CN105180430B - 换热设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热设备，所述换热设备包括压缩机、气液分离器、第一比例调节阀、冷凝器、四通阀、电子膨胀阀、蒸发器和储液罐，其中所述压缩机的排气管通过所述气液分离器与第一比例调节阀的进口连接，所述第一比例调节阀的第一出口与所述冷凝器的冷媒入口端连接，所述第一比例调节阀的第二出口与所述冷凝器的冷媒出口端连接；所述四通阀具有排气端、回气端、冷凝器端和蒸发器端，所述排气端与所述冷凝器的冷媒出口端连接，所述冷凝器端通过电子膨胀阀与所述蒸发器的冷媒入口端连接，蒸发器端与所述蒸发器的冷媒出口端连接，回气端通过储液罐与所述压缩机的回气管连接。本发明实现了制热的同时进行除霜。

Description

换热设备

技术领域

本发明涉及制热技术领域，尤其涉及换热设备。

背景技术

众所周知，现有的热水机系统和空调系统中，由于外部环境恶劣，在制热运行时，蒸发器上通常会结霜，从而导致换热能效较低。通常设置了除霜模式对蒸发器上的霜层进行除霜，在进行除霜时，通常采用四通阀换向的方式，由于采用四通阀换向，将使得系统制冷运行，影响冷凝器的换热效果。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种换热设备，旨在实现制热的同时进行除霜。

为了实现上述目的，本发明提供一种换热设备，所述换热设备包括压缩机、气液分离器、第一比例调节阀、冷凝器、四通阀、电子膨胀阀、蒸发器和储液罐，其中所述压缩机的排气管通过所述气液分离器与第一比例调节阀的进口连接，所述第一比例调节阀的第一出口与所述冷凝器的冷媒入口端连接，所述第一比例调节阀的第二出口与所述冷凝器的冷媒出口端连接；所述四通阀具有排气端、回气端、冷凝器端和蒸发器端，所述排气端与所述冷凝器的冷媒出口端连接，所述冷凝器端通过电子膨胀阀与所述蒸发器的冷媒入口端连接，蒸发器端与所述蒸发器的冷媒出口端连接，回气端通过储液罐与所述压缩机的回气管连接。

优选地，所述蒸发器上设有用于检测蒸发器的换热管温度的盘管温度传感器；所述换热设备还包括控制模块，所述控制模块用于在制热模式下当所述盘管温度传感器检测到的温度低于第一阈值时，控制所述第一比例调节阀的第二出口开启；在开启第一比例调节阀的第二出口情况下，当所述盘管温度传感器检测到的温度大于第二阈值时，控制所述第一比例调节阀的第二出口关闭。

优选地，所述蒸发器上还设有用于检测蒸发器上霜层厚度的光学传感器，所述控制模块还用于根据所述光学传感器检测的霜层厚度变化值调节所述第一比例调节阀的第二出口开度的大小。

优选地，所述蒸发器的换热管包括第一换热流路和第二换热流路，所述第一换热流路和所述第二换热流路分别具有入口；所述换热设备还包括第二比例调节阀，所述第二比例调节阀具有进口、第一出口和第二出口；所述第二比例调节阀的第一出口与第一换热流路的入口连接，第二比例调节阀的第二出口与第二换热流路的入口连接，第二比例调节阀的进口与通过所述电子膨胀阀与所述冷凝器端连接。

优选地，所述盘管温度传感器包括设于所述第一换热流路上的第一盘管温度传感器和设于所述第二换热流路上的第二盘管温度传感器；所述光学传感器包括设于所述第一换热流路上的第一光学传感器和设于所述第二换热流路上的第二光学传感器。

优选地，所述控制模块具体用于当所述第一盘管温度传感器和第二盘管温度传感器的任一者温度低于第一阈值时，控制所述第一比例调节阀的第二出口开启；并根据所述第一盘管温度传感器和第二盘管温度传感器检测到的温度的大小调整所述第二比例调节阀中第一出口和第二出口的开度比例。

