CN106196779A - 一种溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组 - Google Patents

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余延顺
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Abstract

本发明公开了一种溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，包括压缩机、第一四通换向阀、气液分离器、用户侧换热器、单向阀组件、第二四通换向阀、溶液再生换热器、室外换热器和第一节流阀组件，单向阀组件分别与用户侧换热器、高压储液器、第二四通换向阀和第二节流阀组件连接，在该高压储液器出液口与第二节流阀组件之间连接干燥过滤器；所述的第二四通换向阀还分别与第一四通换向阀、室外换热器、溶液再生换热器连接；所述第一节流阀组件连接在溶液再生换热器与室外换热器之间。本发明实现以溶液对空气源热泵机组的零能耗除霜，实现除霜过程不停机，并采用冷冻再生方式对除霜后的稀溶液进行再生，有效提高热泵机组的制热性能及除霜的可靠性与高效性。

Description

一种溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组
技术领域
本发明属于制冷、空调与热泵技术领域，特别是一种溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组。
背景技术
在我国长江中下游及类似气候区域，冬季室外空气温湿度参数常处于空气源热泵的结霜区，在该区域冬季采用空气源热泵制热运行，当热泵机组室外换热器翅片表面温度低于空气露点温度并低于水的凝固点温度时，室外换热器表面会出现凝霜现象。当机组室外换热器表面结霜后，会使室外换热器的传热热阻增加、空气流通通道面积减小导致室外换热器通风量降低，最终导致热泵机组制热量降低、制热性能下降，甚至出现低压报警及排气温度过大等故障。因此，当热泵机组室外换热器表面结霜后，需要对其进行除霜。
目前，在空气源热泵系统中，常采用的除霜方式有热泵机组逆向除霜、热气旁通除霜、蓄热除霜、电除霜等，而上述所列各种除霜方式均为通过加热方式去除换热器表面霜层，均会消耗额外的电能，使热泵机组的制热性能降低。对此，申请人提出了一种冷冻再生的溶液除霜型热泵机组，即将冷冻再生其与室外换热器串联并置于上游的方式实现对溶液除霜后的稀溶液进行再生(余延顺、孙成龙、孙家正，一种冷冻再生的溶液除霜型热泵机组，申请号：201510218768.0)。闫凌提出了一种无霜空气源热泵新系统(闫凌，无霜空气源热泵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泵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；然后除湿后空气与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，但未能对除霜后的稀溶液进行有效再生。付慧影2012年在其学位论文中提出了两种无霜空气源热泵系统除湿溶液的再生方式(付慧影，无霜空气源热泵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，再生所需热量由热泵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，但是由于热泵系统的冷凝温度相对较低，较难达到溶液的再生温度需求，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。综上所述，目前所述的无霜空气源热泵技术，均无法有效实现热泵机组的无霜化运行并降低热泵机组的除霜能量损失，并且采用对入口空气除湿的方式抑制结霜，会使室外换热器的换热性能降低、热泵机组的制热性能下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，以实现对空气源热泵机组的实时除霜、除霜过程零能耗及除霜过程不停机，能灵活实现制热工况各模式的切换运行，并有效提高热泵机组特别是在结霜工况下的制热性能及制热的可靠性。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，包括用于吸入气态制冷剂并进行压缩输出的压缩机，该压缩机排气口连接第一四通换向阀，该第一四通换向阀的第四接口与压缩机吸气口之间连接气液分离器，该第一四通换向阀的第三接口连接用户侧换热器；还包括单向阀组件、第二四通换向阀、溶液再生换热器、室外换热器和第一节流阀组件，所述的单向阀组件分别与用户侧换热器、高压储液器、第二四通换向阀和第二节流阀组件连接，在该高压储液器出液口与第二节流阀组件之间连接干燥过滤器；所述的第二四通换向阀还分别与第一四通换向阀、室外换热器、溶液再生换热器连接；所述第一节流阀组件连接在溶液再生换热器与室外换热器之间。
