CN104819594B - 一种冷冻再生的溶液除霜型热泵机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷冻再生的溶液除霜型热泵机组,包括压缩机、四通阀、室内换热器、室外换热器、气液分离器、位于室外换热器下部的溶液收集盘、设置在溶液收集盘中的溶液再生换热器、溶液泵、换热器喷淋器、风机、第一节流组件和第二节流组件;冬季室外换热器结霜时,喷淋系统开启,喷洒的浓溶液有效去除室外换热器表面霜层,保证机组高效运行;溶液再生运行时,充分利用蒸发侧制冷剂的冷量将溶液中水分冷冻成冰,再用冷凝侧制冷剂的过冷热进行脱冰,将冰块去除后实现溶液再生。本发明有效解决了除霜溶液再生难的问题,避免了常规热泵机组除霜的能量损失和四通换向阀频繁换向对压缩机的损害,提高了机组制热性能,实现机组在除霜时连续高效运行。

Description

一种冷冻再生的溶液除霜型热泵机组
技术领域
[0001] 本发明属于热栗空调技术领域,特别是一种冷冻再生的溶液除霜型热栗机组。
背景技术
[0002] 研究发现,只有同时满足翅片管表面温度低于凝结水的凝固温度和翅片表面温度低于室外空气所对应的露点温度这两个条件时,空气源热栗室外换热器翅片表面才可能结霜。
[0003] 基于以上结霜机理,闫凌提出了一种无霜空气源热栗新系统(闫凌,无霜空气源热栗系统喷淋溶液特性变化规律研究,哈尔滨工业大学,2011),该系统在传统空气源热栗的室外机部分外加一个溶液喷淋系统。当室外换热器结霜到达一定程度时,开启溶液喷淋系统,在室外机翅片管前和后,迎风喷洒除湿溶液,室外空气先与液滴大面积接触换热除湿,从而降低空气露点温度;喷淋的除湿溶液对结霜的室外换热器表面进行冲刷融霜作用;接着除湿后空气与喷液蒸发器盘管(室外换热器)表面的防冻液之间进行热湿交换,防冻液膜可以降低冰点,从而破坏了结霜的必要条件,达到无霜的目的。但该文中并未就除湿溶液的再生问题做过多探讨。
[0004] 付慧影在2012年哈尔滨工业大学硕士学位论文中提出了两种无霜空气源热栗系统除湿溶液的再生方式(付慧影,无霜空气源热栗系统除湿溶液再生方式及特性研究,哈尔滨工业大学,2012),分别为季节性再生方式和实时性再生方式。其季节性再生方式为:在冬季喷淋系统运行时不对除湿溶液采取任何再生措施,用溶液罐集中后利用夏季制冷运行时的冷凝热对溶液进行再生;该方式虽然可以较好地实现溶液的再生,但溶液罐储存了整个冬季运行除霜后形成的稀溶液,需要较大的除湿溶液储备和存储空间;其实时性再生方式为:在室外换热器部分添加了用于溶液再生的再生器,再生所需热量由热栗制冷剂过冷区的过冷热量来提供。该方式虽可以大大减小系统体积,但是由于热栗系统的冷凝温度相对较低,较难达到溶液的再生温度,并且通过制冷剂过冷而得到的热量较少,难以满足溶液再生所需的热量。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种冷冻再生的溶液除霜型热栗机组,以解决现有技术中溶液难以再生和溶液罐过大等问题,在保证冬季除霜的条件下,实现机组全年连续高效运行,提高空气源热栗机组的经济性和可靠性。
[0006]实现本发明目的的技术方案为:一种冷冻再生的溶液除霜型热栗机组,包括压缩机、四通阀、室内换热器、室外换热器、气液分离器、位于室外换热器下部的溶液收集盘、溶液栗、换热器喷淋器和风机,室外空气在风机的作用下经过室外换热器,所述冷冻再生的溶液除霜型热栗机组还包括溶液再生换热器、第一节流组件和第二节流组件;
