蓄冷式热气除霜制冷系统及蓄热式热气除霜热泵系统的制作方法

本发明涉及制冷或热泵领域，特别是涉及一种蓄冷式热气除霜制冷系统及蓄热式热气除霜热泵系统。

背景技术：

为了保证直接蒸发式空气冷却器正常工作，当其表面结霜时，就必须适时除霜。除霜方式主要有水冲洗、电热除霜和热气除霜，其中热气除霜最常用。热气除霜根据制冷或热泵系统除霜方式不同还分逆向除霜和热气旁通除霜。以家用冷热两用空调为例，逆向除霜是热泵系统在制热工况下控制四通换向阀换向，使系统在制冷工况运行从而对室外换热器的结霜进行去除，而热气旁通除霜是在需要除霜时，在不间断制热的情况下将高温排气直接引入室外换热器中。

热泵的除霜方式中，热气除霜易于实现、比较节能，得到比较广泛的应用，尤其是逆向除霜相对热气旁通除霜更为节能，但是，逆向除霜应用于家用空调中，化霜时会出现低压压力太低以至化霜时间长、效果差的问题，应用于热泵热水器中，化霜时会出现所制取的热水水温降低以至系统效率降低的问题。

制冷系统的除霜方式中，逆向除霜同样相对比较节能，但是逆向除霜制取的冷量往往白白浪费掉。

技术实现要素：

本发明提供了一种蓄冷式热气除霜制冷系统以及一种蓄热式热气除霜热泵系统，可以解决上述问题。

本发明提供的制冷系统的技术方案如下：

一种蓄冷式热气除霜制冷系统，包含制冷回路，所述制冷回路至少由压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器依次串联连通组成，所述制冷系统还设置有为所述蒸发器除霜的除霜回路以及蓄冷蒸发器；所述除霜回路至少由所述压缩机、所述蒸发器、节流装置、所述蓄冷蒸发器依次串联连通组成，其中，所述压缩机的排气口连通所述蒸发器，所述压缩机的吸气口连通所述蓄冷蒸发器。

进一步的，所述制冷系统还设置有容器，所述容器中存放有蓄冷介质；所述蓄冷蒸发器可以为所述容器中的蓄冷介质提供冷量。

优先的，所述制冷系统还设置有过冷换热器，所述容器中的蓄冷介质可以为所述过冷换热器提供冷量。

进一步的，所述制冷系统另设有制冷回路，所述过冷换热器串联在该另设的制冷回路中的冷凝器和节流装置之间。

优先的，所述过冷换热器串联在所述制冷回路中的所述冷凝器和所述节流装置之间。

优先的，所述蓄冷蒸发器和所述过冷换热器均设置于所述容器内并置于所述蓄冷介质中。

优先的，所述蓄冷换热器与所述过冷换热器是相互独立的换热器。

优先的，所述蓄冷换热器与所述过冷换热器是同一个换热器。

本发明提供的热泵系统的技术方案如下：

一种蓄热式热气除霜热泵系统，包含热泵回路，所述热泵回路至少由压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器依次串联连通组成，所述热泵回路还设置有为所述蒸发器除霜的除霜回路以及除霜蒸发器，所述除霜回路至少由所述压缩机、所述蒸发器、节流装置、所述除霜蒸发器依次串联连通组成，其中，所述压缩机的排气口连通所述蒸发器，所述压缩机的吸气口连通所述除霜蒸发器；还设置有容器，所述容器中存放有蓄热介质，所述蓄热介质可以为所述除霜蒸发器提供热量；还设置有过冷换热器，所述过冷换热器可以为所述容器中的蓄热介质提供热量。

优先的，所述过冷换热器串联在所述热泵回路中的所述冷凝器和所述节流装置之间。

基于上述技术方案，本发明的制冷或热泵系统仍采用热气除霜，但是是以蓄冷或蓄热介质作为热源，除霜时稳定、快速、彻底、高效，尤其是对于制冷系统，其化霜时制取的冷量存储于蓄冷介质中，这些冷量在制冷系统制冷时又可以为节流前的制冷剂提供过冷，最终转化为制冷系统输出的冷量，相当于是免费化霜。

