CN203163329U - 空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种空调器，包括由压缩机、四通阀、室内热交换器、室外热交换器及回气冷媒加热装置串联成的一主回路，与主回路串联的制冷节流回路，与制冷节流回路及压缩机连接的制热补气回路及连接在压缩机与室外热交换器之间的旁通化霜回路。本实用新型提高了热泵空调的低温制热量及供热系数，增加了空气源热泵在低温环境下的适用性；根据室外环境温度判断冷媒加热装置的开启，提高蒸发温度，抑制结霜速度，延长了正常制热时间，弥补了热气旁通化霜后期吸气量衰减及热量不足的问题，避免了制热化霜过程转为制冷循环从室内吸热的弊端，使空调器在制热化霜过程中能持续制热，提高用户使用空调的舒适性。

Description

空调器

技术领域

本实用新型涉及一种空调热泵系统，尤其涉及一种在低温环境下能够大幅提升低温制热量并在制热过程中减小房间温度波动的空调器。

背景技术

热泵空调装置在制热运行时，制冷剂通过室外热交换器与室外空气发生热交换，从室外空气吸收热量而蒸发，压缩机压缩低温低压的制冷剂成高温高压的制冷剂蒸气，进入室内热交换器放热；通过室内热交换器放出热量来加热室内空气，使人们获得舒适享受。

但是，随着室外气温的降低，制冷剂吸气比容增大，机组吸气量迅速下降，从而减少热泵系统的制热量，不能满足室内采暖热负荷要求，造成热泵系统在寒冷地区较难推广应用。

目前低温环境下主要是利用PTC来解决制热量不足的问题，但是这种方案是将PTC放在室内，存在安全隐患，而且在超低温环境下仍难满足要求。

此外，当室外环境温度下降到一定程度且湿度适宜时，室外热交换器表面还会结霜，进一步影响其制热性能，所以热泵空调器都会涉及到除霜问题。普通除霜时，系统四通阀换向，空调转入制冷运行，室内热交换器从房间吸取热量，室外热交换器放热溶霜，所以除霜过程，房间温度会迅速下降，用户使用空调过程会有忽冷忽热的感觉，而且四通阀换向时有较大的声音，影响了空调使用的舒适性。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种可提升低温环境下制热能力并在化霜过程中持续制热的空调器。

为了达到上述目的，本实用新型提出一种空调器，包括由压缩机、四通阀、室内热交换器、室外热交换器以及回气冷媒加热装置串联成的一主回路，与所述主回路串联的制冷节流回路，与所述制冷节流回路及压缩机连接的制热补气回路以及一连接在压缩机与室外热交换器之间的旁通化霜回路。

优选地，所述回气冷媒加热装置连接在所述压缩机的吸气口与四通阀之间，所述回气冷媒加热装置通过室外电控装置根据室外环境温度控制该回气冷媒加热装置的开停及加热功率大小。

优选地，所述制冷节流回路包括：连接在所述室内热交换器与室外热交换器之间、相互串联的制冷单向阀和制冷节流装置。

优选地，所述制热补气回路与所述制冷节流回路并联；所述制热补气回路包括：相互串联的制热一级节流装置、闪发器、制热单向阀和制热二级节流装置；所述压缩机设有补气口，所述闪发器与所述压缩机的补气口相连；在空调器制冷运行时，所述制冷单向阀打开，所述制热单向阀关闭；在空调器制热运行时，所述制冷单向阀关闭，所述制热单向阀打开。

优选地，所述制热补气回路与所述制冷单向阀并联，所述制热补气回路包括：相互串联的制热一级节流装置、闪发器和制热单向阀。

优选地，所述旁通化霜回路包括一旁通电磁阀，所述旁通电磁阀连接在压缩机的排气口与制热时室外热交换器的入口之间，在制冷和制热运行过程中，所述旁通电磁阀关闭；当所述室外热交换器满足化霜条件时，所述旁通电磁阀打开。

