一种空气源热泵系统及其除霜、消毒方法与流程

本发明涉及一种空气源热泵领域，特别是带有除霜功能的热泵系统及除霜方法。

背景技术：

空气源热泵在冬季的制热循环中，室外的蒸发器容易结霜，一旦结霜将使得热泵的制热性能大幅降低，因此需要及时对室外的蒸发器进行除霜。现有技术中的除霜方式一般为在蒸发器翅片上加设电热丝对霜直接加热、逆循环热气冲霜和热气旁通除霜三种。使用电热丝直接加热室外蒸发器的方式虽然比较简单，但是能耗较高，导致热泵的效率降低。逆循环热气冲霜是通过制冷系统逆向循环将蒸发器上的霜融化，逆循环除霜时系统停止向室内继续供热，室内温度骤降，因而用户的使用满意度较低。热气旁通除霜方式是将压缩机排出的高温高压的制冷剂旁通一部分到室外的蒸发器除霜，这种方式虽然并不停止向室内供热，但也因除霜时间较长而致使室内温度有较大幅度的下降。因此现行的这些除霜方法均存在除霜时间较长、导致热泵机组能效下降、用户使用满意度低及除霜后室内机恢复正常供热时间较长等缺陷。同时，为了提供健康的空气品质，若空气源热泵利用一定时间供应高温空气(送风温度大于60℃)，可实现对室内空气的细菌病毒处理。

以上问题的存在导致亟需一种能够高效、快速精准除霜、杀菌消毒功能同时不影响室内供热效果的热泵除霜、消毒技术。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题中的一个或多个，本发明提供一种空气源热泵系统，其包括压缩机、四通阀、室外换热器、第一节流装置、室内换热器，所述压缩机、四通阀、室外换热器、第一节流装置、室内换热器依次相连并形成制冷剂循环回路，该系统还包括制冷剂旁通回路，所述制冷剂旁通回路的一端连接于所述四通阀和所述室内换热器之间，另外一端连接于所述第一节流装置和所述室外换热器之间，所述制冷剂循环回路上设置有第一电磁阀；

所述制冷剂循环回路上还设置有第一速热膜管，所述第一速热膜管用于加热流过的制冷剂；

所述第一节流装置和所述室外换热器之间的管路上设置有第二速热膜管，所述第二速热膜管用于加热流过的制冷剂；

当需要对所述室外换热器除霜时，所述压缩机排出的部分高温高压制冷剂通过所述制冷剂循环回路流入所述室外换热器并进行除霜。

本发明还提供一种空气源热泵系统，其包括压缩机、四通阀、室外换热器、第一节流装置、室内换热器，所述压缩机、四通阀、室外换热器、第一节流装置、室内换热器依次相连并形成制冷剂循环回路，该系统还包括制冷剂旁通回路，所述制冷剂旁通回路的一端连接于所述四通阀和所述室内换热器之间，另外一端连接于所述第一节流装置和所述室外换热器之间，所述制冷剂循环回路上设置有第一电磁阀及第三节流装置；

另外，还设置有辅助加热支路，所述辅助加热支路的一端连接于所述第一节流装置和所述室内换热器之间，另外一端连接于所述室外换热器和所述四通阀之间，所述辅助加热支路上设置第二电磁阀和第二节流装置；

所述辅助加热支路上还设置有第三速热膜管，所述第三速热膜管用于加热流过的制冷剂；

通过调节所述第二节流装置和所述第三节流装置来调节分别流过所述室内换热器和所述室外换热器的制冷剂流量。

进一步的，所述室内换热器上还设置有第四速热膜管。

进一步的，所述第四速热膜管形成管排，用于在所述系统进行除霜时对室内空气进行补热从而减少室温波动和/或实现对室内空气的高温消毒杀菌。

进一步的，所述速热膜管包括最内侧的铜管层、包覆所述铜管层的基材层及包覆所述基材层的纳米电热阻膜层。

本发明还提供一种空气源热泵系统的除霜方法，所述空气源热泵系统包括压缩机、四通阀、室外换热器、第一节流装置、室内换热器，所述压缩机、四通阀、室外换热器、第一节流装置、室内换热器依次相连并形成制冷剂循环回路，所述方法包括如下步骤：

s1：提供一制冷剂旁通回路，令所述制冷剂旁通回路的一端连接于所述四通阀和所述室内换热器之间，另外一端连接于所述第一节流装置和所述室外换热器之间，所述制冷剂循环回路上设置有第一电磁阀；

s2：在所述制冷剂旁通回路上设置第一速热膜管，在所述第一节流装置与所述室外换热器之间设置第二速热膜管；

s3：当所述室外换热器需要进行除霜时，打开所述制冷剂旁通回路上的电磁阀，令部分从压缩机排出的高温高压的制冷剂通过所述制冷剂旁通回路；

s4：启动所述第一速热膜管和/或所述第二速热膜管并加热通过的制冷剂。

进一步的，还包括如下步骤：

s5：启动所示第四速热膜管对室内空气进行补热，或对室内空气进行高温消毒杀菌。

本发明还提供一种空气源热泵系统的除霜方法，所述空气源热泵系统包括压缩机、四通阀、室外换热器、第一节流装置、室内换热器，所述压缩机、四通阀、室外换热器、第一节流装置、室内换热器依次相连并形成制冷剂循环回路，所述方法包括如下步骤：

