CN215216774U - 一种减少结霜的空气源热泵换热单元和空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种减少结霜的空气源热泵换热单元和空调系统，包括压缩机，压缩机的制冷剂出口与水侧换热器的制冷剂入口连通连接，水侧换热器的制冷剂出口与电子膨胀阀的制冷剂入口连通连接，电子膨胀阀的制冷剂出口与风侧换热器的制冷剂入口连通连接，风侧换热器的制冷剂出口与压缩机的制冷剂入口连通连接；其结合结霜机理，采用创新的抑霜技术；具有相对于传统的热力除霜其除霜费用低、抑制结霜的优点，使得空气源热泵机组能够在更多的时间里正常制热运行。

Description

一种减少结霜的空气源热泵换热单元和空调系统

技术领域

本实用新型属于空调技术领域，具体涉及一种减少结霜的空气源热泵换热单元和空调系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对室内环境要求也越来越高。空调得到了广泛的应用。其中空气源热泵由于使用简单灵活而应用广泛，得到广泛的应用.然而作为一种以室外空气为冷热源的设备，在冬季制热工况下不可避免的存在风侧换热器结霜问题。空气源热泵风测换热器具有如下多个弊端：风侧换热器翅片结霜，导致传热阻增大，换热器的换热能力减弱，设备性能降低。为了除霜，空气源热泵机组需要不时的进入除霜模式，除霜模式下电能消耗大，且会使得水系统管路中水温降低，导致室内末端设备吹冷风。

实用新型内容

本实用新型提供一种减少结霜的空气源热泵换热单元和空调系统，目的是解决现有技术中风侧换热器翅片结霜，导致传热阻增大，换热器的换热能力减弱，设备性能降低，或为了除霜，空气源热泵机组需要不时的进入除霜模式，除霜模式下电能消耗大，且会使得水系统管路中水温降低，导致室内末端设备吹冷风的问题。

本实用新型具体包括如下方案：

本实用新型提供一种减少结霜的空气源热泵换热单元，包括压缩机，压缩机的制冷剂出口与水侧换热器的制冷剂入口连通连接，水侧换热器的制冷剂出口与电子膨胀阀的制冷剂入口连通连接，电子膨胀阀的制冷剂出口与风侧换热器的制冷剂入口连通连接，风侧换热器的制冷剂出口与压缩机的制冷剂入口连通连接。

本实用新型的减少结霜的空气源热泵换热单元，具体工作原理为：制热工况下制冷剂循环：压缩机排出的高温高压制冷剂气体，到水侧换热器，在水侧换热器中制取空调热水，同时制冷剂被冷却为低温高压的制冷剂液体，之后经电子膨胀阀节流变为低温低压的制冷剂液体，在风侧换热器中蒸发吸热后，回到压缩机作为制冷剂入口的吸气口。

进一步的，风侧换热器的制冷剂出口与气液分离器的制冷剂入口连通连接，气液分离器的制冷剂出口与压缩机的制冷剂入口连通连接。

进一步的，压缩机的制冷剂出口经四通阀与水侧换热器的制冷剂入口连通连接。

进一步的，风侧换热器的制冷剂出口经四通阀与气液分离器的制冷剂入口连通连接。

本实用新型还提供一种空调系统，包括风机段和换热段，风机段设置有风机，所述换热段设置有上述任一项所述的减少结霜的空气源热泵换热单元的风侧换热器，风机段设置有进风口和出风口，风机段的所述出风口与所述换热段的进风口连通连接。

