热泵系统、空调的制作方法

1.本技术涉及智能家电技术领域，例如涉及一种热泵系统、空调。


背景技术：

2.目前，热泵系统在低温下运行时，室外冷凝器会结霜影响换热性能，必须一定时间后逆向运行制冷进行除霜，室内停止制热，这就导致室内温度下降，导致用户舒适度降低。
3.相关技术中存在采用多个电磁阀对流路进行控制，并将换热器进行分段设计，使换热器的部分区域可进行除霜，其余部分正常工作，避免室内停止制热。但是结构较为复杂采用多个电磁阀不仅成本较高，而且电磁阀容损坏，导致系统不够稳定。
4.可见，如何即可避免室内停止制热，又能降低整体的成本，提高系统运行的稳定性，成为本领域及技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
6.本公开实施例提供一种热泵系统、空调，以采用较少的电磁阀配合单向阀即可使换热器兼顾制冷与除霜，可避免室内停止制热，降低成本，提高系统运行的稳定性。
7.在一些实施例中，热泵系统包括：压缩机、换热器、第一单向阀、第一除霜回路。换热器包括第一冷媒出入口、第二冷媒出入口、第一换热管路和第二换热管路，第一换热管路与第二换热管路并联于第一冷媒出入口与第二冷媒出入口之间；第一单向阀设置于第一换热管路与第二换热管路之间，其导通方位为由第一冷媒出入口朝向第二冷媒出入口的方向导通；第一除霜回路一端与压缩机的高温冷媒出口连通，另一端连通于第一单向阀的出口端，且第一除霜回路上设有第一电磁阀。
8.在一些实施例中，空调包括：上述任一项的热泵系统。
9.本公开实施例提供的热泵系统、空调，可以实现以下技术效果：
10.将换热器分为第一换热管路和第二换热管路两部分，其中第一换热管路和第二换热管路之间设置有第一单向阀，在需要除霜时打开第一除霜回路上的电磁阀，将压缩机排出的高温冷媒通过第一除霜回路通向第一单向阀的出口端，其中单向阀的出口端朝向第一换热管路，在第一除霜回路进入的高温冷媒的压力作用下，第一单向阀关闭，高温冷媒在单向阀的截流作用下只能流向第一换热管路，此时第二换热管路内正常流通有低温冷媒，从而使第二换热管路保持正常的蒸发制冷，第一换热管路中的高温冷媒则液化放热，对第一换热管路进行除霜，采用较少的电磁阀配合单向阀即可使换热器兼顾制冷与除霜，可避免室内停止制热，降低成本，提高系统运行的稳定性。
11.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
12.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
13.图1是本公开实施例提供的一个热泵系统结构示意图；
14.图2是本公开实施例提供的另一个热泵系统结构示意图；
15.图3是本公开实施例提供的接水盘的结构示意图；
16.图4是本公开实施例提供的另一个热泵系统结构示意图；
17.图5是本公开实施例提供的第一分液器的结构示意图。
18.附图标记：
19.100、压缩机；200、换热器；201、第一单向阀；202、第一冷媒出入口；203、第二冷媒出入口；204、第一换热管路；205、第二换热管路；206、接水盘；207、漏水孔；208、第一分支管；209、第二分支管；300、第一除霜回路；301、第一电磁阀；400、第一分液器；500、第二单向阀；600、第二除霜回路。
具体实施方式
20.为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和热泵系统可以简化展示。
21.本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
22.本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的热泵系统、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。
23.另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个热泵系统、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。
24.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
25.本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
26.术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或
