CN101004302B - 无霜空气源热泵 - Google Patents
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Abstract
一种无霜空气源热泵至少由室内的空气源/水源热交换器(1)、制冷/制热切换装置(2)、四通换向阀(3)、压缩机(4)、室外的无霜翅片式换热器单组(81)或无霜翅片式热交换器双组(91)、节流机构(11，15，202)和单向阀/电磁阀(10，13，16，17，201，204)通过管路连接组成。在制热循环时，过冷翅片式换热器(61)和蒸发翅片式换热器(62)串联连接，过冷翅片式换热器(61)管内流过高温高压的制冷剂液体，流过过冷翅片式换热器(61)管外的空气源将被加热，该被加热的空气源流向蒸发翅片式换热器(62)，蒸发翅片式换热器(62)管内的制冷剂蒸发温度将被提升，从而实现了空气源热泵的无霜运行，克服了结霜空气源热泵的全部缺陷。在制冷循环时，过冷翅片式换热器(61)和蒸发翅片式换热器(62)并联连接共同作为冷凝器使用。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种从室外环境空气中吸收热量并将其输送到室内的空气源热泵，特别是无霜空气源热泵。
背景技术
空气源热泵由室内的空气源/水源热交换器1、制冷/制热切换装置2、四通换向阀3、压缩机4、室外的翅片式热交换器单组8或翅片式热交换器双组9和节流机构15等通过管路连接组成，翅片式热交换器单组8或翅片式热交换器双组9从室外低温环境空气中吸收热量，将温度提升并输送到室内，其在空调领域得到广泛应用。
空气源热泵采用蒸汽压缩式制热循环：来自室外的翅片式热交换器单组8或翅片式热交换器双组9的低温、低压的制冷剂气体经过四通换向阀3被压缩机4吸入，压缩后高温、高压的制冷剂气体则经过四通换向阀3进入室内的空气源/水源热交换器1，制冷剂气体在空气源/水源热交换器1释放热量冷凝成为液体，经过室内机节流机构15降压节流，进入室外的翅片式热交换器单组8或翅片式热交换器双组9蒸发并吸收热量，从而再次成为低温、低压的制冷剂气体被压缩机4吸走。
现有的空气源热泵在北方寒冷地区和冬季低温潮湿的环境中使用时，一直存在着室外翅片式换热器容易结霜、结霜后效率低下并会影响热泵置的安全运行、需要频繁除霜且除霜时间长、除霜期间无法提供热量反而提供冷量等缺陷，使得空气源热泵的应用受到一定限制。
为了克服这些缺陷，现有技术在空气源热泵上采用再配备其他如电加热器等辅助热源以克服除霜期间无法提供热量的缺陷；或者在空气源热泵上采用回气过热以提高热泵供热温度；或者在空气源热泵上采用局部过冷以防止冬季除霜后花霜水在集水盘中冰冻的积累。这些技术均不能解决空气源热泵结霜的缺陷。
现有的空气源热泵一般都是按照规定的名义制冷工况来设计室外的翅片式热交换器单组8或翅片式热交换器双组9。这样设计出来的空气源热泵，其室内的空气源/水源热交换器1在名义制冷工况下作为蒸发器使用时所吸收的热量与在名义制热工况下作为冷凝器使用时所释放的热量大致相当，而室外的翅片式热交换器单组8或翅片式热交换器双组9在名义制热工况下作为蒸发器使用时所吸收的热量却仅为其在名义制冷工况下作为冷凝器使用时所释放热量的一半左右。很明显，在名义制热工况下，室外的翅片式热交换器单组8或翅片式热交换器双组9的换热面积相对于其所需要吸收的热量，有接近50％的富余，当环境温度更低时则富余量更大，但由于制冷剂质量流量、风量、结霜等因数的影响，富余的换热面积并没有给空气源热泵带来多少性能提升。
室外的翅片式热交换器单组8或翅片式热交换器双组9制热时相对富余的换热面积使本发明在解决空气源热泵结霜缺陷的同时而不需要增加过多成本成为可能。
发明内容