[0007] 所述压缩机的排气口经四通阀和室内换热器的入口相连,室内换热器的出口与第一节流组件的入口相连,第一节流组件的出口和溶液再生换热器的入口相连,溶液再生换热器的出口经第二节流组件与室外换热器的入口相连,室外换热器的出口依次经四通阀和气液分离器后与压缩机的吸气口相连,所述压缩机的排气口、四通阀、室内换热器、第一节流组件、溶液再生换热器、第二节流组件、室外换热器、四通阀、气液分离器和压缩机的吸气口构成蒸气压缩式热栗循环回路;所述溶液再生换热器设置在溶液收集盘内部,用于冷冻再生室外换热器流出的溶液;溶液收集盘内的溶液被溶液再生器冷冻再生后,经溶液栗抽吸,由换热器喷淋器喷淋在室外换热器上。
[0008] 本发明与现有技术相比,具有以下优点和突出性效果:⑴本发明增设了溶液喷淋系统,并且在溶液收集盘中放置了溶液再生换热器,冬季室外换热器结霜时,喷淋系统开启,喷洒的浓溶液有效去除室外换热器表面霜层,保证机组高效运行;(2)本发明利用节流后的低温制冷剂对溶液收集器中的稀溶液冷冻再生,有效解决了除霜溶液再生难的问题,避免了常规热栗机组除霜的能量损失和四通换向阀频繁换向对压缩机的损害,提高机组制热性能并可实现机组在除霜时连续高效运行;(3)本发明还利用冷凝侧制冷剂的过冷热进行脱冰,大幅降低了除冰难度,提高了溶液冷冻再生的实用性;(4)本发明不仅可以实现机组冬季的连续高效运行,还可在夏季充分利用溶液再生换热器散热,从而扩大冷凝器的换热面积,提高机组夏季的运行效率。
[0009]下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
附图说明
[0010]图1为本发明的冷冻再生的溶液除霜型热栗机组的第一实施例的原理图。
[0011]图2为本发明的冷冻再生的溶液除霜型热栗机组的第二实施例的原理图。
具体实施方式
[0012] 结合图1、图2,本发明的冷冻再生的溶液除霜型热栗机组,包括压缩机1、四通阀2、室内换热器3、室外换热器8、气液分离器9、位于室外换热器下部的溶液收集盘10、溶液栗
11、换热器喷淋器12和风机7,室外空气在风机7的作用下经过室外换热器8,其特征在于:所述冷冻再生的溶液除霜型热栗机组还包括溶液再生换热器5、第一节流组件4和第二节流组件6 ;
[0013] 所述压缩机I的排气口经四通阀2和室内换热器3的入口相连,室内换热器3的出口接于第一节流组件4的入口,第一节流组件4的出口和溶液再生换热器5的入口相连,溶液再生换热器5的出口经第二节流组件6后进入室外换热器8,室外换热器8的出口依次再经四通阀2和气液分离器9后到达压缩机I的吸气口,所述压缩机I的排气口、四通阀2、室内换热器
3、第一节流组件4、溶液再生换热器5、第二节流组件6、室外换热器8、四通阀2、气液分离器9和压缩机I的吸气口顺序连接构成蒸气压缩式热栗循环回路;所述溶液再生换热器5设置在溶液收集盘10内部,用于冷冻再生室外换热器8流出的溶液;溶液收集盘10内的溶液被溶液再生器5冷冻再生后,经溶液栗11抽吸,由换热器喷淋器12喷淋在室外换热器8上。
[0014] 所述第一节流组件4和第二节流组件6均为电子膨胀阀;
[0015]或者,所述的第一节流组件4由第一阀门4-1与第一热力膨胀阀4-2并联组成,第一阀门4-1与第一热力膨胀阀4-2的一端同时与室内换热器3的出口相连,另一端均与溶液再生换热器5的入口相连;控制第一热力膨胀阀4-2开度的第一热力膨胀阀感温包放置在气液分呙器9的入口管路上;
