CN207438787U - 一种融霜非间断供热的空气源热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空气源热泵系统技术领域，具体涉及了一种融霜非间断供热的空气源热泵系统，包括依次设于制冷剂回路上的压缩机、第一换向阀、第一换热器、单向阀、第一电磁阀、第二换热器、第三电磁阀和第一节流机构；其中，所述第一换热器位于室内，位于室外的所述第二换热器上串联设置有第三换热器，所述第一换热器与所述第二换热器、所述第三换热器之间设置有第二换向阀。本实用新型提供的一种融霜非间断供热的空气源热泵系统，由于增加了一套室外换热设备(第三换热器)，有效的增加了室外换热器换热面积，提高了热泵系统能效比；冬季制热除霜工况下，热泵机组可以实现融霜过程仍向室内供热，提高了室内热舒适性。

Description

一种融霜非间断供热的空气源热泵系统

技术领域

本发明涉及空气源热泵系统技术领域，尤其涉及一种融霜非间断供热的空气源热泵系统。

背景技术

空气源热泵有以取之不尽用之不竭的空气作为低位热源，适用地域范围广，设备利用率高等优点。空气源热泵性能受室外环境的影响很大。冬季，空气源热泵机组对室内供热时，当室外盘管温度低于0℃，且低于室外空气的露点温度时，室外盘管就会结霜。而空气源热泵结霜对热泵运行有两个主要影响：①大量霜积聚将使蒸发器传热系数降低；②结霜阻碍了室外蒸发器翅片盘管间的气体流动，风机能量损耗增加。随着室外换热器壁面霜层的增多，室外换热器蒸发温度下降、机组制热量减少、风机性能衰减、输入电流增大、供热性能系数降低，严重时压缩机会停止运行，以致机组不能正常工作。因此，周期性除霜成为空气源热泵正常运行所必须采取的手段。目前普遍采用的有效除霜方式为逆循环除霜，但该除霜方式必须停机除霜，存在低位热源不足、供暖不连续、室内环境热舒适性差等问题。因此，为提高系统运行稳定性，保证环境热舒适性本文提出一种融霜非间断供热的空气源热泵系统。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种融霜非间断供热的空气源热泵系统，旨在解决现有技术中的空气源热泵在除霜时必须停机、供暖不连续、室内环境热舒适性差及系统运行稳定性差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种融霜非间断供热的空气源热泵系统，包括依次设于制冷剂回路上的压缩机、第一换向阀、第一换热器、单向阀、第一电磁阀、第二换热器、第三电磁阀和第一节流机构；其中，所述第一换热器位于室内，位于室外的所述第二换热器上串联设置有第三换热器，所述第一换热器与所述第二换热器、所述第三换热器之间设置有第二换向阀。

在本发明的一个实施方式中，所述单向阀上并联设置有第二节流机构。

在本发明的一个实施方式中，还包括气液分离器，所述气液分离器设置在所述压缩机的回气管路上。

在本发明的一个实施方式中，所述第三电磁阀和所述第一节流机构所在的管路上并联设置有第四电磁阀和第三节流机构。

在本发明的一个实施方式中，所述第一电磁阀、所述第二换热器和所述第三节流机构所在的管路上并联设置有第二电磁阀。

在本发明的一个实施方式中，所述第三电磁阀和所述第一节流机构之间的管路与所述第二电磁阀和所述第三节流机构之间的管路相连通。

在本发明的一个实施方式中，所述第二换向阀上并联设置有第五电磁阀。

在本发明的一个实施方式中，所述第一换向阀和所述第二换向阀均为四通换向阀。

在本发明的一个实施方式中，所述第二换热器和所述第三换热器均位于室外。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有以下有益效果：1、夏季制冷、冬季制热工况下，由于增加了一套室外换热设备(第三换热器)，有效的增加了室外换热器换热面积，提高了热泵系统能效比；2、冬季制热除霜工况下，热泵机组可以实现融霜过程仍向室内供热，提高了室内热舒适性；3、除霜过程以室外空气作为热源，克服了以往除霜缺少低位热源的问题，因此具有节能、除霜安全性高的特点；4、本系统的压缩机排气口相连的四通换向阀只有冬夏转换才需要换向，且不存在室内外机作为蒸发器和冷凝器的角色转换的问题，有利于提高系统安全、可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例一种融霜非间断供热的空气源热泵系统的原理图；

