CN201025417Y - 一种适合于低温环境下运行的空调热泵设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种适合于低温环境下运行的空调热泵设备，其包括有室外机和室内机，室外换热器和室内换热器分2路连接构成回路：压缩机的出气口和进气口通过换向阀与室外换热器和室内换热器连接；室外换热器通过电子膨胀阀、储液器及电子膨胀阀与室内换热器连通，还有由补气电磁阀，毛细管和电子膨胀阀组成补气段，该补气段从室外换热器连接到压缩机顶部补气口。补气段是在低温环境状态下启动，系统自动转换为“准二级”压缩运行，而在正常状态下，系统可以按照普通制冷、制热模式运行；本实用新型解决了现有热泵空调器低温时制热量不能满足要求的问题，满足低温环境下高效率正常采暖的迫切需求，特别适用于寒冷地区使用。

Description

一种适合于低温环境下运行的空调热泵设备

技术领域

本实用新型涉及一种空调热泵设备，更具体地说涉及一种适用于低温环境下(-15℃∽-5℃)运行的空调热泵设备。

背景技术

世界上热泵的发展具有悠久的历史，特别在二十世纪中期以后进入了一个迅猛发展的时期。由于具有较强的环保和节能意识，热泵供热在国外已是成熟的技术并得到了广泛的应用和迅速的发展。各种形式各种用途的热泵均已实现了产业化。

应当指出的是，热泵型单元式空调器，即夏季制冷、冬季制热的冷暖两用空调器，近十年来在长江中下游、华南及西南等传统的非采暖区得到广泛应用。但这类空调器在气温较低时表现出很多问题：(1)制热量衰减快，无法满足采暖需求；(2)压缩机排气温度不断升高、无法稳定，长期运行会使压缩机烧毁。(3)企业更多的是将其作为产品的一个炒作点，如声称在零下十度仍能正常工作而回避此时制热量很小、无法满足要求。

近年来，国内围绕这一问题提出不少解决办法与思路。有的采用辅助加热，即增加辅助燃油或电加热器，低温工况采用辅助加热满足采暖要求，但这未从根本上解决问题；有的采用单级/双级压缩转换的热泵循环，即普通工况用单级压缩循环，低温工况用双级压缩循环，这种方法是虽然提高了效率，但制热量的提高有限，同时使系统复杂、成本增加较大且小型机组中很难应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是要克服现有存在的技术问题，设计一种适合于低温环境下运行的空调热泵设备，其利用具有单向压缩和对湿行程不敏感特点的压缩机，构造出单台压缩机实现″准二级″压缩的适于寒冷地区用的热泵循环系统。

本实用新型通过下述技术方案予以实现。

一种适合于低温环境下运行的空调热泵设备，包括室外机和室内机，

室外机包括交流变频涡旋压缩机、换向阀、室外换热器、电子膨胀阀、储液器、感温元件和电气控制装置；

室内机包括室内换热器、电子膨胀阀、感温元件及电气控制装置；

室外换热器和室内换热器分2路连接构成回路：

一路，压缩机的出气口和进气口通过换向阀与室外换热器和室内换热器连接，

另一路，室外换热器通过电子膨胀阀、储液器及电子膨胀阀与室内换热器连通，

其特征在于：由补气电磁阀，毛细管和电子膨胀阀组成补气段，该补气段从室外换热器或与室外换热器连接的管或部件连接到压缩机顶部补气口。

本实用新型的运行特点是：

补气段的增加，是在低温环境状态下启动，系统自动转换为“准二级”压缩运行，改善机组在低温环境下的制热运行性能，而在正常状态下，系统可以按照普通制冷、制热模式运行，仍具有普通热泵的性能特点；在低温环境下热泵制热运行时遇到室外机结霜时，可以通过控制系统切换换向阀，按照空调的运行模式进行化霜，除霜结束后再自行切换回原来的制热工作状态。

