CN206488508U - 机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组，包括压缩机、换向组件、水侧换热器、气液分离器、第一室外换热器和第二室外换热器，所述压缩机的外部还设置有相变蓄热装置，所述相变蓄热装置包括蓄热体外壳和盘旋在所述蓄热体外壳内的机头换热盘管，所述蓄热体外壳套设在所述压缩机的排气口一侧，所述蓄热体外壳内充注有相变蓄热材料，所述机头换热盘管缠绕在所述压缩机的外侧，并由所述相变蓄热材料包裹。本实用新型采用机头蓄热方式进行除霜，使得空气源热泵系统在融霜循环时无需在水侧换热器内取热，故热水温度波动小，提高了供暖侧的舒适性，与常规四通阀换向除霜相比，除霜吸热量充分，除霜时间缩短。
Description
技术领域
本实用新型属于制冷设备领域，具体涉及一种机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组。
背景技术
目前，在我国北方寒冷地区，集中采暖方式仍然以燃煤为主，这种供暖方式无论在节能、环保还是安全方面都比不上风冷热泵空调机组。风冷热泵空调机组，又称空气源热泵机组，空气源热泵机组供暖没有媒烟排放，不污染环境，只从空气中取热。对于集中使用的风冷热泵空调主要以整体式空气源热泵机组为主，夏季为用户末端提供空调冷冻水、冬季为用户末端提供采暖热水，相比传统燃煤的采暖方式显然更为优秀。
然而，普通的空气源热泵机组的运行环境温度范围一般在-7℃~43℃之间，导致在气候寒冷的北方地区，现有的空气源热泵机组的制热功能基本上只能在过渡季节使用，一旦进入寒冷的严冬季节几乎无法满足基本的供热需求，甚至无法正常启动运行。其主要原因包括：在室外低温的工况下，制热量衰减十分严重；室外盘管凝霜和底部冰冻现象严重；频繁化霜带来热损失及压缩机带液；压缩机大压比运行造成排气温度过高等。
正是由于上述问题的存在，导致空气源热泵机组虽然相比传统燃煤的采暖方式更加节能和环保，仍然很难在北方市场推广和应用。所以需要开发一种能够在严寒的冬季可靠运行并有效制热的低温空气源热泵机组来取代我国北方传统的以燃煤为主的供暖方式，以实现环境保护和节能降耗的目的。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种能够在室外低温工况下可靠运行并拥有良好制热效果的机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组。
技术方案：本实用新型所述机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组，包括压缩机、换向组件，以及通过连接管路依次连通的水侧换热器、气液分离器、第一室外换热器和第二室外换热器；所述换向组件为四通换向阀，所述四通换向阀的第一阀口与第二阀口和第四阀口其中一个连通，所述第三阀口与第二阀口和第四阀口另一个连通，用于改变制冷剂的流向；
所述压缩机的外部还设置有相变蓄热装置，所述相变蓄热装置包括蓄热体外壳和盘旋在所述蓄热体外壳内的机头换热盘管，所述蓄热体外壳套设在所述压缩机的排气口一侧，所述蓄热体外壳内充注有相变蓄热材料，所述机头换热盘管缠绕在所述压缩机的外侧，并由所述相变蓄热材料包裹；
所述机头换热盘管的出口通过第一旁支管路与气液分离器的气体进口相连通，在所述第一旁支管路上设置有第一电磁阀，控制所述第一旁支管路的通断；
所述机头换热盘管的进口通过第二旁支管路与第一室外换热器和第二室外换热器之间的连接管路相连通，在所述第二旁支管路上设置有第二电磁阀，控制所述第二旁支管路的通断。
本实用新型进一步优选地技术方案为，所述压缩机具有回气口、排气口；
所述水侧换热器包括连通所述水侧换热器水流道的水进口和水出口，以及连通所述水侧换热器制冷剂流道的制冷剂气体接口和制冷剂液体接口，所述水流道内的水与所述制冷剂流道内的制冷剂进行换热；
所述气液分离器具有连通气液分离器的液体通道的第一液体接口和第二液体接口，连通气液分离器的气体通路的气体进口和气体出口；
所述第一室外换热器具有相连通的第一室外接口和第二室外接口，所述第二室外换热器具有相连通的第三室外接口和第四室外接口；
