专利名称：空气源热泵系统及其除霜方法
技术领域：
本发明涉及一种空气源热泵系统及其除霜方法，属于空调领域。
技术背景空气源热泵系统，又称空气源中央空调系统，是以空气为热源、可进行制冷/制热循环 的一种热泵型空调装置，它在制热时以空气为热源，在制冷时以空气为排热源。以空气为冷 源/热源载体，无需冷却塔、冷却泵及冷却管路，可节约大量宝贵的水或土地资源，也避免了 对水源水质的污染；空气源热泵系统室外放置，不占用室内建筑空间，省却了专用的冷冻机 房和锅炉房，减少土建工程投资；系统运行时，无"废渣、废气、废液"产生，属于环境友 好型产品。由于空气源热泵系统可全年运行，在冬季制热运行时，机组室外换热器会出现结霜现象， 使机组运行效率降低。如何使机组除霜快捷、高效并保证机组安全可靠运行，是空气源热泵 系统面临的一大难题。现除霜方式通常采用系统"换向阀"换向的方式，使压縮机排汽制冷剂进入室外换热器 中进行除霜运行。在此过程中，由于系统运行模式的突然改变(由制热运行变为制冷运行—— 水换热器由冷凝器变为蒸发器，空气换热器由蒸发器变为冷凝器)，这样会使机组内部"由 一种稳定运行状态变为一种非稳定状态，再建立另一种稳定状态"的过程。在此过程中，由 于系统内部随着"制冷剂的迁移、压力温度的剧烈变化"，如果这个过程处理不好，可能给 系统可靠运行带来负面影响，这种影响甚至是致命的(有的大型系统为减少该负面影响，甚 至采取"停机-换向一开机除霜-停机-换向-开机制热"的除霜模式)。发明内容本发明的目的在于通过提供一种空气源热泵系统及其除霜方法，以解决目前空调运行过 程中，实现不停机运行；缩短了除霜时间，以达到"分时除霜、延时换向双制冷回路"空气 源热泵热泵系统，以达到提高系统制热运行效率的目的；本发明是采用以下技术手段实现的一种空气源热泵系统，包括空气换热器(1)的一端与换向阀连接、其另一端与节 流阀连接；换向阀和节流阀分别与水换热器(5)和压缩机(2)连接；所述的空气换热器(1)为相互隔离的双通道设置，其一端与向对应的换向阀(3)或(4)进行连接，其 另一端与相对应的节流阀(6)或(7)连接；所述换向阀(3)或(4)的另一端与压縮 机(2)或水换热器(5)连接；所述的水换热器(5)内部制冷剂通道为相互独立的双通 路(51)和/或(52)设置，并共用一水系统；其中通道(51)和/或(52)的一端分别对应连 接一相对应的节流阀和换向阔；所述的空气换热器和水换热器的其中一个通道为蒸发状 态时，另一个通道可以为冷凝状态。前述的换向阀(3) (4)为并联式设置。前述的节流阀(6) (7)为并联式设置。在该系统中，其中的水换热器也可以为空气换热器。本发明还可以采用以下技术手段实现一种空气源热泵系统的除霜方法，包括以下步骤低温气态制冷剂由压縮机(2)吸气端吸入压縮，变成高温高压制冷剂气体；第一路 高温高压制冷剂气体经由换向阀(3)换向后进入空气换热器(1)，将热量传递给空气 换热器进行放热除霜，制冷剂被冷凝为高温高压液态制冷剂；从空气换热器(1)出来的 液态制冷剂经节流阀(6)节流降压后，变成低温低压液态制冷剂进入水换热器(5)中进 行吸热蒸发，最后全部变成低温低压的过热干蒸汽，通过换向阀(3)再回到压縮机(2)吸 气端；第二路仍保持制热状态，即高温高压制冷剂气体首先经由换向阀(4)仍然进入水换 热器(5)，制冷剂被冷凝为高温高压液态制冷剂，将热量继续传递给冷却水产生供暖热水， 从水换热器(5)出来的液态制冷剂分别经节流阀(7)节流降压后，变成低温低压液态制冷 剂进入空气换热器(l)中进行蒸发。待该过程进行一段时间后，第二路系统也转换到除霜 状态第二路高温高压制冷剂气体经由换向阀(4)换向后进入空气换热器(1)，将热 量传递给空气换热器进行放热除霜，制冷剂被冷凝为高温高压液态制冷剂。从空气换热器(1)出来的液态制冷剂经节流阀(7)节流降压后，变成低温低压液态 制冷剂进入水换热器(5)中进行吸热蒸发，最后全部变成低温低压的过热干蒸汽，通过 换向阀(4)再回到压縮机吸气端。除霜过程完成后，第一路高温高压制冷剂气体首先切换到制热状态。经延时后，第 二路高温高压制冷剂气体也切换到制热状态，整个系统进入到正常的制热状态。本发明与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果1、 系统除霜过程中可实现不停机运行；縮短了除霜时间，提高系统制热运行效率；2、 系统除霜过程中，制冷系统部件受冲击程度最小，极大提高了机组运行的安全性 和可靠性；以上系统和除霜方法可以有效提高空气源热泵系统在除霜过程中的安全性和可靠性，使困扰业界多年的空气源热泵系统冬季制热运行中的可靠性得以解决，这样可使空 气源热泵系统这种"节能环保"型产品更加稳定、高效的运行。
