CN107965943A - 一种热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热泵机组，该热泵机组包括压缩机、在制热模式下作为蒸发器的第二换热部、膨胀阀以及托水盘。该热泵机组还包括设置于第二换热部的除霜器，除霜器包括进口端和出口端，除霜器的进口端连通于压缩机的出口管段，通过自压缩机出口流出的制冷介质为除霜器供热。该热泵机组还包括设置于托水盘的破冰器，破冰器也包括进口端和出口端，破冰器的进口端也连通于压缩机的出口管段，通过自压缩机出口流出的制冷介质为破冰器供热。本发明公开的热泵机组，无论热泵机组处于制热模式还是除霜模式(制冷模式)，均可以通过自压缩机出口流出的制冷介质为除霜器和破冰器供热，由此可以使第二换热部和托水盘彻底地除霜破冰。

Description

一种热泵机组

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，具体涉及一种热泵机组。

背景技术

由于热泵机组具有运行成本低，运行过程节能环保、能效高的特点，因而得到了越来越广泛的应用，比如日常生活中应用的冷暖空调、工业生产中应用的风冷机组等都属于热泵机组。

在热泵机组的工作过程中，制热模式下，存在蒸发器结霜甚至结冰的问题以及位于蒸发器下方的托水盘结冰的问题。

制热模式下的结霜和结冰很大程度上取决于环境温度，当环境温度降至10°以下时，蒸发器在满足使用性能的状态下本体温度通常会降低至0°以下，使空气中的水分很容易就在蒸发器以及托水盘上凝结，因而制热过程中的结霜和结冰是较难规避的。

为此，现有技术中，为保证热泵机组的长期稳定正常运行，会对热泵机组进行除霜操作。现有技术中通常采用的除霜手段为：热泵机组在制热模式下运行一段时间后，切换到除霜模式(制冷模式)运行一定时间，之后再切换回制热模式。

现有技术中，除霜模式的运行时间通常是热泵机组预先设定的，一般为半小时，到达运行时间后，无论热泵机组是否除霜完毕，热泵机组均退出除霜模式切换回制热模式。

因此，现有技术中，很容易出现在蒸发器仍残余较多的霜层和冰层时继续进行制热的状态。这种状态下，残余的霜层和冰层会迅速凝结为密度更大的、更难清除的霜或冰，致使在下次除霜模式下这些霜和冰仍然无法被清除。如此以往，造成热泵机组恶性循环，最终致使热泵机组无法实现正常的制热功能。

而且，现有技术中，除霜模式运行结束后，托水盘的冰层也会有较多残余。一旦托水盘上的冰层集结到一定厚度，冰层会蔓延蒸发器底部，使蒸发器底部与托水盘均被冰层覆盖，最终也会致使热泵机组无法实现正常的制热功能，甚至还会引发管道冻裂、制冷介质外漏等一系列更严重的问题。

而如果延长除霜模式的运行时间直至蒸发器的霜层、冰层和托水盘的冰层清除彻底时再切换回制热模式，又会增加能耗，还会影响用户的采暖。

有鉴于此，如何开发一种热泵机组，使其能够较为彻底地除霜和破冰且对用户采暖的影响较小，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种热泵机组，所述热泵机组包括压缩机、在制热模式下作为蒸发器的第二换热部、膨胀阀以及位于所述第二换热部下方的托水盘；所述热泵机组还包括设置于所述第二换热部的除霜器，所述除霜器包括进口端和出口端；所述除霜器的进口端连通于所述压缩机的出口管段。