s1：提供一制冷剂旁通回路，令所述制冷剂旁通回路的一端连接于所述四通阀和所述室内换热器之间，另外一端连接于所述第一节流装置和所述室外换热器之间，所述制冷剂循环回路上设置有第一电磁阀及第三节流装置；

s2：提供一辅助加热支路，所述辅助加热支路的一端连接于所述第一节流装置和所述室内换热器之间，另外一端连接于所述室外换热器和所述四通阀之间，所述辅助加热支路上设置第二电磁阀、第二节流装置及第三速热膜管，所述第三速热膜管用于加热流过的制冷剂；

s3：当所述室外换热器需要除霜时，关闭所述第一节流装置，打开所述第一电磁阀及第二电磁阀；启动所述第三速热膜管，令压缩机排出的部分高温高压制冷剂通过所述制冷剂旁通回路流入所述室外换热器除霜，其余的制冷剂在通过室内换热器后通过辅助加热支路流回压缩机。

进一步的，所述方法还包括如下步骤：

s4：启动所示第四速热膜管对室内空气进行补热或者高温消毒杀菌。

本发明能够解决现行空气源热泵机组除霜结构复杂和降低整机能效问题，提供一种简单、快捷、精准除霜和达到室内空气消毒杀菌效果的技术，使得室内温度波动不大，满足舒适度要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1：本发明提供的一种空气源热泵系统的第一实施例的系统示意图；

图2：本发明提供的一种空气源热泵系统的第二实施例的系统示意图；

图3：速热膜管横断面图

图4：速热膜管排结构图

1-第一节流装置；2-四通阀；3-压缩机；4-第一电磁阀；5-室内换热器；5-2-第四速热膜管；6-室外换热器；7-第一速热膜管；8-第二速热膜管；9-第二电磁阀；10-第二节流装置；11-第三节流装置；12-第三速热膜管；101-铜管层；102-基材层；103-纳米电热阻膜层；201-银电极。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明专利的结构和运行方式做进一步详细说明，显然，附图的提供仅为了更好地理解本发明专利，它们不应该理解为对本发明专利的限制。基于本发明专利的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示。本实施例披露一种空气源热泵系统，其包括压缩机3、四通阀2、室外换热器6、第一节流装置1、室内换热器5，所述压缩机3、四通阀2、室外换热器6、第一节流装置1、室内换热器5依次相连并形成制冷剂循环回路，还包括制冷剂旁通回路，所述制冷剂旁通回路的一端连接于所述四通阀2和所述室内换热器5之间，另外一端连接于所述第一节流装置1和所述室外换热器6之间，所述制冷剂循环回路上设置有第一电磁阀4。

具体的，所述制冷剂循环回路上还设置有第一速热膜管7，所述第一速热膜管7用于加热流过的制冷剂。所述第一节流装置1和所述室外换热器6之间的管路上设置有第二速热膜管8，所述第二速热膜管8用于加热流过的制冷剂。

当需要对所述室外换热器6除霜时，室外换热器6的风机停转，室内换热器5的风机正常运转，制冷剂旁通回路上的第一电磁阀4打开，压缩机3的一部分高温高压的制冷剂排气经制冷剂旁通回路依次经由第一速热膜管7、第二速热膜管8加热，并进入室外换热器6进行除霜。速热膜管能够对管道进行面状加热，每秒升温速度达100℃～300℃，精准快速电加热管道，融化管路结霜。

如图3所示，所述速热膜管包括最内侧的铜管层101、包覆所述铜管层的基材层102及包覆所述基材层的纳米电热阻膜层103。其中铜管层101为被加热层，基材层102为绝缘材料，纳米电热阻膜层103为与管道紧密贴附的速热膜，可镀于管道表面等几何曲面，厚度不超过5微米，升温速度快，热惯性小，能够精准瞬时高效加热铜管层。如图4所示，速热膜管的两端具有导电电极，电极采用银电极201，两端银电极分别外接电源正负极。

如图1所示，所述室内换热器5上还设置有第四速热膜管5-2，其形成如图4所示的管排，用于在所述系统进行除霜时对室内空气进行补热从而减少室温波动；同时，依据规定室内通风换气量，控制所示第四速热膜管(5-2)功率，室内空气自循环规定时间和规定送风温度，能够实现室内空气的高温消毒杀菌。

