一种正循环除霜的空气源热泵机组的制作方法

1.本实用新型涉及一种热泵机组技术领域，更具体地说，它涉及一种正循环除霜的空气源热泵机组。


背景技术：

2.空气源热泵作为一种经济清洁的供暖方式，在我国有广泛的应用前景，相比电直热供暖方式，空气源热泵可节能40％-60％，相比化石燃料燃烧供暖方式，当前空气源热泵更加清洁。
3.然而，空气源热泵供暖最大的问题之一是蒸发器结霜，结霜工况下运行，将造成蒸发器空气流动阻力增大，风量减小，换热器换热温差增大，压缩机吸排气温(压)差增大，制冷剂质量流量降低，从而导致机组耗工增加，供热能力显著降低。甚至机组出现停机保护。有数据显示，空气源热泵因结霜导致的制热量降幅为30％～57％，cop降幅为35％～60％。
4.因此，如何对空气源热泵蒸发器进行高效除霜，提升空气源热泵供热能力是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种正循环除霜的空气源热泵机组，用以解决现有技术中的机组对于蒸发器结霜后，对其的除霜效果不理想，造成蒸发器空气流动阻力增大，风量减小，换热器换热温差增大，压缩机吸排气温差或气压差增大，制冷剂质量流量降低，从而导致机组耗工增加，供热能力显著降低。
6.本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.一种正循环除霜的空气源热泵机组，包括压缩机，所述压缩机的出口侧接口通过管线连接有换热器组，所述压缩机的出口侧与所述换热器组之间设有用于控制压缩机与换热器组通断的电磁阀；
8.所述换热器组的另一端通过管线与相互并联的膨胀阀和单向阀连接，各组膨胀阀与单向阀的端头相互贯通；
9.所述压缩机的入口侧接口与所述换热器组通过管线连接，并与所述换热器组和压缩机的出口侧接口通过所述电磁阀连接。
10.与现有技术相比较而言，本实用新型将多组室外的换热器阻进行并联，从而可在正常供热状态下对其中的一台或多台室外换热器进行除霜。对某个室外换热器进行除霜时，通过对电磁阀进行切换，可使该室外换热器与用户换热器作为冷凝器，而其余室外换热器作为蒸发器。此时，在对该室外换热器进行除霜时，不影响用户正常供热。同时采用电磁阀通断控制室外换热器除霜，和控制冬夏季热泵制冷、制热工况切换。
11.作为本实用新型的优选方案，所述电磁阀包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀和第八电磁阀。
12.作为本实用新型的优选方案，所述膨胀阀包括第一膨胀阀、第二膨胀阀、第三膨胀
阀和第四膨胀阀。
13.作为本实用新型的优选方案，所述单向阀包括第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀。
14.作为本实用新型的优选方案，所述换热器组包括用户换热器组件，所述用户换热器组件包括第一换热器，所述第一换热器的一端通过管线与所述第一电磁阀、第二电磁阀连接，另一端通过管线与所述第一膨胀阀和第一单向阀并联连接。
15.采用上述技术方案，冬季时，制冷剂在用户换热器放热冷凝后，流经单向阀进入室外换热器组件吸热。
16.作为本实用新型的优选方案，所述换热器组包括室外换热器组，所述室外换热器组件还包括第二换热器、第三换热器和第四换热器，所述第二换热器、第三换热器和第四换热器的一端通过管线分别与所述第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀和第八电磁阀相连，所述第二换热器、第三换热器和第四换热器的另一端通过管线分别与室外相互并联的第二膨胀阀和第二单向阀、第三膨胀阀和第三单向阀、第四膨胀阀和第四单向阀连接。
17.采用上述技术方案，对于冬季供暖时非除霜工况的室外换热器组件，当制冷剂在用户换热器放热冷凝后，受室外单向阀所阻而进入室外膨胀阀进行节流降压，节流降压后制冷剂处于低温低压状态，低温低压制冷剂进入室外换热器吸热。对于冬季供暖时除霜工况室外换热器组件，制冷剂完成放热冷凝后温度降低，分别流经其余室外换热器组件内吸收热量。
18.作为本实用新型的优选方案，所述室外换热器组件的数量为多组。
19.作为本实用新型的优选方案，所述用户换热器组件为热水换热器或空气换热器。
20.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
