CN206600950U - 一种空气源热泵除霜系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种空气源热泵除霜系统，包括四通阀，四通阀的第一接口依次串联有蒸发器、过滤器、电子膨胀阀和冷凝器，冷凝器连接到四通阀的第二接口，四通阀的第三接口串联有气液分离器和压缩机，压缩机连接到四通阀的第四接口，除霜系统还包括蓄能换热器、毛细管、单向阀和控制器，控制器连接并控制上述所有的节流阀。本实用新型在传统逆循环除霜模式上加入了旁通除霜模式和蓄能除霜模式，通过控制器的实时检测和控制，选用合理的除霜模式，减少了除霜时间和电能消耗，同时增加了使用者的舒适度。
Description
技术领域
本实用新型涉及热泵机组，具体涉及一种空气源热泵除霜系统。
背景技术
空气源热泵兼顾供冷供热、占用空间小、节能、环保、方便等优点，受到越来越多的青睐。但其结霜问题，特别是在冬季，是影响热泵机组冬季正常制热的主要因素，特别是在寒冷的北方地区和高湿寒冷的南方，冬季机组几乎不能正常运行，严重制约着空气源热泵的发展。
传统空气源除霜的方法大都采用逆循环除霜，即直接把制热模式变成制冷模式，通过四通阀换向，机组逆向运行来对室外蒸发器进行除霜。除霜能量来自压缩机耗功和从室内吸收的热量从而达成除霜目的，这样不仅浪费了电能，而且使室内温度骤降，严重影响人体舒适度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种空气源热泵除霜系统，该系统有效解决了传统空气源热泵除霜系统的缺陷，同时提供些改进的地方。
本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种空气源热泵除霜系统，包括四通阀，所述四通阀的第一接口依次串联有蒸发器、过滤器、电子膨胀阀和冷凝器，冷凝器连接到四通阀的第二接口，所述四通阀的第三接口串联有气液分离器和压缩机，压缩机连接到四通阀的第四接口，所述除霜系统还包括蓄能换热器，所述蓄能换热器并联于冷凝器两端，且蓄能换热器的两端均设有节流阀，所述冷凝器和四通阀的第二接口之间也设有节流阀，所述冷凝器与电子膨胀阀之间设有毛细管，所述毛细管并联一个单向阀，所述压缩机通过导管直接连通了蒸发器的两端，且导管上设有节流阀；
所述除霜系统还包括控制器，所述控制器连接并控制上述所有的节流阀。
进一步改进在于，所述控制器包括压差放大器，以及与压差放大器连接的传感器，以及与传感器连接的控制单元，所述压差放大器置于蒸发器两端，所述控制单元与上述各节流阀连接，控制其打开和关闭。
进一步改进在于，所述蓄能换热器内的相变蓄热材料为石蜡石墨复合材料。
进一步改进在于，所述石蜡石墨复合材料的结构为石蜡吸附在具有多孔结构的膨胀石墨内，且石蜡与石墨的质量比为1:3。
进一步改进在于，所述蓄能换热器内的相变蓄热材料为CaCl2·6H2O无机材料。
本实用新型的有益效果是：本系统在传统逆循环除霜模式上加入了旁通除霜模式和蓄能除霜模式，通过控制器的实时检测和控制，选用合理的除霜模式，减少了除霜时间和电能消耗，同时增加了使用者的舒适度。
附图说明
图1为本实用新型的系统图；
图2为控制器的结构示意图；
其中，1-四通阀，2-蒸发器，3-储液器，4-过滤器，5-电子膨胀阀，6-冷凝器，7-气液分离器，8-压缩机，9-蓄能换热器，10-节流阀，11-毛细管，12-单向阀，13-控制器，131-压差放大器，132-传感器，133-控制单元。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
如图1所示，一种空气源热泵除霜系统，包括四通阀1，四通阀1的第一接口(图中位于四通阀左边)依次串联有蒸发器2、过滤器3、储液器4、电子膨胀阀5和冷凝器6，冷凝器6连接到四通阀1的第二接口(图中位于四通阀右边)，四通阀1的第三接口(图中位于四通阀上边)串联有气液分离器7和压缩机8，压缩机8连接到四通阀1的第四接口(图中位于四通阀下边)，除霜系统还包括蓄能换热器9，蓄能换热器9并联于冷凝器5两端，且蓄能换热器9的两端均设有节流阀10，冷凝器6和四通阀1的第二接口之间也设有节流阀9，冷凝器6与电子膨胀阀5之间设有毛细管11，毛细管11并联一个单向阀12，压缩机8通过导管直接连通了蒸发器2的两端，且导管上设有节流阀10；
除霜系统还包括控制器13，控制器13连接并控制上述所有的节流阀10。
如图2所示，控制器13包括压差放大器131，以及与压差放大器131连接的传感器132，以及与传感器132连接的控制单元133，压差放大器131置于蒸发器2两端，控制单元133与上述各节流阀10连接，控制其打开和关闭。因为当蒸发器2结霜时，蒸发器2两端的压力是不一样的，且压力差跟结霜程度成正比，所以只需检测蒸发器2两端的压力差，就知道结霜程度，一般压力差非常小，所以需要压差放大器132进行信号放大，然后通过传感器132传输给控制单元133，控制单元133结合结霜程度控制各个节流阀10的打开和关闭，实现导管内制冷剂的不同流向。
