本发明涉及一种空气源热泵机组，特别是涉及一种连续供热的空气源热泵机组。
背景技术：
空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置，它是热泵的一种形式。空气源热泵适用范围广泛，一年四季都能够运行，无需专人看守，运行成本低，节能的效果非常突出，属于环保型的产品。其在运行过程中没有污染物的排放，同时也不会对人体造成损害，拥有良好的社会效益，因此在我国冬冷夏热地区采暖、制冷中得到广泛的应用。
但在北方寒冷地区(淮河北域)，随着室外温度降低，空气源热泵的应用产生诸多问题：压缩机吸气压力变低，压缩比变大，排气温度变高，制热能力和能效大幅降低等问题，这些问题严重影响到热泵机组的运行可靠性和供热系统稳定性。
同时，空气源热泵机组冬季运行时，当室外侧空气换热器表面温度低于周围空气的露点温度且低于0℃时，换热器表面就会结霜。霜的形成使得换热器传热效果恶化，且增加了空气流动阻力，使得机组的供热能力降低，严重时机组会停止运行影响热泵机组供热。空气源热泵冬季室外换热器结霜与融霜是目前制约其应用和发展的关键共性问题。
目前，空气源热泵的融霜方式通常有：自然融霜法、逆循环融霜法、电融霜法等。而在实际效果来看，这些常规的方法都存在着不足和缺陷，无法实现融霜工况的连续供热，往往会造成压缩机的频繁启停以及四通换向阀的频繁切换，也会造成热泵供水温度波动，影响室内供热效果等。
技术实现要素：
本发明的目的是本发明的目的是针对现有空气源热泵低温下制热能力和能效大幅降低，且无法实现融霜工况的连续供热的问题，提出一种连续供热的空气源热泵机组。
为实现上述目的，本发明提供了一种连续供热的空气源热泵机组，包括压缩机单元、室内水换热单元、准二级压缩单元、室外空气换热单元以及融霜分路单元；
所述压缩机单元包括依次连接的气液分离器、压缩机、油分离器、连接机构；
所述室内水换热单元包括与所述连接机构相连接的氟-水换热器，所述氟-水换热器上设有水出口和水入口；
所述准二级压缩单元包括与所述氟-水换热器相连的板式换热器，所述板式换热器上分路设有制热回路与准二级压缩回路，所述制热回路直接与所述板式换热器相连并在后段设有单向阀，所述准二级压缩回路包括依次设置在管路上的准二级压缩电磁阀、准二级压缩电子膨胀阀、板式换热器、单向阀并最终与所述压缩机相连；
所述室外空气换热单元包括至少两组并联设置的氟-空气换热机构，所述氟-空气换热机构包括氟-空气换热器、并联设置在所述氟-空气换热器上的制热分路与融霜分路以及设置在所述氟-空气换热器上的风机，所述制热分路上设有分路制热电子膨胀阀和单向阀，所述融霜分路上设有分路融霜电磁阀；
所述融霜分路单元包括设置在所述油分离器与连接机构之间的融霜通路，所述融霜通路上依次设有融霜电磁阀、双向导流机构，所述融霜电磁阀与双向导流机构的回液侧之间分路分别与所述融霜分路相连，所述双向导流机构的出液侧与连接机构之间分路分别与所述制热分路相连；
所述空气源热泵机组在融霜时，每次仅对其中一组氟-空气换热机构进行融霜，依次流经融霜通路、其中至少一条融霜分路中的制冷工质与依次经氟-水换热器、板式换热器换热后的制冷工质在双向导流机构的回液侧混流，并经双向导流机构的出液侧分路分别流向剩余氟-空气换热机构中的制热分路。
优选地，所述连接机构为四通换向阀。
优选地，所述室内水换热单元还包括设置在所述氟-水换热器与双向导流机构之间的制冷通路，所述制冷通路与所述制热回路并联设置，所述制冷通路上设有制冷电子膨胀阀以及与制热回路上的单向阀反向设置的单向阀。
优选地，每一制热分路上分路制热电子膨胀阀和单向阀的两侧均并联设置有制冷分路，所述制冷分路上设有与所述分路制热电子膨胀阀相连的单向阀反向设置的单向阀。
优选地，所述分路融霜电磁阀设置在所述融霜分路上的氟-空气换热器的制冷工质入口侧，所述融霜分路上的氟-空气换热器的制冷工质出口侧设有单向阀。
优选地，与所述融霜分路相连的双向导流机构的回液管路上设有单向阀与手动截止阀。
优选地，所述双向导流机构的出液侧上设有单向阀，且所述双向导流机构的出液侧与回液侧之间并联设有制冷通路，所述制冷通路上设有单向阀。