优选地，在所述第一比例调节阀的第二出口开启前，若第一盘管温度传感器检测的温度低于第二盘管温度传感器检测的温度：则在第一比例调节阀的第二出口开启后，当所述第二盘管温度传感器检测的温度大于所述第二阈值，所述第一盘管温度传感器检测的温度大于第三阈值时，所述控制模块控制所述第一比例调节阀的第二出口关闭，控制所述第二比例调节阀的第一出口和第二出口的开度一致；所述第二阈值小于第三阈值；

在所述第一比例调节阀的第二出口开启前，若第二盘管温度传感器检测的温度低于第一盘管温度传感器检测的温度：则在第一比例调节阀的第二出口开启后，当所述第一盘管温度传感器检测的温度大于所述第二阈值，所述第二盘管温度传感器检测的温度大于所述第三阈值时，所述控制模块控制所述第一比例调节阀的第二出口关闭，控制所述第二比例调节阀的第一出口和第二出口的开度一致。

优选地，所述控制模块还用于在制热模式下，当所述第一比例调节阀中第二出口的开度大于预设值时，控制关闭所述第一比例调节阀的第一出口，控制四通阀进行换向操作，以使换热设备进入除霜模式。

优选地，所述换热设备还包括毛细管，所述毛细管的一端连接所述气液分离器，另一端与所述压缩机的回气管连接。

优选地，所述换热设备为热水机。

本发明实施例中，通过设置第一比例调节阀，在制热运行的过程中需要除霜时，可以打开第一比例调节阀的第二出口，以提高冷凝器冷媒出口端的冷媒温度，以达到对蒸发器除霜的目的。本发明实现了制热的同时进行除霜，因此防止了由于除霜影响冷凝器的出水效果。

附图说明

图1为本发明换热设备一实施例中制热模式下冷媒流向结构示意图；

图2为本发明换热设备一实施例中制热除霜模式下冷媒流向结构示意图；

图3为本发明换热设备一实施例中蒸发器的结构示意图；

图4为本发明换热设备一实施例中除霜模式下冷媒流向结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种换热设备，参照图1和图2，在一实施例中，该换热设备包括压缩机10、气液分离器11、第一比例调节阀12、冷凝器13、四通阀14、电子膨胀阀15、蒸发器16和储液罐17，其中所述压缩机10的排气管通过所述气液分离器11与第一比例调节阀12的进口连接，所述第一比例调节阀12的第一出口与所述冷凝器13的冷媒入口端连接，所述第一比例调节阀12的第二出口与所述冷凝器13的冷媒出口端连接；所述四通阀14具有排气端、回气端、冷凝器端和蒸发器端，所述排气端与所述冷凝器13的冷媒出口端连接，所述冷凝器端通过电子膨胀阀15与所述蒸发器16的冷媒入口端连接，蒸发器端与所述蒸发器16的冷媒出口端连接，回气端通过储液罐17与所述压缩机10的回气管连接。

本实施例中提供的换热设备主要应用于制热系统中，例如可以应用于空调系统和暖通系统中。该换热设备可以为空调器、热水机等。本实施例中以热水机为例作出详细说明。

具体地，上述第一比例调节阀12中第一出口的开度为m％，第二出口的开度为1-m％，在第一比例调节阀12内设置有小型电机，用于控制第一出口和第二出口的开度。

当换热设备在制热模式下运行时，压缩机10的排气管排出的冷媒经过气液分离器11分离后达到第一比例调节阀12，此时第一比例调节阀12的第一出口的流量为100％，第二出口的流量为0(即关闭第二出口)；冷媒将全部从第一比例调节阀12的第一出口流入冷凝器13，在冷凝器13中换热后经过四通阀14和电子膨胀阀15到达蒸发器16，在蒸发器16中换热后经四通阀14和储液罐17被压缩机10的回气管吸回，进入下一个循环。