本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)本发明增设了溶液喷淋循环系统，并放置了溶液再生换热器，室外换热器结霜时，开启除霜溶液喷淋系统，利用喷淋的浓溶液有效去除室外换热器表面霜层，实现除霜过程零能耗，保证热泵机组高效制热运行及制热运行的可靠性；(2)本发明设置第二四通换向阀，利用节流后温度更低的低温制冷剂对除霜后的稀溶液进行冷冻再生，有效提高了溶液冷冻再生效率，解决除霜溶液再生难的问题，实现溶液再生过程零能耗，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，提高机组制热性能并可实现机组在除霜时连续高效制热运行；(3)本发明采用第二四通换向阀灵活实现溶液再生换热器与室外换热器串联运行时前后连接关系，提高溶液冷冻再生与脱冰过程切换的便捷性与灵活性；(4)本发明还可在夏季充分利用溶液再生换热器作为冷凝器，以扩大冷凝器的换热面积，提高机组夏季的制冷性能；(5)本发明还可在夏季利用喷淋系统对室外换热器表面进行喷水实现蒸发冷凝，提高机组夏季的制冷性能。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组第一实施例原理图。
图2为本发明的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组第二实施例原理图。
图3为本发明的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组第三实施例原理图。
具体实施方式
结合图1、图2及图3，本发明的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，包括用于吸入气态制冷剂并进行压缩输出的压缩机1，该压缩机1排气口连接第一四通换向阀2，该第一四通换向阀2的第四接口2-4与压缩机1吸气口之间连接气液分离器4，该第一四通换向阀2的第三接口2-3连接用户侧换热器11；还包括单向阀组件7、第二四通换向阀3、溶液再生换热器6、室外换热器5和第一节流阀组件19，所述的单向阀组件7分别与用户侧换热器11、高压储液器8、第二四通换向阀3和第二节流阀组件20连接，在该高压储液器8出液口与第二节流阀组件20之间连接干燥过滤器9；所述的第二四通换向阀3还分别与第一四通换向阀2、室外换热器5、溶液再生换热器6连接；所述第一节流阀组件19连接在溶液再生换热器6与室外换热器5之间。
本发明溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组的第一节流阀组件19采用第一电子膨胀阀21，所述的第一电子膨胀阀21通过制冷剂管路连接于溶液再生换热器6与室外换热器5之间。
本发明溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组的第一节流阀组件19采用第一节流阀19-2进行节流，所述的第一节流阀19-2与第一电磁阀19-1并联后通过制冷剂管路连接于溶液再生换热器6与室外换热器5之间。
本发明溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组的第二节流阀组件20采用第二电子膨胀阀10，所述的第二电子膨胀阀10通过制冷剂管道连接于干燥过滤器9的出口与单向阀组件7的第三接口7-3之间。
本发明溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组的第二节流阀组件20采用第二节流阀20-2进行节流，所述的第二节流阀20-2与第二电磁阀20-1并联后通过制冷剂管道连接于干燥过滤器9的出口与单向阀组件7的第三接口7-3之间。
所述的第一节流阀19-2、第二节流阀20-2采用电子膨胀阀、热力膨胀阀或毛细管或孔板节流阀。
本发明溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组还包括一个与室外换热器5、溶液再生换热器6连接的实现除霜与再生的溶液系统。该溶液系统可以是包括一个用于容纳溶液再生换热器6及室外换热器5喷淋溶液的溶液池12，溶液池12出液口连接溶液泵14的入口，该溶液泵14的出口通过溶液管路连接分为两个并联支路，一个支路通过第一溶液电磁阀15与再生喷淋管17连接，该再生喷淋管17用于向溶液再生换热器6的表面喷淋溶液实现溶液的冷冻再生；另一个支路通过第二溶液电磁阀16与除霜喷淋管18连接，该除霜喷淋管18用于向室外换热器5的表面喷淋溶液实现室外换热器5的除霜。所述的溶液池12顶部设置有用于过滤分离溶液再生换热器6脱落冰液的冰液分离多孔板13。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
