一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气源热泵系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气源热泵系统，属于制冷、空调和热泵技术领域。解决了现有技术中空气源热泵除霜技术或明显影响制热效果、或能耗较大、或系统结构复杂影响系统紧凑性的问题。本发明专利技术包括：外侧换热器和内侧换热器。其中，外侧换热器的前端连接第一支路电子膨胀阀和第二支路电子膨胀阀。通过控制各支路电子膨胀阀的开度实现支路制热和除霜功能的切换。除霜时，单一支路除霜，另一支路制热，实现了在不增加系统体积和重量、不额外消耗电能的前提下进行除霜，同时减弱除霜过程对制热效果的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气源热泵系统
本专利技术涉及制冷、空调和热泵
，尤其涉及一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气源热泵系统。
技术介绍
随着能源危机的家具和国家对清洁能源的推广以及低温热泵技术的发展，空气源热泵在冬季取暖及生活热水供应方面的应用越来越广泛，但是当外界环境温度较低时，为从外界空气吸取热量，热泵系统的外侧换热器表面温度会低于0℃，此时外界空气中的水蒸气会凝结成霜覆盖在外侧换热器表面，霜层若不及时消除，会越积越厚，降低外侧换热器换热效果，从而降低热泵系统制热量，严重时会导致系统低压保护或排气温度过高等故障，甚至造成系统部件损坏。目前常用的比较成熟的热泵除霜技术有制冷剂逆向除霜、热气旁通除霜和电热除霜，还提出了双蒸发器交替除霜的方式。制冷剂逆向除霜需将高温制冷剂排向外侧换热器，将低温制冷剂排向内侧换热器，会导致内侧温度剧烈下降，影响内侧舒适性，而且制冷剂换向涉及到多个部件的启停，不但耗时较多，制冷剂换向导致高低压变化剧烈，对系统元件造成很大的冲击，同时也是能耗最大的除霜方式。热气旁通除霜时无需改变制冷剂流向，在压缩机排气口引一旁路至外侧换热器，需要除霜时将旁路开关控制阀打开，压缩机排出的一部分高温气体进入外侧换热器进行除霜，一部分高温气体仍进入内侧换热器继续制热。虽然除霜过程制热功能不停，但是由于相当一部分高温气体进入外侧换热器，进入内侧换热器的高温气体明显减少，还是会较大的影响制热效果。电热除霜需要在外侧换热器上增加电热装置，除霜时通过直接消耗电能制热除霜，这种方式控制简单，但是能耗较大，且电热装置会明显增加外侧换热器体积。外侧换热器交替除霜的除霜技术在除霜时通过控制系统内阀件将其中一组外侧换热器切换为内部换热器的过冷器，利用制冷剂高温余热进行除霜，一组除霜完毕再切换另一组以同样的方式除霜，如此交替运行，较好的提高了除霜效率，但是除霜过程外侧换热器面积减小一半还是会较大的影响内侧制热效果，而且系统需配备两组外侧换热器，两组外侧换热器还需要各自配备风机，需要两个四通阀进行切换才能实现交替除霜，不但系统复杂程度较高，也不利于机组小型化。综上所述，现有空气源热泵除霜技术或明显影响制热效果、或能耗较大、或影响系统紧凑性，难以满足空气源热泵系统未来发展需求，需要一种在不额外消耗能源、不明显影响制热效果、不改变系统体积的前提下实现除霜的系统。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气源热泵系统，用以解决现有空气源热泵除霜技术或明显影响制热效果、或能耗较大、或影响系统紧凑性，难以满足空气源热泵系统未来发展需求的问题。本专利技术的目的在于提供一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气源热泵系统,以更简单的系统组成和更方便的控制方式，让除霜过程更加高效、更加舒适，同时不增加系统体积重量。本专利技术实施例提供了一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气源热泵系统，包括：外侧换热器和内侧换热器；外侧换热器的一端连接第一支路电子膨胀阀和第二支路电子膨胀阀；通过控制第一支路电子膨胀阀和第二支路电子膨胀阀的开度实现第一支路、第二支路制热和除霜功能的切换。优选地，外侧换热器连接至少三个电子膨胀阀，分至少三个支路进行除霜；通过控制电子膨胀阀的开度，单一支路除霜，其他支路进行制热，依次进行除霜。具体地，第一支路和第二支路的管路相互交错，且均匀分布，任意两两相邻的四个管道，两个为第一支路，两个为第二支路。具体地，外侧换热器的另一端连接四通阀，四通阀连接气液分离器。具体地，气液分离器连接压缩机，气液分离器将气体分离并通入压缩机。具体地，压缩机通过四通阀与内侧换热器的一端连接；压缩机将低温制冷剂气体压缩升温。具体地，内侧换热器的另一端连接制冷电子膨胀阀。具体地，制冷电子膨胀阀与存储多余制冷剂的储液罐的一端连接。具体地，储液罐的另一端与干燥过滤器连接。