本实用新型的空调系统，具体工作原理为：风循环：室外空气从风机段的进风口流入，经风机加压，流到风侧换热器处与制冷剂发生热交换排出。

进一步的，所述空调系统还包括均流段，风机段的所述出风口与均流段的进风口连通连接，均流段的出风口与所述换热段的进风口连通连接。

则此时，本实用新型的空调系统，具体工作原理为：风循环：室外空气从风机段的进风口流入，经风机加压，并经均流段均流后，流到风侧换热器处与制冷剂发生热交换排出。

进一步的，所述换热段设置有冷凝水接水盘。

进一步的，冷凝水接水盘的一侧设置在风侧换热器下方。

进一步的，冷凝水接水盘的底面为倾斜面。

进一步的，冷凝水接水盘的底面由风侧换热器下方的一侧向另一侧自上而下倾斜。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的减少结霜的空气源热泵换热单元和空调系统，能够解决现有技术中风侧换热器翅片结霜，导致传热阻增大，换热器的换热能力减弱，设备性能降低，或为了除霜，空气源热泵机组需要不时的进入除霜模式，除霜模式下电能消耗大，且会使得水系统管路中水温降低，导致室内末端设备吹冷风的问题；其结合结霜机理，采用创新的抑霜技术；具有相对于传统的热力除霜其除霜费用低、抑制结霜的优点，使得空气源热泵机组能够在更多的时间里正常制热运行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的减少结霜的空气源热泵换热单元的结构示意图。

图2为本实用新型的空调系统的结构示意图。

图3为结霜原理示意图。

图1和图2中管路处的实线箭头所示为制冷剂流向，图2中的空心箭头所示为空气流向。

图中，1为压缩机，2为水侧换热器，3为电子膨胀阀，4为风侧换热器，5为气液分离器，6为四通阀，7为风机段，8为均流段，9为冷凝水接水盘。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。

实施例1

如图1所示，一种减少结霜的空气源热泵换热单元，包括压缩机1，压缩机1的制冷剂出口与水侧换热器2的制冷剂入口连通连接，水侧换热器2的制冷剂出口与电子膨胀阀3的制冷剂入口连通连接，电子膨胀阀3的制冷剂出口与风侧换热器4的制冷剂入口连通连接，风侧换热器4的制冷剂出口与压缩机1的制冷剂入口连通连接。

本实施例的减少结霜的空气源热泵换热单元，具体工作原理为：制热工况下制冷剂循环：压缩机1排出的高温高压制冷剂气体，到水侧换热器2，在水侧换热器2中制取空调热水，同时制冷剂被冷却为低温高压的制冷剂液体，之后经电子膨胀阀3节流变为低温低压的制冷剂液体，在风侧换热器4中蒸发吸热后，回到压缩机1作为制冷剂入口的吸气口。

实施例2

如图1所示，实施例1的减少结霜的空气源热泵换热单元，进一步的，风侧换热器4的制冷剂出口与气液分离器5的制冷剂入口连通连接，气液分离器5的制冷剂出口与压缩机1的制冷剂入口连通连接。

进一步的，压缩机1的制冷剂出口经四通阀6与水侧换热器2的制冷剂入口连通连接。

进一步的，风侧换热器4的制冷剂出口经四通阀6与气液分离器5的制冷剂入口连通连接。

实施例3

如图2所示，一种空调系统，包括风机段7和换热段，风机段7设置有风机，所述换热段设置有上述实施例1或实施例2中任一项所述的减少结霜的空气源热泵换热单元的风侧换热器4，风机段7设置有进风口和出风口，风机段7的所述出风口与所述换热段的进风口连通连接。

本实施例的空调系统，具体工作原理为：风循环：室外空气从风机段7的进风口流入，经风机加压，流到风侧换热器4处与制冷剂发生热交换排出。

实施例4

如图2所示，实施例3的空调系统，进一步的，所述空调系统还包括均流段8，风机段7的所述出风口与均流段8的进风口连通连接，均流段8的出风口与所述换热段的进风口连通连接。