图2为图1中一种融霜非间断供热的空气源热泵系统的制冷原理图；

图3为图1中一种融霜非间断供热的空气源热泵系统的制热原理图；

图4为图1中一种融霜非间断供热的空气源热泵系统的一种冬季除霜制热原理图；

图5为图1中一种融霜非间断供热的空气源热泵系统的另一种冬季除霜制热原理图；

其中，1-压缩机；2-第一换向阀；3-第一换热器；4-第二节流机构；5-单向阀；6-第一电磁阀；7-第二电磁阀；8-第二换向阀；9-第二换热器；10-第三电磁阀；11-第一节流机构；12-第四电磁阀；13-第三节流机构；14-第三换热器；15-第五电磁阀；16-气液分离器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1至图5所述，本发明提供了一种融霜非间断供热的空气源热泵系统，包括依次设于制冷剂回路上的压缩机1、第一换向阀2、第一换热器3、单向阀5、第一电磁阀6、第二换热器9、第三电磁阀10和第一节流机构11；其中，第一换热器3位于室内，位于室外的第二换热器9上串联设置有第三换热器14，第一换热器3与第二换热器9、第三换热器14之间设置有第二换向阀8。单向阀5上并联设置有第二节流机构4。第三电磁阀10和第一节流机构11所在的管路上并联设置有第四电磁阀12和第三节流机构13。第一电磁阀6、第二换热器9和第三节流机构13所在的管路上并联设置有第二电磁阀7。第三电磁阀10和第一节流机构11之间的管路与第二电磁阀7和第三节流机构13之间的管路相连通。第二换向阀8上并联设置有第五电磁阀15。

本发明提供的一种融霜非间断供热的空气源热泵系统，与现有技术相比，具有如下优点：1、夏季制冷、冬季制热工况下，由于增加了一套室外换热设备(第三换热器)，有效的增加了室外换热器换热面积，提高了热泵系统能效比；2、冬季制热除霜工况下，热泵机组可以实现融霜过程仍向室内供热，提高了室内热舒适性；3、除霜过程以室外空气作为热源，克服了以往除霜缺少低位热源的问题，因此具有节能、除霜安全性高的特点；4、本系统的压缩机排气口相连的四通换向阀只有冬夏转换才需要换向，且不存在室内外机作为蒸发器和冷凝器的角色转换的问题，有利于提高系统安全、可靠性。

上述系统通过切换第一换向阀2、第二换向阀8及第一电磁阀6、第二电磁阀7、第三电磁阀10、第四电磁阀12、第五电磁阀15的开闭实现系统正常供冷、正常供热、融霜制热3种运行模式。夏季供冷和冬季正常供热时，双配有风机的室外换热器(第二换热器9和第三换热器14)可以保证热泵具有较大的室外换热面积，从而保证制冷与制热工况的高效运行。当热泵冬季供热室外换热器需要除霜时，通过第二换向阀8及其电磁阀的动作，可以实现室内换热器(第一换热器3)及配备风机向室内散热时，利用来自室内换热器(第一换热器3)的过冷的制冷剂液体给配有风机的第二换热器9与配有风机的第三换热器14其中之一除霜，另外一个作为蒸发器从室外环境取热。因此，本系统可以实现正常制热、正常制冷，并且可以实现融霜时段内热泵非间断向建筑供热，保证了系统运行稳定性及室内热舒适性。

作为本发明提供的一种融霜空气源热泵系统的具体实施方式，还包括气液分离器16，气液分离器16设置在压缩机1的回气管路上。

作为本发明提供的一种融霜空气源热泵系统的具体实施方式，第一换向阀2和第二换向阀8均为四通换向阀。本系统的压缩机排气口相连的四通换向阀只有冬夏转换才需要换向，且不存在室内外机作为蒸发器和冷凝器的角色转换的问题，有利于提高系统安全、可靠性。

作为本发明提供的一种融霜空气源热泵系统的具体实施方式，第二换热器9和第三换热器14均位于室外。由于增加了一套室外换热设备(第三换热器)，有效的增加了室外换热器换热面积，提高了热泵系统能效比。

本发明的一种融霜非间断供热的空气源热泵系统，在不同工况下工作时：

1、夏季正常制冷模式

参见图2所示，第一电磁阀6关闭。系统运行如下：来自压缩机1的制冷剂经流经第一换向阀2，自此制冷剂流向分为两路。其中一路流经第五电磁阀15进入配有风机的第三换热器14冷凝放热，再流经第四电磁阀12，另一路流经第二换向阀8，进入配有风机的第二换热器9冷凝放热再流经第三电磁阀10，在第二电磁阀7入口处汇合，共同流经第二节流机构4节流降压，在配有风机的第一换热器3吸热，然后再依次流经第一换向阀2、气液分离器16，最终返回压缩机1再次被压缩。

2、冬季正常供热模式

参见图3所示，第一电磁阀6、第三电磁阀10、第四电磁阀12关闭。系统运行如下：来自压缩机1的制冷剂流经第一换向阀2，进入配有风机的第一换热器3冷凝放热后，再依次流经单向阀5、第二电磁阀7，自此制冷剂流向分为两路。其中一路经过第三节流机构13节流降压，在配有风机的第二换热器9吸热，然后再依次流经第二换向阀8至第五电磁阀15的一端；另一路流经第一节流机构11节流降压，在配有风机的第三换热器14吸热流经第五电磁阀15，至此两路制冷剂汇合，然后共同流经第一换向阀2、气液分离器16，最终返回压缩机1再次被压缩。

3、冬季除霜制热模式A(第二换热器9除霜)