优选地，在所述氟-空气换热器中，空气在风机的驱动下，依次通过制热分路、融霜分路。
优选地，所述空气源热泵机组在融霜时，每次对其中一组氟-空气换热机构进行融霜，逐一轮动地对每一组氟-空气换热机构进行融霜操作。
优选地，所述室外空气换热单元包括4～12组并联设置的氟-空气换热机构。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
1、采用补气增焓的准二级压缩降低了压缩机的排气温度，降低了压缩比，提高了空气源热泵机组在低温工况的运行稳定性和能效，使空气源热泵机组的应用范围更广，从而使分路轮动融霜和连续供热技术方案的应用更为广阔；
2、融霜工况时，准二级压缩系统与分路轮动融霜系统相耦合，有助于平滑压缩机吸排气量的波动，可避免因吸气压力过低而出现的保护性停机，进一步保障空气源热泵机组的运行稳定性；
3、本发明的空气源热泵机组中某分路融霜时不影响其他分路制热，热泵机组可实现系统的连续供热，避免现有空气源热泵机组融霜时通过四通换向阀使机组制冷与制热频繁切换，提升了热泵机组有效供热时间与冬季总供热量，改善了空气源热泵冬季供热效果；
4、本发明的空气源热泵机组中的四通换向阀仅用于夏季制冷和冬季制热转换时切换，融霜操作时不需要切换，大大减少四通换向阀(包括压缩机)的开关(启停)次数，提升了空气源热泵机组的可靠性；
5、本发明的空气源热泵机组中室外空气换热部分增设的融霜换热回路使系统的换热面积增大，热泵机组制冷与制热的能效比提高；
6、现有空气源热泵室外换热器的风机均为共用，采用启停一致方式，单风机的风量与噪音均较大，而本发明采用多分路空气换热器及其风机设计思路，降低了单风机的风量与噪声，机组整体噪音可较大幅度地降低。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为连续供热的空气源热泵机组示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种连续供热的空气源热泵机组，如图1所示，其中示出了本发明的一种优选实施方式。本发明的空气源热泵机组包括压缩机单元、室内水换热单元、准二级压缩单元、室外空气换热单元以及融霜分路单元。
所述压缩机单元包括依次连接的气液分离器9、压缩机1、油分离器2、连接机构3；
所述室内水换热单元包括与所述连接机构3相连接的氟-水换热器6，所述氟-水换热器6上设有水出口15和水入口16；
所述准二级压缩单元包括与所述氟-水换热器6相连的板式换热器17，所述板式换热器17上分路设有制热回路与准二级压缩回路，所述制热回路直接与所述板式换热器17相连并在后段设有单向阀8，所述准二级压缩回路包括依次设置在管路上的准二级压缩电磁阀19、准二级压缩电子膨胀阀18、板式换热器17、单向阀8并最终与所述压缩机1相连；
所述室外空气换热单元包括至少两组并联设置的氟-空气换热机构，所述氟-空气换热机构包括氟-空气换热器、并联设置在所述氟-空气换热器上的制热分路与融霜分路以及设置在所述氟-空气换热器上的风机，所述制热分路上设有分路制热电子膨胀阀和单向阀8，所述融霜分路上设有分路融霜电磁阀；
所述融霜分路单元包括设置在所述油分离器2与连接机构3之间的融霜通路，所述融霜通路上依次设有手动截止阀5、融霜电磁阀4、双向导流机构10，所述融霜电磁阀4与双向导流机构10的回液侧之间分路分别与所述融霜分路相连，所述双向导流机构10的出液侧与连接机构3之间分路分别与所述制热分路相连；
所述空气源热泵机组在融霜时，每次仅对其中一组氟-空气换热机构进行融霜，依次流经融霜通路、其中至少一条融霜分路中的制冷工质与依次经氟-水换热器6、板式换热器17换热后的制冷工质在双向导流机构10的回液侧混流，并经双向导流机构10的出液侧分路分别流向剩余氟-空气换热机构中的制热分路。