可选地，所述除霜器设置于所述第二换热部的中部和下部。

可选地，所述热泵机组还包括设置于所述托水盘的破冰器，所述破冰器也包括进口端和出口端；所述破冰器的进口端也连通于所述压缩机的出口管段。

可选地，所述除霜器和所述破冰器相互独立布置；或者，所述除霜器和所述破冰器相互连通，并具体配置为：所述破冰器的进口端连通于所述除霜器的出口端。

可选地，所述热泵机组还设置有电磁阀，用于控制所述除霜器与所述压缩机出口管段的连通和封闭以及所述破冰器与所述压缩机出口管段的连通和封闭。

可选地，所述热泵机组还包括第一温度传感器，用于检测所述第二换热部的温度，以及第二温度传感器，用于检测所述托水盘的温度。

可选地，所述热泵机组还包括控制器，所述控制器内预设第一温度值、第二温度值；

所述控制器判断所述第一温度传感器检测到的所述第二换热部温度低于所述第一温度值时或判断所述第二温度传感器检测到的所述托水盘温度低于所述第一温度值时，向所述电磁阀发送开启指令，高于所述第二温度值时，向所述电磁阀发送关闭指令；

其中，所述第二温度值高于或等于所述第一温度值。

可选地，所述除霜器和所述破冰器均为加热盘管，所述加热盘管的进口端设置于其底部管段，使流入所述加热盘管的制冷介质先流经其底部管段。

可选地，所述除霜器为翅片式加热盘管。

可选地，自所述除霜器和所述破冰器的出口端流出的制冷介质均流向所述膨胀阀。

本发明提供的热泵机组，相比背景技术，具有如下技术效果：

a、可以使对除霜器的供热和对破冰器的供热与现有技术中的除霜手段相结合，也就是说，可以在热泵机组切换至除霜模式(制冷模式)时，一并进行对除霜器的供热和对破冰器的供热，相比背景技术，清除同等的霜层和冰层，所需时间缩短，从而可以使热泵机组能够尽快切换至制热模式，以满足用户的采暖需求。

b、可以在热泵机组自除霜模式切换至制热模式后，继续对除霜器和破冰器供热，直至霜层和冰层得以彻底清除，从而规避除霜模式结束后霜层和冰层清除不彻底致使未被清除的霜层和冰层迅速凝结为更难清除的霜层和冰层的风险，利于热泵机组的长期稳定运行。

c、利用自压缩机流出的制冷介质对除霜器和破冰器供热，如此设置，由于压缩机出口流出的制冷介质处于高温高压状态，使除霜器和破冰器能够获得足够的热量；并且，仅需要设置相应的连通管路即可实现供热功能，利于热泵机组的结构简化，进而可以提高热泵机组的运行可靠性。

d、使自除霜器和破冰器流出的制冷介质流向膨胀阀，且该部分制冷介质自膨胀阀流向作为蒸发器的第一换热部或第二换热部，由于自除霜器和破冰器流出的制冷介质温度较低，更易吸收空气热量，从而能够在蒸发器内更充分汽化，利于提高热泵机组的效率。

附图说明

图1为本发明提供的热泵机组第一实施例的示意图；

图2为本发明提供的热泵机组第二实施例的示意图。

图1-图2中的附图标记说明如下：

1压缩机，2热回收器，3四通阀，4第一换热部，5第一单向阀，6干燥过滤器，7储液器，8蒸发器，9第二单向阀，10膨胀阀，11第三单向阀，12气液分离器，13第四单向阀，14电磁阀，15除霜器，16破冰器。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-图2，图1为本发明提供的热泵机组第一实施例的示意图；图2为本发明提供的热泵机组第二实施例的示意图。

如图1-2所示，热泵机组通常配置有压缩机1，热回收器2，四通阀3，第一换热部4，第一单向阀5，干燥过滤器6，储液器7，第二换热部8，第二单向阀9，膨胀阀10，第三单向阀11，气液分离器12和第四单向阀13。而且，第二换热部8的下方配置有托水盘。

