CN113237145A - 一种热泵空调装置及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热泵空调装置及其实现方法,设置包括一压缩机,一室内换热器和一室外换热器,包括相对独立设置的一制冷剂回路和一第二液体回路;在所述制冷剂回路中设置有通过管路连接的所述压缩机、所述室内换热器以及至少一热交换器的一次侧,通过所述热交换器与所述第二液体回路进行热交换;在所述第二液体回路中设置有通过管路连接的所述室外热交换器和所述热交换器的二次侧。本发明热泵空调装置及其实现方法由于采用了在换热系统中的复管回路方式,改善了热泵空调工作在较低温度条件下除霜工作时因除霜而暂停制热或转为制冷模式所带来对室内的温度波动影响,减少对制冷和制热的切换过程中对室内温度的影响,提升了舒适度。

Description

一种热泵空调装置及其实现方法
技术领域
本发明涉及一种空调装置及其实现方法,尤其涉及的是一种新型热泵空调装置及其实现方法的改进。
背景技术
现有技术中,空调即空气调节器是为了调节人们工作或生活环境温度和湿度,改善生活环境的舒适性,提高工作效率和改善生活品质而产生的电器。通常是在环境温度较高时,将室内等局部环境进行控制调整,使之保持在较低的舒适温度范围内;在目前的空调机功能设置中,大部分空调已经可以同时实现在环境温度较低时,可以将室内等局部温度保持在较高的舒适温度范围内,也就是同时具有制冷和制热功能。
随着科技进步及生产力的提升,人们生活水平日益提高,空调已开始普及进入千家万户、住家、办公室、商场等公共场所,也成为了各种汽车和客船等交通工具乘客舱内的标准配置。空调按功能分单制冷空调和冷暖两用空调,制冷空调将室内空气的热量吸收转移至室外排放,只用于夏季制冷纳凉。冷暖两用空调则既可以夏季制冷,又可以在冬季制热以提高室内温度。冷暖两用空调按加热方式又可分电加热型和热泵型及电热辅助型热泵空调。
电加热型空调是在单冷型空调器的基础上增加了采用电阻式电加热器制热,电加热器可以是金属丝、合金丝等电阻发热器件,也可以是PTC(Positive TemperatureCoefficient)陶瓷发热元件。电热型空调器制热时能耗比相对较大,其单位制热量所消耗的电能比约为1,所制热量只能来自于其所消耗的能量,比如用2000W功率的加热器,制热量最大值为2000W。
现有的热泵空调是在单冷型空调器的基础上,在管路中至少增加了一个电磁四通换向阀101(又称导向阀),如图1和图2所示,通过换向阀101的切换,在原制冷空调基础上改变制冷剂的流动方向,保持和利用压缩机的同一工作流向,而改变制冷剂在系统内的流向,构成反向循环而获得制热功能,把室外热量吸进室内排放,以提高室内空气温度。
利用四通换向阀101(又称导向阀),可以通过受控转换制冷剂的流动方向,实现转换制冷与制热工作模式。
图2所示为现有的空调制冷工作原理,所述四通换向阀101切换为制冷模式时,压缩机102将来自于室内蒸发器103的低压低温气态制冷剂进行加压压缩,形成高压高温气体,并流经室外的冷凝器104,将热量向室外传递后,在所述冷凝器104内由气态转化为液态。然后经过毛细管105的控压膨胀,进入到室内的蒸发器103中,形成气态并吸收室内空气的热量且带走,从而形成对室内空气的制冷作用。经过蒸发器103的转化以及热交换,形成低压低温的气体进入所述压缩机102,从而循环进行制冷的工作流程。
图1是现有热泵空调的制热工作原理示意图。所述导向阀101具有内部的四通切换管路,从而实现流经压缩机102的管路方向,在利用压缩机的压缩能力情况下,可以根据制冷或制热的需要,将制冷剂的流向进行切换。
当导向阀101切换为制热模式后,压缩机102排出的高温制冷剂蒸气流向室内散热器(原蒸发器103)中放热,高温高压蒸气在这里散发热量并向室内排放以提高室内温度,这个过程中高温高压蒸气其温度降低,凝结成中温高压的液体,然后通过毛细管105或热力膨胀阀节流器件(或电子式膨胀阀)进行节流降压,后流经原制冷模式下的室外冷凝器104,因压力骤降,液态制冷剂在此蒸发以吸收室外空气中的热量,再经过滤和除湿处理后由压缩机压缩后排出为高温高压蒸气状态,再流向室内散热器(原蒸发器)中放热,向室内空气排放热量,以上过程循环往复。
热泵原理制热是一种节能的取暖方式。热泵型空调器制热的能效系数(COP,Coefficient Of Performance,即能效比)比较高,即制热量与耗电量的比值较大,一般可达2.5以上,如当耗电功率为1000W时,室内获得的热量可以在2500W以上,因此热泵式空调制热效率相较电热式高得多,更节电、快速而实用。
但有些地区室外温度非常低,以至于所选用的冷媒在该环境温度和低压下不能完成蒸发,无法吸收热量,使得制热功能丧失或效率低下。因此有些空调厂家推出采用辅助电加热和热泵相结合的电热辅助型热泵空调,采用电热辅助来弥补过低室外温度的低效问题。
由于热泵空调冬季吸收室外空气热量向室内排放,随着室外温度的降低其室外的蒸发器表面温度也随之降低,常下降至低于环境温度甚至低于0℃。当室外空气在流经蒸发器被冷却时,空气中的水蒸气接触到温度低于空气露点温度的蒸发器表面,就会发生相变结露现象。此时,空气中所含的水分就会析出并依附于蒸发器表面,当室外环境温度或蒸发器表面持续低于0℃时,蒸发器表面所依附的水分将可能进一步凝结形成霜层。表面温度越低,相对湿度的越大,结霜速度越快。结霜层积累直至表面逐渐被霜所覆盖,形成连续的霜层。作为多孔介质的霜层由于导热系数小,不仅会降低系统的传热性能,增加能耗,严重时甚至会堵塞室外风机的气流,造成蒸发器温度越来越低直至无法完成蒸发功能而导致系统堵塞或损坏压缩机,引发非常严重的故障后果。
所以热泵空调机室外机需要进行融霜除霜,目前的主要除霜技术手段为:
1、在室外蒸发器(对制冷模式而言为冷凝器)表面涂布亲水(丙三醇涂层)或疏水涂层(车蜡涂层)都能有效的抑制霜层的生长,但只是缓解结霜速度,在较低温度和较高湿度环境下并不能防止结霜。
