一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组及其除霜方法技术

本发明专利技术公开了一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组及其除霜方法，在空气源热泵系统中设置两个并联的风冷式蒸发器，当其中一个风冷式蒸发器结霜并进入除霜模式时，通过该空气源热泵系统中的四通换向阀及节流机构的功能切换将需要除霜的蒸发器切换为过冷器，并利用该空气源热泵系统中的冷凝器出口高压高温液体制冷剂将需要除霜的蒸发器表面的霜层融化去除，实现除霜目的；另一风冷式蒸发器从环境吸热，实现持续制热。本发明专利技术具有了除霜过程中冷媒不换向的优势，可靠性较高；同时除霜过程中制热继续进行，提高了使用过程中的舒适性；并且该热泵机组除霜过程的耗能几乎可以忽略，大大提高了除霜效率。

Double evaporator alternate defrosting air source heat pump unit and defrosting method thereof

The invention discloses a double evaporator alternating defrosting of air source heat pump defrosting method, air-cooled evaporator is arranged in parallel with the two air source heat pump system, when one air-cooled evaporator frosting and defrosting enter mode, through the function of the switch of the air source heat pump system in the four way reversing valve and the throttle mechanism will need to switch to the evaporator in cream cooler, and the use of high temperature and high pressure liquid refrigerant outlet of the condenser of the air source heat pump system will need to defrost the evaporator surface frost layer melt removal, achieve defrost purpose; another air-cooled evaporator absorbs heat from the environment, to achieve sustained heating. The invention has the advantages of removing the refrigerant defrosting process does not change the advantages of high reliability; at the same time in the process of heating and defrosting continue to improve, in the process of using comfort and energy consumption; the defrosting process is almost negligible, greatly improving the efficiency of defrosting.