参见图4所示，第二电磁阀7、第四电磁阀12、第五电磁阀15关闭。第二换热器9的入口端与第一电磁阀6的出口端相连通，系统运行如下：来自压缩机1的制冷剂流经第一换向阀2，进入配有风机的第一换热器3冷凝放热后为过冷制冷剂，再依次流经单向阀5、第一电磁阀6、第二换向阀8，然后进入配有风机的第二换热器9释热融霜后再流经第三电磁阀10，经第一节流机构11节流降压降温，进入配有风机的第三换热器14从室外环境吸热，再依次流经第二换向阀8、气液分离器16，最终返回压缩机1再次被压缩。

4、冬季除霜制热模式B(第三换热器14除霜)

参见图5所述，第二电磁阀7、第三电磁阀10、第五电磁阀15关闭。第三换热器14的入口端与第一电磁阀6的出口端相连通，系统运行如下：来自压缩机1的制冷剂流经第一换向阀2，进入配有风机的第一换热器3冷凝放热后为过冷制冷剂，再依次流经单向阀5、第一电磁阀6、第二换向阀8进入配有风机的第三换热器14释热融霜后再流经第四电磁阀12，在第三节流机构13中节流降压降温，进入配有风机的第二换热器9从环境吸热，然后再依次流经第二换向阀8、第一换向阀2、气液分离器16，最终返回压缩机1再次被压缩。

本发明提供的一种融霜非间断供热的空气源热泵系统，具有以下技术效果：(1)夏季制冷、冬季制热工况下，由于增加了一套室外换热设备(第三换热器14)，有效的增加了室外换热器换热面积，提高了热泵系统能效比；(2)冬季制热除霜工况下，热泵机组可以实现融霜过程仍向室内供热，提高了室内热舒适性；(3)传统的空气源热泵缺少低位热源，导致除霜周期长，能耗大(除霜热量主要来自压缩机)，甚至带来热泵运行的安全问题。本系统，实质上除霜过程以室外空气作为热源，克服了以往除霜缺少低位热源的问题，因此具有节能、除霜安全性高的特点；(4)传统除霜依靠压缩机排气口相连的四通换向阀换向除霜，室内外机作为蒸发器和冷凝器的角色转换，导致制冷剂和润滑油在系统内频繁重新分配，四通换向阀换向频率高。本系统的压缩机排气口相连的四通换向阀只有冬夏转换才需要换向，且不存在室内外机作为蒸发器和冷凝器的角色转换的问题，有利于提高系统安全、可靠性。

本系统可以实现正常制热、正常制冷，并且可以实现融霜时段内热泵非间断向建筑供热，保证了系统运行稳定性及室内热舒适性，可推动一种非间断融霜型空气源热泵系统在我国居住建筑领域的应用，并为创建高效、高舒适性的建筑空间提供理论支持和技术储备，为我国城市和农村的建筑节能减排做出贡献，具有非常重要的现实意义。

最后需要说明的是，本发明的方案还可以有效地避免出现(1)融化霜水蒸发水蒸气对其他支路结霜的影响；(2)融霜水低落等对其他支路的影响；(3)空气串流等对融霜管路融霜速度的影响；(4)融霜支路和非融霜支路之间的热量传递引起的热量损失。此外，独立式的双室外换热器的配置方式，风机可独立控制，具有调控方便的优点。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种融霜非间断供热的空气源热泵系统，其特征在于，包括依次设于制冷剂回路上的压缩机(1)、第一换向阀(2)、第一换热器(3)、单向阀(5)、第一电磁阀(6)、第二换热器(9)、第三电磁阀(10)和第一节流机构(11)；其中，所述第一换热器(3)位于室内，位于室外的所述第二换热器(9)上串联设置有第三换热器(14)，所述第一换热器(3)与所述第二换热器(9)、所述第三换热器(14)之间设置有第二换向阀(8)。

2.根据权利要求1所述的融霜非间断供热的空气源热泵系统，其特征在于，所述单向阀(5)上并联设置有第二节流机构(4)。

3.根据权利要求1所述的融霜非间断供热的空气源热泵系统，其特征在于，还包括气液分离器(16)，所述气液分离器(16)设置在所述压缩机(1)的回气管路上。

4.根据权利要求1所述的融霜非间断供热的空气源热泵系统，其特征在于，所述第三电磁阀(10)和所述第一节流机构(11)所在的管路上并联设置有第四电磁阀(12)和第三节流机构(13)。

5.根据权利要求4所述的融霜非间断供热的空气源热泵系统，其特征在于，所述第一电磁阀(6)、所述第二换热器(9)和所述第三节流机构(13)所在的管路上并联设置有第二电磁阀(7)。

6.根据权利要求5所述的融霜非间断供热的空气源热泵系统，其特征在于，所述第三电磁阀(10)和所述第一节流机构(11)之间的管路与所述第二电磁阀(7)和所述第三节流机构(13)之间的管路相连通。

7.根据权利要求1所述的融霜非间断供热的空气源热泵系统，其特征在于，所述第二换向阀(8)上并联设置有第五电磁阀(15)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的融霜非间断供热的空气源热泵系统，其特征在于，所述第一换向阀(2)和所述第二换向阀(8)均为四通换向阀。

9.根据权利要求8所述的融霜非间断供热的空气源热泵系统，其特征在于，所述第二换热器(9)和所述第三换热器(14)均位于室外。