2、通过开启热泵空调的制冷模式主动除霜。侦测室外热交换器表面温度,当低于设定值并维持一段时间后就开始进行融霜工作,具体做法是切换四通换向阀,转换为室内制冷模式,对室外机进行暂停制热,使其工作于制冷模式。压缩机输出高温高压蒸汽进入室外热交换器(制冷模式的冷凝器),为使其本体温度尽快升高到足以融霜,会先暂停室外风机的工作,融化的霜雪化为水流出后再启动风机吹干水份。融霜过程结束后再控制四通换向阀使空调恢复到制热模式。这种方法除霜时间短,但是在除霜运行时,需要暂停制热,反从室内吸热,会造成室内温度波动较大,尤其是在室内特别需要制热的情况下,切换形成制冷模式,会给使用者形成几乎致命的感受,降低了室内环境的舒适性,且换向阀需频繁换向,易磨损且噪音较大。
3、旁通阀主动除霜。制热时开启融霜阀,从压缩机输出的高温高压蒸气直接通入室外热交换器(制冷模式的冷凝器,制热模式下作为蒸发器)进行除霜。运用该种除霜方法时,四通阀不需要进行换向,融霜旁通电磁阀开启,关闭风机,压缩机排气经旁通管路送至室外换热器(制冷模式的冷凝器,制热模式下作为蒸发器)入口进行放热除霜,融霜后的制冷剂通过四通换向阀进入气液分离器,最后被压缩机吸入。该方式的缺点是,除霜时制热将停止而同样会造成室内温度的波动,且除霜的能量还是来自于压缩机,除霜过程能量损耗较大,除霜时间比上述第二种逆循环要长,另外在除霜过程中会导致压缩机吸气压力升高,排气温度升高,压缩机的工作状态改变,对系统的正常使用不利。
4、蓄热式除霜。空气源热泵蓄能除霜是将蓄热技术和除霜技术有机结合的一种新系统。通过在传统的空气源热泵中增设蓄热器,将热泵运行时的部分余热贮存起来,作为热泵除霜的低位热源,解决传统除霜能量主要来源于压缩机的问题,从而提高了机组运行的稳定性。除霜时蓄能装置为蒸发器提供能量来化霜。室外温度一定时,空气湿度的增大会逐渐增加除霜所需能耗和时间;空气相对湿度一定时,除霜能耗和除霜时间会随空气温度的降低先增加后减少。相比于其它的空气源热泵除霜工况,蓄能除霜时室内温度较稳定,保证了室内的热舒适性,但除霜效果受蓄热量的影响,如果蓄热量不够则会导致除霜不彻底。另外系统构成相对比较复杂,其成本较高且需要根据不同的现场工作环境进行现场调试才能取得较好效果。
5、电热除霜。该除霜方式中是在室外换热器表面安装电热丝,利用电热丝通电发热除霜。多用在翅片管式冷风机上。电热元件附在翅片上,化霜时,压缩机和冷风机风扇停止运行,关闭电磁阀,电加热器开始供电加热化霜。化霜结束后,压缩机启动运行,加热继电器停止给电加热器供电,电磁阀打开,制冷剂进入蒸发器。电加热除霜具有系统简单、除霜完全、实现控制简单的优点,但缺点是电加热除霜的热量一部分散发到大气中,耗电多,电热丝的使用寿命有限且工作时易产生局部高温,存在一定的安全隐患。还有,除霜时需要停上风机和压缩机,制热过程不连续也易造成室内温度波动较大。因此,现在很少使用该方式来进行除霜了。
上面分析到现有常见的热泵空调利用四通换向阀,来切换制冷与制热模式,这两种工作模式是一个互为逆向循环。
在制冷模式下,压缩机输出高压高温蒸汽先经过室外的冷凝热交换器,室外冷凝器工作于高温高压条件,将蒸汽降温凝结成液态,该冷凝器必须能够承受压缩机输出的高压(高于该选定制冷剂在最高工作环境温度的蒸发压力的1.5倍以上)。而室内的蒸发器处于毛细管(或热力膨胀阀,电子式膨胀阀)节流器件下游,已经过节流降压,故其工作压力较低。
而在利用四通换阀切换为制热模式后,压缩机输出高压高温蒸汽先经过室内的热交换器(即制冷模式所称的蒸发器)降低温度,冷凝成为液态并放出热量使室内温度升高,此时室内的蒸发器工作于高温高压条件(高于该选定制冷剂在最高工作环境温度的蒸发压力的1.5倍以上),再经过毛细管(或热力膨胀阀,电子式膨胀阀)节流器件降低压力后通向室外的热交换器(即制冷模式所称的冷凝器)吸收热量,其处于毛细管(或热力膨胀阀,电子式膨胀阀)节流器件下游,已经过节流降压,故其工作压力较低。
经过对比以上热泵工作于制冷和制热工作模式可以看出,两种工作模式下,室内的蒸发器和室外的冷凝器需要角色互换,要求两者都要有承受高压(高于该选定制冷剂在最高工作环境温度的蒸发压力的1.5倍以上)的耐压能力。
要兼顾高耐压高气密性能力和高换热性能,目前大多数商用化的空调产品(工业用大型机除外)蒸发器和冷凝器都采用铜管铝翅片式换热器。制冷状态下,对室内蒸发器而言,铜管内为流动低压液体向汽态转变需要吸收热量,而铜管外有冲压铝翅片与空气进行热交换,室内环境空气的热量先对流传递给铝翅片再经材料热传导至铜管内壁,与之接触的制冷剂在低压蒸发时吸收其热量而气化成为蒸气状态。
同理再分析制冷模式下的冷凝器,铜管内为流动高温高压气体向液态转变其放出热量,先经对流传递给铜管内壁,再经材料热传导至铜管外铝翅片,而铜管外有冲压铝翅片与空气进行热交换而排放出热量,内部高压蒸发放出热量后凝结成为液体状态。铜管外翅片表面积可以做得比铜管内壁表面积大得多,但内壁换热表面积不够是显而易见的,因此,不论管外的翅片多么密集,对其整体换热量影响不大,因为热传递的瓶颈在铜管内表面积不足,铜管能耐高压但因形状特征制约了其内表面积较小,所以需要加长铜管的长度来弥补,整个冷凝器的体积和重量也就必须做得比较大了。在较小体积下设置较大热交换面积且能耐高压的新型热交换器设计的应用,对提高热交换器的换热率并使产品小型化且降低成本很有意义,现有技术的空调装置很难做到缩小体积。
四通换向阀作为热泵空调制冷/制热工作模式切换的核心器件,当制冷运行时,压缩机出口管与室外热交换器相连,压缩机进口管与室内热交器相连;当制热运行时,则与此相反连接。其结构相对比较精密复杂,且工作环境处在压缩机的高低压两端,其内部承受工作压力较高,需要进行可靠的制冷剂换向动作,且要求对外都不能有泄漏,内部各端口之间也不能存在串气或堵塞,对产品的制造精度和材料的选用要求相当高,实际的产品中很难做到精确安全长久运行。一旦发生泄漏或串气或堵塞都直接威胁整个系统的正常运作。因内部阀体不可避免采用塑胶材质当作密封和活动部件,具有磨损和老化的可能性,特别是其制造和安装过程需要经过高温焊接工艺,更易造成内部阀芯的受热变形而产生串气,泄漏或活动阻滞等不良。因其结构精密复杂,阀体管路人工焊接工序较多,成本和可靠性也相对较难掌控。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的热泵空调装置及其实现方法,解决热泵空调在除霜工作时制冷和制热之间进行切换时的容易给室内温度带来的温度波动影响,提高舒适度。
本发明的技术方案如下:
一种热泵空调装置,其设置包括一压缩机,以及,一室内换热器和一室外换热器,其中,包括相对独立设置的一制冷剂回路和一第二液体回路;
