CN108224828A - 一种热气旁通自动回流连续除霜装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热气旁通自动回流连续除霜装置，采用多组蒸发器并联，采用阀门控制切换，各组蒸发器制热、除霜交替进行，从压缩机出口引出旁通高压热气，旁通阀控制旁通支路压力恒定，除霜液态制冷剂以稳定流量通过分液器自动流入蒸发器蒸发，使除霜过程对制热主循环系统运行中制冷剂流量、温度和压力稳定性的影响很小，机组运行连续稳定高效，可以有效降低空气源热泵机组的投资成本和运行费用。
Description
技术领域
本发明涉及热泵技术领域，尤其是一种热气旁通自动回流连续除霜装置。
背景技术
空气源热泵兼顾供冷供热、占用空间小、节能、环保、方便等优点，但其结霜问题是影响空气源热泵机组冬季制热能力和运行效率的主要因素，在运行过程中，蒸发器的表面温度低于0℃时就会结霜，随着霜层加厚，空气流通的阻力增大，势必阻碍空气的流通，蒸发器通过空气吸热，而空气流量减少，吸热量也同样减少，这时机组制热性能就开始削减恶化，蒸发器需要适时除霜；按照除霜时制热功能是否连续，可分为间断除霜和连续除霜。目前常用的除霜方式有热气旁通除霜和热气逆流除霜，还有相变蓄能除霜、电加热冷媒除霜等，它们都属于间断除霜，在除霜时，机组的制热功能停止，待除霜完成后才恢复制热功能，除霜过程所造成系统内压力的波动和冲击很大，会极大地影响系统的运行状态，进而影响机组的制热能力、效率和寿命。有一种连续制热的双蒸发器交替除霜方式，采用两个蒸发器相互串联，分设于毛细管两端，通过控制四通阀来切换两个蒸发器相对于毛细管的前后位置，位于毛细管前的一个蒸发器用作高温高压制冷剂的高压过冷器，利用高温制冷剂的显热来除霜，位于毛细管后的另一个蒸发器用作低压蒸发器吸热，适时通过四通阀动作，使两个蒸发器相对于毛细管的前后位置互换，蒸发器的除霜放热和吸热功能也同时互换，优点是能够利用高温液体制冷剂的显热来除霜，机组能够连续制热，缺点是高温制冷剂的显热总热量不可以根据除霜量所需的热量来灵活调节，除霜进度不可控，尤其毛细管前后的蒸发器内的制冷剂状况完全不同，用作高压过冷器的毛细管前的蒸发器内充满高压液态制冷剂，四通阀突然切换时，毛细管的制冷剂流量控制作用完全失效，高压过冷器突变为低压蒸发器，低压蒸发器内瞬间充满高压液态制冷剂，制冷剂将剧烈蒸发气化，将对系统造成大幅冲击。 再有一种连续制热热气旁通除霜方式，机组能够连续制热，它有多组蒸发器，其中一组蒸发器轮流除霜，其他蒸发器的制冷剂在正常蒸发吸热，制冷剂热气从压缩机出口旁通到需除霜的蒸发器，除霜产生的液态制冷剂直接进入蒸发换热系统，由于除霜过程中除霜蒸发器内温度的大幅波动带来除霜蒸发器内制冷剂压力的大幅波动，那么从除霜蒸发器内直接进入蒸发系统的制冷剂流量就不能做到稳定控制，必定会带来系统蒸发环节的不稳定，进一步影响整机高效连续稳定运行。另有一种改进型的连续制热热气旁通除霜方式，机组能够连续制热，有多组蒸发器，其中一组蒸发器轮流除霜，其他蒸发器制冷剂正常蒸发吸热；高压制冷剂热气从压缩机排气口旁通到需除霜的蒸发器，除霜产生的液态制冷剂进入压缩机排气口管路上的冷凝换热器，与压缩机出口气体换热蒸发，消耗了压缩机排气口的气体的热量，这样会减少机组的制热量和降低机组的制热效率。