CN203731763U - 一种热泵型中高温制热及除霜系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热泵型中高温制热及除霜系统，包括压缩机、冷凝器、第一节流元件、蒸发器以及控制器，所述蒸发器包括主蒸发器和副蒸发器，主蒸发器和副蒸发器之间设置第二节流元件，所述副蒸发器可在蒸发器模式与冷凝器模式切换，所述副蒸发器的一端通过第一电磁阀连接于压缩机或冷凝器，所述副蒸发器的另一端通过第二电磁阀连接于主蒸发器或冷凝器。实施本实用新型，能实现主蒸发器和副蒸发器串联或并联式运行，并且根据制取中高温热量的需要和除霜的需求，副蒸发器可自动实现冷凝器模式和蒸发器模式之间的切换，这样可使制冷剂进行充分换热和提高制冷剂过冷度，有利于获得中高温冷凝热量，有利于改善系统性能，也有利于除霜。

Description

一种热泵型中高温制热及除霜系统

技术领域

本实用新型涉及一种热泵系统，尤其涉及一种热泵型中高温制热及除霜系统。

背景技术

热泵系统是利用逆卡诺原理，通过介质把热量从低温物体传递到高温物体，可以使介质相变，变成比低温热源更低，从而自发吸收低温热源热量；经过压缩机后的介质，又被压缩成高温（比高温的水还高）高压气体，从而自发散热到高温热源，实现从将低温热源“搬运”热量到高温热源。普通的热泵系统，以制冷剂工质相变方式来吸收低品位热源中的热量，然后以冷凝放热的方式将热量传递给高温热源，人们往往希望热泵系统能输出更高的温度，但由于受到压缩机出气压力和出气温度的限制，热泵系统得到的温度通常不高，超过此温度压缩机就会过热，运行性能恶化进而保护停机，甚至整个系统无法使用。另外，当室外的温度较低时，蒸发器表面会产生结霜现象，导致蒸发器的热阻增加造成热泵系统的制热性能急剧下降，严重时会导致热泵系统无法正常工作。

实用新型内容

为克服上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种热交换效果好，可实现主蒸发器和副蒸发器串并联式运行，同时副蒸发器可自动切换为冷凝器以制取中高温热量和蒸发器化霜的热泵系统。

为实现上述目的，本实用新型的热泵型中高温制热及除霜系统的技术方案是：一种热泵型中高温制热及除霜系统，包括压缩机、冷凝器、第一节流元件、蒸发器及控制器，所述蒸发器包括主蒸发器和副蒸发器，主蒸发器和副蒸发器之间设置第二节流元件；其中，所述副蒸发器可在蒸发器模式与冷凝器模式之间切换，所述副蒸发器的一端通过第一电磁阀连接于所述压缩机或冷凝器，所述副蒸发器的另一端通过第二电磁阀连接于所述主蒸发器或冷凝器；所述控制器与所述第一电磁阀和第二电磁阀电性连接，控制电磁阀进出口的开闭。

作为上述方案的改进，所述主蒸发器和所述副蒸发器相邻设置，且所述副蒸发器与主蒸发器串联或并联连接。

作为上述方案的改进，所述副蒸发器旁设有风机。

作为上述方案的改进，所述主蒸发器和所述副蒸发器依其长边方向排列在同一直线上，所述副蒸发器与主蒸发器串联连接。

进一步地，所述副蒸发器由至少一组换热管串接组成，换热管可集中或分组设置，并选择最容易结霜位置的换热管作为副蒸发器的换热管。

作为上述方案的改进，所述节流元件为毛细管或膨胀阀。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：本实用新型的热泵型中高温制热及除霜系统可以在普通热泵的基础上稍作改动和或增加少量部件，就可制出中高温热量，制造简单，成本低；能实现主蒸发器和副蒸发器串并联式两种工况运行，根据制取中高温热量的需要和强化吸热效果的需求，副蒸发器可自动实现冷凝器和蒸发器功能之间的切换，这样可使制冷剂管路的制冷剂进行最充分的热交换，用于增加制冷剂过冷度和降低压缩机出气压力以制取中高温，并且有利于化霜；本实用新型的热泵型中高温制热及除霜系统热交换效果好，热量利用率高及能制取中高温的热量，有利于提高制热量和热泵系统性能的COP值；本实用新型实施例中的副蒸发器和主蒸发器相邻设置或依其长边排列同一直线上，制取中高温热量和系统除霜时，副蒸发器切换为冷凝器模式所释放的部分热量传递给主蒸发器，有利于主蒸发器的吸热或化霜；当副蒸发器转换为蒸发器功能时，热泵系统采用双蒸发器，能够实现快速吸热，增强热泵系统的热交换效率。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型实施例一的结构示意图。

