一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热泵除霜系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热泵除霜系统，包括室内换热器、室外换热器、气液分离器、压缩机、高压储液器、四通换向阀、经济器、截止阀、除霜支路和补热支路；第一除霜支路的两端分别连接室外换热器和气液分离器的入口；第二除霜支路的两端分别连接低压压缩机排气口和经济器冷却盘管入口；补热支路的一端连接四通换向阀，另一端直接通入高压储液器液相内，支路上安装补热电磁阀，补热传感器置于高压储液器的液相内。本发明改造了两级压缩系统的流程，可实现制热与除霜同时运行，制热量不衰减，压缩机工况不改变，对系统冲击小，减少能耗，在保证室内舒适度的前提下实现高效节能。
【专利说明】
一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热泵除霜系统
技术领域
[0001]本发明涉及空调除霜技术领域，特别涉及一种空气源热栗除霜系统。
【背景技术】
[0002]空气源热栗具有节能、环保、可全天候使用的优点，但在寒冷气候下普遍存在结霜的现象，因此空调在运行一段时间后室外机就必须切换到除霜模式进行化霜，压缩机不能同时制热，这会严重影响室内的温度。
[0003]目前空气源热栗机组所采用的几种除霜技术，例如:四通换向阀逆向除霜技术存在着对系统冲击大、影响室内温度及人体舒适度的缺点；热气旁通除霜技术存在着除霜速度慢且导致压缩机工况改变的缺点；电加热除霜存在着能耗增加的缺点，不能很好的解决保证室内制热和室外除霜的这一矛盾;现有技术存在的缺陷，成为本领域亟待解决的一个关键技术问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统，以解决现有除霜技术存在的对系统冲击大、影响室内温度、除霜速度慢、能耗增加的问题。本发明针对两级压缩空气源热栗系统的独特性，提出在两级压缩系统的基础之上增设了第一除霜支路、第二除霜支路以及补热支路，通过将两级压缩系统切换成部分二元复叠系统进行除霜。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]—种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统，包括室内换热器、室外换热器、气液分离器、高压储液器、经济器和四通换向阀)、第一除霜支路、第二除霜支路和补热支路;室内换热器的一端通过第一单向阀连接到高压储液器的进液口；高压储液器的出液口连接到液体分流器的0端，液体分流器的m端通过第六截止阀连接到经济器的g端，液体分流器的η端通过第四电子膨胀阀连接到经济器的f端，经济器的h端通过第二电子膨胀阀连接到室外换热器的一端;室外换热器的另一端分两条支路，一条支路通过第三截止阀连接到四通换向阀的a端，另一条支路连接第一除霜支路的一端；四通换向阀的d端连接到气液分离器的进口，气液分离器的出口连接到低压压缩机的吸气口，低压压缩机的排气口分两条支路，一条支路通过第一截止阀连接到蒸汽混流器的j端，另一条支路连接第二除霜支路的一端，蒸汽混流器的i端和k端分别连接到高压压缩机的吸气口和经济器的e端，高压压缩机的排气口连接到四通换向阀的b端，四通换向阀的c端连接到室内换热器的另一端;其中，第一单向阀上并联有第一电子膨胀阀，第二电子膨胀阀上并联有第二单向阀和第五截止阀。
[0007]进一步的，第一除霜支路的另一端连接到气液分离器的入口，第一除霜支路上依次安装有第四截止阀、第三电子膨胀阀、蒸发盘管，蒸发盘管置于高压储液器的液相内。
[0008]进一步的，第二除霜支路的另一端连接到经济器的g端，第二除霜支路上安装有第一截止阀。
[0009]进一步的，补热支路的一端连接到四通换向阀的c端，另一端连接到高压储液器的液体内，补热支路上安装有补热电磁阀，高压储液器的气相内设有用于控制补热电磁阀开度的补热传感器。
[0010]进一步的，所述一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统的制热模式包括主制热循环回路和辅制热支路，制热模式运行时，第一截止阀、第三截止阀、第六截止阀开启，第二截止阀、第四截止阀、第五截止阀关闭，第一电子膨胀阀、第三电子膨胀阀不通电，第二电子膨胀阀、第四电子膨胀阀通电，补热电磁阀不通电，四通换向阀的b端和c端连通、a端和d端连通；
[0011]所述一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统在制热模式下的主制热循环回路制冷剂流向为:低压压缩机出口 —第一截止阀)—蒸汽混流口的j端—蒸汽混流口的i端—高压压缩机—四通换向阀的be端—室内换热器—第一单向阀—高压储液器—液体分流器的ο端进—液体分流器的m端—第六截止阀—经济器的g端进—经济器的h端—第二电子膨胀阀—室外换热器—第三截止阀—四通换向阀ad端—气液分离器—低压压缩机入口。
