CN221526947U - 一种具有除霜除冰排水功能的空气源热泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，其包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、第一阀和除冰换热器；蒸发器包括设置有液体流通通道的承载基座、设置在承载基座的上表面上的蒸发器本体，除冰换热器设置在承载基座的下表面上；第一阀与除冰换热器串联设置且两者整体与蒸发器并联设置，空气源热泵包括制热状态和除霜除冰状态，当处于所述制热状态时，压缩机的出气口、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、压缩机的进气口依次连通，第一阀处于关闭状态；当处于除霜除冰状态时，压缩机的出气口、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、压缩机的进气口依次连通，第一阀处于打开状态，本实用新型可在低温尤其是超低温、高湿环境下运行，可快速除霜除冰排水。

Description

一种具有除霜除冰排水功能的空气源热泵

技术领域

本实用新型涉及空气源热泵技术领域，具体涉及了一种具有除霜除冰排水功能的空气源热泵。

背景技术

热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。空气作为热泵的低位热源，取之不尽，用之不竭，处处都有，可以无偿地获取，而且，空气源热泵的安装和使用都比较方便。但是，目前的空气源热泵在低温尤其是超低温、高湿环境下运行时，容易出现挂冻结冰现象，降低了换热效率，严重时甚至还会导致运行风险。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的一个或多个不足，提供一种改进的具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，其能够解决空气源热泵在低温尤其是超低温、高湿环境下运行时容易出现挂冻结冰的现象，并及时将它们除去并排出。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，该空气源热泵包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，特别地，该空气源热泵还包括第一阀和除冰换热器；

所述蒸发器包括设置有液体流通通道的承载基座、设置在所述承载基座的上表面上的蒸发器本体，所述除冰换热器设置在所述承载基座的下表面上且至少用于加热所述承载基座的部分位置；

所述压缩机包括出气口和进气口，所述第一阀与所述除冰换热器串联设置且两者整体与所述蒸发器并联设置，所述空气源热泵包括制热状态和除霜除冰状态；

当所述空气源热泵处于所述制热状态时，所述压缩机的出气口、所述冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器、所述压缩机的进气口依次连通，所述第一阀处于关闭状态；

当所述空气源热泵处于所述除霜除冰状态时，所述压缩机的出气口、所述蒸发器、所述膨胀阀、所述冷凝器、所述压缩机的进气口依次连通，所述第一阀处于打开状态。

根据本实用新型的一些优选方面，所述空气源热泵还包括四通换向阀，所述四通换向阀包括第一接口、第二接口、第三接口、第四接口；

所述第一接口与所述压缩机的出气口连通，所述第二接口与所述蒸发器连通，所述第三接口与所述压缩机的进气口连通，所述第四接口与所述冷凝器连通；

当所述空气源热泵处于所述制热状态时，所述压缩机的出气口、所述第一接口、所述第四接口、所述冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器、所述第二接口、所述第三接口和所述压缩机的进气口依次连通；

当所述空气源热泵处于所述除霜除冰状态时，所述压缩机的出气口、所述第一接口、所述第二接口、所述蒸发器、所述膨胀阀、所述冷凝器、所述第四接口、所述第三接口和所述压缩机的进气口依次连通。

根据本实用新型的一些优选方面，所述承载基座呈中间高两侧低。

根据本实用新型的一些优选方面，所述承载基座包括依次设置的集水盘平台、用于安装所述蒸发器本体的蒸发器安装平台和汇水盘，所述集水盘平台沿水平方向延伸，所述蒸发器安装平台、所述汇水盘分别沿上下方向延伸，所述汇水盘的下部设置有排水口。

进一步地，所述蒸发器安装平台包括对称设置的安装子平台a、安装子平台b，所述汇水盘包括对称设置的汇水子盘a、汇水子盘b；

所述承载基座由依次设置的所述汇水子盘a、所述安装子平台a、所述集水盘平台、所述安装子平台b和所述汇水子盘b构成。

进一步地，所述蒸发器本体包括对称设置的两个侧蒸发器，所述安装子平台a、所述安装子平台b分别独立地设置有一个侧蒸发器。

根据本实用新型的一些优选方面，所述蒸发器本体的底部从所述汇水盘向靠近所述集水盘平台的方向由下而上延伸，且所述蒸发器本体的底部与所述蒸发器安装平台的上表面之间形成有锐角夹角，该锐角夹角为5°-10°；

所述汇水盘的下端面与水平面之间的夹角为0.1°-1°。

根据本实用新型的一些优选方面，所述空气源热泵还包括加热器和保温层，所述加热器设置在所述汇水盘的下表面上，所述保温层分别设置在所述加热器、所述除冰换热器的下表面上。