b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.结合图1-5所示，本公开实施例提供一种热泵系统包括：压缩机100、换热器200、第一单向阀201、第一除霜回路300。换热器200包括第一冷媒出入口202、第二冷媒出入口203、第一换热管路204和第二换热管路205，第一换热管路204与第二换热管路205并联于第一冷媒出入口202与第二冷媒出入口203之间；第一单向阀201设置于第一换热管路204于第二换热管路205之间，其导通方位为由第一冷媒出入口202朝向第二冷媒出入口203的方向导通；第一除霜回路300一端与压缩机100的高温冷媒出口连通，另一端连通于第一单向阀201的出口端，且第一除霜回路300上设有第一电磁阀301。
29.采用本公开实施例提供的热泵系统，将换热器200分为第一换热管路204和第二换热管路205两部分，其中第一换热管路204和第二换热管路205之间设置有第一单向阀201，在需要除霜时打开第一除霜回路300上的第一电磁阀301，将压缩机100排出的高温冷媒通过第一除霜回路300通向第一单向阀201的出口端，其中单向阀的出口端朝向第一换热管路204，在第一除霜回路300进入的高温冷媒的压力作用下，第一单向阀201关闭，高温冷媒在第一单向阀201的截流作用下只能流向第一换热管路204，此时第二换热管路205内正常流通有低温冷媒，从而使第二换热管路205保持正常的蒸发制冷，第一换热管路204中的高温冷媒则液化放热，对第一换热管路204进行除霜，采用较少的电磁阀配合单向阀即可使换热器200(室外换热器)兼顾制冷与除霜，可避免室内停止制热，降低成本，提高系统运行的稳定性。
30.其中，第一单向阀201的设置可以在不除霜时处于导通状态，使冷媒从第一冷媒出入口202流向第二冷媒出入口203的情况下，冷媒可并列通过第一换热管路204和第二换热管路205。
31.可选地，第一单向阀201的出口端朝向第一换热管路204，且第一换热管路204设置于第二换热管路205上侧。这样，在需要进行除霜时，可将压缩机100排出的高温冷媒直接通向第一换热管路204，其中第一单向阀201的出口朝向第一换热管路204，在第一换热管路204内流入高温冷媒的情况下，压力增加，进而使第一单向阀201关闭，此时高温冷媒在第一换热管路204内放热，对第一换热管路204进行除霜，同时第二换热管路205内流入正常的低温冷媒，保持室内机的正常制热，其中将第一换热管路204设置于第二换热管路205上侧，可以利用第一换热管路204的化霜水滴落在第二换热管路205上，进而对第二换热管路205进行化霜，提高化霜效率。
32.如图3所示，可选地，第一换热管路204下侧设有接水盘206，且接水盘206下侧设有上设有漏水孔207。这样，化霜水会先流入接水盘206上，并通过接水盘206上的漏水孔207向下流动，使化霜水能够在第一换热管路205附近保持一定时间的停留，通过第一换热管路205对化霜水进行一定程度的加热，提高化霜水的温度，进而将具有一定温度的化霜水滴落在第二换热管路205上，对第二换热管路205进行化霜，进而提高整体换热器200的化霜效果。
33.可选地，第一换热管路204包括多个第一分支管208，第二换热管路205包括多个第二分支管209。这样，每个换热管路均包括多个分支管，可提高换热器200的换热面积，提高
换热效果，并且设置每个多个分支管可以不同的形式排布，使换热器200的使用更加灵活。
34.可选地，多个第一分支管208路之间相互并联。这样，使冷媒可以均匀通过第一换热管路204，提高冷媒流动的均匀性，防止出现换热不均匀的情况。
35.可选地，多个第二分支管209路之间相互并联。这样，使冷媒可以均匀通过第二换热管路205，提高冷媒流动的均匀性，防止出现换热不均匀的情况。
36.如图2所示，可选地，多个第一分支管208与多个第二分支管209之间交叉设置。这样，在第一分支管208路进行化霜时，可使部分热量传递至第二分支管209路上，二者交叉设置可更好地进行热量交换，从而在第一分支管208路进行除霜时，可利用其产生的热量对第二分支管209路进行化霜，在不影响第二分支管209路正常工作的同时，提高整体的化霜能力，进而使空调可以在室内不停止制热的情况下进行化霜操作，提高空调出风的舒适性。
37.可选地，每一分支管上包括3至5个u形换热管。这样，将u形换热管设置的数量设置在合理的范围内，即可充分进行换热，又能防止压降过大，提高换热效率。
38.可选地，每一分支管路上的u形换热管之间串联设置。这样，多个分支管串联使分支管路具有足够的路径长度，可充分进行换热。
39.可选地，第一分支管208和第二分支管209沿纵向交错设置，且位于最上端的一个为第一分支管208，位于最下端的一根为第二分支管209。这样，使第一分支管208路上进行化霜时，化霜水可流到第二分支管209路上，利用第一分支管208路的化霜水对第二分支管209路进行除霜，进一步提高除霜的效率。
40.可选地，第一分支管208和第二分支管209之间的间隔小于或等于0.5厘米。这样，可使第一分支管208与第二分支管209之间保持相对较小的距离，第一分支管208在进行除霜时，将一部分热量传递至第二分支管209上，进而使第二分支管209也可进行适当的除霜，提高整体的除霜效率。
