CN209116576U - 一种可连续供热除霜的空气源热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可连续供热除霜的空气源热泵机组。本实用新型包括压缩机、油分离器、四通换向阀、单向阀、室外换热器、气液分离器、相变蓄热器、电子膨胀阀、室内换热器、高压储液器、蒸发压力调节阀；空气源热泵机组增加了相变蓄热器作为低位热源，提高了除霜时的换热温差，缩短了除霜时间。本系统采用了分块除霜，实现了除霜的同时仍可向室内供热，保证了室内温度的基本恒定，提高了房间的舒适性，而且除霜热量由外环境提供，能够减少能耗，满足节能环保要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及空气源热泵机组技术领域，特别是涉及一种可连续供热除霜的空气源热泵机组。
背景技术
基于我国能源产业的基本国情，大力发展可再生能源、替代常规矿物燃料能源是我国能源发展战略的一个重要方面。热泵技术是利用低温可再生能源的有效技术之一，能够很好地解决能源消费与环境保护之间的矛盾。随着各种类型的空气源热泵应用的日益广泛，其结、除霜问题也变得越来越突出。霜层的逐渐增厚加大了空气流过翅片管时的阻力，降低了空气流量，使翅片管的传热效率降低，从而导致翅片管内制冷剂蒸发不充分、风机功耗增加、蒸发器能力大幅度下降、制热量衰减等问题。因此，空气源热泵在结霜工况下的周期性除霜是保障其正常运行的必要环节。
目前普遍采用的除霜方式是热气旁通除霜和逆循环除霜两种，缺点是：热气旁通除霜时间长，除霜时压缩机高负荷运行，对压缩机会产生一定的冲击，并且除霜效果受结霜量、低位热源不足、除霜控制系统不完善等因素影响，导致除霜往往不稳定；逆循环除霜速度慢，由于需要从房间中吸取热量，室内温度急剧下降，降低了室内环境的舒适性，并且高低压对接过程会对系统各部件产生比较严重的冲击，系统可靠性受到影响。另一方面，系统中不仅除霜过程会增加能耗，而且除霜结束后恢复供热时还需要“补偿”除霜时从供热环境空间吸收的热量。同时，空气源热泵机组在恶劣工况下，除霜运行时常出现故障。基于此，如何降低除霜能耗，保证除霜稳定性，减少除霜过程对供热环境空间的影响对解决空气源热泵应用问题具有重要的理论意义和实用价值。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种可连续供热除霜的空气源热泵机组。
为实现本实用新型的目的所采用的设计方案是:
一种可连续供热除霜的空气源热泵机组，包括压缩机1、油分离器2、四通换向阀、单向阀、室外换热器、气液分离器6、相变蓄热器7、电子膨胀阀、室内换热器9、高压储液器10、蒸发压力调节阀11；
所述油分离器2与压缩机1、电磁阀一F1、四通换向阀一3-1相连，四通换向阀一3-1与电磁阀二F2、电磁阀三F3、电磁阀四F4、室内换热器9相连，室内换热器9与电磁阀六F6、电磁阀九F9、电子膨胀阀四8-4相连，高压储液器 10与电磁阀九F9、电磁阀七F7、电磁阀八F8相连，电子膨胀阀二8-2与电磁阀七F7、单向阀二4-2相连，电子膨胀阀三8-3与电磁阀八F8、单向阀三4-3 相连，室外换热器一5-1与单向阀二4-2、单向阀六4-6、四通换向阀二3-2相连，室外换热器二5-2与单向阀三4-3、单向阀七4-7、四通换向阀三3-3相连，电磁阀一F1与电磁阀三F3、电磁阀四F4相连，四通换向阀二3-2与电磁阀三 F3、室外换热器一5-1、单向阀四4-4相连，四通换向阀二3-2的D端分别连接单向阀一4-1、电磁阀二F2、电磁阀十一F11，四通换向阀三3-3与电磁阀四 F4、室外换热器二5-2、单向阀五4-5相连，四通换向阀三3-3的D端分别连接单向阀一4-1、电磁阀二F2、电磁阀十一F11，气液分离器6与压缩机1、单向阀四4-4、单向阀五4-5相连，电磁阀五F5与单向阀六4-6、单向阀七4-7、电磁阀十F10、电磁阀六F6、电子膨胀阀一8-1相连，相变蓄热器7与单向阀一 4-1、蒸发压力调节阀11、电子膨胀阀一8-1相连，电磁阀十F10与电子膨胀阀四8-4、单向阀六4-6、单向阀七4-7相连。