根据本实用新型的一些优选方面，所述第一阀为电动阀。

根据本实用新型的一些优选方面，所述空气源热泵还包括设置在所述汇水子盘a的表面的第一温度传感器、设置在所述安装子平台a的表面的第二温度传感器、设置在所述汇水子盘b的表面的第三温度传感器、设置在所述安装子平台b的表面的第四温度传感器、用于监测环境温度的环境温度传感器、用于监测环境湿度的湿度传感器以及控制系统；

所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述第四温度传感器、所述环境温度传感器、所述湿度传感器、所述电动阀、所述压缩机分别与所述控制系统通信连接。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型基于现有空气源热泵存在的在低温尤其是超低温、高湿环境下运行时，容易出现挂冻结冰现象，降低了换热效率，严重时甚至还会导致运行风险等问题，创新地在热泵系统中的蒸发器侧并联了第一阀和除冰换热器，该除冰换热器同样能够流通冷媒，系统可以在制热状态和除霜除冰状态之间随时切换，当需要进行除霜除冰时，开启第一阀，逆流冷媒，使得蒸发器和除冰换热器同时释放热量，进而可以从多个方向加热容易形成冰霜的蒸发器表面和承载基座，不仅可以快速除霜除冰，而且效率高，显著提高了空气源热泵在低温尤其是超低温、高湿环境下的运行稳定性，而且节约能源。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例中空气源热泵的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中空气源热泵处于制热状态时各部件的连通示意图；

图3为本实用新型实施例中空气源热泵处于除霜除冰状态时各部件的连通示意图；

图4为本实用新型实施例中蒸发器、除冰换热器、加热器、保温层等部件之间的连接关系示意图；

图5为本实用新型实施例中承载基座及相关部件的仰视图；

图6为为本实用新型实施例中蒸发器本体的底部的设置示意图；

图7为本实用新型实施例中汇水盘的设置示意图；

附图标记中：1、蒸发器；2、承载基座；3、加热器；4、保温层；5、除冰换热器；6、第一温度传感器；7、第二温度传感器；8、第三温度传感器；9、第四温度传感器；10、汇水子盘b；11、安装子平台b；12、集水盘平台；13、压缩机；14、四通换向阀；15、电动阀；16、膨胀阀；17、冷凝器；18、排水口；19、汇水子盘a；20、安装子平台a。

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，下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

下面结合附图对本实用新型优选的实施方式进行详细说明。

如图1至图7所示，本例提供了一种具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，该空气源热泵包括压缩机13、冷凝器17、膨胀阀16、蒸发器1、第一阀(本例中可以使用电动阀15)和除冰换热器5；

蒸发器1包括设置有液体流通通道的承载基座2、设置在承载基座2的上表面上的蒸发器本体，除冰换热器5设置在承载基座2的下表面上且至少用于加热承载基座2的部分位置；

压缩机13包括出气口和进气口，第一阀与除冰换热器5串联设置且两者整体与蒸发器1并联设置，空气源热泵包括制热状态和除霜除冰状态；

当空气源热泵处于制热状态时，压缩机13的出气口、冷凝器17、膨胀阀16、蒸发器1、压缩机13的进气口依次连通，第一阀处于关闭状态；

当空气源热泵处于除霜除冰状态时，压缩机13的出气口、蒸发器1、膨胀阀16、冷凝器17、压缩机13的进气口依次连通，第一阀处于打开状态。

进一步地，空气源热泵还包括四通换向阀14，四通换向阀14包括第一接口、第二接口、第三接口、第四接口；

第一接口与压缩机13的出气口连通，第二接口与蒸发器1连通，第三接口与压缩机13的进气口连通，第四接口与冷凝器17连通；

当空气源热泵处于制热状态时，压缩机13的出气口、第一接口、第四接口、冷凝器17、膨胀阀16、蒸发器1、第二接口、第三接口和压缩机13的进气口依次连通；

当空气源热泵处于除霜除冰状态时，压缩机13的出气口、第一接口、第二接口、蒸发器1、膨胀阀16、冷凝器17、第四接口、第三接口和压缩机13的进气口依次连通。

本例中，承载基座2呈中间高两侧低；具体地，承载基座2包括依次设置的集水盘平台12、用于安装蒸发器本体的蒸发器安装平台和汇水盘，集水盘平台12沿水平方向延伸，蒸发器安装平台、汇水盘分别沿上下方向延伸，汇水盘的下部设置有排水口18。进一步地，蒸发器安装平台包括对称设置的安装子平台a20、安装子平台b11，汇水盘包括对称设置的汇水子盘a19、汇水子盘b10；承载基座2由依次设置的汇水子盘a19、安装子平台a20、集水盘平台12、安装子平台b11和汇水子盘b10构成。

