缩机10的风险。为了避免这种风险，空气源热泵系统一旦得电，无压差关闭阀40就会被打开，在第一换热器30中的制冷剂液体经过足够长的时间排放到中压罐90中后才会容许起动压缩机10，从而避免压缩机10带液起动的风险。

同样优选地，可以在第一换热器30的液体口33与中压罐90的混合进液口93之间依次设置第一单向阀66-1和第一电磁阀61。其中，第一单向阀66-1用来保证制冷剂液体不会回流，第一电磁阀61的作用则在于控制第一换热器30的排液。

由于第一换热器30会将制冷剂液体排入中压罐90中，这就有可能造成空气源热泵系统出现制冷剂不足的情况，为了保证空气源热泵系统具有足够的制冷剂以供使用，优选地，可以在中压罐90的底部设置用于排放制冷剂液体的排液口95，通过该排液口95使中压罐90中的制冷剂液体参与到空气源热泵系统的制冷剂循环中。进一步优选地，可以将中压罐90的排液口95与空气源热泵系统的主节流装置70(参见图1)的下游出口连通，以使中压罐90中的制冷剂液体得以排入主节流装置70的下游处。并且在排液口95与主节流装置70的下游出口之间设置第二电磁阀63和第三单向阀66-3。

至于中压罐90中的制冷剂液体如何排放，可以有以下两种方式。

首先，可以利用空气源热泵系统中的经济器20(参见图1)，将该经济器20的补气管21通过中压罐90的第一进气口97伸入中压罐90的内部，并在补气管21位于中压罐90内部的部分设置连通孔(图中未示出)。于是，补气管21就通过该连通孔与中压罐90的内部连通。通过这样的设置，一方面可以防止补气管21中的油进入中压罐90中，造成可能的低油位。另一方面，由于连通孔的存在，使中压罐90中的压力与补气压力(压力值介于压缩机的吸气压力与排气压力之间的中间压力)接近，由于中压灌90与主节流装置70下游存在压差，中压罐90中的制冷剂液体会顺利地引回到空气源热泵系统中。

在该种方式中，进入第一进气口97的气体的压力为介于压缩机10的吸气压力和排气压力之间的中间压力。为了获得具有中间压力的气体，需要将第一进气口97与压缩机10的补气口10a连接，这里提到的压缩机10可以是螺杆式压缩机，也可以是涡旋式压缩机或离心式压缩机。

另一种方式是利用空气源热泵系统中的压缩机10(参见图1)的排气压力，在中压罐90上设置第二进气口99，将中压罐90的第二进气口99与压缩机10的排气口10b连通，并在二者之间的管路上设置第三电磁阀65。之所以这样设置，是因为要想将中压罐90中的制冷剂液体顺利的引回到空气源热泵系统中，必须保证在需要引制冷剂液体回空气源热泵系统的时候，将中压罐90中的压力提高到一定的水平。当空气源热泵系统运行时，在需要把中压罐90中的制冷剂液体引回到空气源热泵系统中的时候，需要开启第三电磁阀65，以使中压罐90中的压力升高，从而保证中压罐90中的制冷剂液体顺利地引回到空气源热泵系统中。

在本发明另一种优选的实施方式中，中压罐90的混合进液口93还与第二换热器50的第二液体出口51连接，使第二换热器50内的制冷剂液体流入中压罐90，并且在第二液体出口51与混合进液口93之间依次设置有第二单向阀66-2和第一电磁阀61。在这里，从第二换热器50的第二液体出口51流出的制冷剂液体经过第二单向阀66-2后与从第一换热器30的液体口33流出的制冷剂液体汇合，两股制冷剂液体一同流向第一电磁阀61，随后再一同经混合进液口93流入中压罐90。这样，在制热模式或制冷模式(化霜模式)切换前，先将第一换热器30和第二换热器50中的制冷剂液体排放到中压罐90中，然后再控制四通阀进行模式切换，从而避免压缩机10的液压缩风险。