在制热运行的过程中，若需要进行除霜时，进入制热除霜模式，此时则可以控制第一比例调节阀12的第二出口打开预设开度，从而使得部分冷媒经过第一比例调节阀12的第二出口直接与冷凝器13的冷媒出口端的冷媒混合，以提高冷凝器13的冷媒出口端的冷媒温度；混合的冷媒经过四通阀14和电子膨胀阀15后进入蒸发器16，在蒸发器16中进行换热。

本发明实施例中，通过设置第一比例调节阀12，在制热运行的过程中需要除霜时，可以打开第一比例调节阀12的第二出口，以提高冷凝器13冷媒出口端的冷媒温度，以达到对蒸发器16除霜的目的。本发明实现了制热的同时进行除霜，因此防止了由于除霜影响冷凝器13的出热水效果。

进一步地，结合参照图3，基于上述实施例，本实施例中，上述蒸发器16上设有用于检测蒸发器的换热管温度的盘管温度传感器161；所述换热设备还包括控制模块，所述控制模块用于在制热模式下当所述盘管温度传感器161检测到的温度低于第一阈值时，控制所述第一比例调节阀12的第二出口开启；在开启第一比例调节阀12的第二出口情况下，当所述盘管温度传感器161检测到的温度大于第二阈值时，控制所述第一比例调节阀12的第二出口关闭。

可以理解的是，上述第二出口开启的开度可以根据实际需要进行设置，本实施例中，可以根据蒸发器16上霜的厚度变化量控制第一比例调节阀12的第二出口的开度。

具体地，上述蒸发器16上还设有用于检测蒸发器16上霜层厚度的光学传感器162，所述控制模块还用于根据所述光学传感器162检测的霜层厚度变化值调节所述第一比例调节阀12的第二出口开度的大小。

应当说明的是，上述蒸发器16的换热管可以由一条流路组成，也可以由多条流路组成。本实施例中，为了提高蒸发器16的换热能效，优选地，上述蒸发器16的换热管包括第一换热流路163和第二换热流路164，所述四通阀14的冷凝器端通过所述电子膨胀阀15与所述第一换热流路163的入口端和所述第二换热流路164的入口端连通；所述换热设备还包括第二比例调节阀18，所述第二比例调节阀18具有进口、第一出口和第二出口；所述第二比例调节阀18的第一出口与第一换热流路163的入口连接，第二比例调节阀18的第二出口与第二换热流路164的入口连接，第二比例调节阀18的进口通过所述电子膨胀阀15与所述冷凝器端连接。

可以理解的是，在采用多条流路进行换热时，可以在每一换热流路上设置一个盘管温度传感器161和一个光学传感器162分别进行温度检测和霜层厚度检测。

具体地，上述盘管温度传感器161包括设于所述第一换热流路163上的第一盘管温度传感器1611和设于所述第二换热流路164上的第二盘管温度传感器1612；所述光学传感器162包括设于所述第一换热流路163上的第一光学传感器1621和设于所述第二换热流路164上的第二光学传感器1622。

本实施例中，由于在每一换热流路上单独设置了盘管温度传感器161和光学传感器162，可以根据单独每一换热流路上检测的温度控制第一比例调节阀12第二出口的开启或关闭，也可以结合所有换热流路检测的温度控制第一比例调节阀12第二出口的开启或关闭。同样的，可以根据单独每一换热流路上检测的霜层厚度变化值控制第一比例调节阀12第二出口的开度大小，也可以结合所有换热流路检测的霜层厚度变化值控制第一比例调节阀12第二出口的开度大小。

优选地，在本实施例中，上述控制模块具体用于当所述第一盘管温度传感器1611和第二盘管温度传感器1612的任一者温度低于第一阈值时，控制所述第一比例调节阀12的第二出口开启；并根据所述第一盘管温度传感器1611和第二盘管温度传感器1612检测到的温度的大小调整所述第二比例调节阀18中第一出口和第二出口的开度比例。