则此时，本实施例的空调系统，具体工作原理为：风循环：室外空气从风机段7的进风口流入，经风机加压，并经均流段8均流后，流到风侧换热器4处与制冷剂发生热交换排出。

进一步的，所述换热段设置有冷凝水接水盘9。

进一步的，冷凝水接水盘9的一侧设置在风侧换热器4下方。

进一步的，冷凝水接水盘9的底面为倾斜面。

进一步的，冷凝水接水盘9的底面由风侧换热器4下方的一侧向另一侧自上而下倾斜。

上述减少结霜的空气源热泵换热单元及其空调系统，均流段8的作用是使流经风侧换热器4的风更加均匀，冷凝水接水盘9的作用是收集冷凝水并有组织的排放。

上述减少结霜的空气源热泵换热单元及其空调系统，其结霜机理如图3所示：根据水蒸气分压力Pv与三相点压力PA，冷表面温度Ts与三相点温度TA、湿空气露点温度Td之间的关系，冷表面结霜过程可分为三类：(1)当Pv>PA，Ts<TA且Ts<Td时，水蒸气首先在冷表面上冷凝形成凝结水，然后凝结水被冻结，随着冻结冰晶表面水蒸气分压进一步降低，结霜过程Ⅱ→Ⅱ1发生；(2)当Pv<PA，Ts<Td时，湿空气中的水蒸气可直接凝华形成霜或霜晶，即结霜过程Ⅲ→Ⅲ2发生；(3)由于Pv和Ts的差异，在冷表面不同位置可能同时出现Ⅱ→Ⅱ1和Ⅲ→Ⅲ2两种结霜过程。

上述减少结霜的空气源热泵换热单元及其空调系统，其风侧换热器4为室外侧的风侧换热器4，风侧换热器4内的制冷剂吸收了室外空气的热量，制冷剂蕴含的能量提升。抑制风侧换热器4上结霜的机理：(1)风力防结霜。风机段7的风机为变频风机，流经风侧换热器4翅片处的风速不低于2.5m/s。同时设置控制器，当检测到室外空气状态处于易结霜区时，进一步增大风速度。这样对于第I类结霜具有明显的抑制作用，凝结水难以在翅片上停留，便被气流吹走。(2)小温差抑霜。风机段7的风机为变频风机，当检测到室外空气状态处于易结霜区时，加大流经风侧换热器4的风量，与风侧换热器4换热的空气平均温度升高，不易结霜。(3)风机温升抑霜。风机位于风侧换热器4的上风侧，风机电机能耗转变为两部分，一部分为空气提供动能，一部分转换为热能输入到空气中，因风机热能输入的温升约为0.5℃。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种减少结霜的空气源热泵换热单元，包括压缩机，其特征在于，压缩机的制冷剂出口与水侧换热器的制冷剂入口连通连接，水侧换热器的制冷剂出口与电子膨胀阀的制冷剂入口连通连接，电子膨胀阀的制冷剂出口与风侧换热器的制冷剂入口连通连接，风侧换热器的制冷剂出口与压缩机的制冷剂入口连通连接。

2.如权利要求1所述的减少结霜的空气源热泵换热单元，其特征在于，风侧换热器的制冷剂出口与气液分离器的制冷剂入口连通连接，气液分离器的制冷剂出口与压缩机的制冷剂入口连通连接。

3.如权利要求2所述的减少结霜的空气源热泵换热单元，其特征在于，压缩机的制冷剂出口经四通阀与水侧换热器的制冷剂入口连通连接。

4.如权利要求3所述的减少结霜的空气源热泵换热单元，其特征在于，风侧换热器的制冷剂出口经四通阀与气液分离器的制冷剂入口连通连接。

5.一种空调系统，包括风机段和换热段，风机段设置有风机，其特征在于，所述换热段设置有如权利要求1-4中任一项所述的减少结霜的空气源热泵换热单元的风侧换热器，风机段设置有进风口和出风口，风机段的所述出风口与所述换热段的进风口连通连接。

6.如权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括均流段，风机段的所述出风口与均流段的进风口连通连接，均流段的出风口与所述换热段的进风口连通连接。

7.如权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述换热段设置有冷凝水接水盘。

8.如权利要求7所述的空调系统，其特征在于，冷凝水接水盘的一侧设置在风侧换热器下方。

9.如权利要求8所述的空调系统，其特征在于，冷凝水接水盘的底面为倾斜面。

10.如权利要求9所述的空调系统，其特征在于，冷凝水接水盘的底面由风侧换热器下方的一侧向另一侧自上而下倾斜。

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