本实施披露的空气源热泵依托快速电热和精准温控技术，在各部件关键节点布置温度值、压力值监测，并实现数模转换，进行热泵机组的智能除霜控制。

实施例二

如图2所示。本实施例披露一种空气源热泵系统，其包括压缩机3、四通阀2、室外换热器6、第一节流装置1、室内换热器5，所述压缩机3、四通阀2、室外换热器6、第一节流装置1、室内换热器5依次相连并形成制冷剂循环回路，还包括制冷剂旁通回路，所述制冷剂旁通回路的一端连接于所述四通阀2和所述室内换热器5之间，另外一端连接于所述第一节流装置1和所述室外换热器6之间，所述制冷剂循环回路上设置有第一电磁阀4及第三节流装置11。

另外，还设置有辅助加热支路，所述辅助加热支路的一端连接于所述第一节流装置1和所述室内换热器5之间，另外一端连接于所述室外换热器6和所述四通阀2之间，所述辅助加热支路上设置第二电磁阀9和第二节流装置10。所述辅助加热支路上还设置有第三速热膜管12，所述第三速热膜管12用于加热流过的制冷剂。

当所述室外换热器6需要除霜时，室外换热器6的风机停转，室内换热器5的风机低速运转，关闭所述第一节流装置1，打开所述第一电磁阀4及第二电磁阀9，启动所述第三速热膜管12，令压缩机排出的部分高温高压制冷剂通过所述制冷剂旁通回路流入所述室外换热器6除霜，其余的制冷剂在通过室内换热器5后通过辅助加热支路流回压缩机。

通过调节所述第二节流装置10和所述第三节流装置11来调节分别流过所述室内换热器5和所述室外换热器6的制冷剂流量，从而对除霜和制热分别进行控制。

所述室内换热器5上还设置有第四速热膜管5-2。

第四速热膜管5-2形成管排，用于在所述系统进行除霜时对室内空气进行补热从而减少室温波动，同时，依据规定室内通风换气量，控制所示第四速热膜管(5-2)的功率，室内空气自循环规定时间和规定送风温度，能够实现室内空气的高温消毒杀菌。

第三实施例

结合图1，本实施例披露一种空气源热泵系统的除霜方法，所述空气源热泵系统包括压缩机3、四通阀2、室外换热器6、第一节流装置1、室内换热器5，所述压缩机3、四通阀2、室外换热器6、第一节流装置1、室内换热器5依次相连并形成制冷剂循环回路，所述方法包括如下步骤：

s1：提供一制冷剂旁通回路，令所述制冷剂旁通回路的一端连接于所述四通阀2和所述室内换热器5之间，另外一端连接于所述第一节流装置1和所述室外换热器6之间，所述制冷剂循环回路上设置有第一电磁阀4；

s2：在所述制冷剂旁通回路上设置第一速热膜管7，在所述第一节流装置与所述室外换热器6之间设置第二速热膜管8；

s3：当所述室外换热器6需要进行除霜时，打开所述制冷剂旁通回路上的电磁阀4，令部分从压缩机排出的高温高压的制冷剂通过所述制冷剂旁通回路；

s4：启动所述第一速热膜管7和/或所述第二速热膜管8并加热通过的制冷剂。

s5：启动所示第四速热膜管(5-2)对室内空气进行补热，或室内空气自循环规定时间和规定送风温度，满足对室内空气的高温消毒杀菌。

第四实施例

结合图2，本实施例披露一种空气源热泵系统的除霜方法，所述空气源热泵系统包括压缩机3、四通阀2、室外换热器6、第一节流装置1、室内换热器5，所述压缩机3、四通阀2、室外换热器6、第一节流装置1、室内换热器5依次相连并形成制冷剂循环回路，所述方法包括如下步骤：

s1：提供一制冷剂旁通回路，令所述制冷剂旁通回路的一端连接于所述四通阀2和所述室内换热器5之间，另外一端连接于所述第一节流装置1和所述室外换热器6之间，所述制冷剂循环回路上设置有第一电磁阀4及第三节流装置11；

s2：提供一辅助加热支路，所述辅助加热支路的一端连接于所述第一节流装置1和所述室内换热器5之间，另外一端连接于所述室外换热器6和所述四通阀2之间，所述辅助加热支路上设置第二电磁阀9、第二节流装置10及第三速热膜管12，所述第三速热膜管12用于加热流过的制冷剂；

s3：当所述室外换热器6需要除霜时，关闭所述第一节流装置1，打开所述第一电磁阀4及第二电磁阀9；启动所述第三速热膜管12，令压缩机排出的部分高温高压制冷剂通过所述制冷剂旁通回路流入所述室外换热器6除霜，其余的制冷剂在通过室内换热器5后通过辅助加热支路流回压缩机。

s4：启动所示第四速热膜管(5-2)对室内空气进行补热，或室内空气自循环规定时间和规定送风温度，满足对室内空气的高温消毒杀菌。

本发明利用速热膜管辅助加热热气旁通除霜，除霜周期明显缩短，除霜过程可以连续制热，室内温度波动幅度较小，同时，速热膜管排可实现对室内空气消毒杀菌需求，室内舒适性和空气品质得到改善。