41.可选地，换热器200作为蒸发器使用的情况下，冷媒由第一冷媒出入口202流向第二冷媒出入口203，其中第一单向阀201设置于第一换热管路204和第二换热管路205与第一冷媒出入口202连通的一侧；第一换热管路204和第二换热管路205与第二冷媒出入口203连通的一侧设有第二单向阀500，第二单向阀500导通方位同样为由第一冷媒出入口202朝向第二冷媒出入口203的方向导通。这样，在第一换热管路204和第二换热管路205与第二冷媒出入口203连通的一端设置有第二单向阀500，通过第一单向阀201和第二单向阀500的控制使换热器200在作为蒸发器使用和作为冷凝器使用的情况下具备不同的流路数量，可更好地满足换热器200作为蒸发器和作为冷凝器时不同的换热需求，其中，换热器200作为蒸发器使用的情况下，冷媒从第一冷媒出入口202流入，此时第一单向阀201和第二单向阀500均导通，冷媒同时通过第一换热管路204和第二换热管路205，并汇合从第二冷媒出入口203流出，换热器200作为冷凝器使用的情况下，冷媒从第二冷媒出入口203流入，此时第一单向阀201和第二单向阀500均关闭，冷媒在第二单向阀500的阻挡作用下通过第一换热管路204流通，并且在第一单向阀201的阻挡作用下进入到第二换热管路205，最终由第一冷媒出入口202流出，可以使换热器200在作为蒸发器使用的情况下具备更多的流路，使蒸发后的冷媒更好的流通，减少压降，提高换热效果，而在作为冷凝器使用的情况下，使冷媒流通路径更长，进而可使冷媒更好的冷凝，提高过冷效果，更好地进行换热。
42.可选地，热泵系统还包括：第一分液器400。第一分液器400设有汇流管和两个分液
口，其中汇流管与第一冷媒出入口202连通，两个分液口中一个与第一换热管路204连通，另一个与第二换热管路205连通。这样，通过第一分液器400对冷媒进行分流，使分流过程更加顺畅，防止造成分流不均，导致冷媒流动不均匀，影响整体的散热，并且分液器本身具备一定的容积可以起到一定的储液功能，提高内部冷媒流通的稳定性。
43.可选地，热泵系统还包括：第二分液器和第三分液器，第二分液器的汇流管与第一分液器400的一个分液口连通，第二分液器的分流口分别连通有一个第一分支管208，第三分液器与第一分液器400的另一个分液口连通，第三分液器的分流口分别连通有一个第二分支管209。这样，可利用第二分液器向多个第一分支管208路内分流，保持多个第一分支管208路内冷媒流通的均匀性，利用第三分液器可向多个第二分支管209路内分流，保持第二分支管209路冷媒流通的均匀性，提高整体冷媒流通的稳定性。
44.可选地，热泵系统还包括：第二单向阀500，设置于第一换热管路204和第二换热管路205与第二冷媒出入口203连通的一侧，且第二单向阀500的出液端朝向第二冷媒出入口203，且部分第一分支管208与全部第二分支管209与第二单向阀500的进液端连通，其余部分第一分支管208与第二单向阀500的出液端连通。这样，第二单向阀500被设置为冷媒由第二冷媒出入口203流向第一冷媒出入口202的情况下，冷媒依次流经第一换热管路204和第二换热管路205，使冷媒充分的过冷，提高换热效果。
45.可以理解地，第二单向阀500的导通方向是由进液端向出液端导通，出液端向进液端阻断。
46.如图4所示，可选地，热泵系统还包括：第二除霜回路600。第二除霜回路600一端与压缩机100的高温冷媒出口连通，另一端连通于第二换热管路205，且第二除霜回路600上设有第二电磁阀。这样，通过第一除霜回路300和第二除霜回路600交替开通，可分别对第一换热管路204和第二换热管路205进行交替除霜，时完成除霜工作的同时，另一个换热管路能够正常进行换热工作，进而在室内不停止制热的情况下完成除霜，并且除霜效果相较于单采用第一除霜回路300更快。
47.可以理解地，第一电磁阀301与第二电磁阀交替开启，从而可以使第一换热管路204和第二换热管路205中一个处于正常热交换，另一个进行除霜，达到室内持续制热的同时进行除霜的效果。当室内不需要制热的情况下也可以第一电磁阀301和第二电磁阀同时开启，加快除霜速度。
48.可选地，第二除霜回路600通过y连接管与第二换热管路205，使其流路方向与换热器200作为蒸发器的情况下第二换热管路205的流路方向之间的夹角为锐角。这样，第二除霜回路600通向第二换热管路205的冷媒可以顺着第二换热管路205的流动方向进行流动，防止高温冷媒逆流影响第一换热管路204的正常换热。
49.可选地，第二除霜回路600与第二换热管路205连接的接口朝向第一分液器400的部分上也可以设置电磁阀。这样，通过电磁阀的控制可以更稳定的防止第二除霜回路600导入的高温冷媒逆流，在第二换热管路205进行除霜的情况下，保持第一换热管路204正常的换热效率。
50.在一些实施例中，第一分液器400、第二分液器和第三分液器(统称为分液器)中的一个或多个设有分液腔。
51.可选地，第二分液器包括分液器腔。