结合图1，本发明溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，利用蒸发侧低温制冷剂的对除霜后的稀溶液进行冷冻再生，包括用于吸入气态制冷剂并进行压缩输出的压缩机1，第一四通换向阀2，气液分离器4，用户侧换热器11，单向阀组件7，高压储液器8，干燥过滤器9。所述单向阀组件7的第二接口7-2与用户侧换热器11出口连接，单向阀组件7的第四接口7-4与高压储液器8的入口连接，高压储液器8与干燥过滤器9依次连接后与第二节流阀组件20的入口连接，第二节流阀组件20的出口与单向阀组件7的第三接口7-3连接。所述的第二节流阀组件20的第二节流阀20-2采用热力膨胀阀，并与第二电磁阀20-1并联，第二节流阀20-2的感温包安装于气液分离器4的入口水平管上；该机组还包括第二四通换向阀3，所述的第二四通换向阀3的第四接口3-4与单向阀组件7的第一接口7-1连接，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第一四通换向阀2的第二接口2-2相连，第二四通换向阀3的第三接口3-3与溶液再生换热器6的一端接口连接，第二四通换向阀3的第二接口3-2与室外换热器5的一端接口连接；该机组还包括一个连接于溶液再生换热器6与室外换热器5之间的第一节流阀组件19，所述的第一节流阀组件19的第一节流阀19-2采用热力膨胀阀，并与第一电磁阀19-1并联，第一节流阀19-2的感温包安装于气液分离器4的入口水平管上。
所述的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，还包括用于容纳溶液再生换热器6及室外换热器5喷淋溶液的溶液池12，用于抽取溶液池12的溶液对室外换热器5及溶液再生换热器6喷淋的溶液泵14，溶液泵14的出口通过第一溶液电磁阀15及第二溶液电磁阀16分别与再生喷淋管17及除霜喷淋管18连接。所述的溶液池12顶部设置有用于过滤分离溶液再生换热器6脱落冰液的冰液分离多孔板13。
溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组各运行模式如下：
a.正常制热运行模式-溶液再生换热器作为过冷器
第一四通换向阀2的第一接口2-1与第三接口2-3连通，第一四通换向阀2的第二接口2-2与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通；第二电磁阀20-1开启，第一电磁阀19-1关闭。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2进入用户侧换热器11放热冷凝，然后依次经单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9、第二电磁阀20-1、第二四通换向阀3，进入溶液再生换热器6实现进一步过冷，过冷后高压液体经第一热力膨胀阀19-2节流至低温低压状态进入室外侧换热器5，并从室外环境空气中吸热气化，最后经第二四通换向阀3、第一四通换向阀2及气液分离器4回压缩机1，完成制热循环。此时，溶液泵14及第一溶液电磁阀15可根据需要开启或关闭，第二溶液电磁阀16关闭。
b.正常制热运行模式-溶液再生换热器作为蒸发器
第一四通换向阀2的第一接口2-1与第三接口2-3连通，第一四通换向阀2的第二接口2-2与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通；第二电磁阀20-1关闭，第一电磁阀19-1开启。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2进入用户侧换热器11放热冷凝，然后依次经单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9，并经第二热力膨胀阀20-2节流为低温低压状态，再依次通过单向阀组件7、第二四通换向阀3，进入溶液再生换热器6从溶液吸热，然后经第一电磁阀19-1进入室外换热器5，从室外环境空气中吸热气化，最后经第二四通换向阀3、第一四通换向阀2及气液分离器4回压缩机1，完成制热循环。此时，溶液泵14及第一溶液电磁阀15可根据需要开启或关闭，第二溶液电磁阀16关闭。
c.正常制冷运行模式-风冷模式
第一四通换向阀2的第一接口2-1与第二接口2-2连通，第一四通换向阀2的第三接口2-3与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通；第二电磁阀20-1关闭，第一电磁阀19-1开启。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2、第二四通换向阀3进入室外换热器5放热冷凝，再经第一电磁阀19-1进入溶液再生换热器6过冷，过冷后的高压液体依次通过第二四通换向阀3、单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9，并经第二热力膨胀阀20-2节流为低温低压状态，再通过单向阀组件7进入用户侧换热器11吸热气化产生制冷，气化后的制冷剂经第一四通换向阀2进入气液分离器4进行气液分离后进入压缩机，完成一个制冷循环。此时，溶液泵14及第一溶液电磁阀15开启或关闭，第二溶液电磁阀16关闭。