优选地，所述旁通化霜回路还包括一分支路，所述分支路的一端连接在所述旁通电磁阀与制热时室外热交换器入口之间，另一端连接至压缩机气液分离器与压缩机本体的连接处。

优选地，所述室外热交换器内的室外盘管上设有用于检测所述室外热交换器是否满足化霜条件的温度传感器。

优选地，所述制冷节流装置、制热一级节流装置和制热二级节流装置至少为以下之一：毛细管或电子膨胀阀。

优选地，所述制冷节流装置、制热一级节流装置至少为以下之一：毛细管或电子膨胀阀。

本实用新型提出的一种空调器，通过在空调系统中设置制热补气回路，在制热循环过程中，尤其是低温工况下，利用补气回路向压缩机混合腔喷射中温中压的制冷剂蒸气，加大压缩机吸气量，抵消由于室外环境温度过低导致压缩机吸气比容增大造成的压缩机吸气量减小，从而引起制热量迅速衰减的问题；同时，在回气管路上增加冷媒加热装置，在低温环境下可以提高蒸发器的蒸发温度和冷凝器的冷凝温度，抑制结霜速度，延长正常制热时间，提高出风温度；此外，将热气一路旁通化霜技术或热气两路旁通化霜技术、冷媒加热技术和补气增焓技术有机的结合起来，使除霜过程能够持续向室内供热，且除霜迅速、干净，从而解决了普通化霜技术在低温下化霜较慢的问题，避免了制热化霜过程转为制冷循环从室内吸热的弊端，实现空调器在制热化霜过程中能够持续制热，并解决了制热过程中房间忽冷忽热的问题，提高了用户在寒冷季节使用空调的舒适性；而且几种技术的结合也拓展了热泵空调的使用温区范围，满足不同地区不同客户的需求。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例空调器循环系统的管路连接示意图；

图2是本实用新型第一实施例空调器制冷循环系统冷媒流动示意图；

图3是本实用新型第一实施例空调器制热循环系统冷媒流动示意图；

图4是本实用新型第一实施例空调器制热一路化霜循环系统冷媒流动示意图；

图5是本实用新型第一实施例空调器制热两路化霜循环系统冷媒流动示意图；

图6是本实用新型第二实施例空调器制热一路化霜循环系统的管路连接示意图；

图7是本实用新型第二实施例空调器制热两路化霜循环系统的管路连接示意图。

为了使本实用新型的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型第一实施例提出一种空调器，包括四通阀1、室内热交换器2、旁通电磁阀3、制热一级节流装置4、制冷节流装置5、闪发器6、制热单向阀7、制冷单向阀8、制热二级节流装置9、室外热交换器10、压缩机11、回气冷媒加热装置12、制热补气回路13以及室外盘管温度传感器14。

其中，所述压缩机11设有吸气口111、排气口112及补气口113；压缩机11的吸气口111设置在与压缩机本体连接的气液分离器115的入口处。

回气冷媒加热装置12连接在压缩机11的吸气口与四通阀1之间，回气冷媒加热装置12通过四通阀1与蒸发器（制冷运行下的室内热交换器2或者制热运行下的室外热交换器10）相连；该回气冷媒加热装置12通过室外电控装置根据室外环境温度控制该回气冷媒加热装12置的开停及加热功率大小。

压缩机11的排气口112通过四通阀1与冷凝器（制冷运行下的室外热交换器10或者制热运行下的室内热交换器2）相连，压缩机11的补气口113与闪发器6相连。

制热循环回路分为主回路循环和制热补气回路循环。压缩机11、四通阀1、室内热交换器2、室外热交换器10、回气冷媒加热装置12串联成一主回路；制热一级节流装置4、闪发器6、制热单向阀7和制热二级节流装置9串联构成制热补气回路13；制冷单向阀8和制冷节流装置5串联构成制冷节流回路；制冷节流回路和制热补气回路13并联，相互独立运行。

