带热管除霜功能的空气源热泵机组及其除霜方法技术

本发明专利技术提供一种带热管除霜功能的空气源热泵机组，包括风换热器和第一管路，风换热器通过第一管路依次连接液管二通阀、水换热器和气管二通阀；水换热器的输出端和液管二通阀之间的第一管路上连接第二管道一端，第二管道另一端连接于液管二通阀和风换热器之间，第二管道上串联有膨胀阀，水换热器的输入端和气管二通阀之间的第一管路上连接第三管道一端，第三管道另一端连接于气管二通阀和风换热器之间，第三管道上串联有压缩机。本发明专利技术的带热管除霜功能的空气源热泵机组及其除霜方法，运行热管模式除霜时，风换热器的表面温度远低于传统逆循环方案，热损失显著减小，化霜过程不启动压缩机和风机，几乎无耗能，热量完全来自热水，提高综合运行效率。高综合运行效率。高综合运行效率。

【技术实现步骤摘要】
带热管除霜功能的空气源热泵机组及其除霜方法


[0001]本专利技术涉及制冷热泵
，尤其涉及一种带热管除霜功能的空气源热泵机组及其除霜方法。

技术介绍

[0002]空气源热泵冷热水机组在冬季制热时需要除霜，现有技术采用逆循环除霜方法，即切换到制冷模式，从水系统吸收热量，利用压缩机将热量传递到风换热器，使其表面温度升高，将霜融化除去。这种除霜方法简单可行，除霜速度快，效果有保障，但存在如下问题：1）风换热器将加热到较高的温度，最高可达50℃以上，由于冬季气温低，将有大量热量散发到空气中，气温越低，散热损失越大。此外由于无霜误除霜现象大量存在，逆循环除霜造成的热损耗更大；2）除霜过程阀门切换，流体换向，系统压力和温度剧烈变化，对系统各部件造成了冲击。也不利于压机正常回油，缩短机组的整体寿命。也产生了额外噪音，加剧空气源热泵的噪声问题；3）空气源热泵冷热水机组可以制冷和制热，但目前大量存在单制热需求，例如热泵热水器，集中燃煤锅炉改造为空气源热泵的需求等。这些场景不需要制冷，原本可以去掉四通阀等切换部件，简化系统和控制。但由于逆循环除霜方法，必须保留这些机构，事实上四通阀作为易损部件，不仅降低了运行可靠性，也降低了系统运行能效。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种带热管除霜功能的空气源热泵机组及其除霜方法，热损失显著减小，提高综合运行效率。
[0004]空气源热泵冷热水机组常采用上下型结构，风换热器位于上部，采用侧面出风或者顶面出风的方式，其他部件包括压缩机，水换热器，膨胀阀等位于下部，上下型结构的风换热器在上，水换热器在下，天然具备热管自然循环的高差，同时冬季供热时，水换热器的水温较高，一般不低于40℃，而风换热器结霜之后温度不会高于0℃，也具备热管自然循环的温差，因此只需将风换热器和水换热器的结构进行一定优化，并且将其直接连接，即可实现热管自然循环，将水中的热量传递到风换热器，用于化霜。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种带热管除霜功能的空气源热泵机组，其中，包括风换热器和第一管路，所述风换热器通过第一管路依次连接液管二通阀、水换热器和气管二通阀；所述水换热器的输出端和所述液管二通阀之间的第一管路上连接第二管道一端，所述第二管道另一端连接于液管二通阀和风换热器之间，所述第二管道上串联有膨胀阀，所述水换热器的输入端和所述气管二通阀之间的第一管路上连接第三管道一端，所述第三管道另一端连接于气管二通阀和风换热器之间，所述第三管道上串联有压缩机。
[0006]优选的是，所述的带热管除霜功能的空气源热泵机组，其中，还包括四通阀，所述
四通阀的第一端和第二端连接压缩机的两端；所述四通阀的第三端通过第四管道连接于气管二通阀和水换热器输入端之间，所述四通阀的第四端通过第五管道连接于气管二通阀和风换热器之间。
[0007]优选的是，所述的带热管除霜功能的空气源热泵机组，其中，所述风换热器设置于水换热器上方。
[0008]一种带热管除霜功能的空气源热泵机组的除霜方法，其中，包括以下步骤：1）当热泵机组处于制热状态时，关闭液管二通阀和气管二通阀，开启压缩机、膨胀阀和风换热器，当热泵机组处于除霜状态时，关闭压缩机和风换热器，保持t1时间；2）打开气管二通阀和液管二通阀，打开风换热器、水换热器，关闭膨胀阀，开始热管除霜模式，并开始计算除霜时长；3）当除霜时长达到t2，检测风换热器进口冷媒温度T1和出口冷媒温度T2，及其水换热器进口水温T3和出口水温T4，当达到以下任一条件时，结束除霜：除霜时长>t
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；其中，t1，t2，t
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均为系统可变参数，可根据实际情况任意调整。