d.正常制冷运行模式-蒸发冷却模式
第一四通换向阀2的第一接口2-1与第二接口2-2连通，第一四通换向阀2的第三接口2-3与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通；第二电磁阀20-1关闭，第一电磁阀19-1开启。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2、第二四通换向阀3进入室外换热器5放热冷凝，再经第一电磁阀19-1进入溶液再生换热器6过冷，过冷后的高压液体依次通过第二四通换向阀3、单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9，并经第二热力膨胀阀20-2节流为低温低压状态，再通过单向阀组件7进入用户侧换热器11吸热气化产生制冷，气化后的制冷剂经第一四通换向阀2进入气液分离器4进行气液分离后进入压缩机，完成一个制冷循环。此时，更换溶液池12内溶液为水，开启溶液泵14及第一溶液电磁阀15、第二溶液电磁阀16开启，向室外换热器5及溶液再生换热器6的表面喷淋水，对其进行蒸发冷凝。
e.溶液喷淋除霜运行模式
热泵机组处于制热运行模式，第一四通换向阀2的第一接口2-1与第三接口2-3连通，第一四通换向阀2的第二接口2-2与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通；第二电磁阀20-1关闭，第一电磁阀19-1开启。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2进入用户侧换热器11放热冷凝，依次通过单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9，并经第二热力膨胀阀20-2节流为低温低压状态，再依次通过单向阀组件7、第二四通换向阀3，进入溶液再生换热器6从溶液吸热，然后经第一电磁阀19-1进入室外换热器5，从室外环境空气中吸热气化，最后经第二四通换向阀3、第一四通换向阀2及气液分离器4回压缩机1，完成制热循环。此时，溶液泵14及第一溶液电磁阀15开启，通过除霜喷淋管18向室外换热器5喷淋浓溶液，利用喷淋的浓溶液去除室外换热器5表面的霜层，待霜层除尽后，关闭溶液泵14及第二溶液电磁阀16，结束除霜。
f.溶液冷冻再生运行模式-溶液再生换热器上游
除霜模式结束后，当溶液池12内的溶液浓度低于设定值时，进入稀溶液冷冻再生模式。此时，第一四通换向阀2的第一接口2-1与第三接口2-3连通，第一四通换向阀2的第二接口2-2与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通；第二电磁阀20-1关闭，第一电磁阀19-1开启。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2进入用户侧换热器11放热冷凝，然后依次通过单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9，并经第二热力膨胀阀20-2节流为低温低压状态，再依次通过单向阀组件7、第二四通换向阀3，进入溶液再生换热器6从溶液吸热使溶液中的水分在溶液再生换热器6表面以冰的形式析出，然后经第一电磁阀19-1进入室外换热器5，从室外环境空气中吸热气化，最后经第二四通换向阀3、第一四通换向阀2及气液分离器4回压缩机1，完成制热循环。此时，开启溶液泵14及第一溶液电磁阀15，关闭第二溶液电磁阀16，将溶液池12内的稀溶液喷淋至溶液再生换热器6的表面，使其水分在溶液再生换热器6表面以冰的形式析出，稀溶液得到浓缩，实现对除霜后的稀溶液冷冻再生。
g.溶液冷冻再生运行模式-溶液再生换热器下游
在稀溶液冷冻再生模式，第一四通换向阀2的第一接口2-1与第三接口2-3连通，第一四通换向阀2的第二接口2-2与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第二接口3-2与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第三接口3-3连通；第二电磁阀20-1关闭，第一电磁阀19-1开启。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2进入用户侧换热器11放热冷凝，然后依次通过单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9，并经第二热力膨胀阀20-2节流为低温低压状态，再依次通过单向阀组件7、第二四通换向阀3，进入室外换热器5，从室外环境空气中吸热气化，然后经第一电磁阀19-1进入溶液再生换热器6从溶液吸热使溶液中的水分在溶液再生换热器6表面以冰的形式析出，最后吸热气化后的低压气态制冷剂依次经过第二四通换向阀3、第一四通换向阀2及气液分离器4回到压缩机，完成制热循环。此时，开启溶液泵14及第一溶液电磁阀15，关闭第二溶液电磁阀16，将溶液池12内的稀溶液喷淋至溶液再生换热器6的表面，使其水分在溶液再生换热器6表面以冰的形式析出，稀溶液得到浓缩，实现对除霜后的稀溶液冷冻再生。
