CN110360764A - 采用分布式除霜的风冷热泵系统 - Google Patents

采用分布式除霜的风冷热泵系统 Download PDF

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张恩启
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Abstract

本发明公开了一种采用分布式除霜的风冷热泵系统，包括至少两个换热组，各换热组分别包括至少一翅片换热器；一制热管路；一制冷管路；一除霜管路；至少两个除霜阀；至少两个主液路阀，主液路阀与换热组一一对应，制热管路分别通过各主液路阀接入对应的换热组的各翅片换热器，制冷管路绕过各主液路阀分别接入各换热组的各翅片换热器。本发明采用换热组分布除霜，先满足除霜条件的一组翅片换热器可先进行除霜，且除霜期间机组正常制取热水运行，保证机组出水温度不出现明显波动；除霜期间压缩机吸排气压力无明显波动，保证磁悬浮压缩机可靠运行；制冷模式从壳管换热器中吸气，无吸气过热度，制冷量大制冷效率高。

Description

采用分布式除霜的风冷热泵系统
技术领域
本发明涉及一种采用分布式除霜的风冷热泵系统，尤其是一种使用磁悬浮离心式压缩机的热泵系统。
背景技术
以空气、乏风或者其他含有水分的气体为热源的热泵系统制热模式(制取热水)长时间运行时，翅片换热器的翅片表面结霜。现有除霜方式多为四通换向后从水侧吸热除霜，存在工况变化剧烈，对零部件(四通阀、压缩机)可靠性要求较高，机组整体可靠性不高。尤其是磁悬浮离心压缩机由于其自身结构原因，系统压力变化剧烈时存在喘振或磁悬浮轴承失控的风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术采用分布式除霜的风冷热泵系统中采用四通切换除霜，容易使得磁悬浮离心压缩机喘振且具有磁悬浮轴承失控的风险的缺陷，提供一种采用分布式除霜的风冷热泵系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种采用分布式除霜的风冷热泵系统，包括翅片换热器，其特点在于，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统包括：
至少两个换热组，各所述换热组分别包括至少一翅片换热器；
一制热管路，所述制热管路与各所述翅片换热器循环连通；
一制冷管路，所述制冷管路与各所述翅片换热器循环连通；
一除霜管路，包括除霜液管路以及除霜气管路，所述除霜管路与各所述翅片换热器循环连通；
至少两个除霜阀，所述除霜阀与所述换热组一一对应，所述除霜气管路分别通过各所述除霜阀接入对应的所述换热组的各翅片换热器；
至少两个主液路阀，所述主液路阀与所述换热组一一对应，所述制热管路分别通过各所述主液路阀接入对应的所述换热组的各翅片换热器，所述制冷管路绕过各所述主液路阀分别接入各所述换热组的各翅片换热器。
正常制热模式下，各主液路阀打开，各除霜阀关闭。此时，各换热组的各翅片换热器通过制热管路的循环运行进行工作。正常制冷模式下，绕过主液路阀进行制冷。此时，各换热组的各翅片换热器通过制冷管路的循环运行进行工作。
进行分组化霜时，对需要进行化霜的换热组对应的主液路阀进行关闭，同时对需要进行化霜的换热组所对应的除霜阀进行开启。此时，不需要化霜的换热组的各翅片换热器继续运行，而需要进行化霜的换热组则停止制热并进行化霜。
由此实现了分布式的翅片换热器的化霜，在进行化霜时仍然能够保留部分翅片换热器继续制热，保证了正常制取热水运行。也保证机组出水温度不出现明显波动。除霜期间压缩机吸排气压力无明显波动，保证压缩机可靠运行。而且整个采用分布式除霜的风冷热泵系统制热和制热管路设置简单系统运行可靠。
较佳地，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括气液分离器、制冷节流阀、压缩机以及壳管换热器，其中，
所述制热管路依次循环接入所述翅片换热器、所述气液分离器、所述压缩机的进口、所述压缩机的出口、所述壳管换热器的壳程、所述主液路阀；
所述制冷管路依次循环接入所述翅片换热器、所述制冷节流阀、所述壳管换热器的壳程、所述气液分离器、所述压缩机的进口、所述压缩机的出口。
较佳地，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括四通阀，其中，
所述四通阀的四个接口分别与所述翅片换热器、所述压缩机的出口、所述气液分离器以及所述壳管换热器连通；
所述制热管路与所述制冷管路通过所述四通阀切换。
通过四通阀可以快速的从制热模式切换回制冷模式，或者将制冷模式切换回制热模式，同时也不会对除霜管路的工作产生影响。
较佳地，制热时，所述四通阀的其中一路接通所述翅片换热器与所述气液分离器；另一路接通所述压缩机的出口以及所述壳管换热器。
