本发明专利技术涉及了一种适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统及控制方法，属于制冷技术领域，该系统包括压缩机、室内换热器、集热装置、余热回收装置和室外换热器机组，压缩机、室内换热器、室外换热器机组循环连接；集热装置、室外换热器机组、余热回收装置顺序连接；室外换热器机组包括并联设置的至少两个室外换热器。在冬季供暖时，利用集热装置预热进入室内的空气；并在室外换热器结霜时，以室外空气为热源进行除霜。在夏季制冷时，利用余热回收装置收集室外换热器放出的热量制备热水。本发明专利技术既能适应寒冷地区气候，增强其低温适应性；又能防止或延缓室外换热器的结霜，保证其在全天候条件下高效运行；同时通过余热回收，提高了热泵的能源利用效率。
【技术实现步骤摘要】
一种适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统及控制方法
本专利技术涉及一种空气源热泵系统，属于制冷
技术介绍
空气源热泵是以空气作为低位热源的能量提升装置。它以消耗一部分高位能为补偿，通过热力循环，把空气中贮存的不能直接利用的低位热能转换为可以利用的高位能。虽然消耗了一定量的高位能，但它所提供的热量是消耗的高位能与吸取的低位热量之和。因此，采用空气源热泵装置可以达到节能目的。但是空气源热泵的结霜问题和低温适用性问题导致其在很多地区运行效果并不理想。当空气源热泵机组结霜运行时，随着霜层的增厚，空气源热泵将出现蒸发温度下降、制热量下降、风机性能衰减、电流增大等现象，严重时甚至烧毁压缩机。因此，需用周期性除霜解决这些问题。当空气源热泵应用于寒冷地区时，随着室外环境温度的降低，制冷剂质量流量下降，供热量急剧减少，压缩机排气温度随着压缩比的升高而急剧升高，使机组无法正常运行或运行可靠性降低，长期运行必然会严重损坏压缩机。目前有关空气源热泵的研究基本上都是将热泵的低温适应性及结、除霜问题分开考虑，然而寒冷地区的空气源热泵系统可能同时面临着结霜和低温适用性问题。因此研究寒冷地区空气源热泵时应同时考虑两者，使空气源热泵系统既能适应寒冷地区气候，又能防止或延缓室外换热器的结霜，保证其在全天候条件下高效运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统及控制方法。在夏季，该系统可以利用室外换热器放出的热量制备热水；在冬季，该系统可以利用太阳能预热空气，增大空气源热泵系统高效运行的温度范围，并且可以在室外温度过低导致室外换热器结霜时，以室外空气为热源对结霜的换热器进行除霜，避免了因除霜而造成的室内环境恶化。本专利技术的技术方案为：一种适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统，包括压缩机、室内换热器、集热装置、余热回收装置和室外换热器机组，所述压缩机、室内换热器、室外换热器机组循环连接；所述集热装置、室外换热器机组、余热回收装置顺序连接；所述室外换热器机组包括并联设置的至少两个室外换热器，任意一个室外换热器的一端通过并联设置的供流支路C和供流支路D与室内换热器的供流主路B相连，其另一端通过供流支路F与压缩机的供流主路A相连；其中一个室外换热器上连接的供流支路D与另一个室外换热器上连接的供流支路F之间通过供流支路E相连；所述供流支路C上设有Ⅰ类阀门；所述供流支路D上设有Ⅰ类阀门和Ⅱ类阀门；所述供流支路E上设有Ⅰ类阀门和Ⅲ类阀门；所述供流支路F上设有Ⅰ类阀门；所述供流支路E的一端设于一个室外换热器上连接的供流支路D上的Ⅰ类阀门和Ⅱ类阀门之间，另一端设于另一个室外换热器上连接的供流支路F上的室外换热器和Ⅰ类阀门之间。进一步，所述Ⅰ类阀门为电磁阀，所述Ⅱ类阀门为电子膨胀阀，所述Ⅲ类阀门为单向阀。进一步，所述室外换热器机组还包括保温隔热罩，用于将多个室外换热器均置于其中，所述保温隔热罩的两端通过风机与集热装置和余热回收装置分别相连。进一步，所述室内换热器、室外换热器为盘管式或蛇管式换热器。进一步，所述集热装置为太阳能的渗透型空气集热装置。进一步，所述余热回收装置为空气余热回收装置。