CN211650421U

CN211650421U - 一种新型空气源热泵系统

Info

Publication number: CN211650421U
Application number: CN202020023844.9U
Authority: CN
Inventors: 邵振华; 董凯军; 苏林
Original assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Current assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2020-10-09
Anticipated expiration: 2030-01-06

Abstract

本实用新型公开一种新型空气源热泵系统，包括制冷剂循环单元和水循环单元；制冷剂循环单元包括压缩机、四通阀、相变蓄能箱、室内换热器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、节流装置及室外换热器；水循环单元包括相变蓄能箱、第六电磁阀、水泵及室外换热器。本实用新型利用相变蓄能箱当中的相变材料在并联制热蓄能模式、串联制热蓄能模式或者蓄能模式蓄热，放能制热模式时将相变材料蓄存的热量传递至室外换热器来充当系统主要低位热源，室外换热器表面无结霜现象出现，同时能够实现室内冬季持续供热，舒适性得到显著提高。

Description

一种新型空气源热泵系统

技术领域

本实用新型涉及空气源热泵技术领域，具体涉及一种新型空气源热泵系统。

背景技术

空气源热泵是一种节能的供热设备，在国内的商业民用建筑中有着广泛应用。但在相对湿度较高、温度较低的环境中运行时，空气源热泵的室外机翅片将会结霜。

常用的除霜方式主要有逆循环除霜、热气旁通除霜及蓄能除霜3种。逆循环除霜利用四通阀改变制冷剂流向，除霜能量来自于压缩机耗功和从室内吸收的热量。热气旁通除霜不改变制冷剂流向，使压缩机排出的高温气体通过旁通管路直接流向室外换热器进行除霜。蓄能除霜通过在传统的空气源热泵中增设相变蓄能箱，将热泵运行时的部分余热贮存起来，作为热泵除霜时的低位热源，解决传统除霜能量主要来源于压缩机问题，从而提高了机组运行的稳定，但是四通阀需频繁换向实现冬季制热模式与除霜模式之间的切换，易磨损且噪音较大，系统参数变化较大，同时在由制热模式切换至除霜模式运行时，无压缩机向室内供热，室内环境舒适性降低。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种新型空气源热泵系统，利用相变蓄能箱当中的相变材料在并联制热蓄能模式、串联制热蓄能模式或者蓄能模式蓄热，放能制热模式时将相变材料蓄存的热量传递至室外换热器来充当系统主要低位热源，室外换热器表面无结霜现象出现，能够实现室内冬季持续供热，舒适性得到显著提高。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种新型空气源热泵系统，包括制冷剂循环单元和水循环单元；所述制冷剂循环单元通过相变蓄能箱及室外换热器与所述水循环单元连接；所述制冷剂循环单元包括压缩机、四通阀、相变蓄能箱、室内换热器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、节流装置及室外换热器；所述水循环单元包括相变蓄能箱、第六电磁阀、水泵及室外换热器。

优选地，所述压缩机的出口与四通阀相连接，四通阀与第一电磁阀及第二电磁阀相连接，第一电磁阀与室内换热器及第三电磁阀相连接，第二电磁阀与相变蓄能箱相连接，室内换热器与第五电磁阀相连接，相变蓄能箱与第三电磁阀及第四电磁阀相连接，第四电磁阀及第五电磁阀与节流装置相连接，节流装置与室外换热器相连接，室外换热器与四通阀相连接，形成制冷剂循环单元；所述相变蓄能箱与第六电磁阀相连接，第六电磁阀与水泵相连接，水泵与室外换热器相连接，室外换热器与相变蓄能箱相连接，形成水循环单元。

优选地，所述室外换热器为双通道管翅式换热器；所述节流装置为电子膨胀阀、热力膨胀阀或毛细管。

优选地，所述相变蓄能箱通过相变材料PCM对制冷工质进行能量交换并进行储能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、冬季通过切换电磁阀可获取制热、并联制热蓄能、串联制热蓄能、蓄能及放能制热五种运行模式，五种运行模式下四通阀始终逆向运行，无需改变制冷剂流向，克服了常规蓄能除霜空气源热泵冬季四通阀切换带来的一系列问题。