所述冬季制热过程可实现制热与蓄热同时进行，制热与除霜同时进行，并且可使并联的室外换热器一5-1与室外换热器二5-2实现单独除霜。当室外换热器一5-1除霜时，室外换热器二5-2正常制热，同理，当室外换热器二5-2 除霜时，室外换热器一5-1正常制热，以此保证室内的舒适性，把除霜对制热的影响降到最低，并达到节能环保的效果。
所述制热与蓄热同时进行过程，电磁阀二F2、电磁阀十F10、电磁阀十一 F11关闭，其余电磁阀全开，油分离器2与压缩机1、电磁阀一F1、四通换向阀一3-1相连，室内换热器9与四通换向阀一3-1、电磁阀六F6、电磁阀九F9相连，高压储液器10与电磁阀九F9、电磁阀七F7、电磁阀八F8相连，电子膨胀阀二8-2与电磁阀七F7、单向阀二4-2相连，电子膨胀阀三8-3与电磁阀八F8、单向阀三4-3相连，室外换热器一5-1与单向阀二4-2、四通换向阀二3-2相连，室外换热器二5-2与单向阀三4-3、四通换向阀三3-3相连，电磁阀一F1与电磁阀三F3、电磁阀四F4相连，四通换向阀二3-2与电磁阀三F3、室外换热器一5-1、单向阀一4-1、单向阀四4-4相连，四通换向阀三3-3与电磁阀四F4、室外换热器二5-2、单向阀一4-1、单向阀五4-5相连，气液分离器6与压缩机 1、单向阀四4-4、单向阀五4-5相连，电磁阀五F5与电磁阀六F6、电子膨胀阀一8-1相连，相变蓄热器7与单向阀一4-1、电子膨胀阀一8-1相连。
所述制热与除霜同时进行过程，当室外换热器一5-1除霜时，室外换热器二5-2正常制热，电磁阀二F2、电磁阀四F4、电磁阀六F6、电磁阀七F7、电磁阀十F10关闭，其余电磁阀全开，油分离器2与压缩机1、电磁阀一F1、四通换向阀一3-1相连，室内换热器9与四通换向阀一3-1、电磁阀九F9相连，高压储液器10与电磁阀九F9、电磁阀八F8相连，电子膨胀阀三8-3与电磁阀八F8、单向阀三4-3相连，室外换热器一5-1与单向阀六4-6、四通换向阀二 3-2相连，室外换热器二5-2与单向阀三4-3、四通换向阀三3-3相连，电磁阀一F1与电磁阀三F3相连，四通换向阀二3-2与电磁阀三F3、室外换热器一5-1、单向阀四4-4、电磁阀十一F11相连，四通换向阀三3-3与室外换热器二5-2、单向阀五4-5相连，气液分离器6与压缩机1、单向阀四4-4、单向阀五4-5相连，电磁阀五F5与单向阀六4-6、电子膨胀阀一8-1相连，相变蓄热器7与蒸发压力调节阀11、电子膨胀阀一8-1相连。
所述夏季制冷过程，电磁阀二F2、电磁阀三F3、电磁阀四F4、电磁阀十 F10打开，油分离器2与压缩机1、电磁阀一F1、四通换向阀一3-1相连，四通换向阀一3-1与电磁阀二F2、电磁阀三F3、电磁阀四F4、室内换热器9相连，室内换热器9与电子膨胀阀四8-4相连，室外换热器一5-1与单向阀六4-6、四通换向阀二3-2相连，室外换热器二5-2与单向阀七4-7、四通换向阀三3-3相连，四通换向阀二3-2与电磁阀三F3、室外换热器一5-1、单向阀四4-4、电磁阀二F2相连，四通换向阀三3-3与电磁阀四F4、室外换热器二5-2、单向阀五 4-5、电磁阀二F2相连，气液分离器6与压缩机1、单向阀四4-4、单向阀五4-5 相连，电磁阀十F10与电子膨胀阀四8-4、单向阀六4-6、单向阀七4-7相连。
所述除霜过程的时间控制采用室内、室外双传感器除霜法，并且增设室外环境RH传感器，直接或间接检测蒸发器表面的结霜状况，判断是否应该启动除霜循环，在除霜达到预期效果时，及时中止除霜，从而有效避免误除霜。
所述相变蓄热器7选用的相变材料为PCM-29℃，使用周期在20年以上，再根据最大结霜量时除霜的需热量进行蓄热器容量的设计。
