CN109186120A - 补气增焓热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种补气增焓热泵系统。该补气增焓热泵系统包括：第一单向阀和第二单向阀，其中，第一单向阀并联在第一电子膨胀阀的两端，且第一单向阀的导通方向与补气增焓热泵系统运行于第一状态时冷媒的流动方向相反；第二单向阀并联在第二电子膨胀阀的两端，且第二单向阀的导通方向与补气增焓热泵系统运行于第二状态时冷媒的流动方向相反。通过本发明，解决了相关技术中由两个电子膨胀阀进行冷媒换向的补气增焓热泵系统存在的电子膨胀阀频繁动作的问题，减少了电子膨胀阀的动作次数。

Description

补气增焓热泵系统

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，具体而言，涉及一种补气增焓热泵系统。

背景技术

补气增焓技术目前已经应用于空气源热泵机组中，是解决机组在恶劣工况运行的有效方案之一，北方煤改电采暖机组多采用该技术以保证机组的超低温运行。目前大多控制系统只具有制热补气增焓的功能，或者通过其他的阀件进行系统换向，保证热泵机组的制冷、制热均具有该功能。

图1是根据相关技术的一种热泵系统的示意图，如图1所示，冷媒循环主路和补气增焓支路在板式换热器中换热，其中的补气增焓支路一端与冷媒循环主路连接，并在这一端上设置电子膨胀阀节流，补气增焓支路的另一端与补气增焓压缩机的补气孔连通，用于向补气增焓压缩机补充经板式换热器换热后的冷媒。该系统通过四通阀、连接在板式换热器和第一换热器之间的电子膨胀阀、连接在板式换热器和第二换热器之间的电子膨胀阀进行冷媒换向，从而实现制冷或者制热功能。

研究人员在研究过程中发现，现有的热泵系统通过两个电子膨胀阀进行换向，在制冷状态下，靠近第一换热器的电子膨胀阀需保持一定开度，而靠近第二换热器的电子膨胀阀需保持全开；在制热状态下，靠近第一换热器的电子膨胀阀则需保持全开，而靠近第二换热器的电子膨胀阀需保持一定开度。由此可见，这两个电子膨胀阀在热泵系统的制冷、制热状态切换时，均需要进行频繁动作。另外，在研究过程中还发现，即使是电子膨胀阀全开作为通路，也仍然会引起节流效应，从而造成冷媒闪发，影响在板式换热器上的中间换热效果。

综上所述，针对相关技术中由两个电子膨胀阀进行冷媒换向的补气增焓热泵系统存在的电子膨胀阀频繁动作的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种补气增焓热泵系统，以至少解决相关技术中由两个电子膨胀阀进行冷媒换向的补气增焓热泵系统存在的电子膨胀阀频繁动作的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种补气增焓热泵系统，所述补气增焓热泵系统包括：第一单向阀和第二单向阀，其中，

所述第一单向阀并联在第一电子膨胀阀的两端，且所述第一单向阀的导通方向与所述补气增焓热泵系统运行于第一状态时冷媒的流动方向相反；

所述第二单向阀并联在第二电子膨胀阀的两端，且所述第二单向阀的导通方向与所述补气增焓热泵系统运行于第二状态时冷媒的流动方向相反；

其中，所述第一状态和所述第二状态分别为制冷状态和制热状态中的一个状态和另一个状态。

通过本发明实施例提供的补气增焓热泵系统，采用第一单向阀并联在第一电子膨胀阀的两端，且第一单向阀的导通方向与补气增焓热泵系统运行于第一状态时冷媒的流动方向相反；第二单向阀并联在第二电子膨胀阀的两端，且第二单向阀的导通方向与补气增焓热泵系统运行于第二状态时冷媒的流动方向相反的方式，解决了相关技术中由两个电子膨胀阀进行冷媒换向的补气增焓热泵系统存在的电子膨胀阀频繁动作的问题，减少了电子膨胀阀的动作次数。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的补气增焓热泵系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的补气增焓热泵系统的示意图；

图3是根据本发明实施例的补气增焓热泵系统的优选示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实施例中提供了一种补气增焓热泵系统，图2是根据本发明实施例的补气增焓热泵系统的示意，如图2所示，该系统包括：第一单向阀21和第二单向阀22，