本例中，蒸发器本体包括对称设置的两个侧蒸发器，安装子平台a20、安装子平台b11分别独立地设置有一个侧蒸发器。

本例中，蒸发器1的蒸发器本体的底部从汇水盘向靠近集水盘平台12的方向由下而上延伸，且蒸发器1的蒸发器本体的底部与蒸发器安装平台的上表面之间形成有锐角夹角，该锐角夹角为5°-10°(如图6所示)，汇水盘的下端面与水平面之间的夹角α为0.1°-1°(如图7所示)，例如可以为0.5°，便于排出化霜水或化冻水，避免淤积在表面形成二次结冰结霜。

本例中，空气源热泵还包括加热器3(可以是电加热器)和保温层4，加热器3设置在汇水盘的下表面上，保温层4分别设置在加热器3、除冰换热器5的下表面上。本例中，保温层4不仅可以起到保温的作用，而且还可以起到支撑加热器3、除冰换热器5的作用。

本例中，空气源热泵还包括设置在汇水子盘a19的表面且用于监测汇水子盘a19的表面的第一温度传感器6、设置在安装子平台a20的表面且用于监测安装子平台a20的表面的第二温度传感器7、设置在汇水子盘b10的表面且用于监测汇水子盘b10的表面的第三温度传感器8、设置在安装子平台b11的表面且用于监测安装子平台b11的表面的第四温度传感器9、用于监测环境温度的环境温度传感器、用于监测环境湿度的湿度传感器以及控制系统；

第一温度传感器6、第二温度传感器7、第三温度传感器8、第四温度传感器9、环境温度传感器、湿度传感器、电动阀15、压缩机13分别与控制系统通信连接。

进一步地，第一阀(本例为电动阀15)的开度为k1+k2；

当环境温度满足Ta≥7℃时，开度k1为0；当环境温度满足-25℃＜Ta＜7℃时，开度k1为40％～50％；当环境温度满足Ta≤-25℃时，开度k1为60％～90％；

通过环境温度Ta和环境相对湿度RH计算得到当前环境露点温度Ts，该空气源热泵的蒸发温度为Tr；

比较当前环境露点温度Ts与蒸发温度为Tr，当Tr≤-3℃且Tr＜Ts时，k2为5％～10％；当Tr＞-3℃且Tr＜Ts时，k2为0；当Tr≥Ts时，k2为-5％～-10％。

进一步地，汇水子盘a19的表面的温度为T1，安装子平台a20的表面的温度为T2，汇水子盘b10的表面的温度为T3，安装子平台b11的表面的温度为T4；

通过函数Th＝min(T2，T4)，比较T2和T4，取T2和T4中相对小的作为Th，当在除霜动作启动后监测Th＞7℃的时间t，且时间t≥tk1时，第一阀关闭；其中，当环境温度满足-7℃≤Ta＜7℃，tk1为1-3min；当环境温度满足-25℃≤Ta＜-7℃，tk1为2-5min；当环境温度满足Ta≤-25℃，tk1为4-8min；

汇水子盘a19、汇水子盘b10的下表面上均设置有上述的加热器3，通过函数Tg＝min(T1，T3)，比较T1和T3，取T1和T3中相对小的作为Tg，当环境温度满足Ta≥2℃，加热器3不开启；当环境温度满足Ta＜2℃时，且Tg≤3℃，加热器3开启；当Tg≥7℃时，加热器3关闭。

本例的空气源热泵的工作过程大致如下：

当空气源热泵处于制热状态时，冷凝器17向外界例如用户侧供给热量，蒸发器1从外界环境中吸收热量，此时电动阀15处于关闭状态，也即除冰换热器5不工作，相应地，加热器3(可以是电加热器)不工作，此时系统的连通示意图参见图2所示；

当需要进行除霜除冰时，调整四通换向阀14的通道通路(此时系统的连通示意图参见图3所示)，打开电动阀15，使得压缩机13出来的高温冷媒可以分别流入蒸发器1和除冰换热器5，此时蒸发器1和除冰换热器5都充当冷凝器的作用向外界释放热量，而系统本身的冷凝器17将充当蒸发器的作用而吸收外界热量；尤其是，环境越低，电动阀15的开度越大，进而可以充分的加热承载基座2相关部位，同时还根据环境温度和环境湿度计算得到当前环境露点温度Ts，并根据当前环境露点温度Ts与蒸发温度为Tr之间的大小关系以及具体的温度大小，以进一步实现控制电动阀15的开度大小；此外，在除霜除冰过程中，还会根据实际情况选择开启加热器3(可以为电加热器)以满足不同环境温度时除霜除冰的热量需要；

而在除霜除冰运行过程中，当监测到蒸发器1的安装子平台(两个安装子平台中取最小值)上的温度大于7℃且持续时间t≥tk1(tk1根据环境温度选择不同值)时，表明已经完成除霜除冰工作，电动阀15就可以关闭，调整四通换向阀14使得系统按照制热状态运行。