本发明的空气源热泵机组利用准二级压缩与时空分割原理相结合的综合性技术路线，提出低环境温度工况下空气源热泵全新的准二级压缩多分路式取热与轮动式融霜技术方案，一方面对压缩机增设补气口，在系统中增设中间板式换热器，以构成准二级压缩热泵循环；另一方面将空气源热泵室外空气换热器设置为至少两个可独立运行的分路取热与融霜系统。对每一路独立的室外空气换热系统均单独分别设置一个制热分路和融霜分路，通过电磁阀和电子膨胀阀的开闭、单向阀等管路和管件实现融霜工况和制热工况的切换。其中一路氟-空气换热机构进行融霜的同时不影响其他分路氟-空气换热机构分路制热工况的运行，逐一轮动地对每个分路的氟-空气换热机构进行融霜操作，从而实现轮动精准融霜和连续供热。
本发明系统分为五个部分，分别为压缩机单元、室内水换热单元、准二级压缩单元、室外空气换热单元以及融霜分路单元。
具体地，所述压缩机单元包括依次连接的气液分离器9、压缩机1、油分离器2、连接机构3。优选地，所述压缩机1为变频压缩机，以获得更好的节能效果。为使压缩机1完成准二级压缩，所述压缩机1上设有辅助进气口，用于吸入准二级压缩回路中的制冷工质。当本发明的空气源热泵机组仅用于制热时，所述连接机构3可采用管道直接连接，管路上无需配置阀门，所述油分离器2与氟-水换热器6直接铜管连通，所述气液分离器9与氟-空气换热机构直接铜管连通，此时空气源热泵机组仅能用于制热，无需设置四通阀。
所述室内水换热单元包括与所述连接机构3相连接的氟-水换热器6，所述氟-水换热器6上设有水出口15和水入口16。其在制热时作为冷凝侧，在制冷时能够作为蒸发侧，通过所述氟-水换热器6上设置的水出口15和水入口16，能够直接接入到用户侧，从而为用户提供热水或冷水。
所述准二级压缩单元包括与所述氟-水换热器6相连的板式换热器17，所述板式换热器17上分路设有制热回路与准二级压缩回路。在制热时，所述制热回路中的制冷工质与准二级压缩回路中的制冷工质在所述板式换热器(17)中进行热交换。所述制热回路直接与所述板式换热器17相连并在后段设有单向阀8，制冷工质液体直接进入板式换热器17。所述准二级压缩回路包括依次设置在管路上的准二级压缩电磁阀19、准二级压缩电子膨胀阀18、板式换热器17、单向阀8并最终与所述压缩机1相连，制冷工质液体经准二级压缩电磁阀19和准二级压缩电子膨胀阀18节流降压后也进入板式换热器17，这两部分制冷工质在所述板式换热器17中产生热交换后，所述准二级压缩回路的制冷工质变为气体后被压缩机1的辅助进气口吸入。
所述室外空气换热单元包括至少两组并联设置的氟-空气换热机构，所述氟-空气换热机构包括氟-空气换热器、并联设置在所述氟-空气换热器上的制热分路与融霜分路以及设置在所述氟-空气换热器上的风机，所述制热分路上设有分路制热电子膨胀阀和单向阀8，所述融霜分路上设有分路融霜电磁阀。
如图1所示，本实施例中的空气源热泵机组并联设置了四组氟-空气换热机构，包括第一分路制热电子膨胀阀11-1、第一分路氟-空气换热器13-1和第一分路风机14-1；第二分路制热电子膨胀阀11-2、第二分路氟-空气换热器13-2和第二分路风机14-2；第三分路制热电子膨胀阀11-3、第三分路氟-空气换热器13-3和第三分路风机14-3；第四分路制热电子膨胀阀11-4、第四分路氟-空气换热器13-4和第四分路风机14-4及其各管路上设置的单向阀8。由于空气源热泵机组并联设置多组氟-空气换热机构，每组氟-空气换热器均单独采用一个风机，使得风机独立控制，效率更高，噪声更低。优选地，在所述氟-空气换热器中，空气在风机的驱动下，依次通过制热分路、融霜分路，从而使得融霜分路设置在制热分路空气下游侧，以获得更好的融霜效果。
所述融霜分路单元包括设置在所述油分离器2与连接机构3之间的融霜通路，所述融霜电磁阀4与双向导流机构10的回液侧之间分路分别与所述融霜分路相连，所述双向导流机构10的出液侧与连接机构3之间分路分别与所述制热分路相连。通过融霜通路，油分离器2出来的制冷工质能够直接输送到某一融霜分路的氟-空气换热器，使其进行融霜。所述融霜通路上依次设有手动截止阀5、融霜电磁阀4、双向导流机构10，手动截止阀5的设置便于检修，融霜后的制冷工质在双向导流机构10中与依次经氟-水换热器6、板式换热器17换热后的制冷工质在双向导流机构10的回液侧混流。所述双向导流机构10利用高速导流原理，如射流的方式，将两种不同压力状态的制冷工质进行混合汇流。