[0009]4）除霜结束，关闭液管二通阀和气管二通阀。
[0010]一种带热管除霜功能的空气源热泵机组的除霜方法，其中，包括以下步骤：1）当热泵机组处于制热状态时，关闭液管二通阀和气管二通阀，开启压缩机、膨胀阀和风换热器，四通阀将压缩机排气口和水换热器连接，将压缩机吸气口和风换热器连接，当热泵机组处于除霜状态时，关闭压缩机和风换热器，保持t1时间；2）打开气管二通阀和液管二通阀，打开风换热器、水换热器，关闭膨胀阀，开始热管除霜模式，并开始计算除霜时长；3）当除霜时长达到t2，检测风换热器进口冷媒温度T1和出口冷媒温度T2，及其水换热器进口水温T3和出口水温T4，当除霜时长累计到t
m
时，若达到以下任一条件时，进行步骤4），否则进行步骤5）；T2>T
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均为系统可变参数，可根据实际情况任意调整。
[0011]4）除霜结束，关闭液管二通阀和气管二通阀；5）关闭气管二通阀和液管二通阀，系统切换到传统逆循环除霜模式，膨胀阀调节到除霜开度，压缩机开启，四通阀切换将压缩机排气口和风换热器连接，将压缩机吸气口和水换热器连接，并开始计时；若达到以下任一条件时，除霜结束：除霜时长>t
m1
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；其中，t
m1
，T
sf1
均为系统可变参数，可根据实际情况任意调整。
[0012]本专利技术的优点在于：
（1）本专利技术的带热管除霜功能的空气源热泵机组及其除霜方法，运行热管模式除霜时，风换热器的表面温度远低于传统逆循环方案，热损失显著减小，同时化霜过程不启动压缩机和风机，几乎无耗能，热量完全来自热水，提高综合运行效率。
[0013]（2）除霜过程无高低压切换，消除了传统除霜方式的冲击和流体换向，有效保护了各部件的运行安全，延长寿命，杜绝了除霜噪音。
[0014]（3）对于单热型的空气源热泵冷热水机组，可根据实际情况去掉四通阀，简化结构，提高运行可靠性和运行效率。
附图说明
[0015]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。
[0016]图1为本专利技术实施例2的示意图。
[0017]图2为本专利技术实施例3的示意图。
[0018]图3为除霜模式时温度测点分布的示意图。
[0019]图中编号说明如下：1-压缩机；2-水换热器；3-膨胀阀；4-风换热器；5-液管二通阀；6-气管二通阀；7-四通阀；8-第一管路；9-第二管道；10-第三管道；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带热管除霜功能的空气源热泵机组，其特征在于，包括风换热器（4）和第一管路（8），所述风换热器（4）通过第一管路（8）依次连接液管二通阀（5）、水换热器（2）和气管二通阀（6）；所述水换热器（2）的输出端和所述液管二通阀（5）之间的第一管路上连接第二管道（9）一端，所述第二管道（9）另一端连接于液管二通阀（5）和风换热器（4）之间，所述第二管道（9）上串联有膨胀阀（3），所述水换热器（2）的输入端和所述气管二通阀（6）之间的第一管路上连接第三管道（10）一端，所述第三管道（10）另一端连接于气管二通阀（6）和风换热器（4）之间，所述第三管道（10）上串联有压缩机（1）。2.如权利要求1所述的带热管除霜功能的空气源热泵机组，其特征在于，还包括四通阀（7），所述四通阀（7）的第一端和第二端连接压缩机（1）的两端；所述四通阀（7）的第三端通过第四管道（11）连接于气管二通阀（6）和水换热器（2）输入端之间，所述四通阀（7）的第四端通过第五管道（12）连接于气管二通阀（6）和风换热器（4）之间。3.如权利要求1所述的带热管除霜功能的空气源热泵机组，其特征在于，所述风换热器（4）设置于水换热器（2）上方。4.一种带热管除霜功能的空气源热泵机组的除霜方法，其特征在于，包括以下步骤：1）当热泵机组处于制热状态时，关闭液管二通阀（5）和气管二通阀（6），开启压缩机（1）、膨胀阀（3）和风换热器（4），当热泵机组处于除霜状态时，关闭压缩机（1）和风换热器（4），保持t1时间；2）打开气管二通阀（6）和液管二通阀（5），打开风换热器（4）、水换热器（2），关闭膨胀阀（3），开始热管除霜模式，并开始计算除霜时长；3）当除霜时长达到t2，检测风换热器（4）进口冷媒温度T1和出口冷媒温度T2，及其水换热器（2）进口水温T3和出口水温T4，当达到以下任一条件时，结束除霜：除霜时长>t
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩林俊，王敬民，宋茜，
申请(专利权)人：无锡同方人工环境有限公司，
类型：发明
国别省市：