CN107990596A - 空气源热泵系统及其除霜方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热泵技术领域，尤其是涉及空气源热泵系统及其除霜方法，该空气源热泵系统包括用户端热交换器、压缩机、蓄热器、蒸发器以及四通阀；压缩机具有吸气端和排气端，排气端通过第一管道与用户端热交换器相连通；用户端热交换器通过第二管道与蓄热器相连通；蒸发器与第二管道相连通；四通阀分别与第一管道、压缩机的吸气端、蓄热器、蒸发器相连通。该空气源热泵系统中经过用户端热交换器降温的冷媒不会经过蒸发器，降低了蒸发器结霜的机率；同时所有进入压缩机吸气端的冷媒都是经过蓄热器加热的气体，从而提高了整个系统中冷媒的温度，较大地提高了室外换热器中冷媒的温度，进而提高了室外换热器的除霜效率。

Description

空气源热泵系统及其除霜方法

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，尤其是涉及空气源热泵系统及其除霜方法。

背景技术

在空气源热泵系统制热过程中，当外界温度较低时，室外换热器上容易结霜，使得室外换热器的换热效果降低，从而影响空气源热泵系统制热过程的进行，在结霜达到一定程度的时候，使得室内制热效果较低，甚至会使室内换热器无法制热，即无法吹出高于室内温度的制热风。这时候就需要除掉室外换热器上的结霜，以恢复其换热效果，确保空气源热泵系统的制热性能。

但是现有的空气源热泵系统的除霜效果不明显，如何提高空气源热泵系统的除霜效率是目前本领域技术人员解决问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种空气源热泵系统，解决了现有技术中的空气源热泵系统的除霜效果不明显、除霜效率低下的技术问题。

本发明的目的之二在于提供一种空气源热泵系统的除霜方法，解决了现有技术中的空气源热泵系统的除霜效果不明显、除霜效率低下的技术问题。

针对上述目的之一，本发明提供以下技术方案：

本发明提供的一种空气源热泵系统，包括：用户端热交换器、压缩机、蓄热器、蒸发器以及四通阀；

所述压缩机具有吸气端和排气端，所述排气端通过第一管道与所述用户端热交换器相连通；

所述用户端热交换器通过第二管道与所述蓄热器相连通；所述蒸发器与所述第二管道相连通；

所述四通阀分别与所述压缩机的排气端、所述压缩机的吸气端、所述蓄热器、所述蒸发器相连通。

作为一种进一步的技术方案，所述四通阀与所述压缩机的吸气端之间设置有气液分离器。

作为一种进一步的技术方案，所述蒸发器通过第三管道与所述蓄热器连通，所述第三管道沿所述蒸发器指向所述蓄热器的方向依次设置有第一过滤器、电子膨胀阀。

作为一种进一步的技术方案，所述第一管道上设置有第一电磁阀，所述第一电磁阀并联有第一毛细管。

作为一种进一步的技术方案，所述四通阀通过第四管道与所述压缩机的排气端连通，所述第四管道上设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀并联有第二毛细管。

作为一种进一步的技术方案，所述用户端热交换器包括依次连通的高效罐和经济器，所述高效罐与所述第一管道连通，所述经济器与所述第二管道连通。

作为一种进一步的技术方案，所述高效罐与所述经济器之间设置有第二过滤器。

作为一种进一步的技术方案，所述蒸发器配置有第一分配器，所述蓄热器配置有第二分配器。

作为一种进一步的技术方案，所述蓄热器采用电加热。

针对上述目的之二，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种空气源热泵系统的除霜方法，采用如上述技术方案提供的任一种所述空气源热泵系统进行除霜，包括以下步骤：