[0016] 所述的第二节流组件6由第二阀门6-1与第二热力膨胀阀6-2并联组成,第二阀门6-1与第二热力膨胀阀6-2的一端同时与溶液再生器5的出口,另一端与室外换热器8的入口相连,控制第二热力膨胀阀6-2开度的第二热力膨胀阀感温包放置在气液分离器9的入口管路上O
[0017]下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0018] 实施例1:
[0019]结合图1,一种冷冻再生的溶液除霜型热栗机组,利用蒸发侧低温制冷剂的冷量对溶液进行冷冻再生,包括用于吸入气态制冷剂并进行压缩输出的压缩机1、四通阀2、室内换热器3、第一电子膨胀阀、溶液再生换热器5、室外换热器8、位于再生换热器5的出口与室外换热器8的入口之间的第二电子膨胀阀、气液分离器9、位于室外换热器下部的溶液收集盘
10、溶液栗11、换热器喷淋器12和风机7;室外空气在风机7的作用下经过室外换热器8;溶液再生换热器5设置在溶液收集盘10内部,用于冷冻再生室外换热器8流出的溶液;压缩机I的排气口、四通阀2、室内换热器3、第一电子膨胀阀4、溶液再生换热器5、第二电子膨胀阀、室外换热器8、四通阀2、气液分离器9和压缩机I的吸气口由管道顺序连接构成蒸气压缩式热栗循环回路;溶液收集盘10内的溶液被溶液再生换热器5冷冻再生后,经溶液栗11抽吸,由换热器喷淋器12喷淋在室外换热器8上。
[0020] 冷冻再生的溶液除霜型热栗机组各运行模式如下:
[0021] (a)溶液喷淋的运行模式
[0022]当室外换热器8结霜到达一定程度后,溶液喷淋系统开启,溶液栗11抽吸溶液收集盘10中的浓溶液,通过换热器喷淋器12喷洒到室外换热器8上;喷洒的浓溶液有效去除室外换热器8表面霜层,保证机组高效运行;喷淋实现预定效果后,关闭溶液喷淋系统。
[0023] (b)溶液再生的运行模式
[0024] 喷淋结束后,溶液收集盘10中的溶液浓度变稀,此时第二电子膨胀阀全部打开,从室内换热器3出来的高温高压制冷剂经第一电子膨胀阀节流后流入溶液再生换热器5,低温低压的制冷剂在溶液再生换热器5吸热后进入室外换热器8。溶液收集盘10中的溶液被溶液再生换热器5中的低温低压制冷剂冷却后,部分溶液中的水分结冰附着在溶液再生换热器5表面,溶液浓度因此变高,一段时间后,实现溶液再生。
[0025] 为了较为方便地除去附着在溶液再生换热器5表面的冰块,可以根据需要,全部打开第一电子膨胀阀,第二电子膨胀阀部分关闭,从室内换热器3出来的高温高压制冷剂经溶液再生换热器5过冷换热后到达第二电子膨胀阀,并在第二电子膨胀阀处节流成低温低压的制冷剂。附着在溶液再生换热器5表面的冰块吸收制冷剂的过冷热后,会逐步碎裂,漂浮到溶液收集盘10表面,从而方便工作人员除冰。
[0026] (c)机组正常工作的运行模式
[0027] 机组冬季制热运行时,第二电子膨胀阀全部打开,制冷剂蒸汽经压缩机I压缩后成为高温高压的过热蒸汽,进入室内换热器3放热冷凝,接着被第一电子膨胀阀节流成低压低温的液体,先后经过溶液再生换热器5和室外换热器8吸热后,再通过四通换向阀2流入气液分离器9,最后重新回到压缩机1,完成一个制热循环。
[0028] 机组夏季制冷运行时,第二电子膨胀阀全部打开,制冷剂蒸汽经压缩机I压缩后成为高温高压的过热蒸汽,先后进入室外换热器8和溶液再生换热器5中放热冷凝,接着被第一电子膨胀阀节流成低压低温的液体,然后在室内换热器3中吸热后,再通过四通换向阀2流入气液分离器9,最后重新回到压缩机I,完成一个制冷循环。
