CN200955881Y - 一种可连续除霜和制热的空气源热泵 - Google Patents

一种可连续除霜和制热的空气源热泵 Download PDF

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Abstract

一种可连续除霜和制热的空气源热泵,由压缩机(1)、室内换热器(2)、制冷/制热换向阀(3)、单向阀(4)、节流装置(5)、除霜换向阀(6)、电磁阀(7、8)、双向节流装置(9)和室外翅片式换热器(101、102)等通过管路连接组成。在制热循环时,室外翅片式换热器(101、102)串联连接,其中一个作为蒸发器使用进行制热,其它则作为过冷器使用并同时进行除霜,各室外翅片式换热器(101、102)可以通过除霜换向阀(6)来实现功能切换,轮流进行制热或除霜从而实现了可连续除霜和制热。通过制冷/制热换向阀(3)进行制热循环与制冷循环的切换。在制冷循环时,室外翅片式换热器(101、102)并联连接,共同作为冷凝器使用,电磁阀(7、8)与室外翅片式换热器(101、102)并联连接。

Description

一种可连续除霜和制热的空气源热泵
所属技术领域本实用新型涉及一种从室外环境空气中吸收热量并将其输送到所需地方的空气源热泵,特别是一种可连续除霜和制热的空气源热泵。
背景技术
空气源热泵由压缩机(1)、室内换热器(2)、节流装置(5)及室外翅片式换热器(10)等通过管路连接组成,从室外低温环境空气中吸收热量,将温度提升并输送到所需要的地方,其在空调领域得到广泛应用。
空气源热泵采用蒸汽压缩式制热循环:来自室外翅片式换热器(10)的低温、低压的制冷剂气体经过制冷/制热换向阀(3)被压缩机(1)吸入,压缩后高温、高压的制冷剂气体则经过制冷/制热换向阀(3)进入室内换热器(2),制冷剂气体在室内换热器(2)释放热量冷凝成为液体,经过节流装置(5)降压节流,进入室外翅片式换热器(10)蒸发并吸收热量,从而再次成为低温、低压的制冷剂气体被压缩机(1)吸走。
现有的空气源热泵在北方寒冷地区和冬季低温潮湿的环境中使用,一直存在着室外翅片式换热器容易结霜、结霜后效率低下并会影响热泵置的安全运行、需要频繁除霜且除霜时间长、除霜期间无法提供热量反而提供冷量等缺陷,使得空气源热泵的应用受到一定限制。
为了克服这些缺陷,现有技术在空气源热泵上采用再配备其他如电加热器等辅助热源以克服除霜期间无法提供热量的缺陷;或者在空气源热泵上采用回气过热以提高热泵供热温度;或者在空气源热泵上采用局部过冷以提高热泵供热量。这些技术均不能解决除霜时间长和除霜期间无法提供热量反而提供冷量的缺陷。
现有的空气源热泵一般都是按照规定的名义制冷工况来设计室外翅片式换热器(6)和室内换热器(2)。这样设计出来的空气源热泵,其室内换热器(2)在名义制冷工况下作为蒸发器使用时所吸收的热量与在名义制热工况下作为冷凝器使用时所释放的热量大致相当,而室外翅片式换热器(10)在名义制热工况下作为蒸发器使用时所吸收的热量却仅为其在名义制冷工况下作为冷凝器使用时所释放热量的一半左右。很明显,在名义制热工况下,室外翅片式换热器(10)的换热面积相对于其所需要吸收的热量,有接近50%的富余,当环境温度更低时则富余量更大,但由于制冷剂质量流量、风量等因数的影响,富余的换热面积并没有给空气源热泵带来多少性能提升。
室外翅片式换热器(10)制热时相对富余的换热面积使本实用新型在解决空气源热泵除霜时间长和除霜期间无法提供热量的缺陷的同时而不需要增加过多成本成为可能。
发明内容