所述四通换向阀的第一阀口与压缩机的排气口连接，第三阀口与气液分离器的气体进口连接，所述气液分离器的气体出口与所述压缩机的回气口连接；所述四通换向阀的第二阀口与水侧换热器的制冷剂气体接口连接，水侧换热器的制冷剂液体接口与所述气液分离器的第一液体接口连接，所述气液分离器的第二液体接口与所述第二室外换热器的第四室外接口连接，所述第二室外换热器的第三室外接口与所述第一室外换热器的第二室外接口连接，所述第一室外换热器的第一室外接口与所述四通换向阀的第四阀口连接；
所述水侧换热器的制冷剂液体接口与所述气液分离器的第一液体接口之间的管路上设置有第一电子膨胀阀，所述第三室外接口和第二室外接口之间的管路上设置有第二电子膨胀阀；
所述机头换热盘管的出口通过第一旁支管路与第三阀口和气液分离器的气体进口之间的连接管路连通；所述机头换热盘管的进口通过第二旁支管路与第三室外接口和第二室外接口之间的管路连通。
优选地，所述压缩机上还设置有补气口，所述第三室外接口与所述第二室外接口之间的连接管路上还设置有经济器，所述经济器具有四个接口，分别为第一经济接口、第二经济接口、第三经济接口和第四经济接口，其中第一经济接口、第二经济接口与第三室外接口与所述第二室外接口之间的连接管路连通；第三经济接口通过第三旁支管路与经济器和第二室外换热器之间的连接管路连通，所述第三旁支管路上设置有第三电子膨胀阀；第四经济接口通过补气管路与所述压缩机的补气口连接，所述补气管路上设置有向所述补气口方向开口的单向阀。
优选地，所述压缩机的排气口与所述四通换向阀的第一阀口之间的连接管路上设置有排气压力传感器和排气温度传感器；所述压缩机的回气口与所述气液分离器的气体出口之间的连接管路上设置有回气压力传感器和回气温度传感器；所述压缩机的补气口与所述经济器的第四经济口之间的补气管路上设置有补气压力传感器和补气温度传感器；所述第一室外换热器的下部设置有第一温度传感器，上部设置有第二温度传感器。
优选地，所述压缩机上还设置有油槽电加热器。
优选地，所述第二室外换热器位于所述第一室外换热器的底部，两室外换热器的外翅片为一体结构，并共用一个室外风机。
优选地，所述气液分离器的第二液体接口与第二室外换热器的第四室外接口之间的连接管路上还设置有双向干燥过滤器。
优选地，所述水侧换热器的水进口通过进水管道与热泵机组的进水端连接，出水口通过出水管道与热泵机组的出水端连接。
优选地，所述进水管道上安装过水过滤器，在所述进水管道与所述出水管道之间还设置有水压差控制器。
优选地，所述压缩机为带中间补气口的涡旋式或螺杆式压缩机；所述水侧换热器为板式换热器、壳管式换热器或套管式换热器其中一种；所述第一室外换热器、第二室外换热器为盘管式换热器。
有益效果：（1）本实用新型采用机头蓄热方式进行除霜，在压缩机的排气口一侧外部设置相变蓄热装置，除霜运行时，由相变蓄热材料蓄热并与缠绕在压缩机的外侧的机头换热盘管进行换热，机头换热盘管再通过旁支管路和电磁阀与热泵机组的管路形成制冷剂的循环流路，使得空气源热泵系统在融霜循环时无需在水侧换热器内取热，故热水温度波动小，提高了供暖侧的舒适性，与常规四通阀换向除霜相比，除霜吸热量充分，除霜时间缩短；当系统转换为制热模式后，由于压缩机包裹了蓄热体，水侧换热器换热表面温度较高，可以使供暖侧的温度较快升高；
（2）本实用新型同时融合了经济器补气增焓、回热循环、防霜冻盘管等低温热泵技术，彻底解决了空气源热泵机组除霜工况下制热量衰减严重、室外盘管霜冻、低环境温度下压缩机大压比运行效率低可靠性差等难题，有利于空气源热泵机组在低温供暖场合的推广应用，为我国北方地区治理雾霾提供一种有效的替代燃煤供暖的技术方案；
（3）本实用新型中在压缩机的排气管路、回气管路以及补气管路上均设置了压力传感器和温度传感器，在室外换热器上设置了温度传感器，这些控制感应元器件参与系统控制与保护，实现了系统的有效控制和可靠运行；
（4）本实用新型中在压缩机上油槽电加热器，在机组长时间断电停机后再开机前需通电预热压缩机内的冷冻油，机组待机状态时油加热器须通电，能够防止停机时冷冻油内溶解大量液体制冷剂，避免再次开机后液压缩。
附图说明
图1为本实用新型所述的空气源热泵机组的结构示意图；