[0029] 实施例2:
[0030]结合图2,一种冷冻再生的溶液除霜型热栗机组,利用蒸发侧低温制冷剂的冷量对溶液进行冷冻再生,包括用于吸入气态制冷剂并进行压缩输出的压缩机1、四通阀2、室内换热器3、第一节流组件4、溶液再生换热器5、室外换热器8、位于再生换热器5的出口与室外换热器8的入口之间的第二节流组件6、气液分离器9、位于室外换热器下部的溶液收集盘10、溶液栗11、换热器喷淋器12和风机7;室外空气在风机7的作用下经过室外换热器8;溶液再生换热器5设置在溶液收集盘10内部,用于冷冻再生室外换热器8流出的溶液;所述压缩机I的排气口、四通阀2、室内换热器3、第一节流结构4、溶液再生换热器5、第二节流结构6、室外换热器8、四通阀2、气液分离器9和压缩机I的吸气口由管道顺序连接构成蒸气压缩式热栗循环回路;溶液收集盘10内的溶液被溶液再生换热器5冷冻再生后,经溶液栗11抽吸,由换热器喷淋器12喷淋在室外换热器8上。
[0031] 其中,第一节流组件4和第二节流组件6均采用热力膨胀阀和阀门并联的节流方式;第一节流组件4由第一阀门4-1与第一热力膨胀阀4-2并联组成,第一阀门4-1与第一热力膨胀阀4-2的一端接于室内换热器3的出口,另一端同时与溶液再生换热器5的入口相连,控制第一热力膨胀阀4-2开度的第一热力膨胀阀感温包放置在气液分离器9的入口管路上;所述的第二节流组件6由第二阀门6-1与第二热力膨胀阀6-2并联组成,第二阀门6-1与第二热力膨胀阀6-2的一端接于溶液再生换热器5的出口,另一端同时与室外换热器8的入口相连,控制热力膨胀阀6-2开度的热力膨胀阀6-2感温包放置在气液分离器9的入口管路上。
[0032] (a)溶液喷淋的运行模式
[0033]当室外换热器8结霜到达一定程度后,溶液喷淋系统开启,溶液栗11抽吸溶液收集盘10中的浓溶液,通过换热器喷淋器12喷洒到室外换热器8上;喷洒的浓溶液有效去除室外换热器8表面霜层,保证机组高效运行;喷淋实现预定效果后,关闭溶液喷淋系统。
[0034] (b)溶液再生的运行模式
[0035] 喷淋结束后,溶液收集盘10中的溶液浓度变稀,此时第二阀门6-1打开,第一阀门4-1关闭,从室内换热器3出来的高温高压制冷剂经第一热力膨胀阀4-2节流后流入溶液再生换热器5,低温低压的制冷剂在溶液再生换热器5吸热后经第二阀门6-1进入室外换热器8 ;溶液收集盘10中的溶液被溶液再生换热器5中的低温低压制冷剂冷却后,部分溶液中的水分结冰附着在溶液再生换热器5表面,溶液浓度因此变高,一段时间后,实现溶液再生。
[0036] 为了较为方便地除去附着在溶液再生换热器5表面的冰块,可以根据需要,打开第一阀门4-1且关闭第二阀门6-1,从室内换热器3出来的高温高压制冷剂经溶液再生换热器5过冷换热后到达第二热力膨胀阀6-2,并在第二热力膨胀阀6-2处节流成低温低压的制冷剂。附着在溶液再生换热器5表面的冰块吸收制冷剂的过冷热后,会逐步碎裂,漂浮到溶液收集盘10表面,从而方便工作人员除冰。
[0037] (c)机组正常工作的运行模式
[0038] 机组冬季制热运行时,关闭第一阀门4-1且打开第二阀门6-1,制冷剂蒸汽经压缩机I压缩后成为高温高压的过热蒸汽,进入室内换热器3放热冷凝,接着被第一热力膨胀阀4-2节流成低压低温的液体,先后经过溶液再生换热器5和室外换热器8吸热后,再通过四通换向阀2流入气液分离器9,最后重新回到压缩机1,完成一个制热循环。