较佳地，制冷时，所述四通阀的其中一路接通所述压缩机的出口以及所述翅片换热器；另一路接通所述壳管换热器以及所述气液分离器。
较佳地，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括过滤器，所述过滤器接入于所述壳管换热器的壳程与所述主液路阀之间。
较佳地，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括除霜换热器以及除霜进液阀，其中，
所述除霜换热器的壳程与所述壳管换热器的管程连接，所述壳管换热器的壳程通过所述除霜进液阀与所述除霜换热器的管程连接；
所述除霜液管路依次接入所述翅片换热器以及所述除霜换热器的管程；
所述除霜气管路依次接入所述除霜换热器的管程、所述除霜阀以及所述翅片换热器。
较佳地，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括热管工质回收阀，所述热管工质回收阀分别连接所述除霜液管路以及所述气液分离器。
较佳地，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括风机，所述风机与所述翅片换热器一一对应。
较佳地，所述换热组的数量为两个，各所述换热组分别包括至少一翅片换热器。
较佳地，各所述换热组分别包括两个所述翅片换热器。
较佳地，所述除霜阀为电动阀，所述主液路阀为电磁阀。
本发明的积极进步效果在于：本发明采用换热组分布除霜，先满足除霜条件的一组翅片换热器可先进行除霜，且除霜期间机组正常制取热水运行，保证机组出水温度不出现明显波动；除霜期间压缩机吸排气压力无明显波动，保证磁悬浮压缩机可靠运行；制冷模式从壳管换热器中吸气，无吸气过热度，制冷量大制冷效率高。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的采用分布式除霜的风冷热泵系统的管路连接示意图。
图2为本发明较佳实施例的制热管路连接示意图。
图3为本发明较佳实施例的制冷管路连接示意图。
图4为本发明较佳实施例的除霜气管路连接示意图。
图5为本发明较佳实施例的除霜液管路连接示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1-图5所示，本实施例公开了一种采用分布式除霜的风冷热泵系统，包括翅片换热器11、翅片换热器12、翅片换热器13和翅片换热器14。其中，本实施例的采用分布式除霜的风冷热泵系统分为两个换热组，各换热组分别包括两个翅片换热器。其中左侧的换热组包括翅片换热器11以及翅片换热器12；右侧的换热组包括翅片换热器13以及翅片换热器14。
如图2所示，本实施例的采用分布式除霜的风冷热泵系统包括一制热管路21制热管路21，制热管路21与翅片换热器11、翅片换热器12、翅片换热器13和翅片换热器14循环连通。
如图3所示，本实施例的采用分布式除霜的风冷热泵系统包括一制冷管路22，制冷管路22与翅片换热器11、翅片换热器12、翅片换热器13和翅片换热器14循环连通。
如图4和图5所示，本实施例的采用分布式除霜的风冷热泵系统包括一除霜管路，除霜管路包括除霜液管路32以及除霜气管路31，除霜管路与翅片换热器11、翅片换热器12、翅片换热器13和翅片换热器14循环连通；
如图1和图4所示，本实施例的采用分布式除霜的风冷热泵系统包括除霜阀531和除霜阀532，除霜阀531与左侧的换热组对应，除霜阀532与右侧的换热组对应。其中，除霜气管路31通过除霜阀531接入左侧的换热组的翅片换热器11和翅片换热器12。除霜气管路31通过除霜阀532接入右侧的换热组的翅片换热器13和翅片换热器14。
如图1和图2所示，本实施例的采用分布式除霜的风冷热泵系统包括主液路阀461和主液路阀462。主液路阀461与左侧的换热组对应，主液路阀462与右侧的换热组对应。其中，制热高压管路通过主液路阀461接入左侧的换热组的翅片换热器11和翅片换热器12。制热高压管路通过主液路阀462接入左右侧的换热组的翅片换热器13和翅片换热器14。
如图1和图3所示，本实施例的制冷管路22绕过主液路阀461接入左侧的换热组的翅片换热器11和翅片换热器12，绕过主液路阀462接入左右侧的换热组的翅片换热器13和翅片换热器14。
正常制热模式下，各主液路阀打开，各除霜阀关闭。此时，各换热组的各翅片换热器通过制热管路21的循环运行进行工作。正常制冷模式下，绕过主液路阀进行制冷。此时，各换热组的各翅片换热器通过制冷管路22的循环运行进行工作。
进行分组化霜时，对需要进行化霜的换热组对应的主液路阀进行关闭，同时对需要进行化霜的换热组所对应的除霜阀进行开启。此时，不需要化霜的换热组的各翅片换热器继续运行，而需要进行化霜的换热组则停止制热并进行化霜。
由此实现了分布式的翅片换热器的化霜，在进行化霜时仍然能够保留部分翅片换热器继续制热，保证了正常制取热水运行。也保证机组出水温度不出现明显波动。除霜期间压缩机42吸排气压力无明显波动，保证压缩机42可靠运行。而且整个采用分布式除霜的风冷热泵系统制热管路21和制冷管路22设置简单，可以共用一段管路，系统运行可靠。