2、在蓄能除霜的基础上采用一种新型双通道翅片式换热器，利用相变蓄能箱当中的相变材料在并联制热蓄能模式、串联制热蓄能模式或者蓄能模式蓄热，放能制热模式时将相变材料蓄存的热量传递至室外换热器来充当系统主要低位热源，室外换热器表面无结霜现象出现，能够实现室内冬季持续供热，解决了常规蓄能除霜空气源热泵制热模式与除霜模式相互切换带来的舒适性问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例的新型空气源热泵系统示意图；

图2是本实用新型实施例的新型空气源热泵系统的六种运行模式下室内换热器、相变蓄能箱与室外换热器状态图；

图3是本实用新型实施例的新型空气源热泵系统的六种运行模式下各阀门的状态图；

附图标记说明：1-压缩机；2-四通阀；3-相变蓄能箱；4-室内换热器；5-第一电磁阀；6- 第二电磁阀；7-第三电磁阀；8-第四电磁阀；9-第五电磁阀；10-节流装置；11-室外换热器； 12-第六电磁阀；13-水泵。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例的一种新型空气源热泵系统，包括制冷剂循环单元、水循环单元以及配套的控制模块。

制冷剂循环单元通过相变蓄能箱3及室外换热器11与水循环单元连接。

制冷剂循环单元包括压缩机1、四通阀2、相变蓄能箱3、室内换热器4、第一电磁阀5、第二电磁阀6、第三电磁阀7、第四电磁阀8、第五电磁阀9、节流装置10和室外换热器11。压缩机1的出口与四通阀2相连接，四通阀2与第一电磁阀5及第二电磁阀6相连接，第一电磁阀5与室内换热器4及第三电磁阀7相连接，第二电磁阀6与相变蓄能箱3相连接，室内换热器4与第五电磁阀9相连接，相变蓄能箱3与第三电磁阀7及第四电磁阀8相连接，第四电磁阀8及第五电磁阀9与节流装置10相连接，节流装置10与室外换热器11相连接，室外换热器11与四通阀2相连接。

水循环单元包括相变蓄能箱3、第六电磁阀12、水泵13及室外换热器11。相变蓄能箱3 与第六电磁阀12相连接，第六电磁阀12与水泵13相连接，水泵13与室外换热器11相连接，室外换热器11与相变蓄能箱3相连接。

室外换热器11为双通道管翅式换热器。节流装置10为电子膨胀阀，也可以为热力膨胀阀，也可以为毛细管。

相变蓄能箱3通过相变材料PCM对制冷工质进行能量交换并进行储能。

如图2和图3所示，本实施例的新型空气源热泵系统，通过切换四通阀2与电磁阀可获取制冷、制热、并联制热蓄能、串联制热蓄能、蓄能及放能制热六种运行模式。

制冷模式：开启第一电磁阀5及第五电磁阀9，四通阀2正向运行，关闭第二电磁阀6、第三电磁阀7、第四电磁阀8及第六电磁阀12。制冷剂被压缩机1压缩形成高温制冷剂，高温制冷剂流到室外换热器11中冷凝降温，冷凝后的制冷剂经过节流装置10节流进入室内换热器4，在室内换热器4内，制冷剂吸收热量蒸发，实现室内环境的制冷，蒸发后的制冷剂气体回到压缩机1当中进行压缩，如此完成制冷循环。

制热模式：开启第一电磁阀5及第五电磁阀9，四通阀2逆向运行，关闭第二电磁阀6、第三电磁阀7、第四电磁阀8及第六电磁阀12，制冷剂被压缩机1压缩形成高温制冷剂。高温制冷剂流到室内换热器4中放出热量冷凝，实现室内环境的制热，冷凝后的制冷剂经过节流装置10节流进入室外换热器11蒸发，蒸发后的制冷剂气体回到压缩机1当中进行压缩，如此完成制热循环。