附图说明

图1为本发明制冷或热泵系统第一实施例的组成原理示意图。

图2为本发明制冷或热泵系统第二实施例的组成原理示意图。

图3为本发明制冷或热泵系统第三实施例的组成原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，为本发明制冷或热泵系统第一实施例的组成原理示意图。其中，压缩机11的排气口、吸气口分别连接四通换向阀61的d口、s口，四通换向阀61的c口、冷凝器21、单向阀62、电子膨胀阀31、蒸发器41、四通换向阀的e口依次串联连通。在单向阀62和电子膨胀阀31之间的连接管路上还旁通有一条管路，该旁通管路依次串联连接电磁阀63和除霜蒸发器51后，与四通换向阀61的s口一起连接压缩机11的吸气口。还设置有蓄能罐00，其中置有蓄能介质04，除霜蒸发器51设置于蓄冷罐00中且置于蓄能介质04中。为方便说明，以上部分组成的制冷或热泵单元称之为第一制冷或热泵单元。

另外，压缩机19、冷凝器29、过冷换热器59、电子膨胀阀39、蒸发器49依次串联连接。其中，过冷换热器59也设置于蓄能罐00中且置于蓄能介质04中。为方便说明，这部分所组成的制冷或热泵单元称之为第二制冷或热泵单元。

四通换向阀61共有d口、e口、s口、c口四个连接口，四通换向阀61断电时，d口和c口连通且e口和s口连通，四通换向阀61上电时，d口和e口连通且c口和s口连通。

第一制冷或热泵单元正常工作时，电磁阀63关闭，四通换向阀61断电，制冷剂从压缩机11输出后，依次经过四通换向阀61的d口和c口进入冷凝器21，在其中放热冷凝为高压液体，再经过单向阀62进入电子膨胀阀31节流，然后进入蒸发器41，在其中吸热蒸发为低压气体，再依次经过四通换向阀61的e口和s口回到压缩机11的吸气口，从而形成第一制冷或热泵单元的制冷或热泵循环。

第一制冷或热泵单元除霜时，电磁阀63打开，四通换向阀61上电，制冷剂从压缩机11输出后，依次经过四通换向阀61的d口和e口进入蒸发器41，在其中放热冷凝为高压液体(同时为蒸发器41提供热量除霜)，再进入电子膨胀阀31节流，然后经过电磁阀63进入蓄冷换热器51，在其中吸热蒸发为低压气体(同时为蓄能介质04提供冷量)，再回到压缩机11的吸气口，从而形成第一制冷或热泵单元的除霜循环。

第二制冷或热泵单元正常工作时，制冷剂从压缩机19输出后进入冷凝器29，在其中放热冷凝为高压液体，再经过过冷换热器59，而后进入电子膨胀阀39节流，节流后进入蒸发器49，在其中吸热蒸发为低压气体，最后回到压缩机11的吸气口，从而形成第二制冷或热泵单元的制冷或热泵循环。

为便于说明效果，在此假定本实施例的系统为应用于冰箱的制冷系统，此冰箱设有冷藏室和冷冻室，冷冻室为风冷，上述第一制冷单元为冷冻室制冷，上述第二制冷单元为冷藏室制冷，蓄能介质04采用冰水。这样，为冷冻室蒸发器41除霜时，由于冰水04的温度为0摄氏度，从而使除霜循环的蒸发压力较高，除霜热量充足，除霜快速、彻底，而且冷冻室除霜时制取的冷量储存在冰水04中，在冷藏室制冷时又转化为冷藏室的冷量，高效节能。

当然，也可以假定本实施例为热泵系统，包含第一热泵单元，以及第二制冷或热泵单元。比如，第一热泵单元可以是家用空调的热泵系统，第二制冷或热泵单元可以是家用冰箱的制冷系统，这样，冰箱的过冷器提供热量给蓄热介质，蓄热介质又为热泵空调提供除霜热源，有益效果是：一方面热泵空调除霜有了稳定热源，另一方面冰箱的制冷量和能效也会提升。

如图2所示，为本发明制冷或热泵系统第二实施例的组成原理示意图。其中，压缩机11的排气口、吸气口分别连接四通换向阀61的d口、s口，四通换向阀61的c口、冷凝器21、单向阀62、换热盘管51、电子膨胀阀31、蒸发器41、四通换向阀的e口依次串联连通。在单向阀62和换热盘管51之间的连接管路上还旁通有一条管路，该旁通管路串联连接单向阀64后，与冷凝器21一起连接四通换向阀61的c口。还设置有蓄能罐00，其中置有蓄能介质04，换热盘管51设置于蓄冷罐00中且置于蓄能介质04中。

