CN208920628U - 一种热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热泵系统，属于能量转化设备技术领域。本实用新型所提供的热泵系统包括热泵和外部储能设备，热泵包括外壳和设置在外壳内的压缩机、蒸发器、冷凝器和储热器，通过在冷凝器的两端并联储热器，能够将蒸发器从外界吸附的部分热能储存在储热器内，以便在蒸发器结霜时，将该部分热能传输回蒸发器内，从而将蒸发器上的霜化掉，不仅有利于提高化霜效率，还能够降低化霜成本。此外通过在冷凝器上连接外部储能设备，将冷凝器释放的热能储存至储能介质中，不仅提高了热能的可储存性，还能够实现在电力谷段存储，电力峰段使用，有利于降低该热泵系统的使用成本。

Description

一种热泵系统

技术领域

本实用新型涉及能量转化设备技术领域，尤其涉及一种热泵系统。

背景技术

热泵是一种能够将低位热源的热能转移到高位热源的装置，其主要从自然界的空气中、水或者土壤中获取低品位热能，然后通过电力做功，转化为人们可以利用的高品位热能。热泵主要包括蒸发器和冷凝器，蒸发器通过蒸发冷媒从外界环境中吸收热能，冷凝器通过压缩冷媒释放热能，将热能传递至需要使用热能的外部设备中，例如地暖中。

蒸发器在低温环境工作时，很容易在其表面结霜，从而阻碍了蒸发器与外界环境的热量交互，在极大程度上降低了蒸发器的工作效率。现有技术中一般是利用外部热源来化霜，例如利用储水箱内的供热水来进行化霜，不仅结构复杂，化霜时间长，成本高，且影响供热水的供热温度。此外，现有的热泵的冷凝器一般输出的是热能较高的空气，空气中的热能不仅不易储存，且无法实现在电力谷段存储，电力峰段使用，不便于降低使用成本。

因此，如何提出一种能够解决上述问题的热泵是现在亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热泵系统，该热泵系统不仅化霜效率高，化霜成本低，且输出的热能便于存储，易于使用，且使用成本较低。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种热泵系统，包括：

热泵，所述热泵包括外壳和设置在所述外壳内的压缩机、蒸发器、冷凝器和储热器，所述压缩机的吸气口和排气口分别与四通阀上的第一端口和第二端口连接，所述四通阀的第三端口和第四端口之间连接有所述蒸发器和所述冷凝器，所述储热器通过第一管路并联在所述冷凝器的两端，设置有所述冷凝器并与所述第一管路并联的第二管路上设置有第二开关阀；

外部储能设备，所述外部储能设备位于所述外壳的外部，所述外部储能设备内设置有储能介质，并通过介质管连通在所述冷凝器的两端。

作为优选，所述第一管路上设置有第一开关阀。

作为优选，所述蒸发器通过第三管路与所述第一管路和所述第二管路连接，所述第二管路上设置有节流阀。

作为优选，所述第一开关阀和所述第二开关阀均为电磁阀。

作为优选，所述外部储能设备包括热水箱和冷水箱，所述介质管包括热水管和冷水管，所述热水箱通过所述热水管连接在所述冷凝器的一端，所述冷水箱通过所述冷水管连接在所述冷凝器的另一端。

作为优选，所述热水箱和所述冷水箱之间通过混合管连接有混合箱。

作为优选，所述热水箱、所述冷水箱和所述混合箱上均设置有出水管，所述出水管上设置有第三开关阀。

作为优选，所述热水管、所述冷水管和所述混合管上均设置有温度检测器。

作为优选，所述混合管包括第一混合管和第二混合管，所述第一混合管用于连接所述热水箱和所述混合箱，所述第二混合管用于连接所述冷水箱和所述混合箱。

作为优选，所述第一混合管和所述第二混合管上均设置有流量阀。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种热泵系统，该热泵系统包括热泵和外部储能设备，热泵包括外壳和设置在外壳内的压缩机、蒸发器、冷凝器和储热器，通过在冷凝器的两端并联储热器，能够将蒸发器从外界吸附的部分热能储存在储热器内，以便在蒸发器结霜时，将该部分热能传输回蒸发器内，从而将蒸发器上的霜化掉，不仅有利于提高化霜效率，还能够降低化霜成本。此外通过在冷凝器上连接外部储能设备，将冷凝器释放的热能储存至储能介质中，不仅提高了热能的可储存性，还能够实现在电力谷段存储，电力峰段使用，有利于降低该热泵系统的使用成本。