综上，本实用新型基于现有空气源热泵存在的在低温尤其是超低温、高湿环境下运行时，容易出现挂冻结冰现象，降低了换热效率，严重时甚至还会导致运行风险等问题，创新地在热泵系统中的蒸发器侧并联了第一阀和除冰换热器，该除冰换热器同样能够流通冷媒，系统可以在制热状态和除霜除冰状态之间随时切换，当需要进行除霜除冰时，开启第一阀，逆流冷媒，使得蒸发器和除冰换热器同时释放热量，进而可以从多个方向加热容易形成冰霜的蒸发器表面和承载基座，不仅可以快速除霜除冰，而且效率高，显著提高了空气源热泵在低温尤其是超低温、高湿环境下的运行稳定性。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士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，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，该空气源热泵包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，其特征在于，该空气源热泵还包括第一阀和除冰换热器；

所述蒸发器包括设置有液体流通通道的承载基座、设置在所述承载基座的上表面上的蒸发器本体，所述除冰换热器设置在所述承载基座的下表面上且至少用于加热所述承载基座的部分位置；

所述压缩机包括出气口和进气口，所述第一阀与所述除冰换热器串联设置且两者整体与所述蒸发器并联设置，所述空气源热泵包括制热状态和除霜除冰状态；

当所述空气源热泵处于所述制热状态时，所述压缩机的出气口、所述冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器、所述压缩机的进气口依次连通，所述第一阀处于关闭状态；

当所述空气源热泵处于所述除霜除冰状态时，所述压缩机的出气口、所述蒸发器、所述膨胀阀、所述冷凝器、所述压缩机的进气口依次连通，所述第一阀处于打开状态。

2.根据权利要求1所述的具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，其特征在于，所述空气源热泵还包括四通换向阀，所述四通换向阀包括第一接口、第二接口、第三接口、第四接口；

所述第一接口与所述压缩机的出气口连通，所述第二接口与所述蒸发器连通，所述第三接口与所述压缩机的进气口连通，所述第四接口与所述冷凝器连通；

当所述空气源热泵处于所述制热状态时，所述压缩机的出气口、所述第一接口、所述第四接口、所述冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器、所述第二接口、所述第三接口和所述压缩机的进气口依次连通；

当所述空气源热泵处于所述除霜除冰状态时，所述压缩机的出气口、所述第一接口、所述第二接口、所述蒸发器、所述膨胀阀、所述冷凝器、所述第四接口、所述第三接口和所述压缩机的进气口依次连通。

3.根据权利要求1所述的具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，其特征在于，所述承载基座呈中间高两侧低。

4.根据权利要求1所述的具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，其特征在于，所述承载基座包括依次设置的集水盘平台、用于安装所述蒸发器本体的蒸发器安装平台和汇水盘，所述集水盘平台沿水平方向延伸，所述蒸发器安装平台、所述汇水盘分别沿上下方向延伸，所述汇水盘的下部设置有排水口。

5.根据权利要求4所述的具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，其特征在于，所述蒸发器安装平台包括对称设置的安装子平台a、安装子平台b，所述汇水盘包括对称设置的汇水子盘a、汇水子盘b；

所述承载基座由依次设置的所述汇水子盘a、所述安装子平台a、所述集水盘平台、所述安装子平台b和所述汇水子盘b构成。

6.根据权利要求4所述的具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，其特征在于，所述蒸发器本体的底部从所述汇水盘向靠近所述集水盘平台的方向由下而上延伸，且所述蒸发器本体的底部与所述蒸发器安装平台的上表面之间形成有锐角夹角，该锐角夹角为5°-10°。

7.根据权利要求4所述的具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，其特征在于，所述汇水盘的下端面与水平面之间的夹角为0.1°-1°。

8.根据权利要求4所述的具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，其特征在于，所述空气源热泵还包括加热器和保温层，所述加热器设置在所述汇水盘的下表面上，所述保温层分别设置在所述加热器、所述除冰换热器的下表面上。

9.根据权利要求5所述的具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，其特征在于，所述第一阀为电动阀。

10.根据权利要求9所述的具有除霜除冰排水功能的空气源热泵，其特征在于，所述空气源热泵还包括设置在所述汇水子盘a的表面的第一温度传感器、设置在所述安装子平台a的表面的第二温度传感器、设置在所述汇水子盘b的表面的第三温度传感器、设置在所述安装子平台b的表面的第四温度传感器、用于监测环境温度的环境温度传感器、用于监测环境湿度的湿度传感器以及控制系统；

所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述第四温度传感器、所述环境温度传感器、所述湿度传感器、所述电动阀、所述压缩机分别与所述控制系统通信连接。