四通换向阀61共有d口、e口、s口、c口四个连接口，四通换向阀61断电时，d口和c口连通且e口和s口连通，四通换向阀61上电时，d口和e口连通且c口和s口连通。

先假定本实施例的系统为热泵系统，用于空气能热泵热水器上，蓄能介质04采用十水硫酸钠，其固液相变温度约为29摄氏度。

热泵系统正常工作时，四通换向阀61断电，制冷剂从压缩机11输出后，依次经过四通换向阀61的d口和c口进入冷凝器21，在其中放热冷凝为高压液体(同时为热水加热)，再经过单向阀62进入换热盘管51，在换热盘管51中过冷(同时为蓄能介质04提供热量)，再进入电子膨胀阀31节流，然后进入蒸发器41，在其中吸热蒸发为低压气体(吸收空气当中的热量)，再依次经过四通换向阀61的e口和s口回到压缩机11的吸气口，从而形成制取热水的热泵循环。

热泵系统除霜时，四通换向阀61上电，制冷剂从压缩机11输出后，依次经过四通换向阀61的d口和e口进入蒸发器41，在其中放热冷凝为高压液体(同时为蒸发器41提供热量除霜)，再进入电子膨胀阀31节流，然后进入换热盘管51，在其中吸热蒸发为低压气体(蓄能介质04为制冷剂提供热量)，再经过单向阀64回到压缩机11的吸气口，从而形成除霜循环。

对上述空气能热泵热水器的热泵系统来说，热泵系统工作制取热水时，同时为蓄能介质04提供热量，但几乎不影响系统对热水的制热能力，而在热泵系统除霜时，以蓄能介质04中储存的热量做为除霜的热源，避免了常规空气能热泵热水器除霜时以已制取的热水做为热源的不利情况。

现在，再假定本实施例的系统为制冷系统，用于冷冻柜上，蓄能介质04采用冰水。

制冷系统正常工作时，四通换向阀61断电，制冷剂从压缩机11输出后，依次经过四通换向阀61的d口和c口进入冷凝器21，在其中放热冷凝为高压液体，再经过单向阀62进入换热盘管51，在换热盘管51中过冷(冰水04为其制冷剂提供冷量)，再进入电子膨胀阀31节流，然后进入风冷蒸发器41，在其中吸热蒸发为低压气体(同时为低温冷柜制冷)，再依次经过四通换向阀61的e口和s口回到压缩机11的吸气口，从而形成低温冷柜的制冷循环。冷柜的设定温度约为-25摄氏度至-18摄氏度。

制冷系统除霜时，四通换向阀61上电，制冷剂从压缩机11输出后，依次经过四通换向阀61的d口和e口进入蒸发器41，在其中放热冷凝为高压液体(同时为蒸发器41提供热量除霜)，再进入电子膨胀阀31节流，然后进入换热盘管51，在其中吸热蒸发为低压气体(同时为冰水04提供冷量)，再经过单向阀64回到压缩机11的吸气口，从而形成除霜循环。

对上述冷柜制冷系统来说，制冷系统除霜时，制取的冷量储存在冰水04中，在制冷系统制冷时，冰水04为节流前的制冷剂提供冷量，最终转化为制冷系统的制冷量，相当于是免费除霜。而且在除霜时，由于冰水04的温度为0摄氏度，从而使除霜循环的蒸发压力较高，除霜热量充足，除霜快速、彻底，也减少了冷柜内的温度波动，提高了储存食品的品质。

如图3所示，为本发明制冷或热泵系统第三实施例的组成原理示意图。其中，压缩机11的排气口连接四通换向阀61的d口，四通换向阀61的s口经过单向阀65连接压缩机11的吸气口，四通换向阀61的c口、冷凝器21、单向阀62依次串联连接，单向阀62的出口分为两路：第一路依次串联连接电子膨胀阀32、换热盘管51后，与单向阀65一起连接压缩机11的吸气口，第二路依次串联连接换热盘管52、电子膨胀阀31、蒸发器41后，连接四通换向阀61的e口。还设置有蓄能罐00，其中置有蓄能介质04，换热盘管51和52均设置于蓄能罐00中且置于蓄能介质04中。

四通换向阀61共有d口、e口、s口、c口四个连接口，四通换向阀61断电时，d口和c口连通且e口和s口连通，四通换向阀61上电时，d口和e口连通且c口和s口连通。

先假定本实施例的系统为热泵系统，用于我国北方的低温环境空气能热泵热水器上，蓄能介质04采用冰水。

热泵系统制取热水时有两种工作模式：蓄热模式和高效制热模式。

蓄热模式运行时，电子膨胀阀32完全关闭，四通换向阀61断电，制冷剂从压缩机11输出后，依次经过四通换向阀61的d口和c口进入冷凝器21，在其中放热冷凝为高压液体(同时为热水加热)，再经过单向阀62进入换热盘管52，在换热盘管52中过冷(同时为冰水04提供热量)，再进入电子膨胀阀31节流，然后进入蒸发器41，在其中吸热蒸发为低压气体(吸收空气当中的热量)，再依次经过四通换向阀61的e口、s口和单向阀65，最后回到压缩机11的吸气口，从而形成完整的热泵循环。

