CN112944709A - 空气源热泵系统及减缓结霜速率的方法 - Google Patents

空气源热泵系统及减缓结霜速率的方法 Download PDF

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林伟雪
马屈杨
夏凯
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Abstract

本发明提供了一种空气源热泵系统及减缓结霜速率的方法，涉及热泵系统技术领域，提供了一种新的减缓空气源热泵系统换热器结霜的方法。该空气源热泵系统包括两个以上室外换热器，其中，室外换热器分为预热换热器和普通换热器，预热换热器的一侧与室内换热器相连接且室内换热器排出的冷媒能未经节流直接流向预热换热器，预热换热器的另一侧与普通换热器相连接且两者之间设置有节流装置，预热换热器能加热经过其的空气且升温后的空气能流向普通换热器。本发明用于减缓空气源热泵系统换热器的结霜速率。

Description

空气源热泵系统及减缓结霜速率的方法
技术领域
本发明涉及热泵系统技术领域，尤其是涉及一种空气源热泵系统及减缓结霜速率的方法。
背景技术
空气源热泵系统都存在空气侧换热器结霜的问题，一旦结霜换热器的换热性能就会下降，因而减缓换热器结霜的速率或者抑制换热器结霜能够提高换热器的换热性能。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
当室外换热器为多排(三排以上且包括三排)时，不同排的室外换热器的结霜速率是不一样的，一般背风侧换热器最先结霜，接着是中间部分的换热器，迎风侧换热器是最后结霜的。由于换热器结霜的程度和速率与空气相对湿度、空气温度、进口风速以及翅片结构等因素有关，具体表现为进口空气的相对湿度越大越容易结霜，进风温度在0～3℃区间内结霜速率最高，进口风速越大越不容易结霜，翅片间距越大越不容易结霜。空气从迎风侧流动到背风侧，随着换热器内的冷媒不断的蒸发带走流经换热器表面的空气的热量，空气的温度会下降，相对湿度会升高，因而背风侧的换热器相对更容易结霜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空气源热泵系统及减缓结霜速率的方法，提供了一种新的减缓空气源热泵系统换热器结霜的方法。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种空气源热泵系统，包括两个以上室外换热器，其中，所述室外换热器分为预热换热器和普通换热器，所述预热换热器的一侧与室内换热器相连接且所述室内换热器排出的冷媒能未经节流直接流向所述预热换热器，所述预热换热器的另一侧与所述普通换热器相连接且两者之间设置有节流装置，所述预热换热器能加热经过其的空气且升温后的空气能流向所述普通换热器。
进一步地，所述室外换热器分为迎风侧换热器、中间换热器和背风侧换热器，所述中间换热器位于所述迎风侧换热器和所述背风侧换热器之间，所述迎风侧换热器和所述背风侧换热器为所述普通换热器，所述预热换热器为中间换热器。
进一步地，所述中间换热器的个数为一个，从所述预热换热器排出的的冷媒经过节流后最后流向的所述普通换热器为所述背风侧换热器或所述迎风侧换热器。
进一步地，所述中间换热器的个数为两个以上，各所述室外换热器串联连接，从所述预热换热器排出的冷媒最后流向的所述普通换热器为所述中间换热器或所述背风侧换热器或所述迎风侧换热器。
进一步地，所述中间换热器的个数为一个；或者，所述中间换热器的个数为两个以上且空气能依次经过所述迎风侧换热器、各所述中间换热器以及所述背风侧换热器。
进一步地，所述节流装置为膨胀阀。
进一步地，所述背风侧换热器的一侧设置有风机或者所述迎风侧换热器的一侧设置有风机。