其中，在压缩机1中，制冷介质由低温、低压、蒸汽态转变为高温、高压、蒸汽态。

其中，热回收器2为选配部件。

其中，四通阀3用于转换制冷介质的流向，使热泵机组在制热和制冷模式(除霜模式)之间切换。

其中，在膨胀阀10中，制冷介质经节流作用，由高温、高压、液态转变为低温、低压、液态。

其中，热泵机组在制热模式下，第一换热部4作为冷凝器，在其中，制冷介质与与流经冷凝器的水换热后冷凝，由高温、高压、蒸汽态转变为高温、高压、液态；第二换热部8作为蒸发器，在其中，制冷介质自空气中吸收热量，由低温、低压、液态转变为低温、低压、蒸汽态。

此时，制冷介质的流动路径如图1-2中虚线全箭头所示：压缩机1→热回收器2→四通阀3→第一换热部4→第一单向阀5→储液器7→干燥过滤器6→膨胀阀10→第二单向阀9→第二换热部8→气液分离器12→压缩机1。

其中，热泵机组在制冷模式和除霜模式下，第一换热部4作为蒸发器，在其中，制冷介质自空气中吸收热量，由低温、低压、液态转变为低温、低压、蒸汽态；第二换热部8作为冷凝器，在其中，制冷介质与与流经冷凝器的水换热后冷凝，由高温、高压、蒸汽态转变为高温、高压、液态。

此时，制冷介质的流动路径如图1-2中实线全箭头所示：压缩机1→热回收器2→四通阀3→第二换热部8→第三单向阀11→储液器7→干燥过滤器6→膨胀阀10→第四单向阀13→第一换热部4→气液分离器12→压缩机1。

应当理解的是，上述高温、高压、低温、低压都是相对的概念，即相对高温、相对高压、相对低温、相对低压。

如图1-2所示，本发明提供的热泵机组还配置有除霜器15，所述除霜器15设置于第二换热部8，并可以具体设置于第二换热部8的中部和下部。

并且，所述除霜器15包括进口端和出口端；所述除霜器15的进口端通过相应的连接管路连通于压缩机1的出口管段。

并且，图1-2所示的具体实施例中，除霜器15的出口端通过相应的连接管路连通于储液器7的进口管段。此种配置下，如图中实线半箭头所示，自压缩机1的出口管段流向除霜器15的制冷介质的流动路径为：压缩机1的出口管段→除霜器15的进口端→除霜器15的出口端→储液器7的进口管段。

值得说明的是，上述将除霜器15设置于第二换热部8的中部和下部是由于第二换热部8通常为近竖直布置，除霜过程中，霜水和冰水会下流，致使第二换热部8中部和下部的霜层和冰层的密度高于其上部的霜层和冰层的密度。当然，也可以根据实际应用需求，将除霜器15一并设置在第二换热部8的上部。

进一步的，如图1-2所示，本发明提供的热泵机组还可以配置破冰器16，所述破冰器16设置于上述托水盘。

并且，所述破冰器16也包括进口端和出口端。所述破冰器16的进口端也连通于所述压缩机1的出口管段。

并且，破冰器16和除霜器15可以有多种不同的布置方式，如图1-2所示，例举了两种不同的布置方式。

图1所示的第一实施例中，除霜器15和破冰器16是相互独立布置的，破冰器16的出口端通过相应的连接管路连通于储液器7的进口管段。此种布置下，自压缩机1的出口管段流向除霜器15和破冰器16的制冷介质的流动路径分为两条，如图中实线半箭头所示，一条为：压缩机1的出口管段→除霜器15的进口端→除霜器15的出口端→储液器7，另一条为：压缩机1的出口管段→破冰器16的进口端→破冰器16的出口端→储液器7的进口管段。

图2所示的第二实施例中，除霜器15和破冰器16是相互连通的，并具体配置为：除霜器15的进口端连通于破冰器16的出口端。此种布置下，如图中实线半箭头所示，自压缩机1的出口管段流向除霜器15和破冰器16的制冷介质的流动路径为：压缩机1的出口管段→破冰器16的进口端→破冰器16的出口端→除霜器15的进口端→除霜器15的出口端→储液器7的进口管段。