高效制热模式运行时，电子膨胀阀31完全关闭，四通换向阀61断电，制冷剂从压缩机11输出后，依次经过四通换向阀61的d口和c口进入冷凝器21，在其中放热冷凝为高压液体(同时为热水加热)，再经过单向阀62进入电子膨胀阀32节流，然后进入换热盘管51，在换热盘管51中吸热蒸发为低压气体(冰水04为其提供热量)，然后回到压缩机11的吸气口，从而形成完整的热泵循环。

热泵系统除霜时，电子膨胀阀31全开，四通换向阀61上电，制冷剂从压缩机11输出后，依次经过四通换向阀61的d口和e口进入蒸发器41，在其中放热冷凝为高压液体(同时为蒸发器41提供热量除霜)，再经过全开的电子膨胀阀31后进入换热盘管52，在其中过冷(同时为冰水04提供热量)，而后经由电子膨胀阀32节流，再进入换热盘管51，在其中吸热蒸发为低压气体(冰水04为其提供热量)，然后回到压缩机11的吸气口，从而形成完整的除霜循环。

对上述空气能热泵热水器的热泵系统来说，热泵系统工作制取热水时，同时为冰水04提供热量，但几乎不影响系统对热水的制热能力，而在热泵系统除霜时，以冰水04中储存的热量做为除霜的热源，避免了常规空气能热泵热水器除霜时以已制取的热水做为热源的不利情况。同时，冰水04中蓄积的多余热量，还可以做为热泵循环的热源，提高系统的效率和制热量。

再假定本实施例的系统为制冷系统，用于低温冷柜上，蓄能介质04采用冰水。

制冷系统制冷时有两种工作模式：蓄冷模式和高效制冷模式。

蓄冷模式运行时，电子膨胀阀31完全关闭，四通换向阀61断电，制冷剂从压缩机11输出后，依次经过四通换向阀61的d口和c口进入冷凝器21，在其中放热冷凝为高压液体，再经过单向阀62进入电子膨胀阀32节流，然后进入换热盘管51，在换热盘管51中吸热蒸发为低压气体(同时为冰水04提供冷量)，然后回到压缩机11的吸气口，形成完整的蓄冷循环。

高效制冷模式运行时，电子膨胀阀32完全关闭，四通换向阀61断电，制冷剂从压缩机11输出后，依次经过四通换向阀61的d口和c口进入冷凝器21，在其中放热冷凝为高压液体，再经过单向阀62进入换热盘管52，在换热盘管52中过冷(冰水04为其提供冷量)，再进入电子膨胀阀31节流，然后进入蒸发器41，在其中吸热蒸发为低压气体(同时为低温冷柜制冷)，再依次经过四通换向阀61的e口、s口和单向阀65，最后回到压缩机11的吸气口，形成完整的制冷循环。

制冷系统除霜时，电子膨胀阀31全开，四通换向阀61上电，制冷剂从压缩机11输出后，依次经过四通换向阀61的d口和e口进入蒸发器41，在其中放热冷凝为高压液体(同时为蒸发器41提供热量除霜)，再经过全开的电子膨胀阀31后进入换热盘管52，在其中过冷(冰水04为其提供冷量)，而后经由电子膨胀阀32节流，再进入换热盘管51，在其中吸热蒸发为低压气体(同时为冰水04提供冷量)，然后回到压缩机11的吸气口，从而形成完整的除霜循环。

对上述冷柜制冷系统来说，制冷系统除霜时，制取的冷量储存在冰水04中，在制冷系统制冷时，冰水04为节流前的制冷剂提供冷量，最终转化为制冷系统的制冷量，相当于是免费除霜。而且在除霜时，由于冰水04的温度为0摄氏度，从而使除霜循环的蒸发压力较高，除霜热量充足，除霜快速、彻底，也减少了冷柜内的温度波动，提高了储存食品的品质。同时，冰水04中蓄积的冷量不足时，还可以运行蓄冷模式，进一步提高系统总体的效率和制冷量。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，所属技术领域的普通技术人员应当理解，仍可以对本发明的具体实施方式及应用场合进行修改或者对部分技术特征进行等效替换。所以，只要不脱离本发明技术方案的精神，均应该涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。