[0012]进一步的，所述一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统在制热模式下的辅制热支路制冷剂流向为:液体分流器的η端—第四电子膨胀阀—经济器的f端进—经济器的e—蒸汽混合器的k端，完成循环。
[0013]进一步的，所述一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统的除霜模式包括制热循环和除霜循环，除霜模式运行时，第二截止阀、第四截止阀、第五截止阀开启，第一截止阀、第三截止阀、第六截止阀关闭，第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀不通电，第三电子膨胀阀、第四电子膨胀阀通电，补热电磁阀不通电，四通换向阀b端和c端连通；
[0014]在除霜模式下的制热循环制冷剂流向为:高压压缩机—四通换向阀be端—室内换热器—第一单向阀—高压储液器—液体分流器的ο端—液体分流器的η端—第四电子膨胀阀—经济器的f端—经济器的e端—高压压缩机，完成制热循环。
[0015]进一步的，在除霜模式下的除霜循环制冷剂流向为:低压压缩机—第二截止阀—经济器的g端—经济器的h端—第五截止阀—室外换热器—第四截止阀—第三电子膨胀阀—蒸发盘管—气液分离器—低压压缩机，完成除霜循环。
[0016]进一步的，所述一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统的补热模式包括制热循环回路和补热支路，补热模式运行时，第一截止阀、第三截止阀、第六截止阀开启，第二截止阀、第四截止阀、第五截止阀关闭，第一电子膨胀阀、第三电子膨胀阀不通电，第二电子膨胀阀、第四电子膨胀阀通电，四通换向阀的b端和c端连通、a端和d端连通，补热电磁阀通电；
[0017]在补热模式下的制热循环回路制冷剂流向为:低压压缩机出口—第一截止阀—蒸汽混流口的j端—蒸汽混流口的i端—高压压缩机—四通换向阀的be端—室内换热器—第一单向阀—高压储液器—液体分流器的ο端进—液体分流器的m端—第六截止阀—经济器的g端进—经济器的h端—第二电子膨胀阀—室外换热器—第三截止阀—四通换向阀ad端—气液分离器—低压压缩机入口。
[0018]进一步的，在补热模式下的补热支路制冷剂流向为:四通换向阀c端—补热电磁阀4高压储液器，完成补热。
[0019]本发明在除霜模式下，高低压压缩机各带一个循环，高压压缩循环继续向室内供热，低压压缩循环从高压储液器内吸热向室外换热器放热进行除霜，充分利用了系统内部的热量，实现制热与除霜同时进行。
[0020]本发明设置补热模式是为了防止除霜后造成的储液器温度降低，当在室内温度达到要求且补热传感器检测到储液器温度降低时，开启补热电磁阀将高温蒸汽旁通到高压储液器内与液体进行混合。
[0021 ]相对于现有技术，本发明具有以下有益效果:
[0022]1、本发明在除霜模式下，低压压缩循环利用蒸发盘管吸收高压储液器的热量，充分利用了系统内部的热量，达到节能目的。
[0023]2、本发明的补热是将高温蒸汽直接旁通到高压储液器与液体进行混合，减少了传统换热器存在的换热温差，提高了换热效率。
[0024]3、本发明操作比较简单，通过电控阀门切换制热、除霜和补热模式，且可以实现制热与补热同时运行，制热与除霜同时进行。
[0025]4、本发明只增加一些管路和阀门，改造成本低，不仅高效节能，而且对机组体积影响不大。
【附图说明】
[0026]图1为本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统的整体结构示意图。
[0027]图2为本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统制热模式运行时制冷剂流向示意图。
[0028]图3为本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统除霜模式运行时制冷剂流向示意图。
[0029]图4为本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统补热模式运行时制冷剂流向示意图。
[0030]图中:
[0031]1、室内换热器;2、室外换热器;3、气液分离器;4、低压压缩机;5、高压压缩机;6、高压储液器;7、经济器;8、四通换向阀;9、补热电磁阀；10、第一单向阀；11、第二单向阀；12、第一电子膨胀阀；13、第二电子膨胀阀；14、第三电子膨胀阀；15、第四电子膨胀阀；16、第一截止阀；17、第二截止阀；18、第三截止阀；19、第四截止阀；20、第五截止阀；21、第六截止阀；22、补热传感器;23、蒸汽混流器;24、液体分流器;25、蒸发盘管;26、第一除霜支路;27、第二除霜支路;28、补热支路。