上述制热补气回路13用于提高低温环境下的制热量，弥补由于蒸发温度过低导致的系统制热量的衰减。其中，闪发器6相当于一个气液分离器，在空调制热运行时，从室内热交换器2出来的高压制冷剂液体经过制热一级节流装置4节流到某一压力的气液混合物后进入闪发器6，在闪发器6中，处于上部的闪蒸气通过压缩机11的补气口113进入压缩机11混合腔，进行压缩，增大了压缩机11的排气量，从而增大了系统制热量；而在闪发器6内部，处于下部的液体制冷剂由于上部制冷剂不断蒸发而继续冷却过冷，过冷后的制冷剂液体再经过制热二级节流装置9节流到蒸发压力后进入室外热交换器10吸热。

上述冷媒加热装置12用于提高低温环境下的制热量，延长化霜周期，缩短化霜时间，随着室外环境的降低，室内热负荷需求逐渐增大，空调系统的制热量由于压缩机11吸气比容的增大反而降低，当空调系统的制热量无法满足室内舒适性需求时，冷媒加热装置12由室外电控装置控制，室外电控装置根据室外环境温度的大小判定是否开启冷媒加热装置12，以及冷媒加热装置12开启功率的大小；当室外环境温度高于-5℃时，冷媒加热装置12关闭；当室外环境温度低于-5℃大于-10℃时，冷媒加热装置12开启500W的功率；当室外环境温度低于-10℃大于-15℃时，冷媒加热装置12开启1000W的功率；当室外环境温度低于-15℃时，冷媒加热装置12开启1500W的功率。

此外，为了避免外界环境温度过低时，制热化霜过程转为制冷循环从室内吸热的弊端，使空调器在制热化霜过程中能够持续制热，避免制热过程中房间忽冷忽热的问题，本实施例空调器系统中还设置有一路旁通化霜回路，所述旁通化霜回路包括一旁通电磁阀3，所述旁通电磁阀连接在压缩机11的排气口112与制热时室外热交换器10的入口101之间，在制冷和正常制热运行过程中，所述旁通电磁阀3关闭，也就是说，在制冷运行过程中，旁通电磁阀3始终关闭；而在系统制热运行过程中，旁通电磁阀3开始时关闭，在系统制热运行一段时间t后，根据室外热交换器10盘管上的温度传感器14检测系统是否满足化霜条件，当满足化霜条件时，将所述旁通电磁阀3打开，高温高压的排气制冷剂蒸气和节流后的制冷剂混合后进入室外热交换器10化霜，此时，四通阀1不断电，不换向，压缩机11不停机，系统仍然在继续制热，从而减小了房间的温度波动，且缩短化霜时间。

进一步地，作为另一种实施方式，本实施例空调器系统中还可以设置两路旁通化霜回路，如图5所示，所述旁通化霜回路包括一旁通电磁阀3，所述旁通电磁阀3连接在压缩机11的排气口112与制热时室外热交换器10的入口101之间，在旁通电磁阀3与制热时室外热交换器入口101之间管路上又分出一分支路，该分支路的一端连接在所述旁通电磁阀3与制热时室外热交换器10入口101之间，另一端连接至压缩机11气液分离器115与压缩机本体连接处（即压缩机本体的入口114处）。在制冷和正常制热运行过程中，所述旁通电磁阀3关闭，也就是说，在制冷运行过程中，旁通电磁阀3始终关闭；而在系统制热运行过程中，旁通电磁阀3开始时关闭，在系统制热运行一段时间t后，根据室外热交换器10盘管上的温度传感器14检测系统是否满足化霜条件，当满足化霜条件时，将所述旁通电磁阀3打开，高温高压的排气制冷剂蒸气和节流后的制冷剂混合后进入室外热交换器10化霜，同时，一部分高温高压的制冷剂蒸气进入压缩机本体的入口114加热回气，提高回气温度，从而提高排气温度抑制化霜过程制热量的衰减；此时，四通阀1不断电，不换向，压缩机11不停机，系统仍然在继续制热，从而减小了房间的温度波动，且缩短化霜时间。