并联制热蓄能模式：开启第一电磁阀5、第二电磁阀6、第四电磁阀8及第五电磁阀9，四通阀2逆向运行，关闭第三电磁阀7及第六电磁阀12。制冷剂被压缩机1压缩后经四通阀2后，高温制冷剂一部分流经相变蓄能箱3放热冷凝，同时另一部分流经室内换热器4放热冷凝，在实现室内环境供热的同时，完成了相变材料的蓄热，冷凝后的制冷剂经过节流装置10节流进入室外换热器11蒸发，蒸发后的制冷剂气体回到压缩机1当中进行压缩，如此完成并联制热蓄能循环。

串联制热蓄能模式：开启第二电磁阀6、第三电磁阀7及第五电磁阀9，四通阀2逆向运行，关闭第一电磁阀5、第四电磁阀8及第六电磁阀12。制冷剂被压缩机1压缩后经四通阀2后，高温制冷剂先流经相变蓄能箱3再流经室内换热器4，在相变蓄能箱3内，高温制冷剂的气-液相变热转换为蓄能材料的固-液相变热，在实现室内环境供热的同时，完成了相变材料的蓄热，冷凝后的制冷剂经过节流装置10节流进入室外换热器11蒸发，蒸发后的制冷剂气体回到压缩机1当中进行压缩，如此完成串联制热蓄能循环。

蓄能模式：开启第二电磁阀6及第四电磁阀8，四通阀2逆向运行，关闭第一电磁阀5、第三电磁阀7、第五电磁阀9及第六电磁阀12。制冷剂被压缩机1压缩后经四通阀2后，高温制冷剂流经相变蓄能箱3，在相变蓄能箱3内，高温制冷剂的气-液相变热转换为蓄热材料的固-液相变热，完成相变材料的相变蓄热，冷凝后的制冷剂经过节流装置10节流进入室外换热器11蒸发，蒸发后的制冷剂气体回到压缩机1当中进行压缩，如此完成蓄能循环。

放能制热模式：开启第一电磁阀5、第五电磁阀9及第六电磁阀12，四通阀2逆向运行，关闭第二电磁阀6、第三电磁阀7及第四电磁阀8，制冷剂被压缩机1压缩后，高温制冷剂流经流到室内换热器4中放热冷凝，实现室内环境的制热，冷凝后的制冷剂经过节流装置10节流进入室外换热器11，室外换热器11利用相变材料在制热蓄能模式或者蓄能模式蓄存的热量来充当主要低位热源，实现相变蓄能箱3的放热，吸收热量的制冷剂蒸发后回到压缩机1 当中进行压缩，如此完成放能制热循环。

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种新型空气源热泵系统，其特征在于：包括制冷剂循环单元和水循环单元；所述制冷剂循环单元通过相变蓄能箱及室外换热器与所述水循环单元连接；所述制冷剂循环单元包括压缩机、四通阀、相变蓄能箱、室内换热器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、节流装置及室外换热器；所述水循环单元包括相变蓄能箱、第六电磁阀、水泵及室外换热器。

2.根据权利要求1所述的新型空气源热泵系统，其特征在于：所述压缩机的出口与四通阀相连接，四通阀与第一电磁阀及第二电磁阀相连接，第一电磁阀与室内换热器及第三电磁阀相连接，第二电磁阀与相变蓄能箱相连接，室内换热器与第五电磁阀相连接，相变蓄能箱与第三电磁阀及第四电磁阀相连接，第四电磁阀及第五电磁阀与节流装置相连接，节流装置与室外换热器相连接，室外换热器与四通阀相连接，形成制冷剂循环单元；所述相变蓄能箱与第六电磁阀相连接，第六电磁阀与水泵相连接，水泵与室外换热器相连接，室外换热器与相变蓄能箱相连接，形成水循环单元。

3.根据权利要求2所述的新型空气源热泵系统，其特征在于：所述室外换热器为双通道管翅式换热器；所述节流装置为电子膨胀阀、热力膨胀阀或毛细管。

4.根据权利要求2所述的新型空气源热泵系统，其特征在于：所述相变蓄能箱通过相变材料PCM对制冷工质进行能量交换并进行储能。