专利申请《一种热气旁通加压回流连续除霜装置》提供了一种热气旁通加压回流连续除霜装置，包括制热主循环系统和热气旁通支路；其中，制热主循环系统包括依次连接并构成回路的蒸发器、压缩机、冷凝器、高压储液器、节流阀、蒸发器；热气旁通支路包括依次连接的压缩机、蒸发器、泵、高压储液器，蒸发器通过泵连通高压储液器，蒸发器与泵之间采用储液器缓冲冷凝液化的制冷剂；采用多组蒸发器并联，采用阀门控制切换，各组蒸发器制热、除霜交替进行；从压缩机出口引出旁通高压热气，通过控制旁通高压热气流量，平滑所述压缩机出口制冷剂气体压力变化，稳定制热主循环系统压力；高压热气在除霜蒸发器组中冷凝液化，冷凝制冷剂经回流储液器用泵加压流入高压储液器，除霜蒸发器组中的压力不稳定，除霜蒸发器组与高压储液器的压差变化大，把液态制冷剂从除霜蒸发器压入高压储液器，需要使用高压泵，增加了泵的配置成本和能耗，在大型装置应用有优势，对于中小型装置则成本较高。故现有技术有待改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种采用蒸发器分组并联，阀门控制切换，制热、除霜交替进行，通过压力控制旁通阀控制除霜蒸发器组压力保持恒定，除霜过程产生的液态制冷剂通过低压储液器缓冲，在恒定压力下通过低压节流阀控制流量，使除霜产生的液体制冷剂能保持稳定流量自动流入制热主循环系统的分液器，减少除霜过程对制热主循环系统运行中制冷剂流量、温度和压力稳定性的冲击，避免压缩机出口的气体的热量消耗，不需要使用高压泵，减少泵的配置成本和能耗，使整机运行连续稳定高效的结构简单低成本的热气旁通自动回流连续除霜装置。
本发明的技术解决方案是： 一种热气旁通自动回流连续除霜装置，包括制热主循环系统和热气旁通支路；其中，所述制热主循环系统包括依次连接并构成回路的蒸发器、三通阀、压缩机、冷凝器、高压储液器、膨胀阀、分液器、制热单向阀、蒸发器；所述热气旁通支路包括依次连接的所述压缩机、旁通阀、所述三通阀、所述蒸发器、融霜单向阀、低压储液器、低压节流阀、所述分液器；所述旁通阀是压力控制阀，所述旁通阀的压力控制源来自于所述旁通阀的出口管路，所述旁通阀控制旁通阀出口管路直到低压节流阀的压力是恒定压力；所述三通阀公共口连通所述蒸发器组，分支口分别直接连通所述压缩机进气口和通过所述旁通阀连通所述压缩机排气口，通过三通阀切换，控制所述蒸发器组在制热模式时与所述压缩机进气口连通，控制所述蒸发器组在除霜模式时通过所述旁通阀与所述压缩机排气口连通；所述蒸发器通过所述低压节流阀连通所述分液器，所述蒸发器与所述低压节流阀之间有低压储液器，所述低压储液器用来缓冲除霜产生的冷凝液化的制冷剂，所述低压储液器可以采用大的管道来替代；所述低压节流阀可以采用毛细管替代。采用多组蒸发器并联，采用阀门控制切换，各组蒸发器制热、除霜交替进行。除霜蒸发器组处于除霜模式时，从所述压缩机出口引出旁通高压热气，通过压力控制所述旁通阀，使除霜蒸发器组压力保持恒定，高压热气在除霜蒸发器组中冷凝液化，除霜过程产生的液态制冷剂通过低压储液器缓冲，在恒定压力下，经所述低压节流阀，液态制冷剂能保持稳定流量自动流入制热主循环系统的分液器，利于膨胀阀流量的稳定控制，减少除霜过程对制热主循环系统运行过程中制冷剂流量、温度和压力稳定性的影响，也避免了所述压缩机出口的气体的热量消耗。本技术方案还可应用于板冰机、热水器、烘干机等。
本发明的有益效果是： 通过对除霜蒸发器及其旁通支路制冷剂压力的稳定控制，使除霜所产生的液体制冷剂能保持稳定流量通过低压节流阀自动流入制热主循环系统的分液器，使蒸发器除霜过程对制热主循环系统运行过程中制冷剂流量、温度和压力稳定性的影响很小，也避免压缩机出口的气体的热量消耗，整机运行连续稳定高效，无需配套制冷剂泵，成本配置低，提高空气源热泵机组制热能力和运行效率，降低投资成本和运行费用。