本实施例的工作原理和工作过程如下：

如图2所示，在空调器制冷运行时，制热补气回路13中的制热单向阀7关闭，该回路不工作，回气冷媒加热装置12断电不工作，制冷单向阀8打开，制冷剂流动方向如图中箭头所示，低温低压的制冷剂在室内热交换器2中吸热蒸发后经过四通阀1和回气冷媒加热装置12进入压缩机11压缩至高温高压的制冷剂蒸气，通过四通阀1进入室外热交换器10，制冷剂蒸气在室外热交换器10中冷凝放热成为高温高压的过冷液体，通过制冷单向阀8和制冷节流装置5节流降压成低温低压的气液混合物进入室内热交换器2，完成整个制冷循环。

如图3所示，在空调器制热运行时，制冷单向阀8关闭，制热单向阀7打开，制冷剂流动方向如图中箭头所示，系统制冷剂从室外热交换器10吸热蒸发成低温低压的制冷剂蒸气，经回气冷媒加热装置12和四通阀1吸入压缩机11吸气口111，经压缩机11压缩为高温高压的制冷剂蒸气，而后从压缩机11排气口112排出，经过四通阀1进入室内热交换器2，高温高压的制冷剂蒸气在室内热交换器2中和室内空气换热后冷凝为高压的制冷剂过冷液体；由于制冷单向阀8关闭，制热单向阀7打开，从室内热交换器2出来的高压制冷剂过冷液体只能经过制热补气回路13，首先在制热补气回路13中经过制热一级节流装置4节流为中温中压的制冷剂气液混合物进入闪发器6，在闪发器6中，处于上部的中压饱和蒸气通过压缩机11的补气口113被压缩机11吸入，蒸气的不断闪发致使闪发器6下部的液体过冷，过冷后中压饱和液体再经制热二级节流装置9二次节流到蒸发压力后进入室外热交换器10，完成制热循环。在此过程中，蒸气喷射进入压缩机11增加了压缩机11的制冷剂蒸气排量，提高了系统制冷剂质量流量；从而提高了低温环境下的制热量，弥补了由于蒸发温度过低导致的系统制热量的衰减。同时，当室外环境温度高于-5℃时，回气冷媒加热装置12关闭；当室外环境温度低于-5℃大于-10℃时，回气冷媒加热装置12开启500W的功率；当室外环境温度低于-10℃大于-15℃时，回气冷媒加热装置12开启1000W的功率；当室外环境温度低于-15℃时，回气冷媒加热装置12开启1500W的功率。

本实施例中所述的制冷节流装置5、制热一级节流装置4、制热二级节流装置9包括但不限于毛细管、电子膨胀阀等节流部件。

进一步地，当室外热交换器10不停的从室外环境中吸热，使得环境温度降低，水蒸气凝结成霜，附着在室外热交换器10的表面，如果不进行除霜，霜层会越积越厚，结霜面积会越来越大，从而减小了换热面积和风量，影响了换热效果；随着室外热交换器10温度逐渐降低，当温度传感器14检测到满足除霜条件且运行时间满足程序设定时，即开始进入室外热交换器10的除霜过程。

除霜开始时，四通阀1不动作，主回路和制热补气回路13中制冷剂流动状况和制热过程相同，此时，旁通电磁阀3打开，如图4所示，压缩机11排气口112排出的高温高压的制冷剂蒸气和经过制热二级节流装置9节流后的制冷剂混合后进入室外热交换器10进行化霜，此时，四通阀1不断电，不换向，压缩机11不停机，系统仍然在继续制热，从而减小了房间的温度波动，且化霜时间缩短，化霜干净、迅速，化霜过程仍然向室内吹出热风。

如图5所示，所述旁通化霜回路还可以采用另一种形式，在图4的基础上，在旁通电磁阀3与制热时室外热交换器10的入口101之间管路上又分出一分支路连接至压缩机11气液分离器115与压缩机本体连接处。除霜开始时，旁通电磁阀3打开，压缩机11的排气口112排出的高温高压的制冷剂蒸气和经过制热二次节流装置节流后的制冷剂混合后进入室外热交换器10进行化霜，另一部分制冷剂高温高压蒸气进入压缩机本体的入口114加热回气，提高回气温度，从而提高排气温度延缓化霜过程制热量的衰减速度。