为解决现有空气源热泵效率不高、存在空气源热泵结霜的缺陷，本发明技术采用一种新的无霜空气源热泵，该空气源热泵不仅运行效率高，而且在低温潮湿的环境下能够连续不断地向室内提供热量，不再需要电加热器等类似辅助热源。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：至少由室内的空气源/水源热交换器1、制冷/制热切换装置2、四通换向阀3、压缩机4、室外的无霜翅片式换热器单组81或无霜翅片式热交换器双组91、节流机构11、15、202和单向阀/电磁阀10、13、16、17、201、204通过管路连接组成。其特征是：由室外过冷翅片式换热器61和蒸发翅片式换热器62并列排列，并且过冷翅片式换热器61位于空气源的进入侧组成无霜翅片式换热器单组81或无霜翅片式热交换器双组91，在制热循环时，过冷翅片式换热器61和蒸发翅片式换热器62串联连接，蒸发翅片式换热器62作为蒸发器使用进行制热，过冷翅片式换热器61则作为过冷器使用，一个室外机节流机构11串联在过冷翅片式换热器61和蒸发翅片式换热器62之间。在制冷循环时，过冷翅片式换热器61和蒸发翅片式换热器62并联连接，共同作为冷凝器使用，第一单向阀/电磁阀10与蒸发翅片式换热器62和室外机节流机构11的共同体并联，第二单向阀/电磁阀13与过冷翅片式换热器61和室外机节流机构11的共同体并联连接。
本发明的有益效果是，由于在制热循环时，过冷翅片式换热器61与室内的空气源/水源热交换器1共同作为冷凝器使用，过冷翅片式换热器61管内流过高温高压的制冷剂液体，流过过冷翅片式换热器61管外的空气源将被加热，该被加热的空气源流向蒸发翅片式换热器62，蒸发翅片式换热器62管内的制冷剂蒸发温度将被提升10℃左右，冷凝温度与蒸发温度的差值越大则蒸发温度的提升也越高，从而实现了空气源热泵的无霜运行，克服了结霜空气源热泵的全部缺陷。在制冷循环时，过冷翅片式换热器61和蒸发翅片式换热器62并联连接共同作为冷凝器使用，恢复了冷凝面积要求大的状态。与现有空气源热泵相比，无霜翅片式换热器单组81或无霜翅片式热交换器双组91一分为二而总面积与原来的一个翅片式换热器单组8或翅片式热交换器双组9相当，却省却去了电加热器等辅助加热器件，因而成本并没有增加，但却解决了一直以来影响空气源热泵在寒冷潮湿环境下大范围应用的结霜、除霜及效率低下等问题，且结构简单、实现容易。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一个无霜热交换器单组的空气源热泵的实施例。
图2是本发明的另一个无霜热交换器双组的空气源热泵的实施例。
图3是本发明的另一个无霜热交换器单组的带经济器系统的空气源热泵的实施例。
图4是本发明的另一个无霜热交换器双组的带经济器系统的空气源热泵的实施例。
图5是现有技术的一个热交换器单组的空气源热泵的系统原理图。
图6是现有技术的一个热交换器双组的空气源热泵的系统原理图。
图7是本发明的另一个无霜空气源热泵的实施例的空气源/水源热交换器并联有单向阀/电磁阀的局部图。
图中1.空气源/水源热交换器，2.制冷/制热切换装置，3.四通换向阀，4.压缩机，5.集管，6.翅片式换热器、61.过冷翅片式换热器，62.蒸发翅片式换热器，7.翅片管列，8.翅片式热交换器单组，81.无霜翅片式热交换器单组，9.翅片式热交换器双组，91.无霜翅片式热交换器双组，10.第一单向阀/电磁阀、13.第二单向阀/电磁阀、16.第三单向阀/电磁阀、17.第四单向阀/电磁阀、201.第五单向阀/电磁阀、204.第六五单向阀/电磁阀，11.室外机节流机构、15.室内机节流机构、202.经济器节流机构，12.分液头、121.内分液头、122.外分液头，14.通风机，203.经济器冷却器。
具体实施方式
在图1所示的一个无霜热交换器单组的空气源热泵的实施例中，由集管5、翅片管列7和外分液头122组成过冷翅片式换热器61。由集管5、翅片管列7和内分液头121组成蒸发翅片式换热器62。由过冷翅片式换热器61和蒸发翅片式换热器62组成无霜翅片式换热器单组81。在空气源/水源热交换器1和无霜翅片式热交换器单组81之间，第三单向阀/电磁阀16与室内机节流机构15并联。