图1为本发明空气源热泵系统的连接示意图； 图2为本发明空气源热泵系统除霜运行示意图； 图3为本发明空气源热泵系统除霜运行示意图；具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例加以说明-请参阅图l、图2、图3所示， 一种空气源热泵系统，包括空气换热器(1)的一 端与换向阀连接、其另一端与节流阀连接；换向阀和节流阀分别与水换热器(5)和压縮 机(2)连接；所述的空气换热器(1)为相互隔离的双通道设置，其一端与向对应的换向阀(3)或(4)进行连接，其另一端与相对应的节流阀(6)或(7)连接；所述换向 阀(3)或(4)的另一端与压縮机(2)或水换热器(5)连接；所述的水换热器(5)内 部制冷剂通道为相互独立的双通路(51)和/或(52)设置，并共用一水系统；其中通道(51) 和/或(52)的一端分别对应连接一相对应的节流阀和换向阀；所述的空气换热器和水换热器的其中一个通道为蒸发状态时，另一个通道可以为冷凝状态。前述的换向阀(3) (4)为并联式设置。 前述的节流阀(6) (7)为并联式设置。请参阅图l所示，空气源热泵系统在制热运行时，低温气态制冷剂i压缩机(2)吸 气端吸入并经压缩机压縮，变成高温高压制冷剂气体，分别经由换向阀(3) (4)进入 水换热器(5)将热量传递给冷却水产生供暖热水，制冷剂(51) (52)被冷凝为高温高 压液态制冷剂。从水换热器出来的液态制冷剂分别经节流阀(6) (7)节流降压后，变 成低温低压液态制冷剂进入空气换热器(1)中进行蒸发。在此过程中，空气换热器(1) 中的低温低压液态制冷剂吸收空气中的热量不断蒸发，到达出口时已经全部变成低温低 压的过热干蒸汽，通过换向阀(3) (4)再回到压縮机(2)吸气端。本发明一种空气源热泵系统的除霜方法，包括以下步骤请参阅图2、图3所示，低温气态制冷剂由压縮机(2)吸气端吸入压縮，变成高温 高压制冷剂气体；第一路高温高压制冷剂气体经由换向阀(3)换向后进入空气换热器(1)， 将热量传递给空气换热器进行放热除霜，制冷剂被冷凝为高温高压液态制冷剂；从空气 换热器(1)出来的液态制冷剂经节流阀(6)节流降压后，变成低温低压液态制冷剂进入水换热器(5)中进行吸热蒸发，最后全部变成低温低压的过热干蒸汽，通过换向阀(3)再回到压縮机(2)吸气端；第二路仍保持制热状态，即高温高压制冷剂气体首先经由换向阀(4)仍然进入水换热器(5)，制冷剂被冷凝为高温高压液态制冷剂，将热量继续传递给 冷却水产生供暖热水，从水换热器(5)出来的液态制冷剂分别经节流阀(7)节流降压后， 变成低温低压液态制冷剂进入空气换热器(l)中进行蒸发。待该过程进行一段时间后，第 二路系统也转换到除霜状态第二路高温高压制冷剂气体经由换向阀(4)换向后进入 空气换热器(1)，将热量传递给空气换热器进行放热除霜，制冷剂被冷凝为高温高压液 态制冷剂。从空气换热器(1)出来的液态制冷剂经节流阀(7)节流降压后，变成低温低压液态 制冷剂进入水换热器(5)中进行吸热蒸发，最后全部变成低温低压的过热干蒸汽，通过 换向阀(4)再回到压縮机吸气端。除霜过程完成后，第一路高温高压制冷剂气体首先切换到制热状态。经延时后，第 二路高温高压制冷剂气体也切换到制热状态，整个系统进入到正常的制热状态。本发明一种空气源热泵系统及其除霜方法；实现了 "分时除霜、延时换向双制冷回 路"空气源热泵系统，使制冷系统在除霜过程中可实现不停机运行；縮短了除霜时间， 提高系统制热运行效率；在除霜过程中，制冷系统部件受冲击程度最小，极大提高了机 组运行的安全性和可靠性；空气源热泵系统这种"节能减排"这种环境友好型产品的广 泛应用，将为人类高效利用能源提供有效方法；空气源热泵系统可以如图l所示方式进行布置，这种方式可以保证系统在除霜过程 中有非常高的可靠性、安全性和高效性。系统通过延时切换制冷系统中的换向阀就可以 实现这种方式的转换。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方 案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明己进行了详细的说明，但是， 本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱 离发明的精祌和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中(例 如将本发明中水换热器改为空气换热器)。