如图6及7所示，图6是本实用新型第二实施例空调器制热一路化霜循环系统的管路连接示意图；图7是本实用新型第二实施例空调器制热两路化霜循环系统的管路连接示意图。

本实用新型第二实施例提出一种空调器，与上述第一实施例的区别在于，本实施例中将上述第一实施例中的制冷节流装置5和制热二级节流装置合并为一个节流装置9。

其中，所述制热补气回路13与所述制冷单向阀8并联，所述制热补气回路13包括：相互串联的制热一级节流装置4、闪发器6和制热单向阀7。其他与第一实施例相同，在此不再赘述。

本实用新型实施例通过上述方案，在制冷运行过程中和普通的热泵空调系统相同，在制热循环过程中，尤其是低温工况下，利用补气回路向压缩机11混合腔喷射中温中压的制冷剂蒸气，加大压缩机11排量，抵消由于室外环境温度过低导致压缩机11吸气比容增大造成的压缩机11排气量减小；同时在回气管路上增加回气冷媒加热装置12，根据室外环境温度判定冷媒加热装置回气开启的功率大小，从而解决了随着室外环境温度的降低制热量迅速衰减的问题；同时把热气旁通一路或两路化霜技术、补气增焓和冷媒加热加热技术有机的结合起来，解决了旁通化霜技术在低温下化霜较慢的问题，避免了制热化霜过程转为制冷循环从室内吸热的弊端，实现空调器在制热化霜过程中能够持续制热，解决了制热过程中房间忽冷忽热的问题，提高了用户在寒冷季节使用空调的舒适性。三种技术的结合也拓展了热泵空调的使用温区范围，满足不同地区不同客户的需求。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种空调器，其特征在于，包括由压缩机、四通阀、室内热交换器、室外热交换器以及回气冷媒加热装置串联成的一主回路，与所述主回路串联的制冷节流回路，与所述制冷节流回路及压缩机连接的制热补气回路以及一连接在压缩机与室外热交换器之间的旁通化霜回路。

2.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述回气冷媒加热装置连接在所述压缩机的吸气口与四通阀之间，所述回气冷媒加热装置通过室外电控装置根据室外环境温度控制该回气冷媒加热装置的开停及加热功率大小。

3.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述制冷节流回路包括：连接在所述室内热交换器与室外热交换器之间、相互串联的制冷单向阀和制冷节流装置。

4.根据权利要求3所述的空调器，其特征在于，所述制热补气回路与所述制冷节流回路并联；所述制热补气回路包括：相互串联的制热一级节流装置、闪发器、制热单向阀和制热二级节流装置；所述压缩机设有补气口，所述闪发器与所述压缩机的补气口相连；在空调器制冷运行时，所述制冷单向阀打开，所述制热单向阀关闭；在空调器制热运行时，所述制冷单向阀关闭，所述制热单向阀打开。

5.根据权利要求3所述的空调器，其特征在于，所述制热补气回路与所述制冷单向阀并联，所述制热补气回路包括：相互串联的制热一级节流装置、闪发器和制热单向阀。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的空调器，其特征在于，所述旁通化霜回路包括一旁通电磁阀，所述旁通电磁阀连接在压缩机的排气口与制热时室外热交换器的入口之间，在制冷和制热运行过程中，所述旁通电磁阀关闭；当所述室外热交换器满足化霜条件时，所述旁通电磁阀打开。

7.根据权利要求6所述的空调器，其特征在于，所述旁通化霜回路还包括一分支路，所述分支路的一端连接在所述旁通电磁阀与制热时室外热交换器入口之间，另一端连接至压缩机气液分离器与压缩机本体的连接处。

8.根据权利要求7所述的空调器，其特征在于，所述室外热交换器内的室外盘管上设有用于检测所述室外热交换器是否满足化霜条件的温度传感器。

9.根据权利要求4所述的空调器，其特征在于，所述制冷节流装置、制热一级节流装置和制热二级节流装置至少为以下之一：毛细管或电子膨胀阀。

10.根据权利要求5所述的空调器，其特征在于，所述制冷节流装置、制热一级节流装置至少为以下之一：毛细管或电子膨胀阀。

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