附图说明

图1是本实用新型所提供的热泵系统的结构示意图；

图2是本实用新型所提供的热泵系统处于供暖模式的结构示意图；

图3是本实用新型所提供的热泵系统处于供暖+储能模式的结构示意图；

图4是本实用新型所提供的热泵系统处于除霜模式的结构示意图。

图中：

1、外壳；2、压缩机；3、蒸发器；4、冷凝器；5、储热器；6、四通阀；7、第一开关阀；8、第一管路；9、第二开关阀；10、第二管路；11、第三管路；12、节流阀；13、热水箱；14、冷水箱；15、热水管；16、冷水管；17、混合箱；18、第三开关阀；19、温度检测器；20、流量阀。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实施例提供了一种热泵系统，该热泵系统能够用于地暖系统中，为地暖提供热量。具体的，如图1所示，该热泵系统包括热泵和外部储能设备，热泵具体包括外壳1、压缩机2、四通阀6、蒸发器3、冷凝器4和储热器5，外壳1为热泵的容纳部件和防护部件，其内设置有容纳压缩机2、蒸发器3、冷凝器4和储热器5的容纳空间。压缩机2具有两个气口，分别为吸气口和排气口，压缩机2的吸气口与四通阀6的第一端口连接，第一端口和四通阀6内的第三端口连接，压缩机2的排气口与四通阀6的第二端口连接，第二端口与四通阀6内的第四端口连接。第三端口和第四端口之间通过管路依次串联有蒸发器3和冷凝器4。

蒸发器3能够将低温的制冷剂冷凝液体气化形成气体，在气化过程中从外界的空气中吸收热能，并将携带有热能的制冷剂气体传输至压缩机2内。压缩机2是一种流体机械，其在电机的运转下能够将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体，并将高温高压的制冷剂气体传输至冷凝器4中。冷凝器4能够将高温高压的制冷剂气体液化为制冷剂冷凝液体，从而将气体中的热能释放出来传给外部储能设备，并将释放热能后形成的制冷剂冷凝液体传输回蒸发器3内，实现下一次吸热。外部储能设备设置在热泵外壳1的外部，并通过介质管连通在冷凝器4的两端。外部储能设备内设置有储能介质，以便将冷凝器4释放出的热能储存起来，以备必要时使用。

由于蒸发器3在低温环境工作时，很容易在其表面结霜，为了能够实现高效率、低成本化霜，在该热泵系统中设置有储热器5，储热器5内设置有相变材料。具体的，利用第一管路8将储热器5并联设置在冷凝器4的两端，从而在压缩机2内的高温高压的制冷剂气体进入冷凝器4时，将制冷剂气体分流，使部分制冷剂气体进入储热器5内，由于制冷剂气体的温度高于相变材料的相变点，相变材料融化从而将热能存储在储热器5内。为了便于热泵在供暖+储能模式和除霜模式下切换，在设置有冷凝器4并与储热器5并联的第二管路10上设置有控制第二管路10通断的第二开关阀9。进一步地，为了使热泵在具有供暖+储能模式和除霜模式的前提下兼具供暖模式，在第一管路8上设置有控制第一管路8通断的第一开关阀7。第一开关阀7和第二开关阀9均采用电磁阀。进一步地，在本实施例中，第二开关阀9的数量为两个，分别设置在冷凝器4的两侧。第一管路8和第二管路10通过第三管路11与蒸发器3连接，并且第三管路11上还设置有节流阀12，从而改变制冷剂冷凝液体的压力后将冷剂冷凝液体传输回蒸发器3。

由于压缩机2、蒸发器3、冷凝器4等部件均为电力部件，在工作工程中均需耗费大量的电能，通过设置储热器5能够在电力谷段时，将部分热能存储在储热器5，以便在电力峰段时使用于化霜，从而在极大程度上降低了化霜所需的成本。且相较于现有技术中利用外部热源对蒸发器3由外向内实现化霜，在本实施例中，通过将制冷剂回流至储热器5内，带走相变材料内存储的热量后再回流至蒸发器3内，实现由内向外的化霜，在极大程度上提高了化霜效率和化霜效果，通过储热器5化霜与现有技术中采用外部热源化霜的各项参数对比表如表1所示。

表1

进一步地，外部储能设备包括热水箱13和冷水箱14，热水箱13通过热水管15连接在冷凝器4的一端，冷水箱14通过冷水管16连接在冷凝器4的另一端。冷水箱14内盛放有冷水，冷水通过冷水管16进入冷凝器4里面，然后被冷凝器4里面的热能加热变成热水后，通过热水管15进入热水箱13内存储，热水箱13内的热水可以被用于地暖系统中。