如图1-图5所示，本实施例的采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括气液分离器41、制冷节流阀8、压缩机以及壳管换热器44。如图2所示，制热管路21依次循环接入翅片换热器(翅片换热器11、翅片换热器12、翅片换热器13、翅片换热器14)、气液分离器41、压缩机42的进口、压缩机42的出口、壳管换热器44的壳程、主液路阀461和主液路阀462；
如图3所示，制冷管路22依次循环接入翅片换热器(翅片换热器11、翅片换热器12、翅片换热器13、翅片换热器14)、制冷节流阀8、壳管换热器44的壳程、气液分离器41、压缩机42的进口、压缩机42的出口。
如图1-图3所示，采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括四通阀43，其中，四通阀43的四个接口分别与翅片换热器(翅片换热器11、翅片换热器12、翅片换热器13、翅片换热器14)、压缩机42的出口、气液分离器41以及壳管换热器44连通。制热管路21与制冷管路22通过四通阀43切换。
通过四通阀43可以快速的从制热模式切换回制冷模式，或者将制冷模式切换回制热模式，同时也不会对除霜管路的工作产生影响。
如图2所示，制热时，四通阀43的其中一路接通翅片换热器(翅片换热器11、翅片换热器12、翅片换热器13、翅片换热器14)与气液分离器41；另一路接通压缩机42的出口以及壳管换热器44。
如图3所示，制冷时，四通阀43的其中一路接通压缩机42的出口以及翅片换热器(翅片换热器11、翅片换热器12、翅片换热器13、翅片换热器14)；另一路接通壳管换热器44以及气液分离器41。
如图1和图2所示，本实施例的采用分布式除霜的风冷热泵系统还可以包括过滤器45，过滤器45接入于壳管换热器44的壳程与主液路阀(主液路阀461或主液路阀462)之间。
如图1、图4和图5所示，采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括除霜换热器52以及除霜进液阀51。其中，除霜换热器52的壳程与壳管换热器44的管程连接，壳管换热器44的壳程通过除霜进液阀51与除霜换热器52的管程连接。
如图1和图5所示，本实施例的除霜液管路32依次接入翅片换热器(翅片换热器11、翅片换热器12、翅片换热器13和翅片换热器14)以及除霜换热器52的管程。
如图1和图4所示，除霜气管路31依次接入除霜换热器52的管程、除霜阀(除霜阀531和除霜阀532)以及翅片换热器(翅片换热器11、翅片换热器12、翅片换热器13和翅片换热器14)。
如图1所示，本实施例的采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括热管工质回收阀6，热管工质回收阀6分别连接除霜液管路32以及气液分离器41，用于将工质收回。
如图1、图4和图5所示，在正常状态和进入分布除霜时，除霜管路的流向及阀门开关步骤如下：
1、机组在不除霜时，保证除霜进液阀51及热管工质回收阀6均处于关闭状态。
2、判断热泵系统满足进入除霜条件，压缩机42卸载至50％，除霜进液阀51打开，壳管换热器44存储的液态制冷剂流向除霜换热器52。
3、液态制冷剂通过除霜换热器52从热泵系统出水中吸热从而变为气态制冷剂。
4、此时除霜阀531与主液路阀461打开，除霜阀532与主液路阀462关闭。先对风机翅片换热器11和风机翅片换热器12除霜，此时风机翅片换热器11和风机翅片换热器12为除霜状态，风机7为关闭状态；风机翅片换热器13和风机翅片换热器14为正常工作，风机为开启状态。
5、气态制冷剂在风机翅片换热器11和风机翅片换热器12中冷凝变为液态制冷剂，并对外放热，风机翅片换热器11和风机翅片换热器12上凝结的霜受热变为水，从翅片上滴落。
6、液态制冷剂通过重力作用回流到风机翅片换热器11和风机翅片换热器12，继续从除霜换热器52中吸热，直至风机翅片换热器11和风机翅片换热器12除霜完成。
7、风机翅片换热器11和风机翅片换热器12除霜完成后，除霜阀531与主液路阀462关闭，除霜阀532与主液路阀461打开，再对风机翅片换热器13和风机翅片换热器14除霜，此时风机翅片换热器11和风机翅片换热器12为正常工作。
8、当翅片换热器11、翅片换热器12、翅片换热器13和翅片换热器14全部除霜完毕后，风机7全部打开。
9、关闭除霜进液阀51，打开热管工质回收阀6，回收利用热管效应的化霜管路中的制冷剂。
10、制冷剂回收完毕后，关闭热管工质回收阀6，除霜完毕，继续正常运行。
如图1所示，本实施例的采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括4台风机7，风机7与翅片换热器11、翅片换热器12、翅片换热器13和翅片换热器14一一对应设置。
