一种有效的空气源热泵系统除霜装置的制作方法

本实用新型属于空气源热泵系统技术领域，具体涉及一种有效的空气源热泵系统除霜装置。

背景技术：

空气源热泵系统在冬季制热工作时，会在其蒸发器上结霜甚至结冰，轻者降低系统的换热效果，重者则会导致系统损坏。因此，几乎所有的空气源热泵系统都设计了除霜功能。

为了保证空气源热泵系统在冬季能正常运行，空气源热泵系统都设计了除霜功能，当蒸发器结霜达到一定程度时，控制系统发出除霜指令，进入除霜程序。其基本原理如下：制热运行时，如图1所示，压缩机将低温低压气相冷媒压缩为高温高压的气相冷媒，经四通换向阀进入冷凝器，高温高压的气相冷媒与进入冷凝器的水进行热交换，将水加热后其转为较低温度的液相冷媒，然后经膨胀阀节流变为低温低压液相冷媒进入蒸发器，吸收周围空气中的热能而汽化，随后回到压缩机。如此往复循环，直到将水加热到所要求的温度。

当系统检测到蒸发器结霜达到一定程度时，控制系统发出除霜指令，开始除霜过程：如图2所示，四通阀切换，来自压缩机的高温高压气相冷媒经四通换向阀进入蒸发器，放热使蒸发器表面的霜(冰)融化，冷媒转为液相，然后经膨胀阀变为低压液相冷媒进入冷凝器，随后吸收经过冷凝器的水的热能汽化，回到压缩机。如此往复循环，直到将蒸发器表面的霜(冰)完全融化。

当系统检测到蒸发器表面的霜(冰)完全除尽后，再次切换四通换向阀，返回制热运行状态。

其存在的缺陷是：

(1)在目前热泵系统所采用的除霜方案中，热泵系统在进行除霜时，冷媒必须吸收流经冷凝器的水中的热能而汽化，这样引起的最不利的表现在于热水在整个除霜过程中其温度在逐渐降低。

(2)在我国北方采暖季，热泵系统在执行除霜程序时，用户会感觉到房间温度在逐渐降低，给用户形成不舒适感。

(3)从系统能效的角度来说，在除霜运行时，系统消耗了电能，但产出的热能为负，严重影响系统的综合能效系数。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种有效的空气源热泵系统除霜装置。

本实用新型所采用的技术方案为：一种有效的空气源热泵系统除霜装置，包括压缩机、冷凝器以及膨胀阀，还包括除霜三通阀、蒸发器a和蒸发器b；所述压缩机的出口与冷凝器的入口相连，冷凝器的出口与除霜三通阀的入口相连，除霜三通阀的第一出口与膨胀阀的一端相连，膨胀阀的另一端同时与蒸发器a的一端和蒸发器b的一端相连，蒸发器a的另一端通过三通阀a与除霜三通阀的第二出口和压缩机相连，蒸发器b的另一端通过三通阀b与除霜三通阀的第二出口和压缩机相连；所述膨胀阀与蒸发器a之间设有单向阀a1，第一节点与第二节点之间设有单向阀a2，第一节点为蒸发器a与单向阀a1之间的节点，第二节点为除霜三通阀的第一出口与膨胀阀之间的节点；所述膨胀阀与蒸发器b之间设有单向阀b1，第三节点与第二节点之间设有单向阀b2，第三节点为蒸发器b与单向阀b1之间的节点。

本实用新型提供的除霜装置的工作模式包括纯制热过程和制热除霜过程。

纯制热过程：制热运行时，压缩机输出的高温高压的气相冷媒进入冷凝器，加热流经冷凝器的水，自身放热而液化；此时，单向阀a2、b2截止，冷媒经除霜三通阀进入膨胀阀节流，节流后的冷媒分别经单向阀a1、b1进入蒸发器a、b，吸收周围空气中的热能而汽化，再分别经三通阀a、b回到压缩机。如此往复循环，直到将水加热到所要求的温度。

制热除霜过程：当需要除霜时，进行制热除霜过程，系统将分部进行除霜，首先对蒸发器a进行除霜操作，蒸发器b仍将作为蒸发器使用；对蒸发器a进行除霜操作时，除霜三通阀及三通阀a置于除霜位置，压缩机将低温低压气相冷媒压缩为高温高压的气相冷媒进入冷凝器，向流经冷凝器的水放热后转为较低温度的液相冷媒；然后经除霜三通阀及三通阀a进入蒸发器a，利用余热对蒸发器a进行除霜，再经单向阀a2进入膨胀阀节流；由于单向阀a1处于截止状态，节流后的冷媒经单向阀b1进入蒸发器b，吸收周围空气中的热能而汽化，经三通阀b回到压缩机；如此往复循环，直到蒸发器表面的霜(冰)去除完毕。

当蒸发器a除霜完毕，再对蒸发器b除霜，此时，蒸发器a作为蒸发器使用，过程如下：对蒸发器b进行除霜操作时，除霜三通阀及三通阀b置于除霜位置，压缩机将低温低压气相冷媒压缩为高温高压的气相冷媒进入冷凝器，向流经冷凝器的水放热后转为较低温度的液相冷媒。然后经除霜三通阀及三通阀b进入蒸发器b，利用余热对蒸发器b进行除霜。经单向阀b2进入膨胀阀节流。由于单向阀b1处于截止状态，节流后的冷媒经单向阀a1进入蒸发器a，吸收周围空气中的热能而汽化，经三通阀a回到压缩机。如此往复循环，直到蒸发器b表面的霜(冰)去除完毕。