本实施例中，上述第一阈值的大小可以根据实际需要进行设置，一般为零下温度。即当第一盘管温度传感器1611或第二盘管温度传感器1612检测的温度低于该第一阈值时，则认定对应的换热流路上已经结霜，需要开启第一比例调节阀12第二出口，从而提高进入蒸发器16的冷媒温度，达到除霜效果。可以理解的是，上述第二比例调节阀18在通常情况下，第一出口和第二出口的开度均为50％；在上述第一比例调节阀12第二出口打开时，若第一盘管温度传感器1611检测的温度低于第二盘管温度传感器1612，则增大第二比例调节阀18中第一开口的开度；若第一盘管温度传感器1611检测的温度高于第二盘管温度传感器1612，则增大第二比例调节阀18中第二开口的开度。

进一步，基于上述实施例，本实施例，在上述第一比例调节阀12的第二出口开启前，若第一盘管温度传感器1611检测的温度低于第二盘管温度传感器1612检测的温度：则在第一比例调节阀12的第二出口开启后，当所述第二盘管温度传感器1612检测的温度大于所述第二阈值，所述第一盘管温度传感器1611检测的温度大于第三阈值时，所述控制模块控制所述第一比例调节阀12的第二出口关闭，控制所述第二比例调节阀18的第一出口和第二出口的开度一致；所述第二阈值小于第三阈值；

在所述第一比例调节阀12的第二出口开启前，若第二盘管温度传感器1612检测的温度低于第一盘管温度传感器1611检测的温度：则在第一比例调节阀12的第二出口开启后，当所述第一盘管温度传感器1611检测的温度大于所述第二阈值，所述第二盘管温度传感器1612检测的温度大于所述第三阈值时，所述控制模块控制所述第一比例调节阀12的第二出口关闭，控制所述第二比例调节阀18的第一出口和第二出口的开度一致。

本实施例中，上述第二阈值和第三阈值的大小可以根据实际需要进行设置，优选地，上述第二阈值为当前环境温度值加2℃。本实施例中由于保证了已经结霜一侧换热流路的温度在进行除霜后，温度值达到较高的温度值，才退出除霜，因此可以有效延长该侧换热流路再次结霜的间隔时间。

进一步地，结合参照图4，基于上述实施例，本实施例中，上述控制模块还用于在制热模式下，当所述第一比例调节阀12中第二出口的开度大于预设值时，控制关闭所述第一比例调节阀12的第一出口，控制四通阀14进行换向操作，以使换热设备进入除霜模式。

本实施例中，上述预设值的大小可以根据实际需要进行设置，优选地，该预设值为75％。具体地，在制热模式下进行除霜时，由于蒸发器16结霜严重，通过第一比例调节阀12分流的方式无法继续阻止蒸发器16结霜。此时通过四通阀14进行换向，同时关闭第一比例调节阀12的第一出口，使制热设备进入除霜模式。在该除霜模式下压缩机10排气管流出的冷媒依次经过气液分离器11、第一比例调节阀12、四通阀14、蒸发器16、电子膨胀阀15、四通阀14和储液罐17，从压缩机10的回气管被吸回压缩机10内，从而完成冷媒的循环。在除霜模式下，通过冷媒逆向流经蒸发器16进行除霜。