所述压缩机1采用全封闭式涡旋式压缩机，提高了其安全性；所述室内换热器9、室外换热器一5-1与室外换热器二5-2均采用翅片式换热器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型的可连续供热除霜的空气源热泵机组采用了分块除霜，实现了除霜的同时仍可向室内供热，保证了室内温度的基本恒定，提高了房间的舒适性。
2、本实用新型的可连续供热除霜的空气源热泵机组增加了相变蓄热器7作为低位热源，对室内环境影响小，提高了能源利用率，缩短了除霜时间。
3、本实用新型的可连续供热除霜的空气源热泵机组采用了并列的室外换热器5-1与室外换热器5-2，增大了换热面积，使换热系数有所增加，提高了系统的COP。
4、本实用新型的可连续供热除霜的空气源热泵机组相比于传统的电加热除霜和逆循环除霜系统的初投资，增加了相变蓄热器7的投资，但从本实用新型的空气源热泵机组的节能效果和使用年限分析，本系统更加经济。
附图说明
图1所示为本实用新型的可连续供热除霜的空气源热泵机组制热与蓄热同时进行过程的原理图，
图2所示为制热与除霜同时进行过程的原理图，
图3所示为制冷过程的原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型的可连续供热除霜的空气源热泵机组的原理图如图1、图2或图3所示，包括压缩机1、油分离器2、四通换向阀、单向阀、室外换热器、气液分离器6、相变蓄热器7、电子膨胀阀、室内换热器9、高压储液器10、蒸发压力调节阀11；
所述油分离器2与压缩机1、电磁阀一F1、四通换向阀一3-1相连，四通换向阀一3-1与电磁阀二F2、电磁阀三F3、电磁阀四F4、室内换热器9相连，室内换热器9与电磁阀六F6、电磁阀九F9、电子膨胀阀四8-4相连，高压储液器 10与电磁阀九F9、电磁阀七F7、电磁阀八F8相连，电子膨胀阀二8-2与电磁阀七F7、单向阀二4-2相连，电子膨胀阀三8-3与电磁阀八F8、单向阀三4-3 相连，室外换热器一5-1与单向阀二4-2、单向阀六4-6、四通换向阀二3-2相连，室外换热器二5-2与单向阀三4-3、单向阀七4-7、四通换向阀三3-3相连，电磁阀一F1与电磁阀三F3、电磁阀四F4相连，四通换向阀二3-2与电磁阀三 F3、室外换热器一5-1、单向阀四4-4相连，四通换向阀二3-2的D端分别连接单向阀一4-1、电磁阀二F2、电磁阀十一F11，四通换向阀三3-3与电磁阀四 F4、室外换热器二5-2、单向阀五4-5相连，四通换向阀三3-3的D端分别连接单向阀一4-1、电磁阀二F2、电磁阀十一F11，气液分离器6与压缩机1、单向阀四4-4、单向阀五4-5相连，电磁阀五F5与单向阀六4-6、单向阀七4-7、电磁阀十F10、电磁阀六F6、电子膨胀阀一8-1相连，相变蓄热器7与单向阀一 4-1、蒸发压力调节阀11、电子膨胀阀一8-1相连，电磁阀十F10与电子膨胀阀四8-4、单向阀六4-6、单向阀七4-7相连。
制热与蓄热同时进行过程，电磁阀二F2、电磁阀十F10、电磁阀十一F11 关闭，其余电磁阀全开。低温低压的制冷剂液体经压缩机1压缩后进入油分离器2，将其中携带的润滑油与之分离后输送回压缩机1，之后高温高压的制冷剂气体分为制热和蓄热两条支路。制热支路，高温高压的制冷剂气体经过四通换向阀一3-1d口进a口出，进入室内换热器9达到制热目的，再经过电磁阀九F9 进入高压储液器10，之后通过电子膨胀阀七F7与电子膨胀阀八F8节流降压后进入并列的室外换热器一5-1与室外换热器二5-2，再通过四通换向阀二3-2c口进b口出、四通换向阀三3-3c口进b口出，进入气液分离器6完成分离过程，最后回到压缩机1。蓄热支路，高温高压的制冷剂气体经过四通换向阀二 3-2a口进d口出、四通换向阀三3-3a口进d口出，进入相变蓄热器7完成蓄热过程，再经过电子膨胀阀一8-1、电磁阀五F5、电磁阀六F6与制热支路的制冷剂气体相混合后进入室内换热器9。
