CN211120090U - 一种利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统，包括压缩机；压缩机的出口通过设置蓄热器的管路，与冷凝器的进口相连；冷凝器的出口与气液分离器的进口相连；气液分离器的液相出口，通过设置第一节流装置的管路与蒸发冷凝器低压侧入口相连；气液分离器气相出口分别与蓄热器以及蒸发冷凝器的高压侧入口相连；蒸发冷凝器的高压侧出口与第二节流装置的入口相连；第二节流装置的出口与蒸发器的入口相连；蒸发器的出口分别与蒸发冷凝器低压侧出口及压缩机的入口相连。本实用新型在传统自复叠空气源热泵系统基础上配置蓄热器和辅助节流装置，能够提供足够的除霜热量及在除霜过程连续制热，提高系统除霜时的稳定性和能源利用率。

Description

一种利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统

技术领域

本发明涉及自复叠空气源热泵除霜技术领域，特别是涉及一种利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统。

背景技术

空气源热泵关键性技术问题是结霜除霜问题，对其舒适性影响和制热影响效果显著。目前，空气源热泵广泛使用的两种热力除霜方法是：逆循环除霜和热气旁通除霜。

其中，自复叠空气源热泵进行逆循环除霜除霜的能量，来自压缩机做功和从室内侧吸收的热量，除霜时间较短。但是存在一些缺点：逆循环除霜存在四通换向阀切换导致噪音的问题，并且四通换向阀换向动作频繁，可能会导致四通阀的损坏，降低系统的可靠性；除霜模式时，高低压部分切换后容易出现“喷油”现象，由制热转换为除霜模式时，系统压力波动剧烈，产生机械冲击力比较大。

而热气旁通除霜，解决了逆循环除霜的部分缺点，除霜时系统参数变化平稳，舒适性相对较好，没有气流躁动等问题。但是，热气旁通除霜能量仅来自于压缩机做功，除霜时间相对较长；除霜时，空气侧换热器出口会存在大量的液态工质，导致气液分离器积存液较多，可能会导致压缩机吸气带液，严重时甚至导致液击现象，影响系统运行的可靠性。

此外，以上两种除霜方法在除霜过程中，室内换热器的风机均需停机，除霜结束后，室内换热器表面温度达到一定值后才能开启风机恢复供热。

因此，针对自复叠空气源热泵除霜方法，还需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统。

为此，本发明提供了一种利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统，包括压缩机；

压缩机的制冷剂出口，通过设置蓄热器的管路，与冷凝器的制冷剂进口相连；

冷凝器的制冷剂出口，与气液分离器的制冷剂进口相连；

气液分离器底部的液相出口，通过设置第一节流装置的管路，与蒸发冷凝器的低压侧入口相连；

气液分离器顶部的气相出口，分别与蓄热器以及蒸发冷凝器的高压侧入口相连；

蓄热器的出口连接第三节流装置的入口，第三节流装置的出口连接蒸发器的制冷剂入口；

蒸发冷凝器的高压侧出口，与第二节流装置的入口相连；

第二节流装置的出口，与蒸发器的制冷剂入口相连；

蒸发器的制冷剂出口，分别与蒸发冷凝器的低压侧出口以及压缩机的制冷剂入口相连。

其中，第一电磁阀位于压缩机的制冷剂出口与蓄热器跨接的支路一上；

第二电磁阀位于压缩机的制冷剂出口与冷凝器入口跨接的支路二上；

第三电磁阀位于气液分离器的气相出口与蓄热器跨接的支路三上；

第四电磁阀位于气液分离器的气相出口与蒸发冷凝器的高压侧进口跨接的支路四上；

第五电磁阀位于蒸发器的制冷剂出口与蓄热器跨接的支路五上；

第六电磁阀位于支路六上，支路六与蓄热器和第五电磁阀所在的支路五所并联，第六电磁阀与蒸发器的制冷剂出口相连。

其中，第一节流装置、第二节流装置和第三节流装置，均为电子膨胀阀或热力膨胀阀。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统，其结构设计科学，通过在传统自复叠空气源热泵系统的基础上，新增配置蓄热器和辅助节流装置，能够提供足够的除霜热量，以及在除霜过程进行连续制热，提高了系统除霜时的工作稳定性，并提高了能源利用率，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统的结构原理图；

图中：1为压缩机；2为蓄热器；3为冷凝器；4为气液分离器；5为蒸发冷凝器；6为蒸发器；7为第一节流装置；8为第二节流装置；9为第三节流装置；10为第一电磁阀；

11为第二电磁阀；12为第三电磁阀；13为第四电磁阀；14为第五电磁阀；15为第六电磁阀；

16为支路一；17为支路二；18为支路三；19为支路四；20为支路五； 21为支路六。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1，本发明提供了一种利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统，包括压缩机1；