【具体实施方式】
[0032]以下将结合附图所示对本发明的【具体实施方式】进行详细描述。
[0033]请参阅图1所示，本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统，包括室内换热器1、室外换热器2、气液分离器3、高压储液器6、经济器7、四通换向阀8、第一除霜支路23、第二除霜支路24和补热支路25。
[0034]室内换热器I的一端连接第一单向阀10，第一单向阀10连接到高压储液器6的进液口，第一单向阀10上并联有第一电子膨胀阀12，高压储液器6的出口连接到液体分流器24的ο端，液体分流器24的m端连接第六截止阀21，第六截止阀21连接到经济器7的g端，液体分流器24的η端连接第四电子膨胀阀15，第四电子膨胀阀15连接到经济器7的f端，经济器7的h端连接第二电子膨胀阀13，第二电子膨胀阀13连接到室外换热器2的一端，第二电子膨胀阀13上并联有第二单向阀11和第五截止阀20;室外换热器2的另一端分两条支路，一条支路连接第三截止阀18，另一条支路连接第四截止阀19，第三截止阀18连接到四通换向阀8的a端，四通换向阀8的d端连接到气液分离器3的进口，气液分离器3的出口连接到低压压缩机4的吸气口，低压压缩机4的排气口分两条支路，一条支路连接第一截止阀16，另一条支路连接第二截止阀17，第一截止阀16连接到蒸汽混流器23的j端，蒸汽混流器的i端和k端分别连接到高压压缩机5的吸气口和经济器7的e端，高压压缩机5的排气口连接到四通换向阀8的b端，四通换向阀8的c端连接到室内换热器I的另一端。
[0035]第一除霜支路的两端分别连接室外换热器和气液分离器的入口；第一除霜支路26包括第四截止阀19、第三电子膨胀阀14、蒸发盘管26及连接管路，第四截止阀19连接第三电子膨胀阀14，第三电子膨胀阀14连接到蒸发盘管25的入口，蒸发盘管25的出口连接到气液分离器3的入口。
[0036]第二除霜支路的两端分别连接低压压缩机排气口和经济器冷却盘管入口；第二除霜支路27包括截止阀17及两端管路，截止阀17连接到经济器7的g端。
[0037]补热支路28包括补热电磁阀9、补热传感器22及连接管路，补热电磁阀9的一端连接四通换向阀8的c端，补热电磁阀9的另一端连接到高压储液器6的液体内，补热传感器22置于高压储液器6的气相内。补热传感器22连接补热电磁阀9，用于控制补热电磁阀9的开度。
[0038]本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统的运行模式包括制热模式、除霜模式及补热模式，工作原理如下:
[0039]请参阅图2所示，本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统的制热模式包括主制热循环回路和辅制热支路，制热模式运行时，将第一截止阀16、第三截止阀18、第六截止阀21开启，第二截止阀17、第四截止阀19、第五截止阀20关闭，第一电子膨胀阀12、第三电子膨胀阀14不通电，第二电子膨胀阀13、第四电子膨胀阀15通电，补热电磁阀9不通电，四通换向阀8的b端和c端连通、a端和d端连通。
[0040]如图2所示，本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统在制热模式下的主制热循环回路制冷剂流向为:低压压缩机4(出口为中压过热气态制冷剂)—第一截止阀16—蒸汽混流口 23(j端进，i端出高压压缩机5(出口为高压过热气态制冷剂)—四通换向阀8—室内换热器I (出口为高压饱和液态制冷剂)—第一单向阀10—高压储液器6—液体分流器24(0端进，m端出第六截止阀21—经济器7(g端进，h端出第二电子膨胀阀13(出口为低压过冷液态制冷剂)—室外换热器2(出口为低压气态制冷剂)—第三截止阀18—四通换向阀8—气液分离器3—低压压缩机4。
[0041]如图2所示，本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统在制热模式下的辅制热支路制冷剂流向为:液体分流器24(n端)—第四电子膨胀阀15—经济器7(f端进，e端出，出口为中压饱和气态制冷剂)—蒸汽混合器23(k端)，完成循环。
[0042]如图3所示，本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统的除霜模式包括制热循环和除霜循环，除霜模式运行时，将第二截止阀17、第四截止阀19、第五截止阀20开启，第一截止阀16、第三截止阀18、第六截止阀21关闭，第一电子膨胀阀12、第二电子膨胀阀13不通电，第三电子膨胀阀14、第四电子膨胀阀15通电，补热电磁阀9不通电，四通换向阀b端和c端连通。