一种所述空气源热泵系统减缓结霜速率的方法，室内换热器排出的冷媒未经节流直接流向所述预热换热器，所述预热换热器流出的冷媒节流后流向所述普通换热器，所述预热换热器加热经过其的空气且升温后的空气能流向所述普通换热器。
进一步地，所述室外换热器分为迎风侧换热器、中间换热器和背风侧换热器，所述中间换热器位于所述迎风侧换热器和所述背风侧换热器之间，所述预热换热器为中间换热器，所述中间换热器的个数为一个；所述室内换热器排出的冷媒未经节流直接流向所述中间换热器，然后经过节流后依次流向所述迎风侧换热器和所述背风侧换热器，所述预热换热器加热经过其的空气使得升温后的空气流向所述背风侧换热器；或者，所述室内换热器排出的冷媒未经节流直接流向所述中间换热器，然后经过节流后依次流向所述背风侧换热器和所述迎风侧换热器，所述预热换热器加热经过其的空气且升温后的空气能流向所述背风侧换热器。
进一步地，所述室外换热器分为迎风侧换热器、中间换热器和背风侧换热器，所述中间换热器位于所述迎风侧换热器和所述背风侧换热器之间，所述预热换热器为中间换热器，所述中间换热器的个数为两个以上；所述室内换热器排出的冷媒未经节流直接流向所述中间换热器，然后经过节流后依次流向各所述普通换热器。
本发明提供的空气源热泵系统，热泵系统以抑霜制热模式运行，从室内换热器排出的低温高压的冷媒流向预热换热器(此时预热换热器可相当于“冷凝器”)，同时，在预热换热器与普通换热器增设节流装置，节流装置可以为膨胀阀，从预热换热器排出的冷媒经过节流装置节流后，形成低温低压冷媒流向普通换热器(此时的普通换热器为蒸发器)，当空气经过预热换热器时，预热换热器能加热经过其的空气，且升温后的空气能流向普通换热器(这里的普通换热器可以是在所有室外换热器中，相对容易结霜的换热器)，这样，由于吹过普通换热器的空气温度升高，相对湿度降低，可以有利于减缓换热器结霜的速率。
本发明优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：
由于当室外换热器为三排时，不同排的室外换热器的结霜速率是不一样的，通常背风侧换热器最先结霜，接着是中间部分的换热器，迎风侧换热器是最后结霜的。因此，本发明设为预热换热器为中间换热器，有利于空气经过预热换热器时，吹向背风侧换热器，减缓背风侧换热器的结霜速率，以降低整个换热器的结霜速率；
预热换热器排出的的冷媒最后流向的普通换热器为背风侧换热器，由于背风侧换热器排出口的冷媒温度相对高，所以，有利于减缓背风侧换热器的结霜速率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的空气源热泵系统的接线示意图；
图2是本发明实施例提供的空气源热泵系统的接线示意图(示意出了制冷模式下冷媒走向)；
图3是本发明实施例提供的空气源热泵系统的接线示意图(示意出了制热模式下冷媒走向)；
图4是本发明实施例提供的空气源热泵系统的另一接线示意图。
图中1-预热换热器；2-普通换热器；3-室内换热器；4-节流装置；41-第一节流装置；42-第二节流装置；5-迎风侧换热器；6-中间换热器；7-背风侧换热器；8-风机；9-压缩机；10-气液分离器；11-四通换向阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参见图1-图4，本发明提供了一种空气源热泵系统，包括两个以上室外换热器，其中，室外换热器分为预热换热器1和普通换热器2，预热换热器1的一侧与室内换热器3相连接且室内换热器3排出的冷媒能未经节流直接流向预热换热器1，预热换热器1的另一侧与普通换热器2相连接且两者之间设置有节流装置4，预热换热器1能加热经过其的空气且升温后的空气能流向普通换热器2。