在所述制冷剂回路中设置有通过管路连接的所述压缩机、所述室内换热器以及至少一热交换器的一次侧,通过所述热交换器与所述第二液体回路进行热交换;
在所述第二液体回路中设置有通过管路连接的所述室外热交换器和所述热交换器的二次侧。
所述的热泵空调装置,其中,所述热交换器设置包括第一热交换器和第二热交换器,分别设置在所述压缩机的上游和下游的管路上,并分别皆具有连通所述制冷剂回路的一次侧以及连通第二液体回路的二次侧。
所述的热泵空调装置,其中,所述第二液体回路还设置包括一第一泵,连通所述第一热交换器的二次侧;以及一第一三通阀,所述第一三通阀的1端连通所述第一热交换器的二次侧,2端连通所述室外热交换器,3端连通一第二三通阀的1端;所述第二三通阀的2端与所述室外热交换器的下游端连通,并通过所述第二热交换器的二次侧后,与其3端可共同连通到所述第一泵上形成循环。
所述的热泵空调装置,其中,所述第二液体回路还设置包括一第二泵,连通所述室外热交换器的上游端,并可与所述第二热交换器的二次侧连通形成循环。
所述的热泵空调装置,其中,所述第二泵与所述室外热交换器的上游端之间还设置有一单向阀,用于朝向所述室外热交换器的上游端单向导流设置。
所述的热泵空调装置,其中,在所述第一泵及所述第二泵的上游设置有一储液罐,所述储液罐设置采用A、B两个储液区,该两储液区在底部连通;并且,所述第一泵的入口与所述第二三通阀的3端在所述储液罐的A储液区内抵近并开放设置;所述第二泵的入口与所述第二换热器的下游端出液口在所述储液罐的B储液区内抵近并开放设置。
所述的热泵空调装置,其中,在所述第一热交换器的二次侧两端并联连接设置有第一旁路阀,用于受控形成旁路。
所述的热泵空调装置,其中,在所述第二三通阀的3端与其2端之间还并联连接设置有一第二旁路阀,用于受控形成旁路。
所述的热泵空调装置,其中,在所述第一泵与所述第一热交换器的上游端之间管路上还设置有一PTC。
所述的热泵空调装置,其中,所述第一热交换器以及所述第二热交换器采用板式热交换器。
所述的热泵空调装置,其中,所述制冷剂回路中,在所述第一热交换器与所述室内换热器之间的管路上设置有一第一电子膨胀阀;在所述第二热交换器与所述室内换热器之间的管路上设置有一第二电子膨胀阀。
所述的热泵空调装置,其中,在所述第一热交换器和所述第一电子膨胀阀的连接管路两端并联连接设置有一第三旁路阀,用于受控形成旁路。
所述的热捧空调装置,其中,在所述第二热交换器和所述第二电子膨胀阀的连接管路两端并联连接设置有一第四旁路阀,用于受控形成旁路。
一种所述热泵空调装置的实现方法,其中,所述制冷剂回路中通过所述压缩机进行制冷剂压缩,并连通所述室内热交换器进行室内空气的热交换;所述第二液体回路中设置连通室外热交换器,与室外空气进行热交换;所述制冷剂回路与所述第二液体回路相对独立运行,并通过至少一热交换器进行两个回路之间的热交换。
一种热泵空调装置,其中,设置包括一控制器,用于任一所述的热泵空调装置进行相应的开关和旁路控制,以实现制冷,或制热,或制热加蓄热、除霜或融霜之一功能。
本发明所提供的一种热泵空调装置及其实现方法,由于采用了在换热系统中的复管回路方式,改善了热泵空调工作在较低温度条件下除霜工作时因除霜而暂停制热或转为制冷模式所带来对室内(或车辆驾驶室内)的温度波动影响,减少对制冷和制热的切换过程中对室内温度的影响,提升了舒适度。与此同时,通过复管回路方式,使本发明所述热泵空调的制冷剂无须逆向循环,因此也就无须使用四通换向阀,提高了系统的可靠性和安全性。
附图说明
图1为现有技术的空调制热状态的工作原理示意图。
图2为现有技术空调制冷状态的工作原理示意图。
图3为本发明所述热泵空调装置较佳实施例的结构示意图。
图4是本发明所述热泵空调装置另一较佳实施例的结构示意图。
图5为本发明所述热泵空调装置的压焓图。
图6为本发明所述热泵空调装置及其实现方法较佳实施例的制冷工作模式示意图。
图7为本发明所述热泵空调装置及其实现方法较佳实施例的制热工作模式示意图。
图8是本发明所述热泵空调装置及其实现方法较佳实施例的制热加除霜模式(蓄热)示意图。
图9为本发明所述热泵空调装置及其实现方法较佳实施例的制热加蓄热模式(保温)示意图。
图10为本发明所述热泵空调装置及其实现方法较佳实施例的制热加融霜模式(融霜)示意图。
具体实施方式
以下对本发明的较佳实施例加以详细说明。
本发明所公开的一种新的热泵空调设计实施例方案中,如图3所示的,其制冷和制热功能主要由相对独立的制冷剂回路和第二液体回路组成,相对独立的意思即制冷剂回路与第二液体回路本身不连通,相对独立的运行,但在热交换层面上是不独立的,且需要进行热管理和热交换。所述制冷剂回路包括依次且回路连通连接的压缩机1,第一热交换器2的一次侧,第一电子膨胀阀3,室内热交换器4及风扇20,第二电子膨胀阀5,第二热交换器6的一次侧,气液分离器8,该回路形成制冷剂的主要工作回路,并且对第一热交换器2和第二热交换器6可以进行选择,以实现制冷或制热的操作。
在单独选择制冷或制热功能的情况下,本发明所述热泵空调装置的实施例中,也可以采用对第一热交换器或第二热交换器单独安装一个,比如安装在所述压缩机的下游管路上之第一热交换器作为制冷功能,而安装设置在所述压缩机的上游管路中的第二热交换器作为制热功能,这样作为简化的空调机实施例,可以形成单独的制冷或制热功能的空调装置。这种单纯的制热或制冷空调,在将热交换器设置为效率较高的板式热交换器的情况下,可以形成体积非常小的空调装置,从而设置为车载空调等。
由电动压缩机1输出高温高压制冷剂蒸汽,在制冷模式下由第一热交换器2转换热量到第二液体回路即复管回路进行更多附加功能的切换,并从室内热交换器4吸收室内空气热量以实现对室内空气的降温纳凉;在制热模式下所述第二热交换器6可从第二液体回路吸收热量并从室内热交换器4向室内空气排放热量以对室内空气进行升温取暖。
本发明较佳实施例中,可以由另外设置的控制器来调节第一电子膨胀阀3和第二电子膨胀阀5的节流开度用来转换制冷剂回路的工作模式(制冷或制热)。
所述第二液体回路较佳实施例中包括第一泵22和第二泵15,通过管道并联连接在一储液罐16,所述第一泵22通过管道连接第一热交换器2的二次侧以及一旁路阀9,所述旁路阀9并联在所述第一热交换器2的二次侧两端,可以受控打开用来旁路所述第一热交换器2的二次侧。