如图1所示，在实施例中，所述融霜分路单元分为四个分路，包括第一分路融霜电磁阀12-1、第二分路融霜电磁阀12-2、第三分路融霜电磁阀12-3、第四分路融霜电磁阀12-4及其各管路上设置的单向阀8。其中，所述空气源热泵机组在融霜时，每次仅对其中一组氟-空气换热机构进行融霜，依次流经融霜通路、其中至少一条融霜分路中的制冷工质与经氟-水换热器6换热后的制冷工质在双向导流机构10的回液侧混流，并经双向导流机构10的出液侧分路分别流向剩余氟-空气换热机构中的制热分路。
相比于传统空气源热泵机组，本发明在融霜时依然可以保证供热，通过逐一轮动地对每个分路的氟-空气换热机构进行融霜操作，从而实现轮动精准融霜和连续供热，供热效果更好，大大地减少压缩机启停次数，运行更可靠。同时，由于供热时间增加，从而也提高了机组在一定时间内的总供热量。而且由于融霜时间短，可实现精准融霜；进一步，由于换热面积增大，能效比也能够提高，使得机组能够达到高的能效等级。
优选地，与所述融霜分路相连的双向导流机构10的回液管路上设有单向阀8与手动截止阀5，能够有效地防止制冷工质的回流。为了能够更好地将融霜后的制冷工质在双向导流机构10中与依次经氟-水换热器6、板式换热器17换热后的制冷工质在双向导流机构10的回液侧混流，优选地，所述双向导流机构10的出液侧上设有单向阀8，且所述双向导流机构10的出液侧与回液侧之间并联设有制冷通路，所述制冷通路上设有单向阀8。优选地，所述空气源热泵机组在融霜时，逐一轮动地对每一组氟-空气换热机构进行融霜操作，从而实现机组的连续供热。
优选地，所述连接机构3为四通换向阀，通过四通换向阀切换管路连接，使得本发明的空气源热泵机组同时具备制热与制冷功能。此时，所述室内水换热单元还包括设置在所述氟-水换热器6与双向导流机构10之间的制冷通路，所述制冷通路与所述制热回路并联设置，所述制冷通路上设有制冷电子膨胀阀7以及与制热回路上的单向阀8反向设置的单向阀8。
优选地，每一制热分路上分路制热电子膨胀阀和单向阀8的两侧均并联设置有制冷分路，所述制冷分路上设有与所述分路制热电子膨胀阀相连的单向阀8反向设置的单向阀8。优选地，所述分路融霜电磁阀设置在所述融霜分路上的氟-空气换热器的制冷工质入口侧，所述融霜分路上的氟-空气换热器的制冷工质出口侧设有单向阀8。
在不需要融霜的制热工况下，从压缩机出来的高温高压制冷工质气体经由油分离器和四通换向阀，进入氟-水换热器(冷凝器)中进行放热，冷凝成液体，并在板式换热器中换热成过冷液体，经过单向阀和双向导流机构，分别进入制热分路，通过电子膨胀阀节流降压，进入氟-空气换热器(蒸发器)进行吸热，制冷工质汽化吸热后，经四通换向阀被压缩机吸入，完成循环。
需要融霜时，融霜分路上的融霜电磁阀打开，同时该回路系统的制热电子膨胀阀关闭，高温高压的制冷工质通过融霜电子膨胀阀进入氟-空气换热器(蒸发器)进行融霜，然后在双向导流机构中与未参与融霜的制冷工质进行混合后，进入其他回路继续完成循环，从而实现在融霜的同时可以进行制热。
优选地，所述室外空气换热单元包括4～12组并联设置的氟-空气换热机构，以获得较好的融霜效果。
本发明的连续供热的空气源热泵机组至少具有如下优点：
1、采用补气增焓的准二级压缩降低了压缩机的排气温度，降低了压缩比，提高了空气源热泵机组在低温工况的运行稳定性和能效，使空气源热泵机组的应用范围更广，从而使分路轮动融霜和连续供热技术方案的应用更为广阔；
2、融霜工况时，准二级压缩系统与分路轮动融霜系统相耦合，有助于平滑压缩机吸排气量的波动，可避免因吸气压力过低而出现的保护性停机，进一步保障空气源热泵机组的运行稳定性；
3、本发明的空气源热泵机组中某分路融霜时不影响其他分路制热，热泵机组可实现系统的连续供热，避免现有空气源热泵机组融霜时通过四通换向阀使机组制冷与制热频繁切换，提升了热泵机组有效供热时间与冬季总供热量，改善了空气源热泵冬季供热效果；