为解决现有空气源热泵效率不高、存在除霜时间长和除霜期间无法提供热量反而提供冷量的缺陷,本实用新型技术采用一种新的可连续除霜和制热的空气源热泵,该空气源热泵不仅运行效率高,而且在低温潮湿的环境下可以不受室外翅片式换热器(10)结霜、除霜的影响,能够连续不断地向室内用热设备提供热量,不再需要电加热器等类似辅助热源。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:用两个或若干个按照冬季制热运行条件设计的室外翅片式换热器(101、102)代替传统空气源热泵根据夏季制冷运行条件设计的室外翅片式换热器(10)。冬季制热运行时,将其中一个室外翅片式换热器(101)作为蒸发器来吸收热量,而其它的室外翅片式换热器(102)则作为过冷器使用,以提高空气源热泵的效率。当作为蒸发器的室外翅片式换热器(101)因结霜效率降低时,就通过一个除霜换向阀(6)将结霜的室外翅片式换热器(101)切换为过冷器,并将另外一个作为过冷器使用的室外翅片式换热器(102)切换为蒸发器,继续从室外空气中吸收热量,而结了霜的室外翅片式换热器(101)则在作为过冷器的使用过程中得到充分除霜;如此周而复始,空气源热泵就可以连续不断地提供热量而不受室外翅片式换热器(10)结霜的影响,同时也消除了频繁制冷、制热换向对压缩机所带来的冲击。夏季制冷运行时,将几个室外翅片式换热器(101、102)并联全部作为冷凝器使用,增加了换热面积,可以更为有效地释放热量,提高空气源热泵制冷效率。
本实用新型的有益效果是,与现有空气源热泵相比,室外翅片式换热器(101、102)一分为二而总面积与原来的一个室外翅片式换热器(10)相当,增加了一个除霜换向阀(6)却省却了电加热器等辅助加热器件,因而成本并没有增加,但却解决了一直以来影响空气源热泵在寒冷潮湿环境下大范围应用的结霜、除霜及效率低下等问题,且结构简单、实现容易。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1和图2是本实用新型冬季制热时的系统原理图。
图3和图4是本实用新型夏季制冷时的系统原理图。
图5是现有技术空气源热泵的系统原理图图中1.压缩机,2.室内换热器,3.制冷/制热换向阀,4.单向阀,5.节流装置,6.除霜换向阀,7.电磁阀,8.电磁阀,9.双向节流装置,10.室外翅片式换热器,101.室外翅片式换热器,102.室外翅片式换热器。
具体实施方式
在图1所示的制热循环中,来自室外翅片式换热器(102)的低温、低压的制冷剂气体经过制冷/制热换向阀(3)和除霜换向阀(6)被压缩机(1)吸入,压缩后高温、高压的制冷剂气体则经过制冷/制热换向阀(3)进入室内换热器(2),制冷剂气体在室内换热器(2)释放热量冷凝成为液体,液体制冷剂再经过单向阀(4)和除霜换向阀(6)进入室外翅片式换热器(101)进行进一步冷却,如果室外翅片式换热器(101)表面残留有霜则同时除霜,这时制冷剂液体得到充分过冷,然后经过双向节流装置(9)降压节流,进入室外翅片式换热器(102)蒸发并吸收热量,从而再次成为低温、低压的制冷剂气体被压缩机(1)吸走。室外翅片式换热器(101、102)串联连接,其中一个作为蒸发器使用,其它则作为过冷器使用并同时进行除霜,一个双向节流装置(9)串联在室外翅片式换热器(101、102)之间,各室外翅片式换热器(101、102)可以通过除霜换向阀(6)来实现功能切换,轮流进行制热或除霜,从而实现了可连续除霜和制热。当室外翅片式换热器(102)由于表面结霜换热效率降低时,则将除霜换向阀(6)进行换向切换,空气源热泵系统就变成了图2所示的循环形式,继续进行制热循环。