当室内换热器3排出的冷媒经节流装置节流后流向预热换热器1时，此时，热泵系统以制热模式运行，预热换热器1以及普通换热器2均为蒸发器。而当室内换热器3排出的冷媒未经节流流向预热换热器1时(即室内换热器3与预热换热器1之间的节流装置不进行节流)，此时，热泵系统以抑霜制热模式运行，从室内换热器3排出的低温高压的冷媒流向预热换热器1(此时预热换热器1可相当于“冷凝器”)，同时，在预热换热器1与普通换热器2增设节流装置4，节流装置4可以为膨胀阀，从预热换热器1排出的冷媒经过节流装置4节流后，形成低温低压冷媒流向普通换热器2(此时的普通换热器2为蒸发器)，当空气经过预热换热器1时，预热换热器1能加热经过其的空气，且升温后的空气能流向普通换热器2(这里的普通换热器2可以是在所有室外换热器中，相对容易结霜的换热器)，这样，由于吹过普通换热器2的空气温度升高，相对湿度降低，可以有利于减缓换热器结霜的速率。
作为可选地实施方式，室外换热器分为迎风侧换热器5、中间换热器6和背风侧换热器7，中间换热器6位于迎风侧换热器5和背风侧换热器7之间，迎风侧换热器5和背风侧换热器7为普通换热器2，预热换热器1为中间换热器6。参见图1，示意出了迎风侧换热器5、中间换热器6和背风侧换热器7之间的位置关系，空气首先吹向的换热器为迎风侧换热器5，空气最后吹向的换热器为背风侧换热器7。由于当室外换热器为三排时，不同排的室外换热器的结霜速率是不一样的，通常背风侧换热器7最先结霜，接着是中间部分的换热器，迎风侧换热器是最后结霜的。因此，本发明设为预热换热器1为中间换热器6，有利于空气经过预热换热器1时，吹向背风侧换热器7，减缓背风侧换热器7的结霜速率，以降低整个换热器的结霜速率。
作为可选地实施方式，中间换热器6的个数为一个，从预热换热器1排出的的冷媒经过节流后最后流向的普通换热器2为背风侧换热器7或迎风侧换热器5。参见图3，示意出了预热换热器1排出的的冷媒最后流向的普通换热器2为背风侧换热器7，若此时为抑霜制冷模式，由于背风侧换热器7排出口的冷媒温度相对高，所以，有利于减缓背风侧换热器7的结霜速率。当然，也可以设置成如图4所示，即预热换热器1排出的的冷媒最后流向的普通换热器2为迎风侧换热器5。
另外，当中间换热器6的个数为两个以上时，各室外换热器串联连接，且预热换热器1排出的的冷媒最后流向的普通换热器2可以为中间换热器6或背风侧换热器7或迎风侧换热器5。
作为可选地实施方式，中间换热器6的个数为一个，空气能依次经过迎风侧换热器5、中间换热器6以及背风侧换热器7；或者，中间换热器6的个数为两个以上且空气能依次经过迎风侧换热器5、各中间换热器6以及背风侧换热器7。参见图1，示意出了背风侧换热器7的一侧设置有风机8。即由于室外换热器的排布方式，所有室外换热器可以共用一个风机8即可。
一种空气源热泵系统减缓结霜速率的方法，室内换热器3排出的冷媒未经节流直接流向预热换热器1，预热换热器1流出的冷媒节流后流向普通换热器2，预热换热器1加热经过其的空气且升温后的空气能流向普通换热器2。空气源热泵系统的工作模式包括制冷模式和制热模式，而制热模式下容易出现换热器结霜的情况，因此，制热模式分为普通制热模式和抑霜制热模式，在抑霜制热模式下，减缓结霜速率的方法如下：从室内换热器3排出的低温高压的冷媒流向预热换热器1(此时预热换热器1可相当于“冷凝器”)，从预热换热器1排出的冷媒经过节流装置4节流后，形成低温低压冷媒流向普通换热器2(此时的普通换热器2为蒸发器)，当空气经过预热换热器1时，预热换热器1能加热经过其的空气，且升温后的空气能流向普通换热器2(这里的普通换热器2可以是在所有室外换热器中，相对容易结霜的换热器)，这样，由于吹过普通换热器2的空气温度升高，相对湿度降低，可以有利于减缓换热器结霜的速率。