换向阀的作用是通过切换其制冷剂的流动方向，确定本实用新型的运行状态，或进行除霜工作。

补气电磁阀是用于在低温环境下，开启或关闭补气通道。

所述的节流元件是一个或多个毛细管，或电子膨胀阀。因本实用新型在制冷模式运行与制热模式运行时，工况差异较大，因此，需要在室内机和室外机处用两个电子膨胀阀分别单独控制，以满足不同模式不同工况下的节流要求。本实用新型补气段中间压缩机补气段，是在制热运行时通过流经室内换热器的制冷剂，引入一部分，通过两段毛细管和一个电子膨胀阀的组合实现节流要求，补充进入压缩机内，实现“准二级”压缩，满足低温环境下正常制热的要求。

所描述的室外换热器及室内换热器均是风冷换热器，风冷换热器采用翅片管式换热器，通过风扇强制送风与室外环境进行热交换。室内换热器按照制冷模式运行时该换热器用作蒸发器向室内吸热，按照制热模式运行时该换热器用作冷凝器向室内放热。

本实用新型是以制热运行为主，制冷运行为辅。特别适用寒冷地区使用，改变了传统以燃煤、燃油作为冬季取暖的手段，它可以解决现有热泵空调器低温时制热量不能满足要求或使用电加热器能源利用效率太低的问题，满足低温环境下较高效率正常采暖的迫切需求。

本实用新型的积极效果：

1、该热泵装置通过改变制冷剂的流动方向，通过压缩机作用将热量从低温热源的外部环境转移到高温热源的内部环境。其供热方式是一种间接的电采暖，与直接电采暖的方式比较，是一种比较节能的采暖方式，可以节约一半以上的采暖费用。

2、采用构造出的“准二级”热泵循环系统，能够在较低温度的环境条件下向住宅提供有效的采暖用热量，且效率较高，长期稳定工作，与普通热泵相比，制热量增大约40％，排气温度降低近20℃。

3、与传统的燃煤、燃油采暖手段造成大气污染相比，该热泵是属于一种清洁能源的供热装置，具有无污染、无排放的显著特点。

4、本实用新型具有周密的除霜能力，通过调整进入除霜前的时间长短，改变除霜时间，以提高热泵的舒适性，同时防止制热能力的下降。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图

具体实施方式

参考图1，如图1所示的本实用新型的一个实施例，其包括室外机和室内机，

室外机包括交流变频压缩机1、四通换向阀2、室外换热器3、电子膨胀阀5、6、储液器10、感温元件以及由补气电磁阀9、毛细管8a和8b及电子膨胀阀7串接组成的补气段，

室内机即包括室内换热器4和感温元件及电气控制装置，用于空气机组的启停和设定温度、风速等参数。

室外换热器3和室内换热器4分2路连接构成回路：

一路，压缩机1的出气口连接到四通换向阀2的阀口2d，压缩机1的进气口连接到四通换向阀2的阀口2c，室外换热器3连接到四通换向阀2的阀口2b，室内换热器4连接到四通换向阀2的阀口2a，四通换向阀2的阀口2a和2b可以转换为分别和阀口2d或阀口2c连通，即2a-2d和2b-2c或2a-2c和2b-2d；

另一路，室外换热器3通过电子膨胀阀6、储液器10及电子膨胀阀5与室内换热器4连通；

由补气电磁阀9、毛细管8a和8b及电子膨胀阀7串接组成的补气段从储液器10连接到压缩机1顶部补气口。

本实用新型可以按以下模式运行：

1.空调运行模式：

制冷剂循环回路：室外换热器(3)→电子膨胀阀(6)→储液器(10)→电子膨胀阀(5)→室内换热器(4)→四通换向阀(2)→压缩机(1)→四通换向阀(2)→室外换热器(3)。

这时，四通换向阀2处于阀口2b与2d、2a与2c连通位置，电子膨胀阀6处于全开状态，电磁阀9关闭，电子膨胀阀5根据室内换热器4上的感温元件通过电气控制装置进行开度调节。压缩机1排出的制冷剂气体进入室外换热器3经过冷凝后，经过电子膨胀阀6、储液器10，再经过电子膨胀阀5节流后进入室内换热器4蒸发制冷，回到压缩机1进气口。