此外，关于热泵机组中中压罐90的结构及安装方式，优选采用卧式中压罐水平方式安装，有利于机组管路的优化布置，并且节省空间，方便安装和售后维修等。

上述内容是对应图1所示的双回路的空气源热泵系统，这些内容对于未在图中示出的单回路的空气源热泵系统也同样适用。

综上所述，本发明提供的空气源热泵系统，因将第一换热器的液体出口与中压罐的进液口连通，使第一换热器中的制冷剂液体得以在重力的作用下顺利地流入中压罐中，当第一换热器作为蒸发器使用时，压缩机在起动时不会从第一换热器中吸入制冷剂液体，保证了压缩机的安全。同时，还可以通过将中压罐封闭使中压罐成为存液罐，方便售后服务工作的进行。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (12)

1.一种空气源热泵系统，包括压缩机(10)、第一换热器(30)、第二换热器(50)以及主节流装置(70)，其特征在于，还包括中压罐(90)，所述中压罐(90)具有进液口，所述进液口与所述第一换热器(30)的第一液体出口连接以使所述中压罐(90)和所述第一换热器(30)组成同压连通器，并使所述第一换热器(30)内的制冷剂液体在重力作用下流入所述中压罐(90)。

2.按照权利要求1所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述第一液体出口包括制冷剂侧液体出口(31)和液体口(33)。

3.按照权利要求2所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述进液口包括制冷剂侧进液口(91)和混合进液口(93)，所述制冷剂侧进液口(91)与所述制冷剂侧液体出口(31)连接，所述混合进液口(93)与所述液体口(33)连接。

4.按照权利要求3所述的空气源热泵系统，其特征在于，在所述制冷剂侧液体出口(31)与所述制冷剂侧进液口(91)之间设置有用于控制所述第一换热器(30)排液的无压差关闭阀(40)。

5.按照权利要求4所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述无压差关闭阀(40)为无压差电子膨胀阀。

6.按照权利要求3所述的空气源热泵系统，其特征在于，在所述液体口(33)与所述混合进液口(93)之间依次设置有第一单向阀(66-1)和第一电磁阀(61)。

7.按照权利要求6所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述中压罐(90)的所述混合进液口(93)还与所述第二换热器(50)的第二液体出口(51)连接，以使所述第二换热器(50)内的制冷剂液体流入所述中压罐(90)。

8.按照权利要求7所述的空气源热泵系统，其特征在于，在所述第二液体出口(51)与所述混合进液口(93)之间依次设置有第二单向阀(66-2)和所述第一电磁阀(61)。

9.按照权利要求1所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述中压罐(90)的内部腔体低于或部分低于所述第一换热器(30)的制冷剂侧的最低点。

10.按照权利要求1所述的空气源热泵系统，其特征在于，在所述中压罐(90)的底部设置有排液口(95)，所述排液口(95)与所述主节流装置(70)的下游出口连接，所述排液口(95)与所述主节流装置(70)的所述下游出口之间设置有第二电磁阀(63)、第三单向阀(66-3)。

11.按照权利要求10所述的空气源热泵系统，其特征在于，还包括经济器(20)，所述经济器(20)具有补气管(21)，所述压缩机(10)为螺杆式压缩机，所述螺杆式压缩机具有补气口(10a)，所述中压罐(90)还包括第一进气口(97)，所述补气管(21)通过所述第一进气口(97)伸入所述中压罐(90)的内部，所述补气管(21)位于所述中压罐(90)内部的部分设置有连通孔，所述补气管(21)通过所述连通孔与所述中压罐(90)连通，并且所述第一进气口(97)与所述补气口(10a)连接。

12.按照权利要求10所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述中压罐(90)还包括第二进气口(99)，所述第二进气口(99)通过第三电磁阀(65)与所述压缩机(10)的排气口(10b)连接。