作为优选案例，蓄能换热器9内的相变蓄热材料为石蜡石墨复合材料。石蜡石墨复合材料的结构为石蜡吸附在具有多孔结构的膨胀石墨内，且石蜡与石墨的质量比为1:3，此时热导率最高，且价格便宜，成本低。
作为优选案例，蓄能换热器9内的相变蓄热材料为CaCl2·6H2O，经过多次试验，无机材料中采用无机盐的结晶水合物，其热导率最优，且其中的CaCl2·6H2O最佳。
下面说明不同结霜程度下的不同除霜模式的运行方式：为方便说明上述节流阀10分别命名为节流阀a、节流阀b、节流阀c、节流阀d，且于图1中标明，表一如下：
| 四通阀 | 节流阀a | 节流阀b | 节流阀c | 节流阀d | |
| 正常制热 | 不换 | 关闭 | 关闭 | 打开 | 关闭 |
| 逆循环除霜 | 换向 | 关闭 | 关闭 | 打开 | 关闭 |
| 热旁通除霜 | 不换 | 关闭 | 关闭 | 打开 | 打开 |
| 相蓄能除霜 | 换向 | 打开 | 打开 | 关闭 | 关闭 |
如表一所示，当控制器没有检测到蒸发器结霜或者结霜程度非常小还不用除霜时，控制单元控制节流阀a关闭、节流阀b关闭、节流阀c打开、节流阀d关闭，四通阀不换向，第一接口与第三接口连接，第二接口与第四接口连接，此时压缩机内的高温高压气体通过导管进入冷凝器，进行吸冷放热，然后依次经毛细管、电子膨胀阀、过滤器、储液器到达蒸发器，吸收外界热量，然后变成低温低压气体经气液分离器回到压缩机，空气源热泵正常制热。当控制器检测到蒸发器上有少量结霜时，因为少量结霜的除去不需要过多的热量，也不会使室内温度骤降很多，人员几乎无感觉，所以采用逆循环除霜模式，此时控制单元控制节流阀a关闭、节流阀b关闭、节流阀c打开、节流阀d关闭，与正常制热一样，但是四通阀换向，第一接口与第四接口连接，第二接口与第三接口连接，此时压缩机内的高温高压气体通过四通阀直接进入到蒸发器内，逆向循环，其热量将蒸发器上的霜除掉。当控制器检测到蒸发器上的结霜程度较大时，可采用蓄能相变除霜模式，或者热旁通除霜模式，这个随用户的个人喜好自行预先设定。采用热旁通除霜模式时，控制单元控制节流阀a关闭、节流阀b关闭、节流阀c打开、节流阀d打开，四通阀不换向，此时压缩机内的高温高压气体同时进入蒸发器和冷凝器，在蒸发器内的气体达到除霜目的后变成低温低压的气体，然后经四通阀和气液分离器回到压缩机，在冷凝器的高温高压气体通过吸冷放热，达到制热效果，所以不会影响到室内的温度的，不用担心除霜用时较长。采用蓄能相变除霜模式时，控制单元控制节流阀a打开、节流阀b打开、节流阀c关闭、节流阀d关闭，且四通阀换向，此时压缩机高温高压气体经四通阀传到室外机蒸发器，然后经一系列的装置从蓄能换热器回到压缩机，此时蓄能换热器作为“蒸发器”，为室外机除霜提供热量，不会消耗室内的热量的，不用担心除霜用时较长。
空气源热泵在冬天制热时，室外换热器(也就是蒸发器)的结霜问题最为严重，但是结霜的程度无法从外表得知，除非将外机打开，这样耗时耗力。本实用新型采用控制器对结霜程度进行实时检测，然后根据结霜程度智能化的选择除霜模式。选择机制都是预先设置好在控制单元的，参考信息包括结霜程度和室内外温度。减少了除霜时间和电能消耗，同时增加了使用者的舒适度。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种空气源热泵除霜系统，包括四通阀(1)，所述四通阀(1)的第一接口依次串联有蒸发器(2)、储液器(3)、过滤器(4)、电子膨胀阀(5)和冷凝器(6)，冷凝器(6)连接到四通阀(1)的第二接口，所述四通阀(1)的第三接口串联有气液分离器(7)和压缩机(8)，压缩机(8)连接到四通阀(1)的第四接口，其特征在于：所述除霜系统还包括蓄能换热器(9)，所述蓄能换热器(9)并联于冷凝器(6)两端，且蓄能换热器(9)的两端均设有节流阀(10)，所述冷凝器(6)和四通阀(1)的第二接口之间也设有节流阀(10)，所述冷凝器(6)与电子膨胀阀(5)之间设有毛细管(11)，所述毛细管(11)并联一个单向阀(12)，所述压缩机(8)通过导管直接连通了蒸发器(2)的两端，且导管上设有节流阀(10)；
所述除霜系统还包括控制器(13)，所述控制器(13)连接并控制上述所有的节流阀(10)。
2.根据权利要求1所述的一种空气源热泵除霜系统，其特征在于：所述控制器(13)包括压差放大器(131)，以及与压差放大器(131)连接的传感器(132)，以及与传感器(132)连接的控制单元(133)，所述压差放大器(131)置于蒸发器(2)两端，所述控制单元(133)与上述各节流阀(10)连接，控制其打开和关闭。
3.根据权利要求1所述的一种空气源热泵除霜系统，其特征在于：所述蓄能换热器(9)内的相变蓄热材料为石蜡石墨复合材料。
4.根据权利要求3所述的一种空气源热泵除霜系统，其特征在于：所述石蜡石墨复合材料的结构为石蜡吸附在具有多孔结构的膨胀石墨内，且石蜡与石墨的质量比为1:3。
5.根据权利要求1所述的一种空气源热泵除霜系统，其特征在于：所述蓄能换热器(9)内的相变蓄热材料为CaCl2·6H2O无机材料。
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