一种利用热回收的空气能热泵化霜系统的制作方法

本实用新型具体涉及一种利用热回收的空气能热泵化霜系统，属于暖通空调技术领域。

背景技术：

空气能热泵机组作为北方地区采暖的主力军，在工程实践中寒冷气候条件下采暖的运行，蒸发器结霜大大降低了制热能力，降低了热泵能效，严重时会影响机组在冬季的正常运行。因此化霜问题一直是该领域研究的难点和重点。目前较为普遍使用的化霜方式主要有逆循环除霜法、热气除霜法、电加热化霜和储能除霜法等。但是这些除霜方法各有优缺点。热泵行业使用最多除霜方式是逆循环除霜法——通过四通阀组件换向的功能，执行制冷模式实现。绝大部分化霜能量是从用户热水中吸收，其优点是化霜速度快，化霜干净，但是缺点是对热水有降温作用，采暖末端会吹凉风等用户体验不佳的问题，降低了热泵的能效。同时四通阀组件也有换向失灵、泄露等问题影响化霜、甚至可能引发压缩机”液击”问题。 热气旁通化霜就是压缩机排气直接切换到蒸发器中化霜，优点是四通阀不换向，不需要从用户端取热。其化霜能量主要来源于压缩机耗电的电能。该热量是有限的。结霜较严重时，化霜难度较大，化霜时间较长，压缩机回气温度低，压缩机“液击”风险加大，增加化霜的能耗和时间。其最大的优点是不通过四通阀换向，避免了四通阀的泄露、失灵等问题，相对也简单。一般只能用于小型的热泵系统，不适合大型商用空气能热泵机组。

传统的储能除霜法是要结合依靠四通阀换向实现化霜，化霜过程本质还是逆循环除霜制冷除霜过程，也是过于复杂，只是避免了化霜能量从用户热水端取热，对采暖末端温度波动影响小，但是化霜工艺流程并没有简化，反而使得机电系统控制换向更为复杂，不但增加了多套机电控制元件，而且四通阀换向过程中的问题并没有改善。因此以上几种主要的化霜方案各有优缺点。取长补短——即化霜能量是利用储能热源，不影响用户体验，同时也要简化化霜工艺流程，克服使用四通阀在换向过程的复杂化霜工艺过程。鉴于此，本发明所涉及到的一种简化的空气能热泵相变储能热气除霜工艺即达到简化、节能、安全可靠的优点。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种采用热回收相变储能手段，化霜时间短，能耗低，化霜效果良好的利用热回收的空气能热泵化霜系统。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种利用热回收的空气能热泵化霜系统，其包括采暖制热循环系统以及热气除霜循环系统，所述采暖制热循环系统包括压缩机、进气口与所述压缩机出气口通过第一常开电磁阀连通的相变储能换热器、进气口与所述相变储能换热器出气口连通的冷凝器、依次通过储液罐、过滤器、膨胀阀与所述冷凝器连通的翅片蒸发器以及与所述翅片蒸发器通过第一常闭电磁阀连通的气液分离器，所述气液分离器出气口与压缩机进气口连通；

所述热气除霜循环系统包括压缩机、与所述压缩机出气口通过第二常开电磁阀连通的所述翅片蒸发器、与所述翅片蒸发器通过化霜毛细管连通的相变储能换热器、与所述相变储能换热器通过第二常闭电磁阀连通的气液分离器，所述气液分离器出气口与压缩机进气口连通。

与现有技术相比，本实用新型所取得的有益效果如下：

本实用新型利用热回收的热量，采用相变储能手段，不通过四通阀组件换向的条件下将相变储能和热气化霜相结合，简化化霜过程，强化化霜效果、节约化霜时间和节约化霜能耗，提高压缩机低温工况的安全运行，完全克服了相变储能化霜过程中四通阀换向等复杂流程等缺点，同时也克服了热气化霜方式中化霜热源单一，时间长，能耗大，压缩机易发生“液击”等缺点，继承了热力化霜中简单的工艺流程的优势，优化设计后的这种简化的空气能相变储能热力化霜工艺方法，化霜时间短，能耗低，强化了化霜效果，优化了压缩机的吸排气压力，提高了冷凝温度和排气温度，有效的保护了压缩机安全运行，提高了化霜过程的温差，避免了化霜过程采暖水温波动等吹冷风现象，提高了蒸发器表面冷凝水的温度，有利水的排放，有效改善了压缩机系统运行工况。