本专利技术还利用上述的适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统的控制方法，包括不同的工作模式如下：1)、制冷循环模式1.1)、关闭所有的供流支路C和供流支路E上的Ⅰ类阀门；开启所有的供流支路D和供流支路F上的Ⅰ类阀门；1.2)、从压缩机出来的制冷剂先经供流主路A分别流入多个供流支路F中，再经多个供流支路F上的Ⅰ类阀门各自连接的室外换热器冷凝放热后，再分别经相应的供流支路D上的Ⅱ类阀门和Ⅰ类阀门后汇合进入连接于室内换热器的供流主路B，并在室内换热器中蒸发吸热后回流至压缩机中，完成制冷循环；2)、制热循环模式2.1)、关闭所有的供流支路C和供流支路E上的Ⅰ类阀门；开启所有的供流支路D和供流支路F上的Ⅰ类阀门；2.2)、从压缩机出来的制冷剂先流入室内换热器进行蒸发放热后由供流主路B分别流入多个供流支路D中，再经多个供流支路D上各自连接的Ⅰ类阀门和Ⅱ类阀门后，再分别经相应的室外换热器冷凝放热后进入与该室外换热器相连的供流支路F，再经多个供流支路F上的Ⅰ类阀门汇合进入连接于压缩机的供流主路A，并回流至压缩机中，完成制冷循环；3)、除霜循环模式3.1)、对连接在其中一个室外换热器的供流支路D上的Ⅰ类阀门、供流支路E上的Ⅰ类阀门和供流支路F上的Ⅰ类阀门实施关闭，对连接在该室外换热器的供流支路C上的Ⅰ类阀门实施开启；另一个室外换热器的供流支路D’通过与之连接的供流支路E’与该室外换热器的供流支路F相连；3.2)、对连接在该室外换热器的供流支路C’上的Ⅰ类阀门实施关闭，对连接在该室外换热器的Ⅰ类阀门、供流支路E’上的Ⅰ类阀门和供流支路F’上的Ⅰ类阀门实施开启；3.3)、从压缩机出来的制冷剂先流入室内换热器进行蒸发放热后，再经供流主路B依次流过供流支路C上的Ⅰ类阀门、室外换热器、供流支路E’上的Ⅰ类阀门和Ⅲ类阀门、供流支路D’上的Ⅱ类阀门、室外换热器、供流支路F’上的Ⅰ类阀门后进入供流主路A，再由供流主路A回流入压缩机，完成室外换热器除霜循环。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：冬季供暖时，可以利用渗透型空气集热装置，预热进入室内的空气；并且在室外换热器结霜时，以室外空气为热源进行除霜。夏季制冷时，可以利用空气余热回收装置收集室外换热器放出的热量制备热水。附图说明图1为本专利技术空气源热泵系统的结构示意图；图2为本专利技术空气源热泵系统的集热装置的结构示意图；图3为本专利技术空气源热泵系统的余热回收装置的结构示意图；上述附图中的标号说明：压缩机1、室内换热器2、集热装置3、余热回收装置4、室外换热器5、Ⅰ类阀门6、Ⅱ类阀门7、Ⅰ类阀门8、Ⅲ类阀门9、Ⅰ类阀门10、Ⅰ类阀门11、风机12；保温层31、蓄热层32、空气入口33、蜂窝结构34、玻璃纤维阵列35、空气出口36、第一风阀37、第一风阀38；第三风阀41、空气进口42、空气排口43、重力热管换热器44、第四风阀45、进水口46、水泵47、水阀48、排水口49。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1所示为本专利技术的结构示意图，一种适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统，包括压缩机1、室内换热器2、集热装置3、余热回收装置4和室外换热器机组，所述压缩机1、室内换热器2、室外换热器机组循环连接；所述集热装置3、室外换热器机组、余热回收装置4顺序连接；所述集热装置3采用太阳能的渗透型空气集热装置，所述余热回收装置4采用空气余热回收装置；所述室外换热器机组包括并联设置的至少两个室外换热器5，且室内换热器2、室外换热器5为盘管式或蛇管式换热器；任意一个室外换热器5的一端通过并联设置的供流支路C和供流支路D与室内换热器2的供流主路B相连，其另一端通过供流支路F与压缩机1的供流主路A相连；其中一个室外换热器5上连接的供流支路D与另一个室外换热器5上连接的供流支路F之间通过供流支路E相连；所述供流支路C上设有Ⅰ类阀门8；所述供流支路D上设有Ⅰ类阀门6和Ⅱ类阀门7；所述供流支路E上设有Ⅰ类阀门10和Ⅲ类阀门9；所述供流支路F上设有Ⅰ类阀门11；所述供流支本