h.脱冰运行模式
当溶液再生换热器6表面冰层厚度达到设定值，稀溶液冷冻再生完成，此时系统切换至脱冰运行模式，即利用高压过冷液对溶液再生换热器6加热，使其表面冰层脱落。在该模式下，第一四通换向阀2的第一接口2-1与第三接口2-3连通，第一四通换向阀2的第二接口2-2与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通；第二电磁阀20-1开启，第一电磁阀19-1关闭。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2进入用户侧换热器11放热冷凝，然后依次经单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9、第二电磁阀20-1、第二四通换向阀3，进入溶液再生换热器6使其表面冰层通过内融冰的方式脱落，脱落下来的并与溶液混合物掉落至冰液分离多孔板13上，实现冰液的分离，同时使高压制冷剂实现过冷，过冷后高压液体经第一热力膨胀阀19-2节流至低温低压状态进入室外侧换热器5，并从室外环境空气中吸热气化，最后经第二四通换向阀3、第一四通换向阀2及气液分离器4回压缩机1，完成制热循环。此时，溶液泵14及第一溶液电磁阀15、第二溶液电磁阀16关闭。
实施例2
结合图2，本发明溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，利用蒸发侧低温制冷剂的对除霜后的稀溶液进行冷冻再生，包括用于吸入气态制冷剂并进行压缩输出的压缩机1，第一四通换向阀2，气液分离器4，用户侧换热器11，单向阀组件7，高压储液器8，干燥过滤器9。所述单向阀组件7的第二接口7-2与用户侧换热器11出口连接，单向阀组件7的第四接口7-4与高压储液器8的入口连接，高压储液器8与干燥过滤器9依次连接后与第二节流阀组件20的入口连接，第二节流阀组件20的出口与单向阀组件7的第三接口7-3连接。所述的第二节流阀组件20的第二节流阀20-2采用毛细管，并与第二电磁阀20-1并联；该机组还包括第二四通换向阀3，所述的第二四通换向阀3的第四接口3-4与单向阀组件7的第一接口7-1连接，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第一四通换向阀2的第二接口2-2相连，第二四通换向阀3的第三接口3-3与溶液再生换热器6的一端接口连接，第二四通换向阀3的第二接口3-2与室外换热器5的一端接口连接；该机组还包括一个连接于溶液再生换热器6与室外换热器5之间的第一节流阀组件19，所述的第一节流阀组件19采用第一节流阀19-2采用毛细管，并与第一电磁阀19-1并联。
所述的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，还包括用于容纳溶液再生换热器6及室外换热器5喷淋溶液的溶液池12，用于抽取溶液池12的溶液对室外换热器5及溶液再生换热器6喷淋的溶液泵14，溶液泵14的出口通过第一溶液电磁阀15及第二溶液电磁阀16分别与再生喷淋管17及除霜喷淋管18连接。所述的溶液池12顶部设置有用于过滤分离溶液再生换热器6脱落冰液的冰液分离多孔板13。
各运行模式同实施例1。
实施例3
结合图3，本发明溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，利用蒸发侧低温制冷剂的对除霜后的稀溶液进行冷冻再生，包括用于吸入气态制冷剂并进行压缩输出的压缩机1，第一四通换向阀2，气液分离器4，用户侧换热器11，单向阀组件7，高压储液器8，干燥过滤器9。所述单向阀组件7的第二接口7-2与用户侧换热器11出口连接，单向阀组件7的第四接口7-4与高压储液器8的入口连接，高压储液器8与干燥过滤器9依次连接后与第二节流阀组件20的入口连接，第二节流阀组件20的出口与单向阀组件7的第三接口7-3连接。所述的第二节流阀组件20采用第二电子膨胀阀10；该机组还包括第二四通换向阀3，所述的第二四通换向阀3的第四接口3-4与单向阀组件7的第一接口7-1连接，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第一四通换向阀2的第二接口2-2相连，第二四通换向阀3的第三接口3-3与溶液再生换热器6的一端接口连接，第二四通换向阀3的第二接口3-2与室外换热器5的一端接口连接；该机组还包括一个连接于溶液再生换热器6与室外换热器5之间的第一节流阀组件19，所述的第一节流阀组件19采用第一电子膨胀阀21。