2.普通空调制热模式：

制冷剂循环回路：室外换热器(3)→四通换向阀(2)→压缩机(1)→四通换向阀(2)→室内换热器(4)→电子膨胀阀(5)→储液器(10)→电子膨胀阀(6)→室外换热器(3)。

这时，四通换向阀2处于阀口2d与2a、2b与2c连通位置，电子膨胀阀5、6打开并且分别根据室外换热器3、室内换热器4上的感温元件通过电气控制装置进行开度调节，电磁阀9关闭。压缩机1排出的制冷剂气体进入室内换热器4进行冷凝放热后分别经过电子膨胀阀5、6节流后进入室外换热器3蒸发吸热，回到压缩机1进气口。

3.低温环境制热模式：当环境温度低于-5℃，

制冷剂循环回路：室外换热器(3)→四通换向阀(2)→压缩机(1)→四通换向阀(2)→室内换热器(4)→电子膨胀阀(5)→储液器(10)→电子膨胀阀(6)→室外换热器(3)。

这时，四通换向阀2处于阀口2d与2a、2b与2c连通的位置时，制冷剂流向除与普通空调制热模式相同外，还有：

补气段的电磁阀9、电子膨胀阀7打开。压缩机1排出的制冷剂气体进入室内换热器4进行冷凝放热后，经过电子膨胀阀5节流后进入储液器10，之后制冷剂分成两部分返回压缩机1。第一部分即按普通空调制热模式进行，再经过电子膨胀阀6进行节流后进入室外换热器3蒸发吸热，回到压缩机1进气口。第二部分经过电磁阀9，毛细管8a、8b和电子膨胀阀7进入压缩机1顶部补气口。电子膨胀阀7根据环境温度通过电气控制装置进行开度调节。

4.除霜模式：当室外换热器3上的感温元件温度达到除霜要求时，不管处于普通空调制热模式还是低温环境制热模式，都切换为除霜模式，当室外换热器3上的感温元件温度达到目标温度或一定时间后，自动返回原来的运行模式。除霜模式时，制冷剂循环回路与空调运行模式相同，四通换向阀2处于阀口2b与2d、2a与2c连通的位置，电磁阀9、电子膨胀阀7关闭，电子膨胀阀5、6处于全开状态，室外换热器3的风扇打开，室内换热器4的风扇停止运转。压缩机1排出的制冷剂气体进入室外换热器3热气除霜后，经过电子膨胀阀5、6，储液器10，进入室内换热器4，经过四通换向阀2回到压缩机1进气口。

Claims (4)

1.一种适合于低温环境下运行的空调热泵设备，包括室外机和室内机，

室外机包括交流变频涡旋压缩机(1)、换向阀(2)、室外换热器(3)、电子膨胀阀(6)、储液器(10)、感温元件和电气控制装置；

室内机包括室内换热器(4)、电子膨胀阀(5)、感温元件及电气控制装置；

室外换热器(3)和室内换热器(4)分2路连接构成回路：

一路，压缩机(1)的出气口通过换向阀(2)与室外换热器(3)和室内换热器(4)连接，压缩机(1)的进气口也通过换向阀(2)与室外换热器(3)和室内换热器(4)连接。

另一路，室外换热器(3)通过电子膨胀阀(6)、储液器(10)及电子膨胀阀(5)与室内换热器(4)连通，

其特征在于：由补气电磁阀(9)，毛细管(8a、8b)和电子膨胀阀(7)组成的补气段，该补气段从室外换热器(3)或与室外换热器(3)连接的管或部件连接到压缩机(1)顶部补气口。

2.如权利要求1所述的空调热泵设备，其特征在于：所述的换向阀为四通换向阀(2)，压缩机(1)的出气口和进气口、室外换热器(3)、室内换热器(4)分别与四通换向阀(2)的阀口连接。

3.如权利要求1或2所述的空调热泵设备，其特征在于：补气段从室外换热器(3)与储液器(10)的连接管段上连接到压缩机(1)顶部补气口。

4.如权利要求1所述的空调热泵设备，其特征在于：补气段从储液器(10)连接到压缩机(1)顶部补气口。

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