其中，1-压缩机、2-四通换向阀、3-水侧换热器、4-第一电子膨胀阀、5-气液分离器、6-双向干燥过滤器、7-第二室外换热器、8-经济器、9-第二电子膨胀阀、10-第一室外换热器、11-风机、12-第一温度传感器、13第二温度传感器、14-第三电子膨胀阀、15-单向阀、16-蓄热体外壳、17-机头换热盘管、18-相变蓄热材料、19-油槽电加热器、20-排气压力传感器、21-排气温度传感器、22-回气压力传感器、23-回气温度传感器、24-进水温度传感器、25-水过滤器、26-水压差控制器、27-出水温度传感器、28-第一电磁阀、29-第二电磁阀、30-补气压力传感器、31-补气温度传感器、A-回气口、B-排气口、C1-第一阀口、C2-第二阀口、C3-第三阀口、C4-第四阀口、D1-制冷剂气体接口、D2-制冷剂液体接口、E1-第一液体接口、E2-第二液体接口、F1-第四室外接口、F2-第三室外接口、G1-第一经济接口、G2-第二经济接口、G3-第三经济接口、G4-第四经济接口、H1-第二室外接口、H2-第一室外接口、J1-气体进口、J2-气体出口、K-第三旁支管路连接点、M-补气口、N-第二旁支管路连接点、P-机头换热盘管的进口、Q-机头换热盘管的出口、R-第一旁支管路的连接点、T1-水出口、T2-水进口。
具体实施方式
下面通过附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：一种机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组，包括压缩机1、四通换向阀2、水侧换热器3、气液分离器5、第一室外换热器10、经济器8和第二室外换热器7。压缩机1为带中间补气口的涡旋式或螺杆式压缩机；水侧换热器3为板式换热器、壳管式换热器或套管式换热器其中一种；第一室外换热器10、第二室外换热器7为盘管式换热器。第二室外换热器7位于第一室外换热器10的底部，两室外换热器的外翅片为一体结构，并共用一个室外风机11。
如图1所示，各部件的具体结构为：
压缩机1具有回气口A、排气口B和补气口M，压缩机1上设置有油槽电加热器19，压缩机1的外部还设置有相变蓄热装置，相变蓄热装置包括蓄热体外壳16和盘旋在蓄热体外壳16内的机头换热盘管17，蓄热体外壳16套设在压缩机1的排气口B一侧，蓄热体外壳16内充注有相变蓄热材料18，机头换热盘管17缠绕在压缩机1的外侧，并由相变蓄热材料18包裹；
四通换向阀2具有四个阀口，第一阀口C1与第二阀口C2和第四阀口C4其中一个连通，第三阀口C3与第二阀口C2和第四阀口C4另一个连通，改变制冷剂的流向。
水侧换热器3包括连通水侧换热器水流道的水进口T2和水出口T1，以及连通水侧换热器制冷剂流道的制冷剂气体接口D1和制冷剂液体接口D2，水流道内的水与制冷剂流道内的制冷剂进行换热；水侧换热器的水进口T2通过进水管道与热泵机组的进水端连接，出水口T1通过出水管道与热泵机组的出水端连接，进水管道上安装有水过滤器25和进水温度传感器24，出水管道上安装有出水温度传感器27，在进水管道与出水管道之间设置有水压差控制器26。
气液分离器5具有连通气液分离器的液体通道的第一液体接口E1和第二液体接口E2，连通气液分离器的气体通路的气体进口J1和气体出口J2。
第一室外换热器10具有相连通的第一室外接口H2和第二室外接口H1，第一室外换热器10的下部设置有第一温度传感器12，上部设置有第二温度传感器13。第二室外换热器7具有相连通的第三室外接口F2和第四室外接口F1。
经济器8具有四个接口，分别为第一经济接口G1、第二经济接口G2、第三经济接口G3和第四经济接口G4。
各部件的连接关系是：
四通换向阀2的第一阀口C1与压缩机1的排气口B连接，该段连接管路上设置有排气压力传感器20和排气温度传感器21；第三阀口C3与气液分离器5的气体进口J1连接，气液分离器的气体出口J2与压缩机1的回气口A连接，该段连接管路上设置有回气压力传感器22和回气温度传感器23；四通换向阀2的第二阀口C2与水侧换热器3的制冷剂气体接口D1连接，水侧换热器3的制冷剂液体接口D2与气液分离器5的第一液体接口E1通过第一电子膨胀阀4和连接管路连接，气液分离器5的第二液体接口E2与第四室外接口F1通过双向干燥过滤器6和连接管路连接，第三室外接口F2与第二室外接口H1由第一经济接口G1、第二经济接口G2和连接管路连接，第一室外接口H2与第四阀口C4连接；