所述的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，还包括用于容纳溶液再生换热器6及室外换热器5喷淋溶液的溶液池12，用于抽取溶液池12的溶液对室外换热器5及溶液再生换热器6喷淋的溶液泵14，溶液泵14的出口通过第一溶液电磁阀15及第二溶液电磁阀16分别与再生喷淋管17及除霜喷淋管18连接。所述的溶液池12顶部设置有用于过滤分离溶液再生换热器6脱落冰液的冰液分离多孔板13。
溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组各运行模式如下：
a.正常制热运行模式-溶液再生换热器作为过冷器
第一四通换向阀2的第一接口2-1与第三接口2-3连通，第一四通换向阀2的第二接口2-2与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通；第二电子膨胀阀10全开。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2进入用户侧换热器11放热冷凝，然后依次经单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9、第二电子膨胀阀10、第二四通换向阀3，进入溶液再生换热器6实现进一步过冷，过冷后高压液体经第一电子膨胀阀21节流至低温低压状态进入室外侧换热器5，并从室外环境空气中吸热气化，最后经第二四通换向阀3、第一四通换向阀2及气液分离器4回压缩机1，完成制热循环。此时，溶液泵14及第一溶液电磁阀15可根据需要开启或关闭，第二溶液电磁阀16关闭。
b.正常制热运行模式-溶液再生换热器作为蒸发器
第一四通换向阀2的第一接口2-1与第三接口2-3连通，第一四通换向阀2的第二接口2-2与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通，第一电子膨胀阀21全开。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2进入用户侧换热器11放热冷凝，然后依次经单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9，并经第二电子膨胀阀10节流为低温低压状态，再依次通过单向阀组件7、第二四通换向阀3，进入溶液再生换热器6从溶液吸热，然后经第一电子膨胀阀21进入室外换热器5，从室外环境空气中吸热气化，最后经第二四通换向阀3、第一四通换向阀2及气液分离器4回压缩机1，完成制热循环。此时，溶液泵14及第一溶液电磁阀15可根据需要开启或关闭，第二溶液电磁阀16关闭。
c.正常制冷运行模式-风冷模式
第一四通换向阀2的第一接口2-1与第二接口2-2连通，第一四通换向阀2的第三接口2-3与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通；第一电子膨胀阀21全开。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2、第二四通换向阀3进入室外换热器5放热冷凝，再经第一电子膨胀阀21进入溶液再生换热器6过冷，过冷后的高压液体依次通过第二四通换向阀3、单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9，并经第二电子膨胀阀10节流为低温低压状态，再通过单向阀组件7进入用户侧换热器11吸热气化产生制冷，气化后的制冷剂经第一四通换向阀2进入气液分离器4进行气液分离后进入压缩机，完成一个制冷循环。此时，溶液泵14及第一溶液电磁阀15开启或关闭，第二溶液电磁阀16关闭。
d.正常制冷运行模式-蒸发冷却模式
第一四通换向阀2的第一接口2-1与第二接口2-2连通，第一四通换向阀2的第三接口2-3与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通；第一电子膨胀阀21全开。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2、第二四通换向阀3进入室外换热器5放热冷凝，再经第一电子膨胀阀21进入溶液再生换热器6过冷，过冷后的高压液体依次通过第二四通换向阀3、单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9，并经第二电子膨胀阀10节流为低温低压状态，再通过单向阀组件7进入用户侧换热器11吸热气化产生制冷，气化后的制冷剂经第一四通换向阀2进入气液分离器4进行气液分离后进入压缩机，完成一个制冷循环。此时，更换溶液池12内溶液为水，开启溶液泵14及第一溶液电磁阀15、第二溶液电磁阀16开启，向室外换热器5及溶液再生换热器6的表面喷淋水，对其进行蒸发冷凝。
e.溶液喷淋除霜运行模式