由上述分析可知，本发明提供的热泵机组，利用自压缩机1流出的制冷介质为除霜器15和破冰器16供热，使凝结于第二换热部8和托水盘的霜层和冰层融化；之后自除霜器15和破冰器16流出的制冷介质继续参与热泵机组循环。

由于自压缩机流出的制冷介质处于高温高压状态，使除霜器15和破冰器16能够获得足够的热量；并且，仅需要设置相应的连接管路即可实现供热功能，利于热泵机组的结构简化，进而可以提高热泵机组的运行可靠性。

并且，使用过程中，可以将对除霜器15的供热、对破冰器16的供热和背景技术的除霜手段相结合。也就是说，在热泵机组切换至除霜模式(制冷模式)时，一并对除霜器15和破冰器16供热。由此，相比背景技术，清除同等的霜层和冰层，所需时间缩短，从而可以使热泵机组能够尽快切换至制热模式，以满足用户的采暖需求。

而且，可以在热泵机组自除霜模式(制冷模式)切换至制热模式后，继续进行对除霜器15和破冰器16的供热，直至凝结于第二加热部8和托水盘的霜层和冰层得以彻底清除，从而规避除霜模式结束后霜层和冰层清除不彻底致使未被清除的霜层和冰层迅速凝结为更难清除的霜层和冰层的风险，利于热泵机组的长期稳定运行。

而且，使自除霜器15和破冰器16流出的制冷介质流向膨胀阀10，该部分介质在流经膨胀阀10，流向作为蒸发器的第一换热部4或第二换热部8，由于自除霜器15和破冰器16流出的制冷介质温度较低，更易吸收空气热量，从而能够在蒸发器内更充分汽化，利于提高热泵机组的效率。而且使自除霜器15和破冰器16流出的制冷介质流向膨胀阀10之后再自膨胀阀10流向作为蒸发器的第一换热部4或第二换热部8，由于自除霜器15和破冰器16流出的制冷介质温度较低，更易吸收空气热量，从而能够在蒸发器内更充分汽化，利于提高热泵机组的效率。

继续参考图1-2。

具体的，上述除霜器15和破冰器16均可以为加热盘管，更具体的，上述除霜器15可以设置为换热效率较高的翅片式加热盘管。

并且，所述加热盘管的进口端可以设置于其底部管段，使流入所述加热盘管的制冷介质先流经其底部管段，如此设置，可以进一步使温度较高的制冷介质优先流过霜层或冰层密度较高的位置，利于霜层的均匀清除。

继续参考图1-2。

本发明提供的热泵机组还配置有阀件，用于控制除霜器15与压缩机1出口管段之间的连通和封闭以及破冰器16与压缩机1出口管段之间的连通和封闭。优选地，所述阀件选用便于控制且响应迅速的电磁阀14。

当所述电磁阀14关闭时，除霜器15、破冰器16与压缩机1的出口管段相互封闭，制冷介质无法自压缩机1的出口管段流至除霜器15和破冰器16，也就无法对除霜器15和破冰器16进行供热。

当所述电磁阀14开启时，除霜器15、破冰器16与压缩机1的出口管段相互连通，制冷介质自压缩机1的出口管段流至除霜器15和破冰器16，对除霜器15和破冰器16进行供热。

进一步的，所述热泵机组配置有用于检测第二换热部8温度的第一温度传感器和检测托水盘温度的第二温度传感器，通过对温度的检测来标定是否该对除霜器15和破冰器16供热。

具体的，所述热泵机组还配置与第一温度传感器、第二温度传感器和电磁阀14通信的控制器，所述控制器内预设第一温度值和第二温度值。

当控制器判断第一温度传感器检测到的第二换热部的温度低于上述第一温度值时以及判断第二温度传感器检测到的托水盘温度低于上述第一温度值时，向电磁阀14发送开启指令，以向除霜器15和破冰器16供热。