[0039] 机组夏季制冷运行时,关闭第一阀门4-1且打开第二阀门6-1,制冷剂蒸汽经压缩机I压缩后成为高温高压的过热蒸汽,先后进入室外换热器8和溶液再生换热器5中放热冷凝,接着被第一热力膨胀阀4-2节流成低压低温的液体,然后在室内换热器3中吸热后,再通过四通换向阀2流入气液分离器9,最后重新回到压缩机1,完成一个制冷循环。
[0040] 本发明的冷冻再生的溶液除霜型热栗机组,在传统热栗四部件的基础上增设了一个节流组件、溶液喷淋系统和在溶液收集盘中放置了溶液再生换热器。冬季室外换热器结霜时,喷淋系统开启,喷洒的浓溶液有效去除室外换热器表面霜层,保证机组高效运行;溶液再生运行时,充分利用蒸发侧制冷剂的冷量将溶液中水分冷冻成冰,再用冷凝侧制冷剂的过冷热进行脱冰,将冰块去除后实现溶液再生。本发明与现有技术方法相比,有效解决了除霜溶液再生难的问题,避免了常规热栗机组除霜的能量损失和四通换向阀频繁换向对压缩机的损害,提高了机组制热性能,实现机组在除霜时连续高效运行。

Claims (3)

1.一种冷冻再生的溶液除霜型热栗机组,包括压缩机(I)、四通阀⑵、室内换热器(3)、室外换热器⑶、气液分离器(9)、位于室外换热器下部的溶液收集盘(10)、溶液栗(11)、换热器喷淋器(12)和风机(7),室外空气在风机(7)的作用下经过室外换热器(8),其特征在于:所述冷冻再生的溶液除霜型热栗机组还包括溶液再生换热器(5)、第一节流组件(4)和第二节流组件(6); 所述压缩机⑴的排气口经四通阀⑵和室内换热器⑶的入口相连,室内换热器⑶的出口与第一节流组件⑷的入口相连,第一节流组件⑷的出口和溶液再生换热器⑶的入口相连,溶液再生换热器⑶的出口经第二节流组件(6)与室外换热器⑶的入口相连,室外换热器⑶的出口依次经四通阀⑵和气液分离器⑶后与压缩机⑴的吸气口相连,所述压缩机⑴的排气口、四通阀⑵、室内换热器⑶、第一节流组件⑷、溶液再生换热器(5)、第二节流组件(6)、室外换热器⑶、四通阀(2)、气液分离器(9)和压缩机⑴的吸气口构成蒸气压缩式热栗循环回路;所述溶液再生换热器(5)设置在溶液收集盘(10)内部,用于冷冻再生室外换热器(8)流出的溶液;溶液收集盘(10)内的溶液被溶液再生器(5)冷冻再生后,经溶液栗(11)抽吸,由换热器喷淋器(12)喷淋在室外换热器(8)上。
2.根据权利要求1所述的冷冻再生的溶液除霜型热栗机组,其特征在于,所述第一节流组件⑷和第二节流组件(6)均为电子膨胀阀。
3.根据权利要求1所述的冷冻再生的溶液除霜型热栗机组,其特征在于,所述的第一节流组件⑷由第一阀门(4-1)与第一热力膨胀阀(4-2)并联组成,第一阀门(4-1)与第一热力膨胀阀(4-2)的一端同时与室内换热器(3)的出口相连,另一端均与溶液再生换热器(5)的入口相连;控制第一热力膨胀阀(4-2)开度的第一热力膨胀阀感温包设置在气液分离器(9)的入口管路上; 所述的第二节流组件(6)由第二阀门(6-1)与第二热力膨胀阀(6-2)并联组成,第二阀门(6-1)与第二热力膨胀阀(6-2)的一端同时与溶液再生器(5)的出口,另一端与室外换热器⑶的入口相连,控制第二热力膨胀阀(6-2)开度的第二热力膨胀阀感温包设置在气液分离器⑶的入口管路上。
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