CN107763892B - 一种融霜空气源热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种融霜空气源热泵系统，具体涉及了一种融霜空气源热泵系统，包括依次设于制冷剂回路上的压缩机、换向阀、第一电磁阀、第一换热器、第二电磁阀、第一节流机构、第二节流机构和第二换热器；其中，位于室外的所述第二换热器上并联设置有第三换热器。本发明提供的一种融霜空气源热泵系统，一方面，该系统成功解决了除霜时低位热源(指不能直接利用的低品位热能，例如空气、土壤、水、太阳能、工业废热等)的问题，避免除霜时由于无低位热源导致除霜时间长，除霜可靠性差的问题；另一方面，该系统从室外环境取热，改变了传统除霜时低温制冷剂流经室内换热器导致恢复供热时室内环境温度波动引起热舒适性差的问题。

Description

一种融霜空气源热泵系统
技术领域
本发明涉及空气源热泵系统技术领域，尤其涉及一种融霜空气源热泵系统。
背景技术
目前，空气源热泵有以取之不尽用之不竭的空气作为低位热源，兼顾供冷供热、占用空间小、节能、环保、方便，适用地域范围广等优点，但空气源热泵运行实践亦表明其结霜问题是影响热泵机组冬季正常制热的主要因素，严重制约着空气源热泵的发展。
近年来，国内外许多研究者对除霜问题进行了大量研究，常见的主要有逆循环除霜和热气旁通除霜两种，但是除霜时缺少低位热源的本质问题没有解决(为避免向室内吹冷风而关闭室内机风机，导致室内换热器无法为除霜提供充足的热量)，因此为系统除霜设计出低位热源显得非常重要，该系统对保证空气源热泵冬季正常运行并拓广其应用地域范围具有重要意义。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种融霜空气源热泵系统，旨在解决现有技术中的空气源热泵运行过程中容易结霜及除霜时缺少低位热源的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种融霜空气源热泵系统，包括依次设于制冷剂回路上的压缩机、换向阀、第一电磁阀、第一换热器、第二电磁阀、第一节流机构、第二节流机构和第二换热器；其中，第一换热器位于室内，位于室外的所述第二换热器上并联设置有第三换热器。
在一个实施方式中，所述第二换热器与所述第三换热器封装在壳体内。
在一个实施方式中，所述壳体内设置有隔板，所述隔板将所述壳体内部分割出两个空腔，一个空腔用以放置所述第二换热器，另一个空腔用以放置所述第三换热器。
在一个实施方式中，还包括气液分离器，所述气液分离器设置在所述压缩机的回气管路上。
在一个实施方式中，所述第一节流机构上并联设置有第一单向阀，所述第二节流机构上并联设置有第二单向阀。
在一个实施方式中，所述第一单向阀与所述第二单向阀反向设置。
在一个实施方式中，所述第三换热器与所述第二换热器之间的管路上并联设置有第三电磁阀和第四电磁阀。
在一个实施方式中，所述第三换热器与所述第二换热器之间的管路上并联设置有第五电磁阀和第六电磁阀。
在一个实施方式中，所述换向阀为四通换向阀。
在一个实施方式中，所述第二换热器与所述第三换热器均位于室外。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种融霜空气源热泵系统，其一，该系统成功解决了除霜时低位热源(指不能直接利用的低品位热能，例如空气、土壤、水、太阳能、工业废热等)的问题，避免除霜时由于无低位热源导致除霜时间长，除霜可靠性差的问题；其二，该系统从室外环境取热，改变了传统除霜时低温制冷剂流经室内换热器导致恢复供热时室内环境温度波动引起热舒适性差的问题；其三，该系统无论热泵运行还是制冷运行，双换热器结构使得室外换热面积大，具有冬夏季性能高，可以延缓结霜。
第二换热器与第三换热器封装在壳体内，且用隔板隔开，隔板可有效避免融霜时两个换热器气流之间的流通，其一隔板可以防止含有融霜换热器蒸发的高湿水蒸气的进入作为低位热源的换热器(此时作为蒸发器)导致更严重的结霜；其二隔板可以有效防止作为低位热源的换热器的风机引起的空气流动导致融霜换热器热损失进而减缓融霜速度；其三，隔板可以避免融霜水从融霜换热器底部流进作为低位热源的换热器底部并结冰，引起后续融霜水的排泄不畅。因此隔板可以使得被融霜换热器的融霜速度更快，进而使得热泵系统融霜效果更好。
附图说明
图1为本发明实施例一种融霜空气源热泵系统的原理图；
图2为图1中一种融霜空气源热泵系统的制冷原理图；
图3为图1中一种融霜空气源热泵系统的制热原理图；
图4为图1中一种融霜空气源热泵系统的主换热器除霜原理图；