将压缩机的排气端流出的冷媒部分通过四通阀导入蒸发器；

将蒸发器流出的冷媒与由用户端换热器流出的冷媒混合导入蓄热器；

将蓄热器内经加热的冷媒通过四通阀导入压缩机的吸气端；

将自所述四通阀流入压缩机的吸气端的冷媒部分导入包裹于所述压缩机外壁上的蓄热器内。

与现有技术相比，本发明提供的空气源热泵系统及其除霜方法能够达到以下有益效果：

本发明提供一种空气源热泵系统，包括：用户端热交换器、压缩机、蓄热器、蒸发器以及四通阀；压缩机具有吸气端和排气端，排气端通过第一管道与用户端热交换器相连通；用户端热交换器通过第二管道与蓄热器相连通；蒸发器与第二管道相连通；四通阀分别与第一管道、压缩机的吸气端、蓄热器、蒸发器相连通。本发明提供的空气源热泵系统的制热除霜过程和原理如下：

由压缩机排气端排除的冷媒气体一部分经过用户端热交换器后温度降低，该部分温度较低的冷媒进入蓄热器，另一部分冷媒由压缩机的排气端保持初始温度进入蒸发器后再进入蓄热器。两部分冷媒气体在蓄热器内混合，蓄热器对冷媒气体加热，使其温度升高后再进入压缩机的吸气端。可以看出，该空气源热泵系统中经过用户端热交换器降温的冷媒不会经过蒸发器，降低了蒸发器结霜的机率；同时所有进入压缩机吸气端的冷媒都是经过蓄热器加热的气体，从而提高了整个系统中冷媒的温度，较大地提高了室外换热器中冷媒的温度，进而提高了室外换热器的除霜效率。

本发明提供一种空气源热泵系统的除霜方法，采用上述空气源热泵系统进行制热除霜，能够取得上述空气源热泵系统所能达到的所有技术效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种空气源热泵系统的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种空气源热泵系统的除霜方法流程图。

图标：

1－压缩机；11－第一管道；111－第一电磁阀；112－第一毛细管；21－高效罐；22－经济器；23－第二过滤器；24－第二管道；3－蓄热器；31－第二分配器；4－蒸发器；41－第三管道；411－第一过滤器；412－电子膨胀阀；42－第一分配器；5－四通阀；51－第四管道；511－第二电磁阀；512－第二毛细管；6－气液分离器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例一

本发明实施例提供一种空气源热泵系统，该空气源热泵系统包括用户端热交换器、压缩机1、蓄热器3、蒸发器4以及四通阀5；

压缩机1具有吸气端和排气端，排气端通过第一管道11与用户端热交换器相连通；用户端热交换器通过第二管道24与蓄热器3相连通；蒸发器4与第二管道24相连通；四通阀5分别与第一管道11、压缩机1的吸气端、蓄热器3、蒸发器4相连通。

具体地，四通阀5具有C、D、S、E四个接口，C口用于连通蓄热器3，D口用于连通第一管道11，S口用于连通压缩机1的吸气端，E口用于连通蒸发器4。在不同的工作模式下，通过控制四通阀5的工位，就能实现不同的工作过程。

需要说明的是，D口连通第一管道11，即能实现四通阀5分别与用户端热交换器、压缩机1排气端的连通。

具体地，本发明实施例提供的空气源热泵系统能够实现“加热+蓄热”和“加热+除霜”两种工作状态。

当本实施例提供的空气源热泵系统进行“加热+蓄热”工作模式时，由压缩机1排气端排出的冷媒部分经第一管道11进入用户端热交换器吸收热量，另一部分经四通阀5的D口进入并由C口排除进入蓄热器3进行蓄热，用户端热交换器排出的冷媒与蓄热器3排除的冷媒混合进入蒸发器4，该部分冷媒经蒸发器4由四通阀5的E口再次进入四通阀5并由S口排除到压缩机1的吸气端进入压缩机1，完成空气源热泵系统的制热与蓄热。