所述第二液体回路还包括一第一三通阀10,所述第一三通阀10的1口连接所述旁路阀9以及所述第一热交换器2的二次侧共同的一端(另一端连接所述第一泵22,并开口连通到所述储液罐16中),共同连通到所述室外热交换器13的一端上;所述第一三通阀10的2口与所述第二泵15的一端连通(第二泵15的另一端连通所述储液罐16,并且可以与所述第一泵22的连通开口设置两个底部连通的不同储液室内),在所述第一三通阀10的2口与第二泵15连接端之间还设置有朝向共同端的单向阀21(即背离所述第二泵15),该共同端连通到室外热交换器13上;所述第一三通阀10的3口连通一第二三通阀11的1口上。
所述第二液体回路还包括所述室外热交换器13及在其上受控运行的第一风扇19,用来增加所述室外热交换器13的空气流动和换热效率。所述第二三通阀11的2口与所述室外热交换器13的另一端连通,并共同连通所述第二热交换器6的二次侧一端;所述第二三通阀11的3口直接连通到所述储液罐16中,并且在较佳实施例中可以设置在靠近所述第一泵22在所述储液罐16的内部开口处,这样既可以实现储液罐16内的液体(基本是水或类似热容的液体)保温,又可以基本不影响管路内的工作流。
从所述第二热水交换器6的二次侧另一端通过管路连通到所述储液罐16中,并且该端入液口与所述第二泵15连接接入所述储液罐16内的出液口靠近,这样就可以在实际工作中保持储液罐16内的液体流动,实现储液罐内液体用来储热,同时,还将保证第二液体回路内的液体持续流淌工作,而不至于需要等待储液罐内的液体温度均衡。在较佳的实施例中,所述储液罐16中设置了A、B两个连通的储液空间,并在底部连通,在所述B储液空间顶部设置有一加液盖17,用来掩蔽对应的加液口,从而可以向所述储液罐16内加注液体,例如水。
本发明所述第二液体回路中还包括一第二旁路阀12,设置在所述第二三通阀11的2口和3口之间以及所述第二热交换器6二次侧及储液罐之间,从而可以在所述第二旁路阀12受控打开后,所述第二热交换器6的二次侧可以被旁路。所述储液罐16还可以采用类似连接功能的多口接头来替代,在没有更多解释的情况下,上述各部件之间根据需要是通过连接管路来实现连通的。
其中,所述室外热交换器13及第一风扇19在制冷模式中是用于把第二液体回路中载冷液体的热量散热到室外空气中,或在制热模式中用于从室外空气中吸收热量给第二液体回路中的载冷液体。所述第二热交换器6的二次侧和所述第一热交换器2的二次侧分别用于与制冷剂回路进行热交换,在制冷模式下吸收制冷剂蒸汽的热,在制热模式下将第二液体回路中载冷液体的热量传递给制冷剂回路。
所述第一泵22和所述第二泵15分别提供循环的推动力,根据工作模式的不同需要,其运转与否以及工作状态受控于控制器发出的控制信号。所述第一旁路阀9和所述第二旁路阀12分别用于控制第二液体回路中载冷液体的流通路径选择,其接通时载冷液将通过其形成的旁路分别直接跨过第二热交换器6的二次侧或第一热交换器2的二次侧,以实现选择是否与制冷剂回路发生热量交换的目的。
所述第一三通阀10用于控制第一泵22的支路液体是否流经室外热交换器13,以便在制热模式下作为蓄热过程中第一泵22支路与第二泵15的制热支路相对独立,保证制热与蓄热工作能够同时进行。所示第二三通阀11用于控制第一泵22的支路液体是否流经第二热交换器6的二次侧,特别是在制热模式下的蓄热过程中第一泵22支路与第二泵15的制热支路相对独立,保证制热与蓄热工作能够同时进行。所述单向阀21的作用为在制热+融霜工作时,阻止第一泵22支路内的较高温度液体经第二泵15返流形成热流回路的“短路”。
本发明较佳实施例的新型热泵装置及其实现方法中,最明显的特征是制冷与制热工作模式不再使用原有的四通换向阀进行切换,以简化制冷剂流动路径,并将制冷剂的切换统一通过第二热交换器6和第一热交换器2耦合传递到第二液体回路进行的路径进行调节控制,达到统一的热管理(制冷,制热,制热+蓄热,制热+融霜)的目的。这样设计的好处是简化了制冷剂高压回路的切换和控制阀门以提高可靠性,且在低温制热时的蓄热和融霜工作可以与制热工作同时进行,从而避免融霜时室内温度的波动影响,提高了使用的舒适性。与此同时,相对独立设置的第二液体回路可以采用压力较低的液体实现,例如水,成本较低的同时具有更高的安全性。
如图4所示的,本发明所述热泵空调装置中,还可以在所述制冷剂回路中设置在所述第一热交换器2及第一电子膨胀阀3的管路两端设置有一第三旁路阀14及其旁路管路,所述第三旁路阀14在受控时可以直接将所述第一热交换器2及第一电子膨胀阀3进行旁路,这样可以使得制冷液在不需要第一热交换器2工作时直接将其旁路,从而提升工作效率。同样的,在所述第二热交换器6及第二电子膨胀阀5的管路两端可以设置一第四旁路阀7及其管路,从而在需要时将所述第二热交换器6及第二电子膨胀阀5的管路进行旁路,以提升制冷剂管路的工作效率。
如图5所示是本发明以及现有技术中的空调制冷剂进行制冷循环的压焓图,梯形代表的是四个焓值变化的阶段,而弧线代表的是制冷剂的三个状态区域,弧线内为气液混合态,而弧线外左侧为液态,弧线外右侧为气态区。梯形的边表明了空调工作过程中的状态变化,包括压力和焓值。以下说明中,所有提到压焓点的位置,都请参考图5所示。
在本发明的另一较佳实施例中,所述各热交换器都采用板式热交换器,由于采用这种高效率的板式热交换器作为制冷的冷凝器和制热模式下的蒸发器,热量通过第二液体回路的板翅式散热器与室外空气进行热交换,其热交换的面积大幅提升,提高了热交换效率,同时可以缩小整个空调装置的体积,使其整体更加紧凑小巧,更有利于将本发明空调装置应用到汽车等狭小设置上作为其空调装置使用。
以下将对本发明的热泵空调装置以及其实现方法的较佳实施例工作过程做具体的说明:
一、制冷工作模式:
本发明热泵空调装置在开机后,其控制单元先读取用户设定的室内目标温度T_r,当室外环境温度T_a高于T_r,即进入制冷工作模式。
如图5所示,从压缩机1吸气口(压焓点1)进行压缩后,其输出的制冷剂压力增高焓值也增加,成为高温高压蒸汽(压焓点2),经过第一板式换热器2(此时第三旁路阀14断开),将热量传递给液体回路,热量经第二液冷循环的液体回路上的室外高效能板翅式换热器13散热至室外空气中。