在图2所示的制热循环中,来自室外翅片式换热器(101)的低温、低压的制冷剂气体经过制冷/制热换向阀(3)和除霜换向阀(6)被压缩机(1)吸入,压缩后高温、高压的制冷剂气体则经过制冷/制热换向阀(3)进入室内换热器(2),制冷剂气体在室内换热器(2)释放热量冷凝成为液体,液体制冷剂再经过单向阀(4)和除霜换向阀(6)进入室外翅片式换热器(102)进行进一步冷却,如果室外翅片式换热器(102)表面残留有霜则同时除霜,这时制冷剂液体得到充分过冷,然后经过双向节流装置(9)降压节流,进入室外翅片式换热器(101)蒸发并吸收热量,从而再次成为低温、低压的制冷剂气体被压缩机(1)吸走。当室外翅片式换热器(101)由于表面结霜换热效率降低时,则将除霜换向阀(6)进行换向切换,空气源热泵系统就变成了图1所示的循环形式,继续进行制热循环。
通过制冷/制热换向阀(3)的切换,图1的制热循环就变成了如图3所示的制冷循环。在图3所示的制冷循环中,来自室内换热器(2)的低温、低压的制冷剂气体经过制冷/制热换向阀(3)被压缩机(1)吸入,压缩后高温、高压的制冷剂气体则经过制冷/制热换向阀(3)和除霜换向阀(6),一部分直接进入室外翅片式换热器(102),另一部分则经过电磁阀(8)进入室外翅片式换热器(101),制冷剂气体在室外翅片式换热器(101)和室外翅片式换热器(102)释放热量冷凝成为液体,室外翅片式换热器(102)的液体制冷剂经过电磁阀(7)与室外翅片式换热器(101)的液体制冷剂共同经过除霜换向阀(6),然后经过节流装置(5)降压节流,进入室内换热器(2)蒸发并吸收热量,从而再次成为低温、低压的制冷剂气体被压缩机(1)吸走。室外翅片式换热器(101、102)并联连接,共同作为冷凝器使用,电磁阀(7、8)与室外翅片式换热器(101、102)并联连接。
通过制冷/制热换向阀(3)的切换,图2的制热循环就变成了如图4所示的制冷循环。在图4所示的制冷循环中,来自室内换热器(2)的低温、低压的制冷剂气体经过制冷/制热换向阀(3)被压缩机(1)吸入,压缩后高温、高压的制冷剂气体则经过制冷/制热换向阀(3)和除霜换向阀(6),一部分直接进入室外翅片式换热器(101),另一部分则经过电磁阀(7)进入室外翅片式换热器(102),制冷剂气体在室外翅片式换热器(101)和室外翅片式换热器(102)释放热量冷凝成为液体,室外翅片式换热器(101)的液体制冷剂经过电磁阀(8)与室外翅片式换热器(102)的液体制冷剂共同经过除霜换向阀(6),然后经过节流装置(5)降压节流,进入室内换热器(2)蒸发并吸收热量,从而再次成为低温、低压的制冷剂气体被压缩机(1)吸走。

Claims (2)

1.一种可连续除霜和制热的空气源热泵,由两个或更多个按照空气源热泵制热工况设计的室外翅片式换热器(101、102)组成,其特征是:在制热循环时,室外翅片式换热器(101、102)串联连接,其中一个作为蒸发器使用进行制热,其它则作为过冷器使用并同时进行除霜,一个双向节流装置(9)串联在室外翅片式换热器(101、102)之间,各室外翅片式换热器(101、102)可以通过除霜换向阀(6)来实现功能切换,轮流进行制热或除霜。
2.根据权利要求1的可连续除霜和制热的空气源热泵,其特征是:通过制冷/制热换向阀(6)进行制热循环与制冷循环的切换,在制冷循环时,室外翅片式换热器(101、102)并联连接,共同作为冷凝器使用,电磁阀(7、8)与室外翅片式换热器(101、102)并联连接。
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