图5为图1中一种融霜空气源热泵系统的副换热器(室外机)除霜原理图；
其中，1-压缩机；2-四通换向阀；3-第一电磁阀；4-第一换热器；5-第二电磁阀；6-第一节流机构；7-第一单向阀；8-第二节流机构；9-第二单向阀；10-第二换热器；11-第三换热器；12-第三电磁阀；13-第四电磁阀；14-气液分离器；15-壳体；16-第五电磁阀；17-第六电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1至图5所示，本发明提供了一种融霜空气源热泵系统，包括依次设于制冷剂回路上的压缩机1、换向阀、第一电磁阀3、第一换热器4、第二电磁阀5、第一节流机构6、第二节流机构8和第二换热器10；其中，第一换热器位于室内，位于室外的所述第二换热器10上并联设置有第三换热器11。第二换热器10与第三换热器11均位于室外。换向阀为四通换向阀2。
制冷剂系统室外机具有两个换热器(即第二换热器10和第三换热器11)，第二换热器10和第三换热器11之间由隔板隔开，空气不互相流通；在结霜工况下，第三换热器11作蒸发器从室外环境取热，并由热泵系统提升品位后为第二换热器10融霜，克服了传统空气源热泵除霜无低位热源的缺点。第二换热器与第三换热器封装在壳体内，且用隔板隔开，隔板可有效避免融霜时两个换热器气流之间的流通，其一隔板可以防止含有融霜换热器蒸发的高湿水蒸气的进入作为低位热源的换热器(此时作为蒸发器)导致更严重的结霜；其二隔板可以有效防止作为低位热源的换热器的风机引起的空气流动导致融霜换热器热损失进而减缓融霜速度；其三，隔板可以避免融霜水从融霜换热器底部流进作为低位热源的换热器底部并结冰，引起后续融霜水的排泄不畅。因此隔板可以使得被融霜换热器的融霜速度更快，进而使得热泵系统融霜效果更好。
本发明提供的一种融霜空气源热泵系统，与现有技术相比，该系统成功解决了除霜时低位热源的问题，避免除霜时由于无低位热源导致除霜时间长，除霜可靠性差的问题；另外，该系统从室外环境取热，改变了传统除霜时低温制冷剂流经室内换热器导致恢复供热时室内环境温度波动引起热舒适性差的问题。
本系统在传统空气源热泵系统的基础上在室外换热器(第二换热器10)内增加了一个室外机换热器(第三换热器11)，改变传统逆循环除霜无低位热源的缺点。本发明可推动空气源热泵系统在我国居住建筑领域的应用，并为创建高舒适性的建筑空间及改善除霜性能提供技术储备，对推进空气源热泵发展具有非常重要的现实意义。
进一步的，第二换热器10与第三换热器11封装在壳体15内。
更进一步的，壳体15内设置有隔板，隔板将壳体15内部分割出两个空腔，一个空腔用以放置第二换热器10，另一个空腔用以放置第三换热器11。第二换热器与第三换热器封装在壳体内，且用隔板隔开，隔板可有效避免融霜时两个换热器气流之间的流通，其一隔板可以防止含有融霜换热器蒸发的高湿水蒸气的进入作为低位热源的换热器(此时作为蒸发器)导致更严重的结霜；其二隔板可以有效防止作为低位热源的换热器的风机引起的空气流动导致融霜换热器热损失进而减缓融霜速度；其三，隔板可以避免融霜水从融霜换热器底部流进作为低位热源的换热器底部并结冰，引起后续融霜水的排泄不畅。因此隔板可以使得被融霜换热器的融霜速度更快，进而使得热泵系统融霜效果更好。
作为本发明提供的一种融霜空气源热泵系统的具体实施方式，还包括气液分离器14，气液分离器14设置在压缩机1的回气管路上。
作为本发明提供的一种融霜空气源热泵系统的具体实施方式，第一节流机构6上并联设置有第一单向阀7，第二节流机构8上并联设置有第二单向阀9。第一单向阀7与第二单向阀9反向设置。
作为本发明提供的一种融霜空气源热泵系统的具体实施方式，第三换热器11与第二换热器10之间的管路上并联设置有第三电磁阀12和第四电磁阀13。
作为本发明提供的一种融霜空气源热泵系统的具体实施方式，第三换热器11与第二换热器10之间的管路上并联设置有第五电磁阀16和第六电磁阀17。
本发明提供的一种融霜空气源热泵系统设置有夏季制冷模式、冬季供热模式和高效除霜模式三种模式，三种模式的工作原理具体如下：
1、夏季制冷模式
参见图2所示，夏季制冷模式下，第三电磁阀12、第四电磁阀13关闭，第一电磁阀3、第二电磁阀5、第五电磁阀16和第六电磁阀17开启。系统运行如下：来自压缩机1的制冷剂经流经四通换向阀2，进入配有风机的第二换热器10(主换热器)和第三换热器11(副换热器)冷凝放热后，再流经第二单向阀9，经过第一节流机构6节流降压，流经第二电磁阀5，在第一换热器4吸热制冷，然后再依次流经第一电磁阀3、四通换向阀2、气液分离器14，最终返回压缩机1再次被压缩。