附图说明
图1本发明结构示意图；
附图标记说明：1.制热循环主路；11.压缩机；12.冷凝器；13.高压储液器；14.膨胀阀；15.分液器；16.制热单向阀；17.蒸发器组；18.三通阀；2.热气旁通支路；21.旁通阀；22.低压储液器；23.低压节流阀；24.融霜单向阀。
具体实施方式
实施例：参阅图1，一种热气旁通自动回流连续除霜装置，主要包括制热主循环系统和热气旁通支路2；它还包括系统内相连接的制冷系统常规配套部件、管道、阀门及检测控制系统；采用三组换热器并联，使用三个三通阀18分别控制切换，各组换热器制热、除霜交替进行。蒸发器组17处于制热模式运行时，制热循环主路1导通，所述三通阀18通向压缩机11进气口，制热单向阀16自动开启，融霜单向阀24自动关闭，所述制热循环主路1包括依次连接并构成回路的所述蒸发器组17、所述三通阀18、所述压缩机11、冷凝器12、高压储液器13、膨胀阀14、分液器15、制热单向阀16、所述蒸发器组17，制热主循环系统由多条制热循环主路1组成，制热主循环系统一直连续制热运行。当所述蒸发器组17长时间制热结霜严重需除霜时，启动除霜模式，所述热气旁通支路2导通，所述三通阀18从通向所述压缩机11进气口转换为通向所述旁通阀21出口，融霜单向阀24自动开启，制热单向阀16自动关闭，其他换热器处于蒸发制热模式运行，制热主循环系统还一直连续制热运行；所述热气旁通支路2包括依次连接的所述压缩机11、所述旁通阀21、所述三通阀18、所述蒸发器组17、所述融霜单向阀24、低压储液器22、低压节流阀23、所述分液器15；从所述制热主循环系统的所述压缩机11出口引出旁通高压热气，通过所述旁通阀21控制除霜蒸发器组17压力保持恒定，高压热气在除霜蒸发器组17中冷凝液化，除霜过程产生的液态制冷剂通过所述低压储液器22缓冲，在恒定压力下，经所述低压节流阀23，冷凝制冷剂保持稳定流量自动流入制热主循环系统的分液器15，利于制热主循环系统膨胀阀14流量的稳定控制，减少除霜过程对制热主循环系统运行过程中制冷剂流量、温度和压力稳定性的冲击，由于冷凝制冷剂通过所述分液器15进入蒸发器去蒸发，也避免消耗所述压缩机11出口的气体的热量，减少了机组的制热量损失，提高了机组制热能力和制热效率。采用本发明装置，比热气旁通自动回流连续除霜方式可以减少高压泵及其配套成本，比其他除霜方式提高机组制热能力约10%和提高运行效率约10%。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (3)
1.一种热气旁通自动回流连续除霜装置，其特征在于，包括制热主循环系统和热气旁通支路；其中，所述制热主循环系统包括依次连接并构成回路的蒸发器、三通阀、压缩机、冷凝器、高压储液器、膨胀阀、分液器、制热单向阀、蒸发器；所述热气旁通支路包括依次连接的所述压缩机、旁通阀、所述三通阀、所述蒸发器、融霜单向阀、低压储液器、低压节流阀、所述分液器。
2.根据权利要求1所述的一种热气旁通自动回流连续除霜装置，其特征在于，所述旁通阀是压力控制阀。
3.根据权利要求1所述的一种热气旁通自动回流连续除霜装置，其特征在于，所述旁通阀的压力控制源来自于所述旁通阀的出口管路。
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