为了便于获得预设温度的温水，提高用户的使用体验，在热水箱13和冷水箱14之间通过混合管连接有混合箱17。具体地，混合管包括第一混合管和第二混合管，第一混合管用于连接热水箱13和混合箱17，第二混合管用于连接冷水箱14和混合箱17。通过在第一混合管和第二混合管上设置流量阀20，能够调控进入混合箱17内的热水和冷水的流量，从而调节混合箱17内的温水的温度。进一步地，在热水箱13、冷水箱14和混合箱17上均设置有出水管，出水管上设置有第三开关阀18，以便将热水箱13、冷水箱14和混合箱17导出。此外，在热水管15、冷水管16和混合管上还均设置有温度检测器19，以便实时监测热水管15、冷水管16和混合管内水的温度，从而从出水管内获取特定温度的水。

上述热泵系统具有三个模式，具体为供暖模式、供暖+储能模式和除霜模式。

当热泵系统处于供暖模式时，如图2所示，第一开关阀7关闭，第二开关阀9打开，制冷剂从蒸发器3中流出，然后依次通过四通阀6的第三端口、四通阀6的第一端口、压缩机2、四通阀6的第二端口、四通阀6的第四端口、第二开关阀9、冷凝器4、节流阀12后回流至蒸发器3中，在该过程中制冷剂不经过储热器5，储热器5无法储能，所有制冷剂全部通过冷凝器4，以便将全部热能传递给冷水。

当热泵系统处于供暖+储能模式时，如图3所示，第一开关阀7和第二开关阀9全部打开，制冷剂从蒸发器3中流出，然后依次通过四通阀6的第三端口、四通阀6的第一端口、压缩机2、四通阀6的第二端口、四通阀6的第四端口后分流，一部分制冷剂进入冷凝器4被冷水吸收，剩余的部分进入储热器中进行储能，最后释放完热能的制冷剂回流至蒸发器3中。

当热泵系统处于除霜模式时，如图4所示，第一开关阀7打开，第二开关阀9关闭，制冷剂反向流动，将储热器中储存的热能传输回蒸发器3中，从而实现除霜作业。当然也可以将储热器中储存的热能一部分传输回蒸发器3中实现除霜作业，另外的部分传输回冷凝器4中，实现冷水的加热。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热泵系统，其特征在于，包括：

热泵，所述热泵包括外壳(1)和设置在所述外壳(1)内的压缩机(2)、蒸发器(3)、冷凝器(4)和储热器(5)，所述压缩机(2)的吸气口和排气口分别与四通阀(6)上的第一端口和第二端口连接，所述四通阀(6)的第三端口和第四端口之间连接有所述蒸发器(3)和所述冷凝器(4)，所述储热器(5)通过第一管路(8)并联在所述冷凝器(4)的两端，设置有所述冷凝器(4)并与所述第一管路(8)并联的第二管路(10)上设置有第二开关阀(9)；

外部储能设备，所述外部储能设备位于所述外壳(1)的外部，所述外部储能设备内设置有储能介质，并通过介质管连通在所述冷凝器(4)的两端。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，

所述第一管路(8)上设置有第一开关阀(7)。

3.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，

所述蒸发器(3)通过第三管路(11)与所述第一管路(8)和所述第二管路(10)连接，所述第二管路(10)上设置有节流阀(12)。

4.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，

所述第一开关阀(7)和所述第二开关阀(9)均为电磁阀。

5.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，

所述外部储能设备包括热水箱(13)和冷水箱(14)，所述介质管包括热水管(15)和冷水管(16)，所述热水箱(13)通过所述热水管(15)连接在所述冷凝器(4)的一端，所述冷水箱(14)通过所述冷水管(16)连接在所述冷凝器(4)的另一端。

6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，

所述热水箱(13)和所述冷水箱(14)之间通过混合管连接有混合箱(17)。

7.根据权利要求6所述的热泵系统，其特征在于，

所述热水箱(13)、所述冷水箱(14)和所述混合箱(17)上均设置有出水管，所述出水管上设置有第三开关阀(18)。

8.根据权利要求7所述的热泵系统，其特征在于，

所述热水管(15)、所述冷水管(16)和所述混合管上均设置有温度检测器(19)。

9.根据权利要求6所述的热泵系统，其特征在于，

所述混合管包括第一混合管和第二混合管，所述第一混合管用于连接所述热水箱(13)和所述混合箱(17)，所述第二混合管用于连接所述冷水箱(14)和所述混合箱(17)。

10.根据权利要求9所述的热泵系统，其特征在于，

所述第一混合管和所述第二混合管上均设置有流量阀(20)。