压缩机1的制冷剂出口，通过设置蓄热器2的管路，与冷凝器3的制冷剂进口相连；

冷凝器3的制冷剂出口，与气液分离器4的制冷剂进口相连；

气液分离器4底部的液相出口，通过设置第一节流装置7的管路，与蒸发冷凝器5(即蒸发式冷凝器)的低压侧入口相连；

气液分离器4顶部的气相出口，分别与蓄热器2以及蒸发冷凝器5的高压侧入口相连；

蓄热器2的出口(即与气相出口相对应连通的换热管道出口)连接第三节流装置9的入口，第三节流装置9的出口连接蒸发器6的制冷剂入口；

蒸发冷凝器5的高压侧出口，与第二节流装置8的入口相连；

第二节流装置8的出口，与蒸发器6的制冷剂入口相连；

蒸发器6的制冷剂出口，分别与蒸发冷凝器5的低压侧出口以及压缩机 1的制冷剂入口相连。

对于本发明，需要说明的是，气液分离器4有两个出口，分别为气相和液相，其中：气液分离器4的液相出口与第一节流装置7入口相连，第一节流装置7的出口与蒸发冷凝器5的低压侧入口相连；气液分离器4的气相出口分为两路：一路连接蓄热器2，蓄热器2连接第三节流装置9的入口，第三节流装置9的出口连接蒸发器6的制冷剂入口；另一路与蒸发冷凝器5的高压侧入口相连，蒸发冷凝器5的高压侧出口与第二节流装置8入口相连，第二节流装置8出口与蒸发器6的制冷剂入口相连，蒸发器6的出口，分别连接蒸发冷凝器5的低压侧出口和压缩机1的制冷剂入口。

在本发明中，具体实现上，还包括阀门控制系统，具体包括：第一电磁阀10、第二电磁阀11、第三电磁阀12、第四电磁阀13、第五电磁阀14和第六电磁阀15；

其中，第一电磁阀10位于压缩机1的制冷剂出口与蓄热器2跨接的支路一16上；

第二电磁阀11位于压缩机1的制冷剂出口与冷凝器3入口跨接的支路二17上；

第三电磁阀12位于气液分离器4的气相出口与蓄热器2跨接的支路三 18上；

第四电磁阀13位于气液分离器4的气相出口与蒸发冷凝器5的高压侧进口跨接的支路四19上；

第五电磁阀14位于蒸发器6的制冷剂出口与蓄热器2跨接的支路五20 上；

第六电磁阀15位于支路六21上，支路六21与蓄热器2和第五电磁阀 14所在的支路五20所并联，第六电磁阀15与蒸发器6的制冷剂出口相连。

在本发明中，具体实现上，第一节流装置7、第二节流装置8和第三节流装置9，均为电子膨胀阀或热力膨胀阀。

在本发明中，具体实现上，本发明的系统内的制冷剂为非共沸混合制冷剂，非共沸混合制冷剂由高沸点制冷剂和低沸点制冷剂组成。

为了更加清楚地理解本发明，下面就本发明的自复叠空气源热泵系统的工作循环流程，说明如下：

首先，压缩机1的制冷剂出口输出的过热制冷剂蒸气，进入冷凝器3中被部分冷凝，部分冷凝后的高压非共沸气液两相混合物制冷剂流体进入气液分离器4，被分离为富含低沸点组分的气相和富含高沸点组分的液相两股流体。其中，富含高沸点流体经过第一节流装置7节流后，进入蒸发冷凝器5 低压侧入口吸热；富含低沸点组分的制冷剂经第四电磁阀13进入蒸发冷凝器5的高压侧入口被冷凝，随后流经第二节流装置8节流降温，进入到蒸发器6中，并通过蒸发器6与外界环境的空气进行对流换热，吸收外界环境空气的热量，气化后与蒸发冷凝器5的低压侧出口所输出的富含高沸点组分的制冷剂混合，经第六电磁阀15进入压缩机1的制冷剂入口，完成整个自复叠空气源热泵循环。

此时，第四电磁阀13、第六电磁阀15打开，第三电磁阀12、第五电磁阀14关闭。

为了更加清楚地理解本发明，下面就本发明的自复叠空气源热泵系统的除霜循环流程，说明如下：

首先，压缩机1的制冷剂出口输出的过热制冷剂蒸气，经第二电磁阀11 进入冷凝器3中被部分冷凝，部分冷凝后的高压非共沸气液两相混合物制冷剂流体进入气液分离器4被分离为富含低沸点组分的气相和富含高沸点组分的液相两股流体。其中，富含高沸点流体经过第一节流装置7节流后进入蒸发冷凝器5的低压侧入口吸热；富含低沸点组分的气态制冷剂工质经第三电磁阀12进入蓄热器2中吸热温度升高，之后经第三节流装置9节流降压后进入蒸发器6进行除霜，除霜后与蒸发冷凝器5的低压侧出口所输出的富含高沸点组分的制冷剂混合，经第五电磁阀14进入蓄热器3中吸热蒸发，最后，气态制冷剂被压缩机1的进气口吸入、被压缩，从而完成整个自复叠空气源热泵除霜循环。