当本实施例提供的空气源热泵系统进行“加热+化霜”工作模式时，由压缩机1排气端排出的冷媒气体一部分经过用户端热交换器后温度降低，该部分温度较低的冷媒进入蓄热器3，另一部分冷媒由压缩机1的排气端保持初始温度由四通阀5的D口进入、E口排除进入蒸发器4后再进入蓄热器3。两部分冷媒气体在蓄热器3内混合，蓄热器3对冷媒气体放热使冷媒温度升高后再经四通阀5的S口进入、C口排出进入压缩机1的吸气端。经过用户端热交换器降温的冷媒不会经过蒸发器4，降低了蒸发器4结霜的机率；同时所有进入压缩机1吸气端的冷媒都是经过蓄热器3加热气体，从而提高了整个系统中冷媒的温度，较大地提高了室外换热器中冷媒的温度，进而提高了室外换热器的除霜效率。

为了避免压缩机1出现液击现象，本发明至少一种实施例中的热泵式压缩机1的四通阀5与压缩机1的吸气端之间设置有气液分离器6。

需要说明的是，在“加热+蓄热”模式中，蓄热器3处于蓄热状态，即吸收从中经过的冷媒气体的温度并储存；在“加热+化霜”模式中，蓄热器3处于放热状态，即对从中经过的冷媒气体进行加热。

冷媒循环完成进入压缩机1的吸气端之前，经过气液分离器6的气液分离，避免液态的冷媒进入压缩机1，实现对压缩机1的保护。

进一步地，本发明至少一种实施例中蒸发器4通过第三管道41与蓄热器3连通，第三管道41沿蒸发器4指向蓄热器3的方向依次设置有第一过滤器411、电子膨胀阀412。

在“加热+蓄热”模式中，经过蓄热器3降温的冷媒气体与第二管道24中的冷媒气体混合经第三管道41进入蒸发器4。

在“加热+化霜”模式中，第二管道24中充满经用户端热交换器降温的冷媒，由蒸发器4排出的冷媒经第三管道41与第二管道24中的冷媒混合后进入蓄热器3进行加热。

为了提高经蒸发器4的冷媒气体的纯净度，在第三管道41上设置有第一过滤器411对管道中的冷媒进行过滤。

电子膨胀阀412利用被调节参数产生的电信号，控制施加于膨胀阀上的电压或电流，进而达到调节供液量的目的。

另外，本发明至少一种实施例中的第一管道11上设置有第一电磁阀111，第一电磁阀111并联有第一毛细管112。

第一电磁阀111和第一毛细管112并联设置，能够根据不同的工作模式进行选择，例如一开一闭或双开。

具体地，在“加热+蓄热”模式中，第一电磁阀111与第一毛细管112同时开启保持管路畅通。而在“加热+化霜”模式中，第一电磁阀111关闭，压缩机1排气端排出的冷媒经毛细管流通。这样设置的原因在于，“加热+化霜”模式中，压缩机1内的冷媒气体高温高压，经过用户端热交换器的冷媒气体需要与经过蒸发器4的冷媒气体混合，由压缩机1排气端排出的冷媒经过蒸发器4后温度下降较多，若两者温度差距较大，具有安全隐患。所有通入用户端热交换器的冷媒经过第一毛细管112降压限流，消除安全隐患。

另外，四通阀5通过第四管道51与压缩机1的排气端连通，第四管道51上设置有第二电磁阀511，第二电磁阀511并联有第二毛细管512。

具体地，四通阀5的D口与第四管道51连通，第四管道51与压缩机1的排气端连通。

在“加热+蓄热”模式中，第二电磁阀511关闭，第二毛细管512开启保持管路畅通。而在在“加热+化霜”模式中，第二电磁阀511与毛细管同时开启。这样设置的原因在于，“加热+化霜”模式中，由压缩机1排气端排出的经过第四管路的冷媒气体需要直接通入蒸发器4内除霜，需要保持冷媒气体的高温。