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统，包括压缩机(1)、室内换热器(2)、集热装置(3)、余热回收装置(4)和室外换热器机组，其特征在于，所述压缩机、室内换热器、室外换热器机组循环连接；所述集热装置、室外换热器机组、余热回收装置顺序连接；所述室外换热器机组包括并联设置的至少两个室外换热器(5)，任意一个室外换热器的一端通过并联设置的供流支路C和供流支路D与室内换热器的供流主路B相连，其另一端通过供流支路F与压缩机的供流主路A相连；其中一个室外换热器上连接的供流支路D与另一个室外换热器上连接的供流支路F之间通过供流支路E相连；所述供流支路C上设有Ⅰ类阀门(8)；所述供流支路D上设有Ⅰ类阀门(6)和Ⅱ类阀门(7)；所述供流支路E上设有Ⅰ类阀门(10)和Ⅲ类阀门(9)；所述供流支路F上设有Ⅰ类阀门(11)；所述供流支路E的一端设于一个室外换热器上连接的供流支路D上的Ⅰ类阀门(6)和Ⅱ类阀门(7)之间，另一端设于另一个室外换热器上连接的供流支路F上的室外换热器和Ⅰ类阀门(11)之间。
【技术特征摘要】
1.一种适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统，包括压缩机(1)、室内换热器(2)、集热装置(3)、余热回收装置(4)和室外换热器机组，其特征在于，所述压缩机、室内换热器、室外换热器机组循环连接；所述集热装置、室外换热器机组、余热回收装置顺序连接；所述室外换热器机组包括并联设置的至少两个室外换热器(5)，任意一个室外换热器的一端通过并联设置的供流支路C和供流支路D与室内换热器的供流主路B相连，其另一端通过供流支路F与压缩机的供流主路A相连；其中一个室外换热器上连接的供流支路D与另一个室外换热器上连接的供流支路F之间通过供流支路E相连；所述供流支路C上设有Ⅰ类阀门(8)；所述供流支路D上设有Ⅰ类阀门(6)和Ⅱ类阀门(7)；所述供流支路E上设有Ⅰ类阀门(10)和Ⅲ类阀门(9)；所述供流支路F上设有Ⅰ类阀门(11)；所述供流支路E的一端设于一个室外换热器上连接的供流支路D上的Ⅰ类阀门(6)和Ⅱ类阀门(7)之间，另一端设于另一个室外换热器上连接的供流支路F上的室外换热器和Ⅰ类阀门(11)之间。2.根据权利要求1所述的适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统，其特征在于，所述Ⅰ类阀门为电磁阀，所述Ⅱ类阀门为电子膨胀阀，所述Ⅲ类阀门为单向阀。3.根据权利要求1所述的适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统，其特征在于，所述室外换热器机组还包括保温隔热罩，用于将多个室外换热器均置于其中，所述保温隔热罩的两端通过风机(12)与集热装置和余热回收装置分别相连。4.根据权利要求1所述的适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统，其特征在于，所述室内换热器、室外换热器为盘管式或蛇管式换热器。5.根据权利要求1所述的适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统，其特征在于，所述集热装置为太阳能的渗透型空气集热装置。6.根据权利要求1所述的适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统，其特征在于，所述余热回收装置为空气余热回收装置。7.利用权利要求1-6任一项所述的适应于寒冷地区气候的空气源热泵系统的控制方法，其特征在于，包括不同的工作模式如下：1)、制冷循环模式1.1)、关闭所有的供流支路C和供流支路E上的Ⅰ类阀门(8)和Ⅰ类阀门(10)；开...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑文亨，闻旭强，王嘉琪，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45
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