权利要求
1、一种空气源热泵系统，包括空气换热器(1)的一端与换向阀连接、其另一端与节流阀连接；换向阀和节流阀分别与水换热器(5)和压缩机(2)连接；其特征在于所述的空气换热器(1)为相互隔离的双通道设置，其一端与向对应的换向阀(3)或(4)进行连接，其另一端与相对应的节流阀(6)或(7)连接；所述换向阀(3)或(4)的另一端与压缩机(2)或水换热器(5)连接；所述的空气换热器的其中一个通道为蒸发状态时，另一个通道可以为冷凝状态。所述的水换热器(5)内部制冷剂通道为相互独立的双通路(51)和/或(52)设置，并共用一水系统；其中通道(51)和/或(52)的一端分别对应连接一相对应的节流阀和换向阀；所述的水换热器的其中一个通道为蒸发状态时，另一个通道可以为冷凝状态。
2、 根据权利要求l所述的空气源热泵系统，其特征在于所述的换向阀(3)(4)为并 联式设置。
3、 根据权利要求l所述的空气源热泵系统，其特征在于所述的节流阀(6) (7)为并联式设置。
4、 根据权利要求l所述的空气源热泵系统，其特征在于在该系统中，其中的水换热器也可以为空气换热器。
5、 一种空气源热泵系统的除霜方法，其特征在于包括以下步骤-低温气态制冷剂由压縮机(2)吸气端吸入压缩，经压縮后变成高温高压制冷剂气体；第一路高温高压制冷剂气体经由换向阀(3)换向后进入空气换热器(1)，将热量 传递给空气换热器进行放热除霜，制冷剂被冷凝为高温高压液态制冷剂；从空气换热器(1)出来的液态制冷剂经节流阀(6)节流降压后，变成低温低压液 态制冷剂进入水换热器(5)中进行吸热蒸发，最后全部变成低温低压的过热干蒸汽，通过 换向阀(3)再回到压缩机(2)吸气端；第二路仍保持制热状态，即高温高压制冷剂气体首先经由换向阀(4)仍然进入水换热 器(5)，制冷剂被冷凝为高温高压液态制冷剂，将热量继续传递给冷却水产生供暖热水， 从水换热器(5)出来的液态制冷剂分别经节流阀(7)节流降压后，变成低温低压液态制冷 剂进入空气换热器(l)中进行蒸发；待该过程进行一段时间后，第二路系统也转换到除霜状态第二路高温高压制冷剂 气体经由换向阀(4)换向后进入空气换热器(1)，将热量传递给空气换热器进行放热 除霜，制冷剂被冷凝为高温高压液态制冷剂；从空气换热器(1)出来的液态制冷剂经节流阀(7)节流降压后，变成低温低压液态 制冷剂进入水换热器(5)中进行吸热蒸发，最后全部变成低温低压的过热干蒸汽，通过换向阀(4)再回到压縮机吸气端；除霜过程完成后，第一路高温高压制冷剂气体首先切换到制热状态。经延时后，第 二路高温高压制冷剂气体也切换到制热状态，整个系统进入到正常的制热状态。
全文摘要
本发明涉及一种空气源热泵系统及其除霜方法，该系统中的空气换热器(1)为相互隔离的双通道设置，其一端与相对应的换向阀(3)或(4)进行连接，其另一端与相对应的节流阀(6)或(7)连接；换向阀(3)或(4)的另一端与压缩机(2)或水换热器(5)连接；水换热器(5)内部制冷剂通道为相互独立的双通路(51)和/或(52)设置，并共用一水系统；其中通道(51)和/或(52)的一端分别对应连接一相对应的节流阀和换向阀；所述的空气换热器和水换热器的其中一个通道为蒸发状态时，另一个通道可以为冷凝状态。系统在除霜过程中可实现不停机运行；缩短了除霜时间，提高系统制热运行效率和机组运行的安全性和可靠性。
文档编号F25B13/00GK101216223SQ20081000010
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月2日 优先权日2008年1月2日
发明者苑增之, 郑兴旺 申请人:北京通用人环科技有限公司