4、本发明的空气源热泵机组中的四通换向阀仅用于夏季制冷和冬季制热转换时切换，融霜操作时不需要切换，大大减少四通换向阀(包括压缩机)的开关(启停)次数，提升了空气源热泵机组的可靠性；
5、本发明的空气源热泵机组中室外空气换热部分增设的融霜换热回路使系统的换热面积增大，热泵机组制冷与制热的能效比提高；
6、现有空气源热泵室外换热器的风机均为共用，采用启停一致方式，单风机的风量与噪音均较大，而本发明采用多分路空气换热器及其风机设计思路，降低了单风机的风量与噪声，机组整体噪音可较大幅度地降低。
如图1所示，以四组并联设置的氟-空气换热机构为例，本发明连续供热的空气源热泵机组取得上述技术效果的原理阐述如下：
在冬季制热工况下，室外空气换热单元的各个氟-空气换热机构分路的制热电子膨胀阀和风机打开。例如：第一分路制热电子膨胀阀11-1和第一分路风机14-1、第二分路制热电子膨胀阀11-2和第二分路风机14-2、第三分路制热电子膨胀阀11-3和第三分路风机14-3、第四分路制热电子膨胀阀11-4和第四分路风机14-4打开；准二级压缩电子膨胀阀18和准二级压缩电磁阀19打开；融霜分路部分的融霜电磁阀4和各个分路的融霜电磁阀关闭，例如：第一分路融霜电磁阀12-1、第二分路融霜电磁阀12-2、第三分路融霜电磁阀12-3、第四分路融霜电磁阀12-4关闭；制冷电子膨胀阀7关闭。从压缩机1出来的高温高压制冷工质气体经由油分离器2和四通换向阀3，进入氟-水换热器6中进行放热，冷凝成液体，分为2路：主路为制热回路，辅路为准二级压缩回路。主路的制冷工质液体直接进入板式换热器17；辅路的制冷工质液体经准二级压缩电磁阀19和准二级压缩电子膨胀阀18节流降压后也进入板式换热器17。这两部分制冷工质在板式换热器17中产生热交换后，辅路的制冷工质变为气体后被压缩机1的辅助进气口吸入，主路的制冷工质变为过冷液体经过单向阀8和双向导流机构10，分别进入四个制热分路。在第一分路中，通过单向阀8和第一回路制热电子膨胀阀11-1节流降压，进入氟-空气换热器13-1进行吸热；第二、三、四制热分路的制热工况过程以此类推。四个制热分路的制冷工质汽化吸热后，汇合经四通换向阀3和气液分离器9，被压缩机1吸入，主路和辅路的制冷工质在压缩机1工作腔内混合，再进一步压缩后排出压缩机1外，完成制热循环。
在冬季融霜工况时，融霜通路上的融霜电磁阀4、手动截止阀5开启，依次对四个融霜分路进行融霜。其中一个融霜分路进行融霜时，该融霜分路所在的制热分路上的分路制热电子膨胀阀关闭，其他制热分路仍按照制热工况运行。例如，当第一分路开始融霜时，第一分路融霜电磁阀12-1打开，同时第一分路制热电子膨胀阀11-1关闭，第一回路风机14-1停止工作，实现制热工况与融霜工况的切换。高温制冷工质通过融霜电磁阀12-1，进入第一分路氟-空气换热器13-1，放出热量将霜层融化，然后经过单向阀8和手动截止阀5，进入双向导流机构10中与另外未参与融霜的制冷工质进行汇流混合后，进入剩余三个制热分路继续完成制热工况循环。然后依次对第二、三、四分路进行轮动融霜，融霜过程同上。
在夏季制冷工况下，制冷电子膨胀阀7开启，融霜回路部分的融霜电磁阀4和各个回路的制热电子膨胀阀和融霜电磁阀关闭，例如：第一分路制热电子膨胀阀11-1和第一分路融霜电磁阀12-1、第二分路制热电子膨胀阀11-2和第二分路融霜电磁阀12-2、第三分路制热电子膨胀阀11-3和第三分路融霜电磁阀12-3、第四分路制热电子膨胀阀11-4和第四分路融霜电磁阀12-4关闭；准二级压缩电子膨胀阀18和准二级压缩电磁阀19关闭。从压缩机1出来的制冷工质经由油分离器2和四通换向阀3，分别进入四组氟-空气换热机构。在第一分路中，进入氟-空气换热器13-1进行放热后流经旁路上的单向阀8；在第二、三、四分路中的氟-空气换热机构的换热过程同理。四组氟-空气换热机构的制冷工质汇合，经制冷通路上的单向阀8和制冷电子膨胀阀7，进入氟-水换热器6中进行吸热，经四通换向阀3和气液分离器9，被压缩机1吸入完成制冷循环。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。