图2是本实用新型实施例一在制热模式下制冷剂的流向图。

图3是本实用新型实施例一在中高温制热和除霜模式下制冷剂的流向图。

图4是本实用新型实施例二的结构示意图。

图5是本实用新型实施例二的副蒸发器分组串接设置的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，是本实用新型的一种热泵型中高温制热及除霜系统实施例一的结构示意图，包括压缩机1、气液分离器8、冷凝器2、第一节流元件3、蒸发器以及控制器（图中未标示），所述蒸发器包括主蒸发器4和副蒸发器5，主蒸发器4和副蒸发器5之间设有第二节流元件9；副蒸发器5的一端通过第一电磁阀6连接于压缩机1或冷凝器2，副蒸发器5的另一端通过第二电磁阀7连接于冷凝器2或通过第一节流元件3连接于主蒸发器4。其中主蒸发器4、气液分离器8、压缩机1、冷凝器2、第二电磁阀7和第一节流元件3通过管道依次连接形成封闭的循环回路，以及在所述封闭的管道循环回路中循环的制冷剂。此时的主蒸发器4、气液分离器8、压缩机1、冷凝器2、第二电磁阀7、第一节流元件3以及制冷剂组成一热泵系统：制冷剂在压缩机1内被压缩成为高温高压蒸汽进入冷凝器2，在冷凝器2内不断放出热量变成中温高压液体，中温高压液体制冷剂离开冷凝器2后通过第一节流元件3被释放成为低温低压液体进入主蒸发器4，制冷剂在主蒸发器4内不断吸热成为低温低压蒸汽，蒸汽经过气液分离器8后，低温低压蒸汽又被压缩机1吸入，然后在压缩机1内被压缩成为高温高压蒸汽进入冷凝器2，这样形成闭环的循环流动，循环过程伴随不断制冷剂相变以及吸热和放热过程。其中，气液分离器8的作用是将经过蒸发器后制冷剂的气体和液体分开，将制冷剂气体送入压缩机1进行再升温，由于制冷剂的压缩比很小，若是液体制冷剂吸进压缩机1中，容易损坏压机阀片甚至压缩机1的动力部件，起到保护压缩机1的作用，从而在主蒸发器4和压缩机1之间设有气液分离器8，减少机组的故障率，同时提高热泵系统的能效。实施例一还包括单向阀10，单向阀10并联在第二节流元件9两端。实施例中的节流元件为毛细管或膨胀阀，只要能使热泵系统中的中温高压的液体制冷剂成为低温低压的湿蒸汽即可。

如图2所示，是本实用新型实施例一在制热模式下制冷剂的流向图，控制器打开第二电磁阀7，以及控制第二电磁阀6，使副蒸发器5与主蒸发器4并联，此时制冷剂分成两个回路，其中一部分制冷剂通过第一节流元件3进入主蒸发器4，另外一部分制冷剂通过第二节流元件9进入副蒸发器5，而制冷剂不能通过单向阀10，主蒸发器4和副蒸发器5并联运行，两个蒸发器同时运行，能高效地吸收外部空气热量，增强系统的热交换效率，强化吸热效果，降低压缩机1的工作压力，以制取中高温热量。

如图3所示，是本实用新型实施例一在中高温制热和除霜模式下制冷剂的流向图，控制器关闭第二电磁阀7，以及控制第二电磁阀6，使副蒸发器5与主蒸发器4串联，副蒸发器5串联在冷凝器2和主蒸发器4之间。此时，副蒸发器5切换冷凝器模式，制冷剂通过冷凝器2，再经过副蒸发器5，副蒸发器5降低制冷剂的温度，被降低温度的制冷剂通过单向阀10而不通过第二节流元件9，再通过第一节流元件3进入主蒸发器4。经过副蒸发器5后，制冷剂具有更低的温度，与外界气温的温差更大，通过主蒸发器4能够更多的吸收空气中的热量，吸热效果更好，吸收更多热量后的制冷剂进入压缩机1，由于制冷剂吸收了比以前更多的热量，使压缩机1在制取高温热量时不至于压力过高，能够正常运行，制冷剂再通过冷凝器2，进行热交换后，可制取高温热量。在冷凝器2和副蒸发器5之间增加了副蒸发器5，能降低压缩机1的工作压力和冷凝器2的工作压力，延长设备的使用寿命，同时降低了制冷剂相变前的温度，提高制冷剂相变后的吸热能力，能够制取高温热量。同时，副蒸发器5切换冷凝器模式，能将热量源源不断释放给主蒸发器4，用于系统除霜。