【技术实现步骤摘要】
一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组及其除霜方法
本专利技术属于制冷、空调和热泵
，特别是一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组及其除霜方法。
技术介绍
在我国长江中下游等地区，空气源热泵在室外低温条件下运行时，当室外侧换热器表面温度低于周围空气露点温度且低于0℃时，会导致换热器表面结霜，需要定期融霜。蒸发器表面结霜会给机组带来诸多问题，首先致使室外换热器的传热热阻增加、空气流通通道面积减小，从而导致室外换热器通风量降低，最终导致热泵机组制热量降低、制热性能下降，甚至出现低压报警及排气温度过大等故障。因此，对热泵机组室外侧换热器进行定期除霜十分重要。目前最广泛使用的除霜方式是四通换向阀换向融霜方式，及热泵空调器按制冷循环方式运行，压缩机排气进入室外换热器，吸收霜层热量而冷凝，再经节流装置进入室内换热器，从室内吸收部分热量后返回压缩机，完成除霜循环。这种除霜方式最大的问题就是会导致室内温度下降，影响室内的舒适性，并且制冷剂逆向流动，高低压转换所带来的一系列问题可能使除霜过程缓慢，除霜效率较低。近几年来，旁通节流装置的逆向融霜方式，带制冷剂补偿器的逆向融霜方式等几种对传统融霜方式的改良取得了较好的效果，但是仍然无法避免除霜时从室内吸热影响舒适性的问题。几种新型的融霜方式，能很好解决舒适性的问题，比如蓄热融霜、热气旁通融霜以及回气加热融霜这几种融霜方式，均能避免除霜运行时从室内取热而使室内温度降低问题的出现。但也存在着一些问题，比如蓄热除霜所使用的相变材料需要与融霜所需的热量进行较好地匹配，而热气旁通除霜以及回气加热除霜则需要在系统中设置容量较大的气液分离器，间接地增加了除霜的成本。并且这几种方式仅能保证融霜时室内侧换热器不从室内吸取热量，并不能保证融霜时冷凝器仍然在制热。近年来，有专家学者提出采用两组蒸发器交替进行除霜的机组，大大提高了除霜效率，但设计制造以及控制的复杂性使得此种技术难以大面积推广(李树松.交替分流除霜空气源热泵系统.公开号：CN203413881U)；此外两蒸发器交替除霜时需要对压缩机负荷进行能量调节以适应蒸发器负荷，若缺乏可靠的能量调节手段则易导致蒸发压力过低而影响整个热泵系统(黄德祥、周志慧、戴金平.一种双蒸发器空气源热泵.公开号：CN204202231U)。综上所述，由于技术以及成本等诸多问题，目前所述的空气源热泵除霜方式仍几乎是四通换向阀换向融霜方式，难以保证除霜时制热不间断，无法实现除霜时室内温度或加热的热水水温保持平稳，不出现大幅度的降低，并且极端气候条件下除霜效率低、耗能大，严重影响了使用的舒适性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组及其除霜方法，以实现除霜时制热不间断，制冷剂不换向，并有效提高除霜效率。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组及其除霜方法，在空气源热泵系统中设置两个并联的风冷式蒸发器，当其中一个风冷式蒸发器结霜并进入除霜模式时，通过该空气源热泵系统中的四通换向阀及节流机构的功能切换将需要除霜的蒸发器切换为过冷器，并利用该空气源热泵系统中的冷凝器出口高压高温液体制冷剂将需要除霜的蒸发器表面的霜层融化去除，实现除霜目的；另一风冷式蒸发器从环境吸热，实现持续制热；在除霜运行时，对该空气源热泵系统中的压缩机进行变容量调节或排气旁通实现能量调节，以适应蒸发器负荷需要。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：(1)除霜过程中，冷媒无需逆向流动，避免了逆向融霜的诸多问题，提高了整个系统的可靠性。(2)除霜过程中，冷凝器仍然冷凝压缩机高温高压排气并继续制热，不会使室温或所加热的水温出现大幅降低，提高了使用的舒适性。(3)除霜过程中由于使用冷凝器出口冷凝后的高温液态冷媒，被除霜的蒸发器充当了过冷器的功能，使得除霜过程中的能耗可忽略，并提高了除霜效率及降低了结霜除霜损失系数。(4)现有技术结霜除霜损失大、结霜工况制热性能与可靠性低等问题，并能够在交替除霜时有效地对压缩机进行能量调节，防止蒸发压力降低而影响机组性能。(5)结构复杂性降低，控制简单高效。下面结合附图对本专利技术实施过程作进一步的说明。附图说明图1为本专利技术的双蒸发器交替除霜方法及空气源热泵机组的实施例1原理图。图2为本专利技术的双蒸发器交替除霜方法及空气源热泵机组的实施例2原理图。图3为本专利技术的双蒸发器交替除霜方法及空气源热泵机组的实施例3原理图。具体实施方式结合图1、图2和图3，本专利技术的双蒸发器交替除霜方法，在空气源热泵系统中设置两个并联的风冷式蒸发器，当其中一个风冷式蒸发器结霜并进入除霜模式时，通过该空气源热泵系统中的四通换向阀及节流机构的功能切换将需要除霜的蒸发器切换为过冷器，并利用该空气源热泵系统中的冷凝器出口高压高温液体制冷剂将需要除霜的蒸发器表面的霜层融化去除，实现除霜目的；另一风冷式蒸发器从环境吸热，实现持续制热，大大提高了除霜效率；为保障除霜运行可靠性，对压缩机进行能量调节，即通过压缩机排气量的调节，包括后面的三种实施方式的不同技术方案，主要有压缩机变容量调节和压缩机排气旁通调节，以适应蒸发器负荷需要。其中，四通换向阀的功能切换：改变制冷剂的流向，使该空气源热泵系统在(a)正常制热模式、(b)第一蒸发器除霜运行模式、(c)第二蒸发器除霜运行模式三种模式下进行切换；节流机构的功能切换：该空气源热泵系统中的节流机构通过切换全开或非全开两种状态来切换无节流功能和具有节流功能。结合图1，本专利技术一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组，特别适用于空气源热泵除霜结霜损失较大的热泵制热应用场合，包括一个用于吸入气态制冷剂并进行压缩输出的压缩机1，一个出口与压缩机1吸气口连接的气液分离器10，一个入口与压缩机1出口连接的冷凝器2，还包括第一四通换向阀3、第二四通换向阀7、单向阀4、第一节流阀组件5、第二节流阀组件8、第一风冷式蒸发器6及第二风冷式蒸发器9。所述的压缩机1为变容量压缩机，除霜运行时压缩机1采用变容量方式进行能量调节。所述的第一四通换向阀3的第一接口3-1与冷凝器2的出口连接；第一四通换向阀3的第二接口3-2接有一个单向阀4，该单向阀4的出口有两个并联支路，其一支路依次接有第一节流阀组件5和第一风冷式蒸发器6，另一支路依次接有第二节流阀组件8和第二风冷式蒸发器9，所述第一风冷式蒸发器6和第二风冷式蒸发器9的风机单独配置。所述的第二四通换向阀7的第七接口7-3与第一风冷式蒸发器6的出口连接；第二四通换向阀7的第五接口7-1与第二风冷式蒸发器9的出口连接；第二四通换向阀7的第六接口7-2与第一四通换向阀3的第四接口3-4相连；第二四通换向阀7的第八接口7-4与第一四通换向阀3的第三接口3-3并联后接至气液分离器10的入口。结合图2，本专利技术第二种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组，包括一个用于吸入气态制冷剂并进行压缩输出的压缩机1，一个出口与压缩机1吸气口连接的气液分离器10，还包括一个冷凝器2，还包括第一四通换向阀3、第二四通换向阀7、单向阀4、第一能量调节阀11、第二能量调节阀12、第一节流阀组件5、第二节流阀组件8、第一风冷式蒸发器6及第二风冷式蒸发器9。所述的压缩机1为定容量压缩机，该压缩机1的出口分为并联的两个支路，一个支路与冷凝器2的入口连接，另一支路分为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双蒸发器交替除霜方法，其特征在于：在空气源热泵系统中设置两个并联的风冷式蒸发器，当其中一个风冷式蒸发器结霜并进入除霜模式时，通过该空气源热泵系统中的四通换向阀及节流机构的功能切换将需要除霜的蒸发器切换为过冷器，并利用该空气源热泵系统中的冷凝器出口高压高温液体制冷剂将需要除霜的蒸发器表面的霜层融化去除，实现除霜目的；另一风冷式蒸发器从环境吸热，实现持续制热；在除霜运行时，对该空气源热泵系统中的压缩机进行变容量调节或排气旁通实现能量调节，以适应蒸发器负荷需要。