本发明至少一种实施例中的空气源热泵系统中的用户端热交换器包括依次连通的高效罐21和经济器22，高效罐21与第一管道11连通，经济器22与第二管道24连通。

在“加热+蓄热”模式中，经压缩机1排气端到第一管道11的冷媒气体经过高效罐21、经济器22后进入蓄热器3；在“加热+化霜”模式中，经压缩机1排气端到第一管道11的冷媒气体经过高效罐21、经济器22后进入蒸发器4。

进一步地，在高效罐21与经济器22之间设置有第二过滤器23。

另外，本发明至少一种实施例中的蒸发器4配置有第一分配器42，蓄热器3的配置有第二分配器31。

第一分配器42和第二分配器31都是冷媒分配器件，其中，第一分配器42将冷媒均匀地分配给蒸发器4的各个通道，第二分配器31将冷媒均匀地分配给蓄热器3的各个通道。

进一步地，本发明至少一种实施例中的蓄热器3采用电加热，属于环境友好型加热模式。

作为一种优选的实施例，本发明实施例中的压缩机1为双级压缩机1或多级压缩机1，可以提高该空气源热泵系统的工作效率并改善空气源热泵系统的工作性能。

实施例二

本发明实施例还提供一种空气源热泵系统的除霜方法，采用如上述实施例一提供的任一种空气源热泵系统进行除霜，如图2所示，主要包括以下步骤：

步骤S101，将压缩机1的排气端流出的冷媒部分通过四通阀5导入蒸发器4；

步骤S102，将蒸发器4流出的冷媒与由用户端换热器流出的冷媒混合导入蓄热器3；

步骤S103，将蓄热器3内经加热的冷媒通过四通阀5导入压缩机1的吸气端。

可以看出，该除霜方法由于采用上述空气源热泵系统，提高了整个系统中冷媒的温度，较大地提高了室外换热器中冷媒的温度，进而提高了室外换热器的除霜效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种空气源热泵系统，其特征在于，包括：用户端热交换器、压缩机、蓄热器、蒸发器以及四通阀；

所述压缩机具有吸气端和排气端，所述排气端通过第一管道与所述用户端热交换器相连通；

所述用户端热交换器通过第二管道与所述蓄热器相连通；所述蒸发器与所述蓄热器相连通；

所述四通阀分别与所述压缩机的排气端、所述压缩机的吸气端、所述蓄热器、所述蒸发器相连通。

2.根据权利要求1所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述四通阀与所述压缩机的吸气端之间设置有气液分离器。

3.根据权利要求1所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述蒸发器通过第三管道与所述蓄热器连通，所述第三管道沿所述蒸发器指向所述蓄热器的方向依次设置有第一过滤器、电子膨胀阀。

4.根据权利要求1所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述第一管道上设置有第一电磁阀，所述第一电磁阀并联有第一毛细管。

5.根据权利要求1所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述四通阀通过第四管道与所述压缩机的排气端连通，所述第四管道上设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀并联有第二毛细管。

6.根据权利要求1所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述用户端热交换器包括依次连通的高效罐和经济器，所述高效罐与所述第一管道连通，所述经济器与所述第二管道连通。

7.根据权利要求6所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述高效罐与所述经济器之间设置有第二过滤器。

8.根据权利要求1所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述蒸发器配置有第一分配器，所述蓄热器配置有第二分配器。

9.根据权利要求1中所述的空气源热泵系统，所述蓄热器采用电加热。

10.一种空气源热泵系统的除霜方法，采用如权利要求1－9中任一项所述空气源热泵系统进行除霜，其特征在于，包括以下步骤：

将压缩机的排气端流出的冷媒部分通过四通阀导入蒸发器；

将蒸发器流出的冷媒与由用户端换热器流出的冷媒混合导入蓄热器；

将蓄热器内经加热的冷媒通过四通阀导入压缩机的吸气端；

将自所述四通阀流入压缩机的吸气端的冷媒部分导入包裹于所述压缩机外壁上的蓄热器内。