制冷剂在第一板式换热器2中被冷却,其状态逐步由汽态经过汽液混合态最终转变为液态,成为过冷液体,其焓值降低,压焓点到达图5中的3位置。再经第一电子式膨胀阀3(Ve)节流降压,图5中的压焓点3~4即为节流降压过程,其压力降低后由过冷液态变为汽液混合态(压焓点4),再沿管道进入室内(或其它空间)的蒸发器4吸收室内空气的热量,焓值增加而使其逐渐蒸发为汽态,后经第四旁路阀7(此时闭合导通)和气液分离器8后回到压缩机吸气口(压焓点1)进入压缩机1进行压缩,如图6所示的实线箭头方向。在此循环中,单位制冷量q0=h1-h3(或q0=h1-h4),压缩机单位理论做功ω0=h2-h1。
在制冷模式下,参见图6所示间断线的箭头所指,本发明控制器对第二液体回路的路径控制如下(根据每个部件的代码及操控状态,由控制器相应根据程序下发其对应的控制指令即可):
A1、第二泵15关闭(以下Pump2=off表示),第一泵22开启(以下用Pump1=on表示)。
A2、第一旁路阀9(Vc)断开(以下Vc=off表示),第三旁通阀14联动断开。制冷剂流经第一板式换热器2进行热交换,热量传给第二液体回路液体。
A3、水路第一三通阀10(Va)切向2-1联通(以下Va=2表示)。
A4、室外高效能板翅式换热器13及其第二风扇20开启(以下EF2=ON表示)。
A5、水路第二三通阀11(Vb)状态无影响,电磁线圈进行关闭以省电。所述第二三通阀11(Vb)在除霜蓄热时可以启动作用,参见下文的说明。
A6、第二旁路阀12(Vd)接通(以下Vd=on表示),其与第四旁通阀7联动接通。水路及制冷剂直接通过旁路跨过板式换热器6,水路回到储液箱的A储液区中,并对应第一泵22的入口,此时第一泵22受控处于工作状态。
在制冷模式下,本发明较佳实施例的控制器对制冷剂工作循环路径控制如下:
B1、第三旁路阀14断开,制冷剂蒸汽因热量传递给液体回路而冷凝成为过冷液体。
B2、第一电子膨胀阀3(Ve)在工作循环建立后由控制器(无论何种形式的控制器)根据蒸发器出口的T1温度和室内换热器4出风口的温度进行闭环控制其开度,使T1处于合适的设计工作点。
B3、第四旁路阀7闭合导通。制冷剂因第四旁路阀7接通而直接跨过第二板式换热器6不与其发生换热作用。
B4、压缩机1启动,并进入变频控制,根据室内换热器出风口温度T_room等参数使其处于最经济节能状态。
二、制热工作模式:
在本发明所述新型热泵空调装置及其实现方法较佳实施例中,在空调装置开机后,先取用户设定的室内目标温度T_r,当室外温度T_a低于T_r时,即进入制热工作模式。
在制热模式下,参见图5的压焓图,从压缩机1吸气口(压焓点1)进行压缩后,其输出的制冷剂压力增高焓值也增加,成为高温高压蒸汽(压焓点2),越过板式第一换热器2和第一电子式膨胀阀3(Ve)(因第三旁路阀14接通旁路),如图7所示的实线箭头所示方向,进入室内(或其它空间)的冷凝器4(即制冷模式下的蒸发器)向室内空气排出热量,将热量传递给室内空气而使室内升温,制冷剂焓值降低,其状态逐步由汽态经过汽液混合态最终转变为液态,制冷剂温度随之下降后成为高压过冷液体。
制冷剂在室内换热器中被冷却,温度降低成为过冷液体,其压焓点到图5中所示3位置。再经第二电子式膨胀阀5(Vf)的节流降压,压焓点3~4即为节流降压过程,因第二电子式膨胀阀5(Vf)的节流降压,其由过冷液态变为汽液混合态(压焓点4),再沿管道进入第二板式换热器6(此时第四旁路阀7断开)进行热量交换,第二液体回路上的液体因热量被吸收而温度下降再经其后的室外高效能板翅式换热器13从空气中吸收热量。
制冷剂从液体回路吸收液体的热量后焓值增加、温度回升而逐渐蒸发为汽态(至压焓点1),后经气液分离器8后回到压缩机1吸气口并经压缩机再次压缩,周而复始。在此工作循环中,单位制热量q0=h2-h3,压缩机单位理论做功ω0=h2-h1。
其中在制热模式下,参考图7中的间断线箭头所示,本发明所述控制器对第二液体回路的路径控制如下:
C1、第一泵22关闭(以下Pump1=off表示),第二泵15开启(以下用Pump2=on表示)。
C2、第一旁路阀9(Vc)接通(以下Vc=on表示),第三旁通阀14也联动接通,形成旁路。制冷剂跨过板式第一换热器2,不进行热交换。
C3、第一三通阀10(Va)切向3-1联通((以下Va=3表示),防止返流。
C4、室外高效能板翅式换热器13的第一风扇19开启(以下EF2=ON表示)。
C5、第二三通阀11(Vb)切向3-1联通((以下Vb=3表示),防止返流。
C6、第二旁路阀12(Vd)断开(以下Vd=off表示),其与第四旁通阀7联动断开,此时第二液体回路的液体以及制冷剂都流经板式换热器6,所述第二液体回路的液体被吸收热量而温度下降,回到储液箱16的储液区B后再经第二泵15输送出去。
在制热模式下,参见图7中的实线箭头所示,本发明所述控制器对制冷剂工作循环路径控制如下:
D1、第三旁路阀14接通,形成旁路。
D2、第二电子膨胀阀5(Vf)回到初始设定开度(如15%),工作循环建立后由控制器根据蒸发器出口温度T1也即温度检测器24检测的温度和室内温度T_room,设定目标温度控制开度,使T1处于设计工作点温度(如:T1比室内设定温度T_r低6℃)。
D3、第四旁通阀7断开,经第二电子膨胀阀5(Vf)的制冷剂(压焓点4)也因第四旁通阀7断开而必经过板式第二换热器6进行热量交换,吸收第二液体回路的液体的热量而蒸发为过热蒸汽态(压焓点1)后,经汽液分离器8后回到压缩机1吸气口。
D4、压缩机1启动,并进入变频控制,根据出风口温度T_room等参数调节使其处于最经济节能状态。
三、制热加自动除霜模式:
参见图8,本发明较佳实施例的热泵空调装置及其实现方法中,在开机后,取用户设定的室内目标温度T_r,当室外温度T_a低于T_r,即进入制热工作模式。在制热工作启动后,如果控制器侦测到室外温度T_a低于0度,并且,室外高效能板翅式换热器13表面温度T_s低于所设定的除霜条件温度,比如T_a-T_s>3℃,即T_s比室外环境温度还低3℃,本发明热泵空调装置较佳实施例电路中的控制器(任何形式控制器)即判定应该转换工作模式为制热+自动除霜模式。
因为每一次除霜后,并不是立即就会结霜至影响室外蒸发器运作,都可正常工作一段时间才会再次结霜。所以在制热+自动除霜模式下,除霜工作只需要按所设定的间隔时间,比如设定为1个小时,依照节奏工作即可。因为本发明热泵空调装置的最大优势在于除霜时并不需要停止制热,制热是连续不断进行持续工作的,并不会因除霜而使室内温度变低。另外,除霜工作的热量也并非直接来自电热,而是制冷剂吸收空气能量后经压缩机1压缩后冷凝时所放出的余热,因此该部份的焓并非完全为电热所制,因此其能效比较佳,除霜更加节省电能。