具体地，干燥过滤器连接第一支路电子膨胀阀和第二支路电子膨胀阀；干燥过滤器用于过滤循环过程中产生的杂质。采用上述实施例的有益效果是：1、本专利技术通过采用多支路单外侧换热器，将交替除霜的部分限定在单个外侧换热器内，这样无需采用两组以上外侧换热器及风机即可实现除霜，不会增加系统体积和重量。2、本专利技术通过采用将内侧换热器排出的高温液体直接进入外侧换热器进行除霜，利用完成制热循环制冷剂的高温余热进行除霜，不额外消耗电能，更加节能。3、本专利技术通过将外侧换热器的支路进行合理设计，将除霜支路利用的高温余热进行合理回收，加强制热支路的换热效果，虽然除霜时外侧换热器蒸发面积减小，但是余热回收提升了换热温差，不会明显影响制热效果，增加了内侧的舒适性。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为系统制热功能示意图(箭头表示制冷剂流向)；图2为系统制冷功能示意图(箭头表示制冷剂流向)；图3为两种外侧换热器管路排列方式。附图标记：1-外侧换热器；2-第一支路电子膨胀阀；3-第二支路电子膨胀阀；4-制冷电子膨胀阀；5-内侧换热器；6-压缩机；7-四通阀；8-气液分离器；9-干燥过滤器；10-储液罐；11-第一支路管道；12-第二支路管道。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。一方面，本专利技术提供一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气源热泵系统。包括：外侧换热器1、第一支路电子膨胀阀2、第二支路电子膨胀阀3、制冷电子膨胀阀4、内侧换热器5、压缩机6、四通阀7、气液分离器8、干燥过滤器9、储液罐10；外侧换热器1的前端连接第一支路电子膨胀阀2和第二支路电子膨胀阀3，两个电子膨胀阀将外侧换热器1分为两个支路。调节支路电子膨胀阀开度可将某一支路由制热状态调整为初霜状态，另外，单支路除霜时，另一支路可继续完成制热功能。通过控制第一支路电子膨胀阀2和第二支路电子膨胀阀3的开度实现两个支路制热和除霜功能的切换，进一步地，实现两个支路交替除霜。外侧换热器1的内部管路分为两个支路：第一支路和第二支路；第一支路电子膨胀阀2与第一支路相连通，第二支路电子膨胀阀3与第二支路相连通。外侧换热器1的第一支路和第二支路相互交错，且均匀分布。图1为系统制热功能示意图，采用本系统进行单支路除霜时制冷剂流向与制热时制冷剂流向相同。系统的四通阀7调节至制热模式，制冷剂流向如图1所示，依次流经第一支路电子膨胀阀2和第二支路电子膨胀阀3，外侧换热器1、四通阀7、气液分离器8、压缩机6、四通阀7、内侧换热器5、制冷电子膨胀阀4、储液罐10和干燥过滤器9。根据附图1分析本专利技术的单外侧换热器多支路交替除霜的空气源热泵系统的工作原理：当需要进行除霜时，第一支路首先进行除霜，此时第一支路电子膨胀阀2全开，第二支路电子膨胀阀3节流，系统由制热状态切换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气热源泵系统，包括：外侧换热器(1)和内侧换热器(5)；所述外侧换热器(1)的一端连接第一支路电子膨胀阀(2)和第二支路电子膨胀阀(3)；通过控制第一支路电子膨胀阀(2)和第二支路电子膨胀阀(3)的开度实现第一支路、第二支路制热和除霜功能的切换。

【技术特征摘要】
1.一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气热源泵系统，包括：外侧换热器(1)和内侧换热器(5)；所述外侧换热器(1)的一端连接第一支路电子膨胀阀(2)和第二支路电子膨胀阀(3)；通过控制第一支路电子膨胀阀(2)和第二支路电子膨胀阀(3)的开度实现第一支路、第二支路制热和除霜功能的切换。2.根据权利要求1所述的一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气热源泵系统，其特征在于，所述外侧换热器(1)的一端连接至少三个电子膨胀阀，分成至少三个支路进行除霜。3.根据权利要求1所述的一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气热源泵系统，其特征在于，所述第一支路和第二支路的管路相互交错，且均匀分布，任意两两相邻的四个管道，两个为第一支路，两个为第二支路。4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气热源泵系统，其特征在于，所述外侧换热器(1)的另一端连接四通阀(7)，所述四通阀(7)连接气液分离器(8)。5.根据权利要求4所述的一种基于单外侧换热器多支路交替除霜的空气热源泵系统，其特征在于，所述气液分离器...

【专利技术属性】
技术研发人员：段彦军，王江，任楠，徐捷，王凯，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11