52.可选的，如图5所示，分液器倾斜设置，分液口斜向上、汇流管斜向下设置，同样能够实现分液器的储液作用，以及在换热器200作为冷凝器的情况下分液口中的至少一个进液，以及至少一个出液。
53.为实现分液器的储液功能、避免因分液器分液腔容积过大导致储液过多的问题，同时也为了适配不同空调器机型的储液需求，可选地，v≤f2*q，f2为预设的倍数，v是分液腔的容积，单位以为cm3计，q为额定制冷量，单位以kw计。
54.可选地，f2的取值范围8～12。
55.可选的，f2的取值为10，也即v≤10q。
56.在本实施例中，机组额定能力与充灌量之间的关系大致为：m＝160q；正常制热模式比制冷模式冷媒充灌量需求高10～15％，而压缩机100气液分离器一般能存储5～10％的冷媒，则分液器实际需存储的冷媒为充灌总量的5％，如果分液器实际的存储量超过该充灌总量的5％，可能会影响到空调器的实际冷媒循环量，则分液器最多需储液m＝160q*5％＝8q。
57.可选的，冷媒类型为二氟甲烷(r32)，在实际使用温度范围内冷媒密度约为0.8～1.1g/cm3，以冷媒密度为0.8g/cm3的上限计算，分液腔自身容积不能超过8q/0.8＝10q，q按kw计算。
58.例如，对于额定制冷量为3.5kw的空调器，其选用的分液器的分液腔容积需要满足v≤f2*q＝10*3.5＝35，也即该分液器的分液腔容积应小于等于35cm3。
59.这里，本技术分别以f2取值8/10/12/14等情况下对同一空调器的运行性能进行了测试，对不同容积分液器(按f2取值)进行对比，测试数据如下表16所示：
60.表1
61.f2取值能力功率能效83446w857w4.02103451w855w4.04123440w856w4.02143423w861w3.96
62.通过上表的测试数据可以看出，在本技术所限定的f2取值范围(8～12)内，f2值增大，能效逐渐提高；但f2过大(f2超出12)的情况下，反而出现功率升高但能效降低的问题。
63.在又一些可选的实施例中，为实现分液器的储液功能、避免因分液器分液腔容积过小导致无法储液问题，同时也为了适配不同空调器机型的储液需求，可选地，本技术技术方案中具有储液功能的分液器需要满足以下条件：
64.v≥f1*q，
65.f1为预设倍数，v是分液腔的容积，单位以cm3计，q为额定制冷量，单位以kw计。
66.可选的，分液器分液器容积下限f1取值范围为0.2～4。
67.可选的，f1的取值范围为1～4。
68.可选地，f1的取值范围为2～4。
69.优选的，f1取值为3。在本实施例中，其选用的分液器的容积下限主要取决于结构限制，出于可靠性考虑，分液器截面半径r一般大约为支管半径r的4倍，这样既能保证分配器半径不太大(即避免分配器半径影响换热器200空间)，也保证各支管间有一定的距离，且
焊接后分配器仍有足够的强度。即在本实施例中，分液器半径r＝4r，本实施例中r＝1.4cm。
70.这里，本技术分别以f1取值1/2/3/4等情况下对同一空调器的运行性能进行了测试，对不同容积分液器(按f1取值)进行对比，测试数据如下表17所示：
71.表2
72.f1取值能力功率能效13426w865w3.9623438w861w3.9933442w860w4.0043442w859w4.01
73.结合上表可知，对不同容积分液器，f1值越大，功率越低，能效越高。
74.可选的，第二分液器倾斜设置时与竖直方向的倾角∠α≤β，β为预设角度值。
75.可选的，β的取值范围是10～45
°
。
76.可选的，β的取值范围是10～20
°
。
77.这里，以空调器的室外换热器200为例继续进行说明。一般而言，对给定的空调器及运行条件而言，存在最优的冷媒充注量，该冷媒充注量能够使空调运行性能达到最佳；通常情况下，制热运行的最优冷媒充注量比制冷运行时要稍大，因此制冷运行时，多出来的这部分制冷剂一般以液体形式“储存”在空调器中；本方案中，在制冷运行时室外换热器200是作为“冷凝器”使用，因而可以利用室外换热器200中的分液器分液器的内容积，实现“储液”的功能。
78.同时，对于空调器而言，空调器在开停机的过程中受到高低压里平衡的作用，冷媒会从低压侧向高压侧流动；在本实施例中，空调在开机状态下大多数冷媒(60％甚至以上)是储存在室外机中；停机状态下大部分(60％甚至以上)大多数冷媒(60％甚至以上)是储存在室内机中。
79.在空调器以制热模式运行时，室外换热器200作为“蒸发器”使用，空调器停机状态下分液器内冷媒存储量比开机时要多；而在空调器以制冷模式运行时，室外换热器200作为“冷凝器”使用，空调器开机状态下分液器内冷媒存储量比停机时要多。空调器停机时，室内、外换热器200及压缩机100腔、气液分离器等部件中均储存有部分制冷剂。
80.本公开实施例提供一种空调，包括上述任一项实施例的热泵系统。
81.以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。