在制热循环时，过冷翅片式换热器61和蒸发翅片式换热器62串联连接，蒸发翅片式换热器62作为蒸发器使用进行制热，过冷翅片式换热器61则作为过冷器使用，一个室外机节流机构11串联在过冷翅片式换热器61和蒸发翅片式换热器62之间。如图中的实线箭头所示，来自蒸发翅片式换热器62的低温、低压的制冷剂气体被压缩机4吸入，压缩后高温、高压的制冷剂气体则经过制冷/制热切换装置2和四通换向阀3进入空气源/水源热交换器1，制冷剂气体在空气源/水源热交换器1释放热量冷凝成为液体，液体制冷剂再经过第三单向阀/电磁阀16进入过冷翅片式换热器61进一步冷却，这时制冷剂液体得到充分过冷，然后经过室外机节流机构11降压节流，进入蒸发翅片式换热器62蒸发并吸收热量，从而再次成为低温、低压的制冷剂气体被压缩机4吸走。制热循环时室内机节流机构15关闭，第一单向阀/电磁阀10和第二单向阀/电磁阀13阻止制冷剂流过。
在制冷循环时，过冷翅片式换热器61和蒸发翅片式换热器62并联连接，共同作为冷凝器使用，第一单向阀/电磁阀10与蒸发翅片式换热器62和室外机节流机构11的共同体并联，第二单向阀/电磁阀13与过冷翅片式换热器61和室外机节流机构11的共同体并联连接。如图中的虚线箭头所示，来自空气源/水源热交换器1的低温、低压的制冷剂气体被压缩机4吸入，压缩后高温、高压的制冷剂气体则经过制冷/制热切换装置2和四通换向阀3进入无霜翅片式热交换器单组81制冷剂气体在无霜翅片式热交换器单组81释放热量冷凝成为液体，然后经过室内机节流机构15降压节流，进入空气源/水源热交换器1蒸发并吸收热量，从而再次成为低温、低压的制冷剂气体被压缩机4吸走。制冷循环时室外机节流机构11关闭，第三单向阀/电磁阀16阻止制冷剂流过，而制冷剂流过第一单向阀/电磁阀10和第二单向阀/电磁阀13。
在图2所示的另一个无霜热交换器双组的空气源热泵的实施例中，与图1的区别仅仅在于：过冷翅片式换热器61和蒸发翅片式换热器62组成无霜翅片式换热器单组81，两组无霜翅片式换热器单组81对称并联组成无霜翅片式换热器双组91取代无霜翅片式换热器单组81。
在图3所示的另一个无霜热交换器单组的带经济器系统的空气源热泵的实施例中，与图1的区别仅仅在于：在第三单向阀/电磁阀16与室内机节流机构15并联结点和无霜翅片式热交换器单组81之间串接有经济器系统200，其经济器冷却器203壳程的闪发气体出口端与压缩机4的补气口连接，壳程的进液端与经济器节流机构202连接，经济器冷却器203管程的两端并联两个相向串接的第五单向阀/电磁阀201和第六单向阀/电磁阀204，第五单向阀/电磁阀201和第六单向阀/电磁阀204的接点与经济器节流机构202的另一端连接。带经济器系统使空气源热泵的能效比进一步提高。
在图4所示的另一个无霜热交换器双组的带经济器系统的空气源热泵的实施例中，与图3的区别仅仅在于：两组无霜翅片式换热器单组81对称并联组成无霜翅片式换热器双组91取代无霜翅片式换热器单组81。
在图7所示的另一个无霜空气源热泵的实施例的空气源/水源热交换器并联有单向阀/电磁阀的局部中，空气源/水源热交换器1并联有第四单向阀/电磁阀17，第四单向阀/电磁阀17的入口连接在空气源/水源热交换器1与四通换向阀3的连接管上，第四单向阀/电磁阀17的出口连接在空气源/水源热交换器1与室内机节流机构15至蒸发翅片式换热器62的连接管的各个位置上，可以用这个并联去取代图1、2、3、4的空气源/水源热交换器1部分。第四单向阀/电磁阀17在制热工况时成通路，旁通部分高压高温制冷剂以提高环境温度或蒸发温度，满足更低温条件的运行，在制冷工况时断开。
过冷翅片式换热器61和蒸发翅片式换热器62并列排列时，过冷翅片式换热器61在空气源的进入侧。
组成过冷翅片式换热器61和蒸发翅片式换热器62的翅片管列7交错排列。
组成过冷翅片式换热器61的翅片管列7是单列或多列。
组成蒸发翅片式换热器62的翅片管列7是单列或多列。
无霜翅片式热交换器单组81并联或串联多组。
无霜翅片式热交换器双组91并联或串联多组。
Claims (8)
1.一种无霜空气源热泵，至少由室内的空气源/水源热交换器(1)、制冷/制热切换装置(2)、四通换向阀(3)、压缩机(4)、室外的无霜翅片式换热器单组(81)或无霜翅片式热交换器双组(91)、节流机构(11，15，202)和单向阀/电磁阀(10，13，16，17，201，204)通过管路连接组成，其特征是：