2、冬季供热模式
参见图3所示，冬季供热模式下，第三电磁阀12、第四电磁阀13关闭，第一电磁阀3、第二电磁阀5、第五电磁阀16和第六电磁阀17开启。系统运行如下：来自压缩机1的制冷剂经流经四通换向阀2，第一电磁阀3，进入第一换热器4冷凝放热后，再流经第二电磁阀5、第一单向阀7，经过第二节流机构8节流降压，在配有风机的第二换热器10(主换热器)和第三换热器11(副换热器)吸热蒸发，然后再依次流经四通换向阀2、气液分离器14，最终返回压缩机1再次被压缩。
3、冬季结霜工况下室外主换热器高效除霜模式
参见图4所示，此高效除霜模式下，第一电磁阀3、第二电磁阀5、第五电磁阀16和第六电磁阀17关闭，第三电磁阀12、第四电磁阀13开启。系统运行如下：来自压缩机1的制冷剂经流经四通换向阀2，进入配有风机的第二换热器10(主换热器)冷凝放热融霜后，流经第二单向阀9，经过第一节流机构6节流降压，然后流经第四电磁阀13在配有风机的第三换热器11(副换热器)吸热蒸发，然后再依次流经第三电磁阀12、四通换向阀2、气液分离器14，最终返回压缩机1再次被压缩。
4、冬季供热工况下室外机副换热器除霜模式
参见图5所示，此高效除霜模式下，第一电磁阀3、第二电磁阀5、第五电磁阀16和第六电磁阀17关闭，第三电磁阀12、第四电磁阀13开启。系统运行如下：来自压缩机1的制冷剂经流经四通换向阀2，然后分两路分别进入配有风机的第一换热器4和第三换热器11(副换热器)，在第一换热器4和第三换热器11(副换热器)冷凝放热、融霜后，分别流经第二电磁阀5和第四电磁阀13，然后再流经第一单向阀7，经过第二节流机构8节流降压，然后进入配有风机的第二换热器10(主换热器)吸热蒸发，然后再依次流经四通换向阀2、气液分离器14，最终返回压缩机1再次被压缩。
最后需要特别说明的是，当第三换热器11(副换热器)除霜完毕后，可以将第三电磁阀12、第四电磁阀13关闭，第一电磁阀3、第二电磁阀5、第五电磁阀16和第六电磁阀17开启，系统进入如图1所示的双蒸发器供热模式。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (4)

1.一种融霜空气源热泵系统，其特征在于，包括依次设于制冷剂回路上的压缩机（1）、换向阀（2）、第一电磁阀（3）、第一换热器（4）、第二电磁阀（5）、第一节流机构（6）、第二节流机构（8）和第二换热器（10）；其中，第一换热器位于室内，位于室外的所述第二换热器（10）上并联设置有第三换热器（11）；
所述第二换热器（10）与所述第三换热器（11）封装在壳体（15）内；
所述壳体（15）内设置有隔板，所述隔板将所述壳体（15）内部分割出两个空腔，一个空腔用以放置所述第二换热器（10），另一个空腔用以放置所述第三换热器（11）；
所述第一节流机构（6）上并联设置有第一单向阀（7），所述第二节流机构（8）上并联设置有第二单向阀（9）；
所述第一单向阀（7）与所述第二单向阀（9）反向设置；
所述第三换热器（11）与所述第二换热器（10）之间的管路上并联设置有第三电磁阀（12）和第四电磁阀（13）；
所述第三换热器（11）与所述第二换热器（10）之间的管路上并联设置有第五电磁阀（16）和第六电磁阀（17）；
其中，所述第四电磁阀（13）的一端与所述第一单向阀（7）的入口以及所述第一节流机构（6）的出口连接，另一端与所述第三换热器（11）的第一端口以及所述第六电磁阀（17）连接；
所述第六电磁阀（17）的一端与所述第二换热器（10）的第一端口以及所述第二节流机构（8）的出口连接，另一端与所述第三换热器（11）的第一端口连接；
所述第五电磁阀（16）的一端与所述第二换热器（10）的第二端口以及所述换向阀（2）的端口连接，另一端与所述第三换热器（11）的第二端口连接；
所述第三电磁阀（12）的一端与所述第一电磁阀（3）远离所述第一换热器（4）的一端连接，所述第三电磁阀（12）的另一端与所述第五电磁阀（16）与所述第三换热器（11）的第二端口连接的一端连接。
2.根据权利要求1所述的融霜空气源热泵系统，其特征在于，还包括气液分离器（14），所述气液分离器（14）设置在所述压缩机（1）的回气管路上。
3.根据权利要求1所述的融霜空气源热泵系统，其特征在于，所述换向阀为四通换向阀（2）。
4.根据权利要求1至3任一项所述的融霜空气源热泵系统，其特征在于，所述第二换热器（10）与所述第三换热器（11）均位于室外。
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