制热与除霜同时进行过程，采用分块除霜，当室外换热器一5-1除霜时，室外换热器二5-2正常制热，电磁阀二F2、电磁阀四F4、电磁阀六F6、电磁阀七F7、电磁阀十F10关闭，其余电磁阀全开。低温低压的制冷剂液体经压缩机 1压缩后进入油分离器2，将其中携带的润滑油与之分离后输送回压缩机1，之后高温高压的制冷剂气体分为制热和除霜两条支路。制热支路，高温高压的制冷剂气体经过四通换向阀一3-1d口进a口出，进入室内换热器9达到制热目的，再经过电磁阀九F9进入高压储液器10，之后通过电子膨胀阀八F8节流降压后进入室外换热器二5-2，再通过四通换向阀三3-3c口进b口出，进入气液分离器6完成分离过程，最后回到压缩机1。除霜支路，高温高压的制冷剂气体经过四通换向阀二3-2a口进c口出，进入室外换热器一5-1完成除霜过程，再经过单向阀六4-6、电子膨胀阀一8-1进入相变蓄热器7，之后经过蒸发压力调节阀11与四通换向阀二3-2d口进b口出，与制热支路的制冷剂液体相混合后进入气液分离器6再回到压缩机1。
制冷过程，电磁阀二F2、电磁阀三F3、电磁阀四F4、电磁阀十F10打开，低温低压的制冷剂液体经压缩机1压缩后，高温高压的制冷剂气体经过四通换向阀一3-1d口进b口出，再通过四通换向阀二3-2a口进c口出、四通换向阀三3-3a口进c口出，进入并联的室外换热器一5-1与室外换热器二5-2，再经过电磁阀十F10、电子膨胀阀四8-4节流降压后进入室内换热器9达到制冷目的，之后经过电磁阀二F2、四通换向阀二3-2d口进b口出、四通换向阀三3-3d口进b口出，进入气液分离器6再回到压缩机1。
本实用新型的空气源热泵机组蓄热时从相变蓄热器7流出的高温制冷剂气体进入室内换热器9，提高了能源利用率；除霜时从相变蓄热器7中吸热后的制冷剂经压缩机1压缩后，再进入室外换热器一5-1进行除霜，提高了换热温差，缩短了除霜时间，节省了电能。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1.一种可连续供热除霜的空气源热泵机组，其特征在于，包括压缩机(1)、油分离器(2)、四通换向阀、单向阀、室外换热器、气液分离器(6)、相变蓄热器(7)、电子膨胀阀、室内换热器(9)、高压储液器(10)、蒸发压力调节阀(11)；
所述油分离器(2)与压缩机(1)、电磁阀一(F1)、四通换向阀一(3-1)相连，四通换向阀一(3-1)与电磁阀二(F2)、电磁阀三(F3)、电磁阀四(F4)、室内换热器(9)相连，室内换热器(9)与电磁阀六(F6)、电磁阀九(F9)、电子膨胀阀四(8-4)相连，高压储液器(10)与电磁阀九(F9)、电磁阀七(F7)、电磁阀八(F8)相连，电子膨胀阀二(8-2)与电磁阀七(F7)、单向阀二(4-2)相连，电子膨胀阀三(8-3)与电磁阀八(F8)、单向阀三(4-3)相连，室外换热器一(5-1)与单向阀二(4-2)、单向阀六(4-6)、四通换向阀二(3-2)相连，室外换热器二(5-2)与单向阀三(4-3)、单向阀七(4-7)、四通换向阀三(3-3)相连，电磁阀一(F1)与电磁阀三(F3)、电磁阀四(F4)相连，四通换向阀二(3-2)与电磁阀三(F3)、室外换热器一(5-1)、单向阀四(4-4)相连，四通换向阀二(3-2)的D端分别连接单向阀一(4-1)、电磁阀二(F2)、电磁阀十一(F11)，四通换向阀三(3-3)与电磁阀四(F4)、室外换热器二(5-2)、单向阀五(4-5)相连，四通换向阀三(3-3)的D端分别连接单向阀一(4-1)、电磁阀二(F2)、电磁阀十一(F11)，气液分离器(6)与压缩机(1)、单向阀四(4-4)、单向阀五(4-5)相连，电磁阀五(F5)与单向阀六(4-6)、单向阀七(4-7)、电磁阀十(F10)、电磁阀六(F6)、电子膨胀阀一(8-1)相连，相变蓄热器(7)与单向阀一(4-1)、蒸发压力调节阀(11)、电子膨胀阀一(8-1)相连，电磁阀十(F10)与电子膨胀阀四(8-4)、单向阀六(4-6)、单向阀七(4-7)相连。
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