作为可选地实施方式，室外换热器分为迎风侧换热器5、中间换热器6和背风侧换热器7，中间换热器6位于迎风侧换热器5和背风侧换热器7之间，预热换热器1为中间换热器6且当中间换热器6的个数为一个时，室内换热器3排出的冷媒未经节流直接流向中间换热器6，然后经过节流后依次流向迎风侧换热器5和背风侧换热器7，预热换热器1加热经过其的空气且升温后的空气能流向背风侧换热器7。具体说明如下：
当空气源热泵系统处于制冷模式时，参见图2，冷媒的流向如下：压缩机9排气端的高温高压气态冷媒经过四通换向阀11的换向之后，出来的高温高压气态冷媒依次进入到背风侧换热器7、迎风侧换热器5以及中间换热器6，此时第二节流装置42处于全开状态，即冷媒通过第二节流装置42时没有发生节流。冷媒经过室外换热器的冷凝放热之后变成低温高压的液态冷媒从中间换热器6流出，流向第一节流装置41，经过第一节流装置41的节流后冷媒从低温高压液态变成低温低压气液两相态，低温低压气液两相态冷媒进入到室内换热器3进行蒸发吸热，蒸发吸热之后冷媒从低温低压气液两相态变成低温低压气态，然后经由四通换向阀11的换向进入到气液分离器10，最后进入到压缩机9，完成整个制冷循环。
当空气源热泵系统处于普通制热模式时，参见图3，压缩机9排气端的高温气态冷媒先经过四通换向阀11的换向之后，出来的冷媒进入到室内换热器3进行冷凝放热，冷凝放热之后变成低温高压的液态冷媒从室内换热器3流出，接着流向第一节流装置41，经过第一节流装置41的节流后冷媒从低温高压液态变成低温低压气液两相态，低温低压气液两相态冷媒依次进入到中间换热器6、迎风侧换热器5以及背风侧换热器7，冷媒经过室外换热器的蒸发吸热之后变成低温低压气态冷媒从背风侧换热器7流出，然后经由四通换向阀11的换向进入到气液分离器10，最后进入到压缩机9，完成整个普通制热循环。
当空气源热泵系统处于抑霜制热模式时，参见图3，压缩机9排气端的高温气态冷媒先经过四通换向阀11的换向之后，出来的冷媒进入到室内换热器3进行冷凝放热，冷凝放热之后变成低温高压的液态冷媒从室内换热器3流出，接着流向第一节流装置41，此时第一节流装置41处于全开状态，即冷媒通过第一节流装置41时没有发生节流，接着低温高压的液态冷媒进入到中间换热器6继续冷凝，然后流向第二节流装置42，经过第二节流装置42的节流后冷媒从低温高压液态变成低温低压气液两相态，低温低压气液两相态冷媒依次进入到迎风侧换热器5以及背风侧换热器7，冷媒经过迎风侧换热器5以及背风侧换热器7的蒸发吸热之后变成低温低压气态冷媒从背风侧换热器7流出，然后经由四通换向阀11的换向进入到气液分离器10，最后进入到压缩机9，完成整个抑霜制热循环。
另外，关于迎风侧换热器5、中间换热器6和背风侧换热器7的连接顺序，也可以如下：室内换热器3排出的冷媒未经节流直接流向中间换热器6，然后经过节流后依次流向背风侧换热器7和迎风侧换热器5，预热换热器1加热经过其的空气使得升温后的空气流向背风侧换热器7。参见图4，示意出了空气源热泵系统的连接关系。
作为可选地实施方式，室外换热器分为迎风侧换热器5、中间换热器6和背风侧换热器7，中间换热器6位于迎风侧换热器5和背风侧换热器7之间，预热换热器1为中间换热器6，中间换热器6的个数为两个以上且各室外换热器串联连接，室内换热器3排出的冷媒未经节流直接流向中间换热器6，然后经过节流后依次流向各普通换热器2，预热换热器1加热经过其的空气且升温后的空气流向背风侧换热器7一侧。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种空气源热泵系统，其特征在于，包括两个以上室外换热器，其中，
所述室外换热器分为预热换热器(1)和普通换热器(2)，所述预热换热器(1)的一侧与室内换热器(3)相连接且所述室内换热器(3)排出的冷媒能未经节流直接流向所述预热换热器(1)，所述预热换热器(1)的另一侧与所述普通换热器(2)相连接且两者之间设置有节流装置(4)，所述预热换热器(1)能加热经过其的空气且升温后的空气能流向所述普通换热器(2)。