[0043]如图3所示，本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统在除霜模式下的制热循环制冷剂流向为:高压压缩机5(出口为高压过热气态制冷剂)—四通换向阀8—室内换热器I (高压饱和液态制冷剂)—第一单向阀10—高压储液器6—液体分流器24(0端进，η端出第四电子膨胀阀15(中压液态制冷剂)—经济器7(f端进，e端出，出口为中压饱和气态制冷剂)—高压压缩机5，完成制热循环。
[0044]如图3所示，本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统在除霜模式下的除霜循环制冷剂流向为:低压压缩机4(出口为中压过热气态制冷剂)—第二截止阀17—经济器7(g端进，h端出第五截止阀20—室外换热器2(中压液态制冷剂)—第四截止阀19—第三电子膨胀阀14—蒸发盘管25(出口:低压气态制冷剂)—气液分离器3—低压压缩机4，完成除霜循环。
[0045]如图4所示，本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统的补热模式包括制热循环回路和补热支路，补热模式运行时，将第一截止阀16、第三截止阀18、第六截止阀21开启，第二截止阀17、第四截止阀19、第五截止阀20关闭，第一电子膨胀阀12、第三电子膨胀阀14不通电，第二电子膨胀阀13、第四电子膨胀阀15通电，四通换向阀8的b端和c端连通、a端和d端连通，补热电磁阀9通电(由补热传感器22控制开度)。
[0046]如图4所示，本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统在补热模式下的制热循环回路与在制热模式下的循环回路相同。
[0047]如图4所示，本发明一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统在补热模式下的补热支路制冷剂流向为:四通换向阀8(c端)—补热电磁阀9—高压储液器6，完成补热。
【主权项】
1.一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统，其特征在于，包括室内换热器(I)、室外换热器(2)、气液分离器(3)、高压储液器(6)、经济器(7)和四通换向阀(8)、第一除霜支路(26)、第二除霜支路(27)和补热支路(28);室内换热器(I)的一端通过第一单向阀(1)连接到高压储液器(6)的进液口 ；高压储液器(6)的出液口连接到液体分流器(24)的ο端，液体分流器(24)的m端通过第六截止阀(21)连接到经济器(7)的g端，液体分流器(24)的η端通过第四电子膨胀阀(15)连接到经济器(7)的f端，经济器(7)的h端通过第二电子膨胀阀(13)连接到室外换热器(2)的一端;室外换热器(2)的另一端分两条支路，一条支路通过第三截止阀(18)连接到四通换向阀(8)的a端，另一条支路连接第一除霜支路(26)的一端；四通换向阀(8)的d端连接到气液分离器(3)的进口，气液分离器(3)的出口连接到低压压缩机(4)的吸气口，低压压缩机(4)的排气口分两条支路，一条支路通过第一截止阀(16)连接到蒸汽混流器(23)的j端，另一条支路连接第二除霜支路(27)的一端，蒸汽混流器(23)的i端和k端分别连接到高压压缩机(5)的吸气口和经济器(7)的e端，高压压缩机(5)的排气口连接到四通换向阀(8)的b端，四通换向阀⑶的c端连接到室内换热器(I)的另一端；其中，第一单向阀(10)上并联有第一电子膨胀阀(12)，第二电子膨胀阀(13)上并联有第二单向阀(11)和第五截止阀(20)。2.根据权利要求1所述的一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统，其特征在于，第一除霜支路(26)的另一端连接到气液分离器(3)的入口，第一除霜支路(26)上依次安装有第四截止阀(19)、第三电子膨胀阀(14)、蒸发盘管(25)，蒸发盘管(25)置于高压储液器(6)的液相内。3.根据权利要求2所述的一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统，其特征在于，第二除霜支路(27)的另一端连接到经济器(7)的g端，第二除霜支路上安装有第一截止阀(17)。4.根据权利要求3所述的一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统，其特征在于，补热支路(28)的一端连接到四通换向阀(8)的c端，另一端连接到高压储液器(6)的液体内，补热支路(28)上安装有补热电磁阀(9)，高压储液器(6)的气相内设有用于控制补热电磁阀(9)开度的补热传感器(22)。5.