实施例一能够实现在两种工况下运行，工况1：副蒸发器5可以和主蒸发器4串联，副蒸发器5切换为冷凝器模式，其功用是降低从冷凝器2出来的制冷剂的温度，降低了制冷剂相变前的温度，提高制冷剂相变后的吸热能力，缓解压缩机1的工作压力，能够制取中高温热量，副蒸发器将冷凝余热传递给主蒸发器，用于系统除霜。工况2：副蒸发器5可以和主蒸发器4并联，能高效地吸收外部空气热量，强化吸热效果，以制取中高温热量。

热泵系统在制取高温热量时，压缩机1的出气温度和压力往往比较高，此时系统换热效率降低，压缩机1运行性能下降，甚至系统不能正常运行，长期高温运行也会影响压缩机1及系统使用寿命，所以压缩机1出气温度和压力需要降低。本实用新型所述热泵型中高温制热及除霜系统在制高温热量时，系统按上述工况1运行，此时副蒸发器5能降低压缩机1出气温度和压力，同时增加制冷剂过冷度；而且，所述副蒸发器将吸收部分来自冷凝器2的热量传递给主蒸发器4，有利于提高制热量和性能系数COP值。

热泵系统的除霜方式通常为热气化霜，热气化霜时系统需要做制冷运行，即通过四通阀切换使冷剂反向运行，往往降低制热效果，而且容易出现反复化霜的情况。本实用新型所述热泵型中高温制热及除霜系统在除霜时，系统无需通过四通阀切换为制冷模式运行，系统按上述工况1运行，此时副蒸发器5切换为冷凝器模式运行，将热量源源不断释放给主蒸发器4用于系统除霜。

为了进一步增强本实用新型热泵型中高温制热及除霜系统的主蒸发器4和副蒸发器5的吸热能力和除霜效果，在副蒸发器5旁设置风机11，使风由副蒸发器5吹向主蒸发器4，促进周围的热量循环，更有利于系统的吸热。

实施例二：

在实施例一的基础上，本实施例二按上述工况1运行，如图4所示，副蒸发器5和主蒸发器4串联，主蒸发器4和副蒸发器5依其长边方向排列在同一直线上，副蒸发器5的一端通过第一电磁阀6连接于冷凝器2，副蒸发器5的另一端通过第二电磁阀7连接于主蒸发器4，主蒸发器4和副蒸发器5之间设有第二节流元件9。此时副蒸发器5切换冷凝器模式，副蒸发器5能降低压缩机1出气温度和压力，同时增加制冷剂过冷度；而且，所述副蒸发器5将吸收部分来自冷凝器2的热量传递给主蒸发器4，有利于提高制热量和性能系数COP值。本实用新型所述热泵型中高温制热及除霜系统在除霜时，系统无需通过四通阀切换为制冷模式运行，系统按上述工况1运行，此时副蒸发器5切换为冷凝器模式运行，降低制取中高温热量时压缩机1的出气压力和出气温度，保障制取中高温热量系统的正常运行，并提高制冷剂相变后的吸热能力，能够制取高温热量，同时将热量源源不断释放给主蒸发器4用于系统除霜。副蒸发器5也可以由两组或者多组换热管串接组成，换热管也可集中或分组设置，并选择最容易结霜位置的换热管作为副蒸发器5的换热管，如图5所示，是本实用新型实施例二的副蒸发器分组串接设置的结构示意图，副蒸发器5分别串接在主蒸发器4上下两端，其制热和除霜过程和副蒸发器5和主蒸发器4串联的运行工况一样，在此不再赘述。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种热泵型中高温制热及除霜系统，包括压缩机、冷凝器、第一节流元件、蒸发器以及控制器，其特征在于：所述蒸发器包括主蒸发器和副蒸发器，所述主蒸发器和副蒸发器之间设有第二节流元件；所述副蒸发器的一端通过第一电磁阀连接于所述压缩机或冷凝器，所述副蒸发器的另一端通过第二电磁阀连接于所述主蒸发器或冷凝器；所述控制器与所述第一电磁阀和第二电磁阀电性连接。

2.如权利要求1所述的热泵型中高温制热及除霜系统，其特征在于：所述主蒸发器和所述副蒸发器相邻设置，且所述副蒸发器与主蒸发器串联或并联连接。

3.如权利要求2所述的热泵型中高温制热及除霜系统，其特征在于：所述副蒸发器旁设有风机。

4.如权利要求1所述的热泵型中高温制热及除霜系统，其特征在于：所述主蒸发器和所述副蒸发器依其长边方向排列在同一直线上，所述副蒸发器与主蒸发器串联连接。

5.如权利要求4所述的热泵型中高温制热及除霜系统，其特征在于：所述副蒸发器由至少一组换热管串接组成。

6.如权利要求1所述的热泵型中高温制热及除霜系统，其特征在于：所述节流元件为毛细管或膨胀阀。