【技术特征摘要】
1.一种双蒸发器交替除霜方法，其特征在于：在空气源热泵系统中设置两个并联的风冷式蒸发器，当其中一个风冷式蒸发器结霜并进入除霜模式时，通过该空气源热泵系统中的四通换向阀及节流机构的功能切换将需要除霜的蒸发器切换为过冷器，并利用该空气源热泵系统中的冷凝器出口高压高温液体制冷剂将需要除霜的蒸发器表面的霜层融化去除，实现除霜目的；另一风冷式蒸发器从环境吸热，实现持续制热；在除霜运行时，对该空气源热泵系统中的压缩机进行变容量调节或排气旁通实现能量调节，以适应蒸发器负荷需要。2.一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组，包括冷凝器(2)、用于吸入气态制冷剂并进行压缩输出的压缩机(1)、一个出口与压缩机(1)吸气口连接的气液分离器(10)，其特征在于：还包括第一四通换向阀(3)、第二四通换向阀(7)、单向阀(4)、第一能量调节阀(11)、第二能量调节阀(12)、第一节流阀组件(5)、第二节流阀组件(8)、第一风冷式蒸发器(6)及第二风冷式蒸发器(9)；所述的压缩机(1)为定容量压缩机，该压缩机(1)的出口分为并联的两个支路，一个支路与冷凝器(2)的入口连接，另一支路分为两个并联的分支路，该分支路分别与第一能量调节阀(11)及第二能量调节阀(12)的入口连接；所述的第一四通换向阀(3)的第一接口(3-1)与冷凝器(2)的出口连接；第一四通换向阀(3)的第二接口(3-2)接有一个单向阀(4)，该单向阀(4)的出口有两个并联支路，其中一支路依次接有第一节流阀组件(5)和第一风冷式蒸发器(6)，另一支路依次接有第二节流阀组件(8)和第二风冷式蒸发器(9)，所述第一风冷式蒸发器(6)和第二风冷式蒸发器(9)的风机单独配置；所述的第二四通换向阀(7)的第七接口(7-3)与第一风冷式蒸发器(6)的出口连接；第二四通换向阀(7)的第五接口(7-1)与第二风冷式蒸发器(9)的出口连接；第二四通换向阀(7)的第六接口(7-2)与第一四通换向阀(3)的第四接口(3-4)相连；第二四通换向阀(7)的第八接口(7-4)与第一四通换向阀(3)的第三接口(3-3)并联后接至气液分离器(10)的入口；所述的第一能量调节阀(11)的出口连接于第二风冷式蒸发器(9)及第二节流阀组件(8)之间的管路上；所述的第二能量调节阀(12)的出口连接于第一风冷式蒸发器(6)及第一节流阀组件(5)之间的管路上。3.一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组，包括用于吸入气态制冷剂并进行压缩输出的压缩机(1)、一个出口与压缩机(1)吸气口连接的气液分离器(10)、一个入口与压缩机(1)出口连接的冷凝器(2)，其特征在于：还包括第一四通换向阀(3)、第二四通换向阀(7)、单向阀(4)、第一节流阀组件(5)、第二节流阀组件(8)、第一风冷式蒸发器(6)及第二风冷式蒸发器(9)；所述的压缩机(1)为变容量压缩机，除霜运行时压...

【专利技术属性】
技术研发人员：余延顺，陈杰，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32