机头换热盘管的出口Q通过第一旁支管路与第三阀口C3和气液分离器的气体进口J1之间的连接管路在R点连通；机头换热盘管的进口P通过第二旁支管路与第二室外接口H1和第二经济接口G2之间的管路在N点连通；第三经济接口G3通过第三旁支管路与第二经济接口G2和第三室外接口F2之间的连接管路在K点连通，第四经济接口G4通过补气管路与压缩机的补气口M连接，补气管路上设置有补气压力传感器30和补气温度传感器31；第一旁支管路上设置有第一电磁阀28，第二旁支管路上设置有第二电磁阀29，第三旁支管路上设置有第三电子膨胀阀14，补气管路上设置有向补气口方向开口的单向阀15。
本实施例的空气源热泵机组的具体运行原理如下。
在制冷工况时，四通换向阀的第一阀口C1与第四阀口C4相通、第二阀口C2与第三阀口C3相通，第一电子膨胀阀4根据回气过热度信号进行节流，控制制冷剂流量，第二电子膨胀阀9为全开状态，第一电磁阀28和第二电磁阀29为关闭状态，第三电子膨胀阀14为全关状态，当排气温度过高时第三电子膨胀阀14根据补气过热度信号适当开启；制冷工况制冷剂在系统内的循环流动方向为：
B-C1-C4-H2-H1-N-G2-G1-K-F2-F1-E2-E1-D2-D1-C2-C3-R-J1-J2-A-B。
制热工况时，四通换向阀的第一阀口C1和第二阀口C2相通、第三阀口C3和第四阀口C4相通，第一电子膨胀阀4为全开状态，第二电子膨胀阀9根据回气过热度信号进行节流，控制制冷剂流量，第一电磁阀28和第二电磁阀29为关闭状态，第三电子膨胀阀14根据补气过热度信号进行节流控制制冷剂流量；制热工况制冷剂在系统内的循环流动方向为：
B-C1-C2-D1-D2-E1-E2-F1-F2-K-G1-G2-N-H1-H2 -C4-C3-R-J1-J2-A-B；
经济器回路制冷剂流动方向为：K-G3-G4-M-B。
除霜工况时，四通换向阀的第一阀口C1和第四阀口C4相通、第二阀口C2和第三阀口C3相通，第一电子膨胀阀4为全关状态，第二电子膨胀阀9根据回气过热度信号进行节流，控制制冷剂流量，第一电磁阀28和第二电磁阀29为打开状态，第三电子膨胀阀14为全关状态；除霜工况制冷剂在系统内的循环流动方向为：
B-C1-C4-H2-H1-N-P-Q-R- J1-J2-A-B。
回气过热度信号由回气压力传感器和回气温度传感器确定并发出。
补气过热度信号由补气压力传感器和补气温度传感器确定并发出。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (10)
1.一种机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组，包括压缩机、换向组件，以及通过连接管路依次连通的水侧换热器、气液分离器、第一室外换热器和第二室外换热器；所述换向组件为四通换向阀，所述四通换向阀的第一阀口与第二阀口和第四阀口其中一个连通，所述第三阀口与第二阀口和第四阀口另一个连通，用于改变制冷剂的流向；
其特征在于：所述压缩机的外部还设置有相变蓄热装置，所述相变蓄热装置包括蓄热体外壳和盘旋在所述蓄热体外壳内的机头换热盘管，所述蓄热体外壳套设在所述压缩机的排气口一侧，所述蓄热体外壳内充注有相变蓄热材料，所述机头换热盘管缠绕在所述压缩机的外侧，并由所述相变蓄热材料包裹；
所述机头换热盘管的出口通过第一旁支管路与气液分离器的气体进口相连通，在所述第一旁支管路上设置有第一电磁阀，控制所述第一旁支管路的通断；
所述机头换热盘管的进口通过第二旁支管路与第一室外换热器和第二室外换热器之间的连接管路相连通，在所述第二旁支管路上设置有第二电磁阀，控制所述第二旁支管路的通断。
2.根据权利要求1所述的机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组，其特征在于：
所述压缩机具有回气口、排气口；
所述水侧换热器包括连通所述水侧换热器水流道的水进口和水出口，以及连通所述水侧换热器制冷剂流道的制冷剂气体接口和制冷剂液体接口，所述水流道内的水与所述制冷剂流道内的制冷剂进行换热；
所述气液分离器具有连通气液分离器的液体通道的第一液体接口和第二液体接口，连通气液分离器的气体通路的气体进口和气体出口；