在由单制热模式进入制热+自动除霜模式后,控制器首先向各阀门发出控制信号进行第二液体回路中的蓄热动作,第二液冷循环的液体回路的第一泵22支路开始蓄热循环,如图8所示的点划线箭头所示循环路径,使其从所述储液罐16输出的液体的T2温度26(设置在管路此处的温度传感器获取温度)上升到事先设定的除霜温度。在单制热模式基础上,控制器对第二液体回路的蓄热过程控制如下(制热+蓄热):
E1、第一泵22开启(以下Pump1=on表示),第二泵15开启(以下用Pump2=on表示)。
E2、第一旁路阀9(Vc)断开(以下Vc=off表示),第三旁通阀14联动断开,第一电子膨胀阀3(Ve)开度调为最大(直通),制冷剂和第二液体回路液体都流经板式换热器2进行热交换。由于第一电子膨胀阀3开度调为最大,板式第一热交换器2就不起主要的热交换作用,而是相比于室内制热功能来说,作为次要的第二液体回路蓄热热交换功能进行工作。从第二液体回路的第一泵22支路来的液体在板式第一换热器2被加热而温度升高。制冷剂经过板式第一换热器2和室内换热器4对室内进行制热的同时,热量分别传给第一泵22的支路来的液体和室内空气,通过室内换热器4工作使室内升温的同时,第二液体回路内的液体实现蓄热。
较好的是,设置一个较大的储液罐16进行蓄热操作,本发明蓄热罐16的设置方式即方便了第二液体回路的持续工作,又可以在缓慢的回流交互中形成必要的蓄热,由于本发明的除霜所需要的热量不是主要的工作,因此所述储液罐设置必要的大小即可,同时设置针对不同的支路设置相对分隔但部分连通如底部连通的储液分区,并在每个分区内对于本支路循环在所述储液罐16内的入液口和出液口进行抵近设置,这样在实现本支路循环的同时,可以实现支路循环的补液,支路循环本身相对稳定,而且同时能够通过储液罐16实现支路之间的热量缓慢传递,保持工作流的稳定性。
E3、液体回路的第一三通阀10(Va)切向1-3联通(以下Va=3表示)。
E4、室外高效能板翅式换热器13的第一风扇19开启(以下EF2=ON表示),蓄热过程中热泵空调仍可持续制热功能,对室内继续进行制热,以减少对室内温度变化的影响。
E5、液体水路第二三通阀11(Vb)切向1-3联通((以下Vb=3表示),以与第一三通阀的1-3连通形成与储液罐16的A储液区内的循环流动支路。
E6、在第一热交换器2被加热液体经过管路回到储液箱16的A储液区的回液口,并再次被第一泵22输送出去进行加热过程。第二旁路阀12(Vd)断开(以下Vd=off表示),其与第四旁通阀7联动断开,经第二电子膨胀阀5(Vf)的制冷剂(压焓点4)也因第四旁通阀7的断开而必经过板式第二换热器6进行热量交换,原从第二泵15输出支路的液体在经过对所述室外换热器13除霜工作后,被吸收热量而温度下降,回到储液箱16的B储液区的第二泵15的入口,可以再次被第一泵22或第二泵15输送出去循环,参见图8所示的间断线箭头所示流程。
E7、蓄热及融霜过程中,第一泵22的支路蓄热温度T2由温度传感器26检测,T2等于或超出设定的除霜温度(如30℃)后停止加热(即第一旁路阀9(Vc)接通,第三旁通阀14也联动接通)。第二液体回路液体和制冷剂都旁路跨越过板式第一换热器2,不进行热交换。保温过程是通过蓄热回路的加热-不加热-加热-不加热以维持该支路液体温度在设定值上下,如图9所示。
以上蓄热过程为融霜的准备工作,在此过程中室内的制热工作功能并未停止,唯因蓄热支路接入而吸收板式第一换热器2的余热量而使制冷剂焓值更低,使室内换热器4出口温度稍有下降,但该过冷温度的变化将被控制器的温度传感器24(T1)所及时感知并通过加大压缩机转速或调整第二电子膨胀阀5(Vf)开度而得到快速闭环修正,所以并不会对室内制热温度造成影响,提升了室内温度的恒定性和舒适度。
另须同时注意到,在本发明所述热泵空调装置中,上述蓄热过程与所述除霜过程都是通过相对独立的支路完成,通过温度传感器以及控制器的控制策略,各支路循环可以根据需要依照一定策略进行运行,例如时间间隔独立运行。此外,在稍差效果要求下,上述蓄热和除霜的两个支路循环并不限于示例的循环方式,还可以设置成混合的运行方式,例如对第二旁路阀12的导通控制,只是相对上述较佳实施例中控制器的控制会更难处理而已。
四、制热加融霜模式:
蓄热温度T2由设置在所述储液罐16的第一泵22支路下游之温度传感器26检测,当T2达到设定值如30℃后,本发明较佳实施例中的控制器向各阀门发出控制信号进行融霜操作,在制热+蓄热功能完成的基础上,所述控制器对第二液体回路的融霜控制如下(制热+融霜),请参考图10所示中的点划线箭头流程:
F1、第一三通阀10(Va)切向2-1联通((以下Va=2表示),已蓄热的高温液体流去室外高效能板翅式换热器13执行融霜。
F2、室外高效能板翅式换热器13的第一风扇19停止工作(以下EF2=OFF表示),便于室外高效能板翅式换热器13温度升高。
F3、第二泵15停止(以下用Pump2=off表示)。
F4、第二三通阀11(Vb)状态无影响,可电磁线圈关闭以省电。
制热+融霜时,制冷剂回路与制热工作模式非常相近,唯在蓄热和融霜时需要由控制器去操控第一旁路阀9(Vc)和第三旁路阀14联动断开(蓄热)或接通(不蓄热),以便蓄热支路液体从高温高压制冷剂蒸汽中吸收热量,并保持T2在事先设定的除霜温度上下。此时,所述储液罐16内的液体流动是穿越A、B两个储液区的,从而最大限度地使用储液罐16内的液体蓄热能力。融霜时间到(比如事先设定10分钟)或室外高效能板翅式换热器13表面温度(或其它相关温度)T_s高于设定的融霜温度(比如30℃维持5分钟)后,退出融霜过程转回到单制热工作模式,此时所述第二液体回路就可以由控制器控制各单元的开关,实现如图7所示的工作流程。融霜过程结束后是否依然蓄热保温,这完全取决于个性化选择,一直保持制热+蓄热保温可以快速进入融霜状态,适合结霜速度比较快的恶劣环境,但也需要消耗一定的泵循环动力能量和热量损失。