附图说明

附图1为本实用新型结构示意图；

其中，1、压缩机，2、膨胀阀，3、过滤器，4、气液分离器，5、储液罐，6、冷凝器，7、相变储能换热器，8、化霜毛细管，9、翅片蒸发器，101、第一常开电磁阀，102、第二常开电磁阀，111、第二常开电磁阀，112、第二常闭电磁阀。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行进一步详细的叙述。

如附图1所示，本实用新型提供一种利用热回收的空气能热泵化霜系统，其包括采暖制热循环系统以及热气除霜循环系统，所述采暖制热循环系统包括压缩机1、进气口与所述压缩机1出气口通过第一常开电磁阀101连通的相变储能换热器7、进气口与所述相变储能换热器7出气口连通的冷凝器6、依次通过储液罐5、过滤器3、膨胀阀2与所述冷凝器6连通的翅片蒸发器9以及与所述翅片蒸发器9通过第一常闭电磁阀111连通的气液分离器4，所述气液分离器4出气口与压缩机1进气口连通；所述热气除霜循环系统包括压缩机1、与所述压缩机1出气口通过第二常开电磁阀102连通的所述翅片蒸发器9、与所述翅片蒸发器9通过化霜毛细管8连通的相变储能换热器7、与所述相变储能换热器7通过第二常闭电磁阀112连通的气液分离器4，所述气液分离器4出气口与压缩机1进气口连通，本实用新型采用相变储能手段，不通过四通阀组件换向的条件下将相变储能和热气化霜相结合，简化化霜过程，强化化霜效果、节约化霜时间和节约化霜能耗，提高压缩机低温工况的安全运行，完全克服了相变储能化霜过程中四通阀换向等复杂流程等缺点，同时也克服了热气化霜方式中化霜热源单一，时间长，能耗大，压缩机易发生“液击”等缺点，继承了热力化霜中简单的工艺流程的优势。

工作过程如下：

采暖制热循环系统蓄能过程：

本实用新型采暖制热循环系统蓄能过程的工作流程走向为1—7—6—5—3—2—9—4—1，将相变蓄能换热器7串联在压缩机1高压排气管路中，相变蓄能换热器7在压缩机1制热过程中回收一部分热能，加热换热器7内部的相变蓄能材料，吸热发生固——液等温相变过程完成吸热蓄能。由于相变储能器7蓄能能力相对稳定且有限，当相变蓄能材料温度达到或者接近压缩机排气温度时，由于换热温差接近为0，因此相变材料接近排气温度时，相变储能器7不再蓄能，因此只是回收部分热能对热泵系统制热能力影响可以忽略不计。以该系统中的相变材料的蓄热量以能满足化霜过程中最严重结霜工况下能提供其约80%的化霜能力即可，因为还有一部分化霜热量是压缩机所消耗的电能。该系统虽然增加了相变储能器7，客观上也增加了系统的投资，但是节约了四通阀元件，在化霜过程中也节约了化霜过程的能耗，节约了化霜时间，相对就是增加了热泵制热的时间，特别是对压缩机的有效保护，综合上述几个方面来看，实际上节能效益和较少的维护费用远远大于储能换热器7的设备投资。

热气除霜循环系统释能放热过程：

本实用新型热气除霜循环系统化霜过程即储能换热器7释能放热过程工作流程走向为1—9—8—7—4—1，循环启动后，压缩机1出气口出来的高温气态冷媒与翅片蒸发器9外凝结的霜进行热交换，消除掉翅片蒸发器9的霜，经液化的冷媒经过化霜毛细管8节流后低温液体进入高温的储能换热器7吸收热量气化后经气液分离器4吸入到压缩机1，完成了释能放热过程，如此循环，可充分通过利用相变储能器热回收的能量，快速除霜，不需要从用户端取热化霜，简化了化霜流程，取消了四通阀组件，提高了机组的能效比系统，节约了化霜时间和能量消耗。

以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例，而并非本实用新型可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型原理和精神的前提下，对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。