所述第一室外换热器具有相连通的第一室外接口和第二室外接口，所述第二室外换热器具有相连通的第三室外接口和第四室外接口；
所述四通换向阀的第一阀口与压缩机的排气口连接，第三阀口与气液分离器的气体进口连接，所述气液分离器的气体出口与所述压缩机的回气口连接；所述四通换向阀的第二阀口与水侧换热器的制冷剂气体接口连接，水侧换热器的制冷剂液体接口与所述气液分离器的第一液体接口连接，所述气液分离器的第二液体接口与所述第二室外换热器的第四室外接口连接，所述第二室外换热器的第三室外接口与所述第一室外换热器的第二室外接口连接，所述第一室外换热器的第一室外接口与所述四通换向阀的第四阀口连接；
所述水侧换热器的制冷剂液体接口与所述气液分离器的第一液体接口之间的管路上设置有第一电子膨胀阀，所述第三室外接口和第二室外接口之间的管路上设置有第二电子膨胀阀；
所述机头换热盘管的出口通过第一旁支管路与第三阀口和气液分离器的气体进口之间的连接管路连通；所述机头换热盘管的进口通过第二旁支管路与第三室外接口和第二室外接口之间的管路连通。
3.根据权利要求2所述的机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组，其特征在于：所述压缩机上还设置有补气口，所述第三室外接口与所述第二室外接口之间的连接管路上还设置有经济器，所述经济器具有四个接口，分别为第一经济接口、第二经济接口、第三经济接口和第四经济接口，其中第一经济接口、第二经济接口与第三室外接口与所述第二室外接口之间的连接管路连通；第三经济接口通过第三旁支管路与经济器和第二室外换热器之间的连接管路连通，所述第三旁支管路上设置有第三电子膨胀阀；第四经济接口通过补气管路与所述压缩机的补气口连接，所述补气管路上设置有向所述补气口方向开口的单向阀。
4.根据权利要求3所述的机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组，其特征在于：所述压缩机的排气口与所述四通换向阀的第一阀口之间的连接管路上设置有排气压力传感器和排气温度传感器；所述压缩机的回气口与所述气液分离器的气体出口之间的连接管路上设置有回气压力传感器和回气温度传感器；所述压缩机的补气口与所述经济器的第四经济口之间的补气管路上设置有补气压力传感器和补气温度传感器；所述第一室外换热器的下部设置有第一温度传感器，上部设置有第二温度传感器。
5.根据权利要求2所述的机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组，其特征在于：所述压缩机上还设置有油槽电加热器。
6.根据权利要求2所述的机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组，其特征在于：所述第二室外换热器位于所述第一室外换热器的底部，两室外换热器的外翅片为一体结构，并共用一个室外风机。
7.根据权利要求2所述的机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组，其特征在于：所述气液分离器的第二液体接口与第二室外换热器的第四室外接口之间的连接管路上还设置有双向干燥过滤器。
8.根据权利要求2所述的机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组，其特征在于：所述水侧换热器的水进口通过进水管道与热泵机组的进水端连接，出水口通过出水管道与热泵机组的出水端连接。
9.根据权利要求8所述的机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组，其特征在于：所述进水管道上安装过水过滤器，在所述进水管道与所述出水管道之间还设置有水压差控制器。
10.根据权利要求1~9任意一项所述的机头相变蓄热除霜型低温空气源热泵机组，其特征在于：所述压缩机为带中间补气口的涡旋式或螺杆式压缩机；所述水侧换热器为板式换热器、壳管式换热器或套管式换热器其中一种；所述第一室外换热器、第二室外换热器为盘管式换热器。
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2016
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