热泵机组处于制热运行模式，第一四通换向阀2的第一接口2-1与第三接口2-3连通，第一四通换向阀2的第二接口2-2与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通；第一电子膨胀阀21全开。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2进入用户侧换热器11放热冷凝，依次通过单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9，并经第二电子膨胀阀10节流为低温低压状态，再依次通过单向阀组件7、第二四通换向阀3，进入溶液再生换热器6从溶液吸热，然后经第一电子膨胀阀21进入室外换热器5，从室外环境空气中吸热气化，最后经第二四通换向阀3、第一四通换向阀2及气液分离器4回压缩机1，完成制热循环。此时，溶液泵14及第一溶液电磁阀15开启，通过除霜喷淋管18向室外换热器5喷淋浓溶液，利用喷淋的浓溶液去除室外换热器5表面的霜层，待霜层除尽后，关闭溶液泵14及第二溶液电磁阀16，结束除霜。
f.溶液冷冻再生运行模式-溶液再生换热器上游
除霜模式结束后，当溶液池12内的溶液浓度低于设定值时，进入稀溶液冷冻再生模式。此时，第一四通换向阀2的第一接口2-1与第三接口2-3连通，第一四通换向阀2的第二接口2-2与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通；第一电子膨胀阀21全开。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2进入用户侧换热器11放热冷凝，然后依次通过单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9，并经第二电子膨胀阀10节流为低温低压状态，再依次通过单向阀组件7、第二四通换向阀3，进入溶液再生换热器6从溶液吸热使溶液中的水分在溶液再生换热器6表面以冰的形式析出，然后经第一电子膨胀阀21进入室外换热器5，从室外环境空气中吸热气化，最后经第二四通换向阀3、第一四通换向阀2及气液分离器4回压缩机1，完成制热循环。此时，开启溶液泵14及第一溶液电磁阀15，关闭第二溶液电磁阀16，将溶液池12内的稀溶液喷淋至溶液再生换热器6的表面，使其水分在溶液再生换热器6表面以冰的形式析出，稀溶液得到浓缩，实现对除霜后的稀溶液冷冻再生。
g.溶液冷冻再生运行模式-溶液再生换热器下游
在稀溶液冷冻再生模式，第一四通换向阀2的第一接口2-1与第三接口2-3连通，第一四通换向阀2的第二接口2-2与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第二接口3-2与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第三接口3-3连通；第一电子膨胀阀21全开。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2进入用户侧换热器11放热冷凝，然后依次通过单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9，并经第二电子膨胀阀10节流为低温低压状态，再依次通过单向阀组件7、第二四通换向阀3，进入室外换热器5，从室外环境空气中吸热气化，然后经第一电子膨胀阀21进入溶液再生换热器6从溶液吸热使溶液中的水分在溶液再生换热器6表面以冰的形式析出，最后吸热气化后的低压气态制冷剂依次经过第二四通换向阀3、第一四通换向阀2及气液分离器4回到压缩机，完成制热循环。此时，开启溶液泵14及第一溶液电磁阀15，关闭第二溶液电磁阀16，将溶液池12内的稀溶液喷淋至溶液再生换热器6的表面，使其水分在溶液再生换热器6表面以冰的形式析出，稀溶液得到浓缩，实现对除霜后的稀溶液冷冻再生。
h.脱冰运行模式
当溶液再生换热器6表面冰层厚度达到设定值，稀溶液冷冻再生完成，此时系统切换至脱冰运行模式，即利用高压过冷液对溶液再生换热器6加热，使其表面冰层脱落。在该模式下，第一四通换向阀2的第一接口2-1与第三接口2-3连通，第一四通换向阀2的第二接口2-2与第四接口2-4连通；第二四通换向阀3的第三接口3-3与第四接口3-4连通，第二四通换向阀3的第一接口3-1与第二接口3-2连通；第二电子膨胀阀10全开。气态制冷剂经压缩机1压缩为高温高压过热蒸汽，经第一四通换向阀2进入用户侧换热器11放热冷凝，然后依次经单向阀组件7、高压储液器8、干燥过滤器9、第二电子膨胀阀10、第二四通换向阀3，进入溶液再生换热器6使其表面冰层通过内融冰的方式脱落，脱落下来的并与溶液混合物掉落至冰液分离多孔板13上，实现冰液的分离，同时使高压制冷剂实现过冷，过冷后高压液体经第一电子膨胀阀21节流至低温低压状态进入室外侧换热器5，并从室外环境空气中吸热气化，最后经第二四通换向阀3、第一四通换向阀2及气液分离器4回压缩机1，完成制热循环。此时，溶液泵14及第一溶液电磁阀15、第二溶液电磁阀16关闭。

Claims (10)