本发明所述新型热泵空调装置及其实现方法较佳实施例中,改变之前的单纯从热量流向角度思考空调的控制方式,改为对热管理的思维方式,从不同管路的开关以形成巧妙的路径选择,从而实现了精妙的控制方式,尤其是在将各热交换器设置为板式热交换器时,可以缩小整个空调装置的体积,从而作为车载空调等更小型空间内的空调装置使用。并且本发明的设置方式可以从工控角度实现,从而可以利用控制器的控制指令,进行策略编程,实现快速的功能调整,实现更智能的热泵空调装置。
从本发明上述制冷和制热及融霜等工作过程示例可以看出,制冷剂都先经过了板式第一换热器2或板式第二换热器6与第二液体回路进行热交换,热量都是先传递到第二液体回路液体,再经过同一个高效能板翅式换热器13(室外)与空气进行热交换,统一通过第二热交换器6和第一热交换器2耦合传递到第二液体回路进行的路径的调节控制,简化了制冷剂流动路径,并将制冷剂的切换利用第二液体回路的低压阀门切换流通路径和热流走向来完成功能的转换和热量的分配,达到统一热管理(制冷,制热,制热+蓄热,制热+融霜)的目的。这样的设计好处是简化了制冷剂高压回路的切换和减化控制阀门以提高可靠性,且在低温制热时的蓄热和融霜工作可与制热工作同时进行,从而避免融霜时室内温度的波动影响,提高使用的舒适性。
因为本发明所述第二液体回路工作于低压条件,使高性能板翅式换热器13的应用成为可能(因其结构原因其换热面积大效率高但耐压力不足,不足以直接应用在制冷剂工作循环高压段)。其效率的提高意味着其体积可以减小,而且生产工艺更加节能高效。
另外,热泵空调装置的室外机在非常低温条件(比如室外温度低于0度以下)下制热将有凝霜的问题,该问题若不能完好解决,热泵的室外热交换器将被霜堵死而失去制热功能或产生其它故障。本发明热泵空调装置及其实现方法在液体回路上设了一蓄热支路,该支路液体由第一泵22推动,通过第一三通阀10和第二三通阀11的切换而成为一个相对独立的蓄热回路,蓄热回路内液体流经第一板式换热器2(此时联动断开第一旁路阀9和第三旁路阀14),吸收压缩机1输出的高温高压蒸汽的热量而温度逐渐升高。当该支路液体温度T2达到设定温度值后,控制器控制第一旁路阀9和第三旁路阀14联动闭合导通分别形成旁路,高温高压蒸气不再经过第一板式换热器2获得加热,如图9所示,以此过程在第二液体回路中得到一个大致稳定的较高温液体,尤其是储液罐16内容纳的液体热容量,其蓄热量取决于储液罐所储存液体的重量与蓄热温度和比热容之乘积,蓄热量应与所使用室外换热器材料重量和比热容以及使用融霜温升进行综合估算匹配。
在达到需融霜的温度条件时,本发明新型热泵空调装置及其实现方法中所述控制器即启动进行除霜,控制器控制第一三通阀10(Va)至1-2连通,并控制第二旁通阀12(Vd)断开,第二泵15停止,室外板翅式换热器13的第一风扇19停止工作,蓄热支路的较高温度液体将流经室外板翅式换热器13。因较高温度液体流经室外换热器13将帮助换热器表面温度快速升高,从而使其凝结的霜融化为水流走,然后在结束融霜后再启动第一风扇19吹干,以达到彻底除霜的目的。
在除霜的同时,因为较高温度液体流经室外板翅式换热器13后再流经第二板式换热器6,其余热量依然足以提供热量给第二板式换热器6内部的制冷剂,使其完全蒸发为汽态并送向压缩机1吸气口。在此除霜过程中,因为蓄热支路所蓄热量在帮助室外换热器13除霜后,余下的大部份热都反馈回制热循环,因此其利用率比较高;本发明较佳实施例能够在不暂停制热工作的前提下边融霜边制热,保持室内温度不因此产生大幅波动,大大提高了使用的舒适性,相较传统技术具有极为重要的优点。同时本发明热泵空调装置及其实现方法较佳实施例中,最明显的特征是制冷与制热工作模式不再使用原有的四通换向阀进行切换,这样就无须再依赖于四通换向阀的可靠性,而且不至于因为制冷制热在冬天环境因为除霜而反复切换造成的易损问题。
本发明所述热泵空调装置以及实现方法中,其蓄热回路中还在第一旁路阀9与所述第一换热器2的一次侧共端,和第一泵22之间设置有一PTC 18作为更佳的实施例方式,在温度特别极端低温条件或冰雪覆盖整机的恶劣条件下,在通电启动前,所述室外换热器13如果已经被自然界的冰霜所覆盖而使吸热蒸发能力极低,此时本发明所述热泵空调装置可能需要相当长时间才能获得足够的蓄热能力进行有效除霜。在此恶劣条件下,该PTC 18的设置可以支持蓄热回路通过电加热进行快速有效地积蓄足够热量,从而完成第一次有效的除冰或除霜过程。因为第一次除霜成功后,热泵已具备从空气中吸收热量以制热和蓄热的能力,PTC 18就可以不再工作。当然在特殊情况下,必要补热需求时,也可以通过该PTC形成电加热功能,用或不用该PTC只取决于产品使用环境以及个人的选项。
本发明较佳实施例中,所述第二液体回路所使用的载冷剂,应综合考虑其防腐性能和冰点。选用优良的抗腐蚀配方的冷却液可以保证酸碱度在合适的范围,既防止第二液体回路的管路和阀体腐蚀穿孔,也不生成有害的固体沉淀物而堵塞液体管路;冰点的设计主要考虑在当地的严寒冬季最低室外温度下工作不结冰。载冷剂水溶液浓度不同其冰点也不同,比如体积浓度58%的丙二醇水溶液,其冰点在零下50度以下,而体积浓度55.7%的乙二醇水溶液,其冰点在零下45度左右。随着液冷技术的不断进步,将会有越来越多性能优异的冷却液供选用。
本发明较佳实施例中,所述第一板式换热器2和第二板式换热器6,可采用高密度高耐压的换热器结构,因不直接与空气热交换,其交换面积不受空气流的制约,可以在较小的空间内得到非常大的交换面积和较高的换热效率。
所述室内换热器4作为传统空调的传统零部件,大多采用铜管穿翅片结构,铜管作为连续管体结构可以承受较高管道压力,但其管内表面积相较管外翅片要小得多,可以选用管内有沟槽结构的管材以尽可能增大热交换面积并尽量减小其体积。
所述室外换热器13因为处在第二液体回路中,其工作压力不高可以采用板翅式全铝质换热器,并采用带有开窗的波浪带散热片,是目前能效最优的选择。
本发明所述新型热泵空调装置及其实现方法中,所述蓄热和融霜支路在融霜时的工作回路,如图10所示,该种接法在受控适度的条件下,具有一定的提高制冷效率的作用。在正常制冷状态时,通过第一换热器2的是高压蒸汽,因为第二液体回路经过第一换热器2,能够在已知的压缩比下获得更低温的制冷剂过冷凝液体,使得经过第一电子膨胀阀3之后具有更低的焓值(h3和h4左移变小),同时第二液体回路经过第一换热器2加热后将蒸发器(第二换热器6)的温度提高将使蒸发温度更高,此过程中可获得更大的单位制冷量,提高了制冷效率。同时也应认识到更高温度的蒸汽对压缩机1的工况不利,需要做好相应的冷却评估和措施,以防止压缩机1的过热被烧坏。因此在制冷模式下,该应用示例需要在谨慎的评估和精细的控制下才能发挥出最大效果。而在制热+蓄热时因环境温度较低,蒸汽温度也相应较低,所以本发明设计示例的蓄热工作回路相对安全系数较高。