应当说明的是，上述换热设备还可以包括毛细管19，所述毛细管19的一端连接所述气液分离器11，另一端与所述压缩机10的回气管连接。本实施例中，将气液分离器11中的润滑油通过毛细管19流入到压缩机10的回气管中被吸回压缩机10内，从而可以保证压缩机10运行的稳定性。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种换热设备，其特征在于，所述换热设备包括压缩机、气液分离器、第一比例调节阀、冷凝器、四通阀、电子膨胀阀、蒸发器和储液罐，其中所述压缩机的排气管通过所述气液分离器与第一比例调节阀的进口连接，所述第一比例调节阀的第一出口与所述冷凝器的冷媒入口端连接，所述第一比例调节阀的第二出口与所述冷凝器的冷媒出口端连接；所述四通阀具有排气端、回气端、冷凝器端和蒸发器端，所述排气端与所述冷凝器的冷媒出口端连接，所述冷凝器端通过电子膨胀阀与所述蒸发器的冷媒入口端连接，蒸发器端与所述蒸发器的冷媒出口端连接，回气端通过储液罐与所述压缩机的回气管连接，所述蒸发器的换热管包括第一换热流路和第二换热流路，所述第一换热流路和所述第二换热流路分别具有入口；所述换热设备还包括第二比例调节阀，所述第二比例调节阀具有进口、第一出口和第二出口；所述第二比例调节阀的第一出口与第一换热流路的入口连接，第二比例调节阀的第二出口与第二换热流路的入口连接，第二比例调节阀的进口与通过所述电子膨胀阀与所述冷凝器端连接；所述蒸发器上设有用于检测蒸发器换热管温度的盘管温度传感器；所述盘管温度传感器包括设于所述第一换热流路上的第一盘管温度传感器和设于所述第二换热流路上的第二盘管温度传感器；所述换热设备还包括控制模块，所述控制模块具体用于根据所述第一盘管温度传感器和第二盘管温度传感器检测到的温度的大小调整所述第一比例调节阀第二出口的开启或关闭，以及所述第二比例调节阀中第一出口和第二出口的开度比例。

2.如权利要求1所述的换热设备，其特征在于，所述控制模块用于在制热模式下当所述盘管温度传感器检测到的温度低于第一阈值时，控制所述第一比例调节阀的第二出口开启；在开启第一比例调节阀的第二出口情况下，当所述盘管温度传感器检测到的温度大于第二阈值时，控制所述第一比例调节阀的第二出口关闭。

3.如权利要求1所述的换热设备，其特征在于，所述蒸发器上还设有用于检测蒸发器上霜层厚度的光学传感器，所述控制模块还用于根据所述光学传感器检测的霜层厚度变化值调节所述第一比例调节阀的第二出口开度的大小。

4.如权利要求3所述的换热设备，其特征在于，所述光学传感器包括设于所述第一换热流路上的第一光学传感器和设于所述第二换热流路上的第二光学传感器。

5.如权利要求2所述的换热设备，其特征在于，所述控制模块具体用于当所述第一盘管温度传感器和第二盘管温度传感器的任一者温度低于第一阈值时，控制所述第一比例调节阀的第二出口开启。

6.如权利要求5所述的换热设备，其特征在于，在所述第一比例调节阀的第二出口开启前，若第一盘管温度传感器检测的温度低于第二盘管温度传感器检测的温度：则在第一比例调节阀的第二出口开启后，当所述第二盘管温度传感器检测的温度大于所述第二阈值，所述第一盘管温度传感器检测的温度大于第三阈值时，所述控制模块控制所述第一比例调节阀的第二出口关闭，控制所述第二比例调节阀的第一出口和第二出口的开度一致；所述第二阈值小于第三阈值；

在所述第一比例调节阀的第二出口开启前，若第二盘管温度传感器检测的温度低于第一盘管温度传感器检测的温度：则在第一比例调节阀的第二出口开启后，当所述第一盘管温度传感器检测的温度大于所述第二阈值，所述第二盘管温度传感器检测的温度大于所述第三阈值时，所述控制模块控制所述第一比例调节阀的第二出口关闭，控制所述第二比例调节阀的第一出口和第二出口的开度一致。

7.如权利要求1至6中任一项所述的换热设备，其特征在于，所述控制模块还用于在制热模式下，当所述第一比例调节阀中第二出口的开度大于预设值时，控制关闭所述第一比例调节阀的第一出口，控制四通阀进行换向操作，以使换热设备进入除霜模式。

8.如权利要求1所述的换热设备，其特征在于，所述换热设备还包括毛细管，所述毛细管的一端连接所述气液分离器，另一端与所述压缩机的回气管连接。

9.如权利要求1所述的换热设备，其特征在于，所述换热设备为热水机。