所述的无霜空气源热泵由室外过冷翅片式换热器(61)和蒸发翅片式换热器(62)并列排列，并且过冷翅片式换热器(61)位于空气源的进入侧组成无霜翅片式换热器单组(81)或无霜翅片式热交换器双组(91)，在制热循环时，过冷翅片式换热器(61)和蒸发翅片式换热器(62)串联连接，蒸发翅片式换热器(62)作为蒸发器使用进行制热，过冷翅片式换热器(61)则作为过冷器使用，一个室外机节流机构(11)串联在过冷翅片式换热器(61)和蒸发翅片式换热器(62)之间；
在制冷循环时，过冷翅片式换热器(61)和蒸发翅片式换热器(62)并联连接，共同作为冷凝器使用，第一单向阀/电磁阀(10)与蒸发翅片式换热器(62)和室外机节流机构(11)的共同体并联，第二单向阀/电磁阀(13)与过冷翅片式换热器(61)和室外机节流机构(11)的共同体并联连接；
在空气源/水源热交换器(1)和无霜翅片式热交换器单组(81)或无霜翅片式热交换器双组(91)之间，第三单向阀/电磁阀(16)与室内机节流机构(15)并联。
所述的无霜空气源热泵，其在第三单向阀/电磁阀(16)与室内机节流机构(15)并联结点和无霜翅片式热交换器单组(81)或无霜翅片式热交换器双组(91)之间串接有经济器系统(200)，其经济器冷却器(203)壳程的闪发气体出口端与压缩机(4)的补气口连接，壳程的进液端与经济器节流机构(202)连接，经济器冷却器(203)管程的两端并联两个相向串接的第五单向阀/电磁阀(201)和第六单向阀/电磁阀(204)，第五单向阀/电磁阀(201)和第六单向阀/电磁阀(204)的接点与经济器节流机构(202)的另一端连接。
所述的无霜空气源热泵，其空气源/水源热交换器(1)并联有第四单向阀/电磁阀(17)，第四单向阀/电磁阀(17)的入口连接在空气源/水源热交换器(1)与四通换向阀(3)的连接管上，第四单向阀/电磁阀(17)的出口连接在空气源/水源热交换器(1)与室内机节流机构(15)至蒸发翅片式换热器(62)的连接管的各个位置上；第四单向阀/电磁阀(17)在制热工况时成通路，旁通部分高压高温制冷剂，在制冷工况时断开。
2.根据权利要求1所述的无霜空气源热泵，其特征是：由集管(5)、翅片管列(7)和外分液头(122)组成过冷翅片式换热器(61)。
3.根据权利要求1所述的无霜空气源热泵，其特征是：由集管(5)、翅片管列(7)和内分液头(121)组成蒸发翅片式换热器(62)。
4.根据权利要求1所述的无霜空气源热泵，其特征是：组成过冷翅片式换热器(61)和蒸发翅片式换热器(62)的翅片管列(7)交错排列。
5.根据权利要求1所述的无霜空气源热泵，其特征是：组成过冷翅片式换热器(61)的翅片管列(7)是单列或多列。
6.根据权利要求1所述的无霜空气源热泵，其特征是：组成蒸发翅片式换热器(62)的翅片管列(7)是单列或多列。
7.根据权利要求1所述的无霜空气源热泵，其特征是：无霜翅片式热交换器单组(81)并联或串联多组。
8.根据权利要求1所述的无霜空气源热泵，其特征是：无霜翅片式热交换器双组(91)并联或串联多组。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C57 | Notification of unclear or unknown address | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Yu Jinlong Document name: Notification before expiration of term |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Yu Jinlong Document name: Notification to Pay the Fees |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110504 Termination date: 20131115 |