本发明所述热泵空调装置及其实现方法的较佳实施例中,主要针对制热模式下的外部除霜、融霜需求提供较佳解决方案,在制冷模式下也具有处理优势,尤其是在采用板式换热器的情况下,可以将本发明空调装置做成较小的体积,从而方便应用到较小空间内的空调制冷和制热处理。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (23)

1.一种热泵空调装置,其设置包括一压缩机,以及,一室内换热器和一室外换热器,其特征在于,包括相对独立设置的一制冷剂回路和一第二液体回路;
在所述制冷剂回路中设置有通过管路连接的所述压缩机、所述室内换热器以及至少一热交换器的一次侧,通过所述热交换器与所述第二液体回路进行热交换;
在所述第二液体回路中设置有通过管路连接的所述室外热交换器和所述热交换器的二次侧。
2.根据权利要求1所述的热泵空调装置,其特征在于,所述热交换器设置包括第一热交换器和第二热交换器,分别设置在所述压缩机的上游和下游的管路上,并分别皆具有连通所述制冷剂回路的一次侧以及连通第二液体回路的二次侧。
3.根据权利要求2所述的热泵空调装置,其特征在于,所述第二液体回路还设置包括一第一泵,连通所述第一热交换器的二次侧;以及一第一三通阀,所述第一三通阀的1端连通所述第一热交换器的二次侧,2端连通所述室外热交换器,3端连通一第二三通阀的1端;所述第二三通阀的2端与所述室外热交换器的下游端连通,并通过所述第二热交换器的二次侧后,与其3端可共同连通到所述第一泵上形成循环。
4.根据权利要求3所述的热泵空调装置,其特征在于,所述第二液体回路还设置包括一第二泵,连通所述室外热交换器的上游端,并可与所述第二热交换器的二次侧连通形成循环。
5.根据权利要求4所述的热泵空调装置,其特征在于,所述第二泵与所述室外热交换器的上游端之间还设置有一单向阀,用于朝向所述室外热交换器的上游端单向导流设置。
6.根据权利要求5所述的热泵空调装置,其特征在于,在所述第一泵及所述第二泵的上游设置有一储液罐,所述储液罐设置采用A、B两个储液区,该两储液区在底部连通;并且,所述第一泵的入口与所述第二三通阀的3端在所述储液罐的A储液区内抵近并开放设置;所述第二泵的入口与所述第二换热器的下游端出液口在所述储液罐的B储液区内抵近并开放设置。
7.根据权利要求6所述的热泵空调装置,其特征在于,在所述第一热交换器的二次侧两端并联连接设置有第一旁路阀,用于受控形成旁路。
8.根据权利要求7所述的热泵空调装置,其特征在于,在所述第二三通阀的3端与其2端之间还并联连接设置有一第二旁路阀,用于受控形成旁路。
9.根据权利要求8所述的热泵空调装置,其特征在于,在所述第一泵与所述第一热交换器的上游端之间管路上还设置有一PTC。
10.根据权利要求1至9任一所述的热泵空调装置,其特征在于,所述第一热交换器以及所述第二热交换器采用板式热交换器。
11.根据权利要求2所述的热泵空调装置,其特征在于,所述制冷剂回路中,在所述第一热交换器与所述室内换热器之间的管路上设置有一第一电子膨胀阀;在所述第二热交换器与所述室内换热器之间的管路上设置有一第二电子膨胀阀。
12.根据权利要求11所述的热泵空调装置,其特征在于,在所述第一热交换器和所述第一电子膨胀阀的连接管路两端并联连接设置有一第三旁路阀,用于受控形成旁路。
13.根据权利要求12所述的热捧空调装置,其特征在于,在所述第二热交换器和所述第二电子膨胀阀的连接管路两端并联连接设置有一第四旁路阀,用于受控形成旁路。
14.根据权利要求13所述的热泵空调装置,其特征在于,所述第二液体回路还设置包括一第一泵,连通所述第一热交换器的二次侧;以及一第一三通阀,所述第一三通阀的1端连通所述第一热交换器的二次侧,2端连通所述室外热交换器,3端连通一第二三通阀的1端;所述第二三通阀的2端与所述室外热交换器的下游端连通,并通过所述第二热交换器的二次侧后,与其3端可共同连通到所述第一泵上形成循环。
15.根据权利要求14所述的热泵空调装置,其特征在于,所述第二液体回路还设置包括一第二泵,连通所述室外热交换器的上游端,并可与所述第二热交换器的二次侧连通形成循环。
16.根据权利要求15所述的热泵空调装置,其特征在于,所述第二泵与所述室外热交换器的上游端之间还设置有一单向阀,用于朝向所述室外热交换器的上游端单向导流设置。
17.根据权利要求16所述的热泵空调装置,其特征在于,在所述第一泵及所述第二泵的上游设置有一储液罐,所述储液罐设置采用A、B两个储液区,该两储液区在底部连通;并且,所述第一泵的入口与所述第二三通阀的3端在所述储液罐的A储液区内抵近并开放设置;所述第二泵的入口与所述第二换热器的下游端出液口在所述储液罐的B储液区内抵近并开放设置。
18.根据权利要求17所述的热泵空调装置,其特征在于,在所述第一热交换器的二次侧两端并联连接设置有第一旁路阀,用于受控形成旁路。
19.根据权利要求18所述的热泵空调装置,其特征在于,在所述第二三通阀的3端与其2端之间还并联连接设置有一第二旁路阀,用于受控形成旁路。
20.根据权利要求19所述的热泵空调装置,其特征在于,在所述第一泵与所述第一热交换器的上游端之间管路上还设置有一PTC。
21.根据权利要求11至10任一所述的热泵空调装置,其特征在于,所述第一热交换器以及所述第二热交换器采用板式热交换器。
22.一种如权利要求1至21任一所述热泵空调装置的实现方法,其特征在于,所述制冷剂回路中通过所述压缩机进行制冷剂压缩,并连通所述室内热交换器进行室内空气的热交换;所述第二液体回路中设置连通室外热交换器,与室外空气进行热交换;所述制冷剂回路与所述第二液体回路相对独立运行,并通过至少一热交换器进行两个回路之间的热交换。
23.一种热泵空调装置,其特征在于,设置包括一控制器,用于对权利要求1至21任一所述的热泵空调装置进行相应的开关和旁路控制,以实现制冷,或制热,或制热加蓄热、除霜或融霜之一功能。
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