除霜完毕后，系统将除霜三通阀，三通阀a、b置于制热位置，切换到制热模式。

可选地，所述压缩机为轴流式压缩机、离心式压缩机或是混流式压缩机。

可选地，所述压缩机为往复式压缩机或回转式压缩机。

可选地，所述冷凝器为蒸汽冷凝器。

可选地，所述膨胀阀为热力膨胀阀。

可选地，所述热力膨胀阀为内平衡式膨胀阀或是外平衡式膨胀阀。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的除霜装置，采用了双蒸发器设计，当一个蒸发器在进行除霜时，另一个蒸发器仍作蒸发器使用以便系统能制热，以确保除霜时房间内温度保持恒定，以确保用户的舒适度；通过三通阀、单向阀合理设计管路，使得在除霜过程中，不损耗热水能量，而利用余热除霜，以提高系统的综合能效系数，节约了能源。

附图说明

图1是现有的空气源热泵系统在制热时的示意图。

图2是现有的空气源热泵系统在除霜时的示意图。

图3是本实施例装置在制热时的示意图。

图4是本实施例装置在蒸发器a进行除霜时的示意图。

图5是本实施例装置在蒸发器b进行除霜时的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“前”、“后”、“左”、“右”、“底”、“侧面”等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实用新型和简化描述，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实施例的限制。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

实施例

如图3所示，一种有效的空气源热泵系统除霜装置，包括压缩机、冷凝器以及膨胀阀，还包括除霜三通阀、蒸发器a和蒸发器b；所述压缩机的出口与冷凝器的入口相连，冷凝器的出口与除霜三通阀的入口相连，除霜三通阀的第一出口与膨胀阀的一端相连，膨胀阀的另一端同时与蒸发器a的一端和蒸发器b的一端相连，蒸发器a的另一端通过三通阀a与除霜三通阀的第二出口和压缩机相连，蒸发器b的另一端通过三通阀b与除霜三通阀的第二出口和压缩机相连；所述膨胀阀与蒸发器a之间设有单向阀a1，第一节点与第二节点之间设有单向阀a2，第一节点为蒸发器a与单向阀a1之间的节点，第二节点为除霜三通阀的第一出口与膨胀阀之间的节点；所述膨胀阀与蒸发器b之间设有单向阀b1，第三节点与第二节点之间设有单向阀b2，第三节点为蒸发器b与单向阀b1之间的节点。

本实用新型提供的除霜装置的工作模式包括纯制热过程和制热除霜过程。

纯制热过程：如图3所示，制热运行时，压缩机输出的高温高压的气相冷媒进入冷凝器，加热流经冷凝器的水，自身放热而液化；此时，单向阀a2、b2截止，冷媒经除霜三通阀进入膨胀阀节流，节流后的冷媒分别经单向阀a1、b1进入蒸发器a、b，吸收周围空气中的热能而汽化，再分别经三通阀a、b回到压缩机。如此往复循环，直到将水加热到所要求的温度。

制热除霜过程：当需要除霜时，进行制热除霜过程，系统将分部进行除霜，首先对蒸发器a进行除霜操作，蒸发器b仍将作为蒸发器使用；如图4所示，对蒸发器a进行除霜操作时，除霜三通阀及三通阀a置于除霜位置，压缩机将低温低压气相冷媒压缩为高温高压的气相冷媒进入冷凝器，向流经冷凝器的水放热后转为较低温度的液相冷媒；然后经除霜三通阀及三通阀a进入蒸发器a，利用余热对蒸发器a进行除霜，再经单向阀a2进入膨胀阀节流；由于单向阀a1处于截止状态，节流后的冷媒经单向阀b1进入蒸发器b，吸收周围空气中的热能而汽化，经三通阀b回到压缩机；如此往复循环，直到蒸发器表面的霜(冰)去除完毕。

当蒸发器a除霜完毕，再对蒸发器b除霜，此时，蒸发器a作为蒸发器使用，过程如下：如图5所示，对蒸发器b进行除霜操作时，除霜三通阀及三通阀b置于除霜位置，压缩机将低温低压气相冷媒压缩为高温高压的气相冷媒进入冷凝器，向流经冷凝器的水放热后转为较低温度的液相冷媒。然后经除霜三通阀及三通阀b进入蒸发器b，利用余热对蒸发器b进行除霜。经单向阀b2进入膨胀阀节流。由于单向阀b1处于截止状态，节流后的冷媒经单向阀a1进入蒸发器a，吸收周围空气中的热能而汽化，经三通阀a回到压缩机。如此往复循环，直到蒸发器b表面的霜(冰)去除完毕。

除霜完毕后，系统将除霜三通阀，三通阀a、b置于制热位置，切换到制热模式。

可选地，所述压缩机为轴流式压缩机、离心式压缩机或是混流式压缩机。

可选地，所述压缩机为往复式压缩机或回转式压缩机。

可选地，所述冷凝器为蒸汽冷凝器。

可选地，所述膨胀阀为热力膨胀阀。

可选地，所述热力膨胀阀为内平衡式膨胀阀或是外平衡式膨胀阀。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。