根据权利要求4所述的一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统，其特征在于，所述一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统的制热模式包括主制热循环回路和辅制热支路，制热模式运行时，第一截止阀(16)、第三截止阀(18)、第六截止阀(21)开启，第二截止阀(17)、第四截止阀(19)、第五截止阀(20)关闭，第一电子膨胀阀(12)、第三电子膨胀阀(14)不通电，第二电子膨胀阀(13)、第四电子膨胀阀(15)通电，补热电磁阀(9)不通电，四通换向阀(8)的b端和c端连通、a端和d端连通； 所述一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统在制热模式下的主制热循环回路制冷剂流向为:低压压缩机(4)出口 —第一截止阀(16)4蒸汽混流口(23)的j端—蒸汽混流口(23)的i端—高压压缩机(5)4四通换向阀(8)的be端—室内换热器(I)—第一单向阀(ΙΟ)—高压储液器(6)4液体分流器(24)的0端进—液体分流器(24)的m端—第六截止阀(21)4经济器(7)的g端进—经济器(7)的h端—第二电子膨胀阀(13)4室外换热器(2)4第三截止阀(IS) —四通换向阀(8)ad端—气液分离器(3)4低压压缩机(4)入口。6.根据权利要求5所述的一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统，其特征在于，所述一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统在制热模式下的辅制热支路制冷剂流向为:液体分流器(24)的η端—第四电子膨胀阀(15)4经济器(7)的f端进—经济器(7)的e—蒸汽混合器(23)的k端，完成循环。7.根据权利要求5所述的一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统，其特征在于，所述一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统的除霜模式包括制热循环和除霜循环，除霜模式运行时，第二截止阀(17)、第四截止阀(19)、第五截止阀(20)开启，第一截止阀(16)、第三截止阀(18)、第六截止阀(21)关闭，第一电子膨胀阀(12)、第二电子膨胀阀(13)不通电，第三电子膨胀阀(14)、第四电子膨胀阀(15)通电，补热电磁阀(9)不通电，四通换向阀b端和c端连通； 在除霜模式下的制热循环制冷剂流向为:高压压缩机(5)4四通换向阀(8)bc端—室内换热器(I)—第一单向阀(ΙΟ)—高压储液器(6)4液体分流器(24)的0端—液体分流器(24)的η端—第四电子膨胀阀(15)4经济器(7)的f端—经济器(7)的e端—高压压缩机(5)，完成制热循环。8.根据权利要求7所述的一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统，其特征在于，在除霜模式下的除霜循环制冷剂流向为:低压压缩机(4)—第二截止阀(17)4经济器(7)的g端—经济器(7)的h端—第五截止阀(20)4室外换热器(2)4第四截止阀(19)—第三电子膨胀阀(14)—蒸发盘管(25)4气液分离器(3)4低压压缩机(4)，完成除霜循环。9.根据权利要求5所述的一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统，其特征在于，所述一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统的补热模式包括制热循环回路和补热支路，补热模式运行时，第一截止阀(16)、第三截止阀(18)、第六截止阀(21)开启，第二截止阀(17)、第四截止阀(19)、第五截止阀(20)关闭，第一电子膨胀阀(12)、第三电子膨胀阀(14)不通电，第二电子膨胀阀(13)、第四电子膨胀阀(15)通电，四通换向阀(8)的b端和c端连通、a端和d端连通，补热电磁阀(9)通电； 在补热模式下的制热循环回路制冷剂流向为:低压压缩机(4)出口 —第一截止阀(16)—蒸汽混流口(23)的j端—蒸汽混流口(23)的i端—高压压缩机(5)4四通换向阀(8)的be端—室内换热器(I)—第一单向阀(ΙΟ)—高压储液器(6)4液体分流器(24)的0端进—液体分流器(24)的m端—第六截止阀(21)4经济器(7)的g端进—经济器(7)的h端—第二电子膨胀阀(13)4室外换热器(2)4第三截止阀(IS) —四通换向阀(8)ad端—气液分离器(3)4低压压缩机(4)入口。10.根据权利要求9所述的一种两级压缩切换至部分二元复叠的空气源热栗除霜系统，其特征在于，在补热模式下的补热支路制冷剂流向为:四通换向阀(8)c端—补热电磁阀(9)—压储液器(6)，完成补热。
【文档编号】F25B41/00GK106016873SQ201610369016
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】蒲亮, 孙福涛, 齐迪
【申请人】西安交通大学