当控制器判断第一温度传感器检测到的第二换热部的温度高于第二温度值时以及判断第二温度传感器检测到的托水盘温度高于第二温度值时，向相应的电磁阀14发送关闭指令，停止向除霜器15和破冰器16供热。

其中，所述第二温度值高于或等于所述第一温度值，具体的，可以将第一温度值和第二温度值均设置为0℃。

如此设置状态下，无论热泵机组处于制热模式还是除霜模式(制冷模式)，只要“第一温度传感器检测到的第二换热部的温度低于上述第二温度值以及第二温度传感器检测到的托水盘温度低于上述第二温度值”，均会开启电磁阀14，向除霜器15和破冰器16的供热。

也就是说，若判断何时退出除霜模式仍然延续背景技术中“预先设定一定时间，到达时间后切换回制热模式”的时间标定方式，当热泵机组自除霜模式切换回制热模式后，如果第二换热部8的温度以及托水盘的温度没有达到第二温度值，则电磁阀14将继续开启，以继续对除霜器15和破冰器16供热，直至第二换热部8的温度和托水盘的温度达到第二温度值(即彻底除霜、破冰的状态)时，才会关闭电磁阀14，以停止对除霜器15和破冰器16的供热，由此保证第二换热部8和托水盘的霜层和冰层能够被彻底清除。

以上对本发明所提供的热泵机组进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种热泵机组，所述热泵机组包括压缩机(1)、在制热模式下作为蒸发器的第二换热部(8)、膨胀阀(10)以及位于所述第二换热部(8)下方的托水盘，，其特征在于，所述热泵机组还包括设置于所述第二换热部(8)的除霜器(15)，所述除霜器(15)包括进口端和出口端；所述除霜器(15)的进口端连通于所述压缩机(1)的出口管段。

2.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述除霜器(15)设置于所述第二换热部(8)的中部和下部。

3.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述热泵机组还包括设置于所述托水盘的破冰器(16)，所述破冰器(16)也包括进口端和出口端；所述破冰器(16)的进口端也连通于所述压缩机(1)的出口管段。

4.根据权利要求3所述的热泵机组，其特征在于，所述除霜器(15)和所述破冰器(16)相互独立布置；或者，所述除霜器(15)和所述破冰器(16)相互连通，并具体配置为：所述破冰器(16)的进口端连通于所述除霜器(15)的出口端。

5.根据权利要求3所述的热泵机组，其特征在于，所述热泵机组还设置有电磁阀(14)，用于控制所述除霜器(15)与所述压缩机(1)出口管段的连通和封闭以及所述破冰器(16)与所述压缩机(1)出口管段的连通和封闭。

6.根据权利要求5所述的热泵机组，其特征在于，所述热泵机组还包括第一温度传感器，用于检测所述第二换热部(8)的温度，以及第二温度传感器，用于检测所述托水盘的温度。

7.根据权利要求6所述的热泵机组，其特征在于，所述热泵机组还包括控制器，所述控制器内预设第一温度值、第二温度值；

所述控制器判断所述第一温度传感器检测到的所述第二换热部(8)温度低于所述第一温度值时或判断所述第二温度传感器检测到的所述托水盘温度低于所述第一温度值时，向所述电磁阀(14)发送开启指令，高于所述第二温度值时，向所述电磁阀(14)发送关闭指令；

其中，所述第二温度值高于或等于所述第一温度值。

8.根据权利要求3-7任一项所述热泵机组，其特征在于，所述除霜器(15)和所述破冰器(16)均为加热盘管，所述加热盘管的进口端设置于其底部管段，使流入所述加热盘管的制冷介质先流经其底部管段。

9.根据权利要求8所述的热泵机组，其特征在于，所述除霜器(15)为翅片式加热盘管。

10.根据权利要求3-7任一项所述的热泵机组，其特征在于，自所述除霜器(15)和所述破冰器(16)的出口端流出的制冷介质均流向所述膨胀阀(10)。