本实施例中，换热组的数量为两个，各换热组分别包括两个翅片换热器。但是在其他可选的实施例中，换热组的数量可以为更多组，翅片换热器也可以为其他数量。只需要设置对应数量的除霜阀以及主液路阀即可。
本实施例中，除霜阀531和除霜阀532进一步设置为电动阀，主液路阀461和主液路阀462则可以进一步设置为电磁阀。在可选的其他实施例中，也可以根据需要采用不同类型的阀。
综上所述，本实施例采用换热组分布除霜，先满足除霜条件的一组翅片换热器可先进行除霜，且除霜期间机组正常制取热水运行，保证机组出水温度不出现明显波动；除霜期间压缩机吸排气压力无明显波动，保证磁悬浮压缩机可靠运行；制冷模式从壳管换热器中吸气，无吸气过热度，制冷量大制冷效率高。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种采用分布式除霜的风冷热泵系统，包括翅片换热器，其特征在于，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统包括：
至少两个换热组，各所述换热组分别包括至少一翅片换热器；
一制热管路，所述制热管路与各所述翅片换热器循环连通；
一制冷管路，所述制冷管路与各所述翅片换热器循环连通；
一除霜管路，包括除霜液管路以及除霜气管路，所述除霜管路与各所述翅片换热器循环连通；
至少两个除霜阀，所述除霜阀与所述换热组一一对应，所述除霜气管路分别通过各所述除霜阀接入对应的所述换热组的各翅片换热器；
至少两个主液路阀，所述主液路阀与所述换热组一一对应，所述制热管路分别通过各所述主液路阀接入对应的所述换热组的各翅片换热器，所述制冷管路绕过各所述主液路阀分别接入各所述换热组的各翅片换热器。
2.如权利要求1所述的采用分布式除霜的风冷热泵系统，其特征在于，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括气液分离器、制冷节流阀、压缩机以及壳管换热器，其中，
所述制热管路依次循环接入所述翅片换热器、所述气液分离器、所述压缩机的进口、所述压缩机的出口、所述壳管换热器的壳程、所述主液路阀；
所述制冷管路依次循环接入所述翅片换热器、所述制冷节流阀、所述壳管换热器的壳程、所述气液分离器、所述压缩机的进口、所述压缩机的出口。
3.如权利要求2所述的采用分布式除霜的风冷热泵系统，其特征在于，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括四通阀，其中，
所述四通阀的四个接口分别与所述翅片换热器、所述压缩机的出口、所述气液分离器以及所述壳管换热器连通；
所述制热管路与所述制冷管路通过所述四通阀切换。
4.如权利要求3所述的采用分布式除霜的风冷热泵系统，其特征在于，制热时，所述四通阀的其中一路接通所述翅片换热器与所述气液分离器；另一路接通所述压缩机的出口以及所述壳管换热器。
5.如权利要求3所述的采用分布式除霜的风冷热泵系统，其特征在于，制冷时，所述四通阀的其中一路接通所述压缩机的出口以及所述翅片换热器；另一路接通所述壳管换热器以及所述气液分离器。
6.如权利要求2所述的采用分布式除霜的风冷热泵系统，其特征在于，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括过滤器，所述过滤器接入于所述壳管换热器的壳程与所述主液路阀之间。
7.如权利要求2所述的采用分布式除霜的风冷热泵系统，其特征在于，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括除霜换热器以及除霜进液阀，其中，
所述除霜换热器的壳程与所述壳管换热器的管程连接，所述壳管换热器的壳程通过所述除霜进液阀与所述除霜换热器的管程连接；
所述除霜液管路依次接入所述翅片换热器以及所述除霜换热器的管程；
所述除霜气管路依次接入所述除霜换热器的管程、所述除霜阀以及所述翅片换热器。
8.如权利要求7所述的采用分布式除霜的风冷热泵系统，其特征在于，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括热管工质回收阀，所述热管工质回收阀分别连接所述除霜液管路以及所述气液分离器。
9.如权利要求1所述的采用分布式除霜的风冷热泵系统，其特征在于，所述采用分布式除霜的风冷热泵系统还包括风机，所述风机与所述翅片换热器一一对应。
10.如权利要求1所述的采用分布式除霜的风冷热泵系统，其特征在于，所述换热组的数量为两个，各所述换热组分别包括至少一翅片换热器。
11.如权利要求10所述的采用分布式除霜的风冷热泵系统，其特征在于，各所述换热组分别包括两个所述翅片换热器。
12.如权利要求1-11任意一项所述的采用分布式除霜的风冷热泵系统，其特征在于，所述除霜阀为电动阀，所述主液路阀为电磁阀。
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