2.根据权利要求1所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述室外换热器分为迎风侧换热器(5)、中间换热器(6)和背风侧换热器(7)，所述中间换热器(6)位于所述迎风侧换热器(5)和所述背风侧换热器(7)之间，所述迎风侧换热器(5)和所述背风侧换热器(7)为所述普通换热器(2)，所述预热换热器(1)为中间换热器(6)。
3.根据权利要求2所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述中间换热器(6)的个数为一个，从所述预热换热器(1)排出的的冷媒经过节流后最后流向的所述普通换热器(2)为所述背风侧换热器(7)或所述迎风侧换热器(5)。
4.根据权利要求2所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述中间换热器(6)的个数为两个以上，各所述室外换热器串联连接，从所述预热换热器(1)排出的冷媒最后流向的所述普通换热器(2)为所述中间换热器(6)或所述背风侧换热器(7)或所述迎风侧换热器(5)。
5.根据权利要求2所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述中间换热器(6)的个数为一个；或者，所述中间换热器(6)的个数为两个以上且空气能依次经过所述迎风侧换热器(5)、各所述中间换热器(6)以及所述背风侧换热器(7)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述节流装置(4)为膨胀阀。
7.根据权利要求2-5中任一项所述的空气源热泵系统，其特征在于，所述背风侧换热器(7)的一侧设置有风机(8)或者所述迎风侧换热器(5)的一侧设置有风机(8)。
8.一种权利要求1-7中任一项所述空气源热泵系统减缓结霜速率的方法，其特征在于，室内换热器(3)排出的冷媒未经节流直接流向所述预热换热器(1)，所述预热换热器(1)流出的冷媒节流后流向所述普通换热器(2)，所述预热换热器(1)加热经过其的空气且升温后的空气流向所述普通换热器(2)。
9.根据权利要求8所述的减缓结霜速率的方法，其特征在于，所述室外换热器分为迎风侧换热器(5)、中间换热器(6)和背风侧换热器(7)，所述中间换热器(6)位于所述迎风侧换热器(5)和所述背风侧换热器(7)之间，所述预热换热器(1)为中间换热器(6)，所述中间换热器(6)的个数为一个；
所述室内换热器(3)排出的冷媒未经节流直接流向所述中间换热器(6)，然后经过节流后依次流向所述迎风侧换热器(5)和所述背风侧换热器(7)，所述预热换热器(1)加热经过其的空气使得升温后的空气流向所述背风侧换热器(7)；或者，
所述室内换热器(3)排出的冷媒未经节流直接流向所述中间换热器(6)，然后经过节流后依次流向所述背风侧换热器(7)和所述迎风侧换热器(5)，所述预热换热器(1)加热经过其的空气且升温后的空气能流向所述背风侧换热器(7)。
10.根据权利要求8所述的减缓结霜速率的方法，其特征在于，所述室外换热器分为迎风侧换热器(5)、中间换热器(6)和背风侧换热器(7)，所述中间换热器(6)位于所述迎风侧换热器(5)和所述背风侧换热器(7)之间，所述预热换热器(1)为中间换热器(6)，所述中间换热器(6)的个数为两个以上；
所述室内换热器(3)排出的冷媒未经节流直接流向所述预热换热器(1)，然后经过节流后依次流向各所述普通换热器(2)。
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