1.一种溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，包括用于吸入气态制冷剂并进行压缩输出的压缩机(1)，该压缩机(1)排气口连接第一四通换向阀(2)，该第一四通换向阀(2)的第四接口(2-4)与压缩机(1)吸气口之间连接气液分离器(4)，该第一四通换向阀(2)的第三接口(2-3)连接用户侧换热器(11)；其特征在于：还包括第二四通换向阀(3)、室外换热器(5)、溶液再生换热器(6)、单向阀组件(7)和第一节流阀组件(19)，所述的单向阀组件(7)分别与用户侧换热器(11)、高压储液器(8)、第二四通换向阀(3)和第二节流阀组件(20)连接，在该高压储液器(8)出液口与第二节流阀组件(20)之间连接干燥过滤器(9)；所述的第二四通换向阀(3)还分别与第一四通换向阀(2)、室外换热器(5)、溶液再生换热器(6)连接；所述第一节流阀组件(19)连接在溶液再生换热器(6)与室外换热器(5)之间。
2.根据权利要求1所述的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，其特征在于：所述单向阀组件(7)的第二接口(7-2)与用户侧换热器(11)出口连接，单向阀组件(7)的第四接口(7-4)与高压储液器(8)相连接，该高压储液器(8)出液口连接干燥过滤器(9)，在该干燥过滤器(9)的出口与单向阀组件(7)的第三接口(7-3)之间连接第二节流阀组件(20)；所述的第二四通换向阀(3)的第四接口(3-4)与单向阀组件(7)的第一接口(7-1)连接，第二四通换向阀(3)的第一接口(3-1)与第一四通换向阀(2)的第二接口(2-2)相连，第二四通换向阀(3)的第三接口(3-3)与溶液再生换热器(6)的一端接口连接，第二四通换向阀(3)的第二接口(3-2)与室外换热器(5)的一端接口连接。
3.根据权利要求1或2所述的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，其特征在于：还包括一个作用于室外换热器(5)、溶液再生换热器(6)并实现室外换热器(5))除霜及除霜后稀溶液冷冻再生的溶液循环系统。
4.根据权利要求3所述的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，其特征在于：溶液循环系统包括一个用于容纳溶液再生换热器(6)及室外换热器(5)喷淋溶液的溶液池(12)，溶液池(12)出液口连接溶液泵(14)的入口，该溶液泵(14)的出口通过溶液管路连接分为两个并联支路，一个支路通过第一溶液电磁阀(15)与再生喷淋管(17)连接，该再生喷淋管(17)用于向溶液再生换热器(6)的表面喷淋溶液实现溶液的冷冻再生；另一个支路通过第二溶液电磁阀(16)与除霜喷淋管(18)连接，该除霜喷淋管(18)用于向室外换热器(5)的表面喷淋溶液实现室外换热器(5)的除霜。
5.根据权利要求4所述的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，其特征在于：所述的溶液池(12)顶部设置有用于过滤分离溶液再生换热器(6)脱落冰液的冰液分离多孔板(13)。
6.根据权利要求1所述的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，其特征在于：所述的第一节流阀组件(19)采用第一电子膨胀阀(21)，所述的第一电子膨胀阀(21)通过制冷剂管路连接于溶液再生换热器(6)与室外换热器(5)之间。
7.根据权利要求1所述的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，其特征在于：所述的第一节流阀组件(19)采用第一节流阀(19-2)进行节流，所述的第一节流阀(19-2)与第一电磁阀(19-1)并联后通过制冷剂管路连接于溶液再生换热器(6)与室外换热器(5)之间。
8.根据权利要求1所述的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，其特征在于：所述的第二节流阀组件(20)采用第二电子膨胀阀(10)，所述的第二电子膨胀阀(10)通过制冷剂管道连接于干燥过滤器(9)的出口与单向阀组件(7)的第三接口(7-3)之间。
9.根据权利要求1所述的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，其特征在于：所述的第二节流阀组件(20)采用第二节流阀(20-2)进行节流，所述的第二节流阀(20-2)与第二电磁阀(20-1)并联后通过制冷剂管道连接于干燥过滤器(9)的出口与单向阀组件(7)的第三接口(7-3)之间。
10.根据权利要求7或9所述的溶液除霜冷冻再生空气源热泵机组，其特征在于：所述的第一节流阀(19-2)和第二节流阀(20-2)采用电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流阀。
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