此时，第三电磁阀12、第五电磁阀14打开；第四电磁阀13、第六电磁阀15关闭。

需要说明的是，具体实现上，压缩机1的排气进入冷凝器3的管路由蓄热器状态决定，具体体现为：蓄热器2内设有温度传感器，当蓄热材料温度低于温度下限45℃时，第二电磁阀11关闭、第一电磁阀10开启控制压缩机 1的排气进入蓄热器2，从而对蓄热材料进行加热后进入冷凝器3；当蓄热材料达到温度上限50℃时，第一电磁阀10关闭、第二电磁阀11开启，此时蓄热结束，压缩机1的排气直接经第二电磁阀11进入冷凝器3中。

需要说明的是，本发明采用蓄热器，在系统制热时蓄集压缩机排气热量，利用气液分离器气相出口的低沸点气体制冷剂对蒸发器进行除霜，蓄热材料释放蓄集热量，提供足够的除霜热量，并保证进压缩机为过热气体，防止压缩机产生液击，提高系统稳定性。对室外换热器(即蒸发器)进行有效的除霜操作，保证主回路制热的稳定性与经济性，具有一定的生产实践意义。

基于以上技术方案可知，对于本发明提供的一种利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统，旨在解决自复叠空气源热泵除霜时除霜热量来源、不能连续制热等问题。本发明系统包括压缩机、蓄热器、冷凝器、蒸发冷凝器、蒸发器、节流装置、气液分离器和阀门控制系统组成。系统在压缩机后设置有蓄热器，在自复叠空气源热泵进行制热时，蓄热器蓄集压缩机排气热量。在除霜时，利用气液分离器气相出口的低沸点制冷剂，来对室外换热器(即蒸发器)进行除霜，此时蓄热器释放蓄集热量，提供足够的除霜热量，缩短除霜时间。除霜后低沸点工质与经蒸发冷凝器蒸发后的高沸点工质混合后进入蓄热器，吸收热量变为过热气体进入压缩机，防止压缩机产生液击。本发明的系统，能够在室内侧换热器不间断制热的同时，对室外换热器进行除霜，保证系统制热的稳定性。

需要说明的是，对于本发明，任意两个相互连通的部件之间是通过一段管路相连通，如图1所示。

与现有技术相比较，本发明具有以下的技术效果：

1、利用气液分离器气相出口的低沸点工质气体对蒸发器进行热气除霜，除霜时冷凝器仍然持续制热，不会从室内侧吸收能量，不影响用户的舒适性。

2、蓄热器吸收压缩机排气热量，用于加热进蒸发器除霜的低沸点气态工质和除霜后进压缩机前的气液两相混合工质，从而缩短除霜时间，解决除霜时空气侧换热器产生的液态制冷剂无法蒸发问题，避免压缩机液击，提高系统的效率。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统，其结构设计科学，通过在传统自复叠空气源热泵系统的基础上，新增配置蓄热器和辅助节流装置，能够提供足够的除霜热量，以及在除霜过程进行连续制热，提高了系统除霜时的工作稳定性，并提高了能源利用率，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统，其特征在于，包括压缩机(1)；

压缩机(1)的制冷剂出口，通过设置蓄热器(2)的管路，与冷凝器(3)的制冷剂进口相连；

冷凝器(3)的制冷剂出口，与气液分离器(4)的制冷剂进口相连；

气液分离器(4)底部的液相出口，通过设置第一节流装置(7)的管路，与蒸发冷凝器(5)的低压侧入口相连；

气液分离器(4)顶部的气相出口，分别与蓄热器(2)以及蒸发冷凝器(5)的高压侧入口相连；

蓄热器(2)的出口连接第三节流装置(9)的入口，第三节流装置(9)的出口连接蒸发器(6)的制冷剂入口；

蒸发冷凝器(5)的高压侧出口，与第二节流装置(8)的入口相连；

第二节流装置(8)的出口，与蒸发器(6)的制冷剂入口相连；

蒸发器(6)的制冷剂出口，分别与蒸发冷凝器(5)的低压侧出口以及压缩机(1)的制冷剂入口相连。

2.如权利要求1所述的利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统，其特征在于，第一电磁阀(10)位于压缩机(1)的制冷剂出口与蓄热器(2)跨接的支路一(16)上；

第二电磁阀(11)位于压缩机(1)的制冷剂出口与冷凝器(3)入口跨接的支路二(17)上；

第三电磁阀(12)位于气液分离器(4)的气相出口与蓄热器(2)跨接的支路三(18)上；

第四电磁阀(13)位于气液分离器(4)的气相出口与蒸发冷凝器(5)的高压侧进口跨接的支路四(19)上；

第五电磁阀(14)位于蒸发器(6)的制冷剂出口与蓄热器(2)跨接的支路五(20)上；

第六电磁阀(15)位于支路六(21)上，支路六(21)与蓄热器(2)和第五电磁阀(14)所在的支路五(20)所并联，第六电磁阀(15)与蒸发器(6)的制冷剂出口相连。

3.如权利要求1所述的利用低沸点工质热气除霜的自复叠空气源热泵系统，其特征在于，第一节流装置(7)、第二节流装置(8)和第三节流装置(9)，均为电子膨胀阀或热力膨胀阀。

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