其中，第一单向阀21并联在第一电子膨胀阀11的两端，且第一单向阀21的导通方向与补气增焓热泵系统运行于第一状态时冷媒的流动方向相反；

第二单向阀22并联在第二电子膨胀阀12的两端，且第二单向阀22的导通方向与补气增焓热泵系统运行于第二状态时冷媒的流动方向相反；

其中，第一状态和第二状态分别为制冷状态和制热状态中的一个状态和另一个状态。在图2中示出的第一状态为制冷状态，第二状态为制热状态。

需要说明的是，上述的电子膨胀阀等器件均由控制系统来控制，在上述示意图中省略了电气结构，但是其电气结构是本领域的普通技术人员按照现有技术中的控制方法和电气结构能够轻易实现的，在本实施例中将不再赘述。

通过上述的系统，在冷媒转向时，无论是第一电子膨胀阀11还是第二电子膨胀阀12都可以不进行额外动作而保持现有的开度；以热泵系统由制冷状态切换到制热状态为例，由于单向阀21对制热状态下冷媒的流动方向为导通状态，即单向阀21相对于在制冷状态下具有一定开度的第一电子膨胀阀11而言其对冷媒的节流作用趋近于零，因此由单向阀21和第一电子膨胀阀11构成的并联支路形成了冷媒通路。其中，第一电子膨胀阀11可以不需要进行额外的开度控制；第二电子膨胀阀12亦然。可见，通过上述系统，解决了相关技术中由两个电子膨胀阀进行冷媒换向的补气增焓热泵系统存在的电子膨胀阀频繁动作的问题，减少了电子膨胀阀的动作次数。

另外，由于增加了单向阀，采用单向阀或者单向阀与电子膨胀阀的组合作为冷媒的通路，相对于电子膨胀阀全开作为通路而言，避免了电子膨胀阀全开仍存在节流效应的问题，因而进一步避免了冷媒闪发，保证了中间换热效果。

可选地，在图2所示的补气增焓热泵系统中，第一电子膨胀阀为用于对流向第一换热器的冷媒进行节流的电子膨胀阀，第二电子膨胀阀为用于对流向第二换热器的冷媒进行节流的电子膨胀阀；其中，第一状态为制冷状态，第二状态为制热状态。

可选地，本实施例中的补气增焓热泵系统还包括但不限于：压缩机31、四通阀32、第一换热器33、中间换热器34、第二换热器35、气液分离器36以及冷媒循环回路，上述器件的连接关系请参照图2。其中，

第一单向阀21和第一电子膨胀阀11设置在第一换热器33和中间换热器34之间的冷媒循环回路中；

第二单向阀22和第二电子膨胀阀12设置在中间换热器34和第二换热器35之间的冷媒循环回路中；

冷媒循环回路包括：冷媒循环主路和补气增焓支路。

下面对补气增焓热泵系统的冷媒循环过程进行说明。

制冷过程：冷媒经压缩机压缩后，经过四通阀，进入第二换热器冷却，关闭第二电子膨胀阀，此时冷媒经过单向阀进入板式换热器，经中间换热过冷后，经过第三电子膨胀阀节流，进入第一换热器蒸发，最后流经四通阀到气液分离器，回到压缩机。其中在中间换热器前取液，经补气增焓支路第三电子膨胀阀节流，在板式换热器中与主路冷媒换热，对压缩机进行补气。

制热过程：冷媒经压缩机压缩后，经过换向后的四通阀，进入第一换热器冷却，关闭第一电子膨胀阀，此时冷媒经过单向阀进入板式换热器，经中间换热过冷后，经过第二电子膨胀阀节流，进入第二换热器蒸发，最后流经四通阀到气液分离器，回到压缩机。其中在中间换热器取液，经补气增焓支路第三电子膨胀阀节流，在板式换热器中与主路冷媒换热，对压缩机进行补气。

可选地，中间换热器34并不限于一种特定的结构。只要能够实现冷媒循环主路和补气增焓支路的换热即可。在本实施例中，中间换热器34包括：板式换热器341和第三电子膨胀阀342，其中，

冷媒循环主路和补气增焓支路分别通过板式换热器341，以实现冷媒循环主路和补气增焓支路的热交换；

第三电子膨胀阀342设置在补气增焓支路通向板式换热器341的入口。

通过上述的结构，冷媒由冷媒循环主路分流一部分到补气增焓支路，并通过第三电子膨胀阀342节流，节流后降温降压的冷媒再进入板式换热器341中与冷媒循环主路进行热交换，热交换之后的冷媒由气态补充到补气增焓压缩机31中。上述系统相对于未利用补气增焓技术的热泵系统而言，增加了中间换热器，系统的中间补气，实现补气增焓，提高系统的性能，拓宽机组低温运行范围。本系统还利用单向阀的原理将系统的制冷与制热管路共用，在不增加多余的管路及零部件情况下，制冷与制热均能够进行补气增焓。

需要说明的是，为了避免补气增焓支路向压缩机的补气中存在液体造成压缩机液击，采用上述结构的中间换热器需要按照要求控制第三电子膨胀阀342的开度，以控制冷媒量，保证换热的同时补入压缩机的为气体。

如图3所示，可选地，中间换热器34还可以包括但不限于：闪发罐343和电子阀门344，其中，冷媒循环主路在闪发罐343顶部的第一出入口与闪发罐343连通；冷媒循环主路在闪发罐343底部的第二出入口与闪发罐343连通；补气增焓支路在闪发罐343顶部的出口与闪发罐343连通；电子阀门344设置在补气增焓支路上。

采用闪发罐343构成的中间换热器相对于采用板式换热器的中间换热器而言，通过闪发罐进行冷媒的闪发气化，然后通过阀门控制气体的中间补入量。该实施案例减少冷媒的中间过冷，以及不需要第三电子膨胀阀的控制调节；闪发罐能够保证辅路补入压缩机的为气体，并通过电子阀门344控制补入量。

可选地，第一换热器33包括但不限于管壳换热器。

可选地，第二换热器35包括但不限于翅片换热器和风机。

综上所述，通过本发明的上述实施例和实施方式提供的补气增焓热泵系统，可以实现制冷、制热都能进行补气增焓；该系统通过单向阀的使用提高了系统的使用可靠性以及可行性。相比使用两个电子膨胀阀的方式，可以降低电子膨胀阀的动作次数，同时避免电子膨胀阀全开作为通路时引起的节流效应，造成冷媒闪发，影响系统的中间换热效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种补气增焓热泵系统，其特征在于，所述补气增焓热泵系统包括：第一单向阀和第二单向阀，其中，

所述第一单向阀并联在第一电子膨胀阀的两端，且所述第一单向阀的导通方向与所述补气增焓热泵系统运行于第一状态时冷媒的流动方向相反；

所述第二单向阀并联在第二电子膨胀阀的两端，且所述第二单向阀的导通方向与所述补气增焓热泵系统运行于第二状态时冷媒的流动方向相反；

其中，所述第一状态和所述第二状态分别为制冷状态和制热状态中的一个状态和另一个状态。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一电子膨胀阀为用于对流向第一换热器的冷媒进行节流的电子膨胀阀，所述第二电子膨胀阀为用于对流向第二换热器的冷媒进行节流的电子膨胀阀；

其中，所述第一状态为制冷状态，所述第二状态为制热状态。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：压缩机、四通阀、第一换热器、中间换热器、第二换热器、气液分离器以及冷媒循环回路，其中，

所述第一单向阀和所述第一电子膨胀阀设置在所述第一换热器和所述中间换热器之间的所述冷媒循环回路中；

所述第二单向阀和所述第二电子膨胀阀设置在所述中间换热器和所述第二换热器之间的所述冷媒循环回路中；

所述冷媒循环回路包括：冷媒循环主路和补气增焓支路。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述中间换热器包括：板式换热器和第三电子膨胀阀，其中，

所述冷媒循环主路和所述补气增焓支路分别通过所述板式换热器，以实现所述冷媒循环主路和所述补气增焓支路的热交换；

所述第三电子膨胀阀设置在所述补气增焓支路通向所述板式换热器的入口。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述中间换热器包括：闪发罐和电子阀门，其中，

所述冷媒循环主路在所述闪发罐顶部的第一出入口与所述闪发罐连通；

所述冷媒循环主路在所述闪发罐底部的第二出入口与所述闪发罐连通；

所述补气增焓支路在所述闪发罐顶部的出口与所述闪发罐连通；

所述电子阀门设置在所述补气增焓支路上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一换热器包括管壳换热器。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二换热器包括翅片换热器和风机。