21.本实用新型具有多组换热器，正常供热工况下，可有效提升换热效率，当某一个蒸发器需要除霜时，通过控制开合部件，实现在保证继续供热条件下仅对需要除霜的蒸发器进行快速除霜，其余蒸发器继续从空气吸热，此时除霜热量完全来源于从室外空气吸热，相比传统热泵机组除霜，本实用新型既保障用户供热，又达到了除霜目的，与此同时还解决了传统热泵除霜过程的冷热抵消问题，达到节能目的。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
23.图1为本实用新型一实施例提供的冬季正常供热工况原理图；
24.图2为本实用新型一实施例提供的冬季第二换热器除霜工况原理图；
25.图3为本实用新型一实施例提供的冬季第三换热器除霜工况原理图；
26.图4为本实用新型一实施例提供的冬季第四换热器除霜工况原理图；
27.图5为本实用新型一实施例提供的夏季正常制冷工况原理图。
28.图6为现有技术中的逆循环除霜原理图；
29.图7为现有技术中的蓄能除霜原理图；
30.图8为现有技术中的热气旁通除霜原理图。
31.附图中标记及对应的零部件名称：
32.1、压缩机；2、第一电磁阀；3、第二电磁阀；4、第三电磁阀；5、第四电磁阀；6、第五电磁阀；7、第六电磁阀；8、第七电磁阀；9、第八电磁阀；10、第一换热器；11、第二换热器；12、第三换热器；13、第四换热器；14、第一膨胀阀；15、第二膨胀阀；16、第三膨胀阀；17、第四膨胀阀；18、第一单向阀；19、第二单向阀；20、第三单向阀；21、第四单向阀。
具体实施方式
33.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
34.需说明的是，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.在实际除霜应用中，各类现有的除霜均存在各自的不足和缺陷。如逆循环除霜所需热量主要来自于室内环境和换热器蓄热量，容易造成室内温度波动，影响舒适性，运行原理如图6所示；热气旁通除霜需要通过旁通管路直接将高温制冷剂蒸汽送入室外换热器除霜，其除霜热量主要来自于压缩机做功，除霜热量相对较小，除霜周期长，运行原理如图7所示；电热除霜直接用电能加热盘管除霜，稳定有效，但其能耗较大，转换效率低；蓄能热气除霜法设置独立的蓄热器，热泵正常供热时提供小部分热量蓄存在蓄热器中，除霜工况下由蓄热器提供热量，本质上属于逆循环除霜，任然存在冷热抵消问题，同时蓄热器体积大，成本高，其运行原理如图8所示；超声波除霜利用共振效应改变霜晶的稳定性除霜，虽然超声波对后续霜层的形成有明显抑制作用，但是对基冰层作用较弱。
36.实施例一：
37.如图1-图5所示，本实施例一提供一种正循环除霜的空气源热泵机组，包括压缩机1，压缩机1出口侧接口通过管线连接换热器组(即第一换热器10、第二换热器11、第三换热器12和第四换热器13)，采用电磁阀开闭方式控制通断；换热器组的另一端分别与相互并联的一个膨胀阀和一个单向阀通过管线连接，并在端头相互贯通；压缩机1入口侧接口同样与换热器组通过管线连接，并与各换热器和压缩机1出口侧接口通过三通连接，采用电磁阀开闭方式控制通断。
38.需要说明的是，第一换热器10为用户换热器。所述第二换热器11、第三换热器12和第四换热器13为室外空气换热器，室外空气换热器组件的数量可为三组，也可为多组。第一换热器10为热水换热器或空气换热器。与室外换热器一一对应，室外的膨胀阀包括第二膨胀阀15、第三膨胀阀16和第四膨胀阀17，室外的单向阀包括第二单向阀19、第三单向阀20和第四单向阀21，室内的第一单向阀18与第一膨胀阀14。
39.本实用新型将多组室外空气换热器组件(即第二换热器11、第三换热器12和第四换热器13)进行并联，从而可在正常供热状态下对其中的一台或多台室外空气换热器进行除霜。对某个室外空气换热器进行除霜时，通过对电磁阀(即第一电磁阀2、第二电磁阀3、第
三电磁阀4、第四电磁阀5、第五电磁阀6、第六电磁阀7、第七电磁阀8和第八电磁阀9)进行切换，可使该室外空气换热器与用户换热器作为冷凝器，而其余室外空气换热器作为蒸发器。此时，在对该室外空气换热器进行除霜时，不影响用户正常供热。
40.用户换热器包括第一换热器10，第一换热器10的一端通过管线分别与两个电磁阀，即与第一电磁阀2和第二电磁阀3相连，第一换热器10的另一端通过管线连接有相互并联的第一膨胀阀14和第一单向阀18。冬季时，制冷剂在用户换热器放热冷凝后，流经第一单向阀18进入室外换热器组吸热。夏季时，制冷剂完成放热冷凝后温度降低，受第一单向阀18所阻，进入第一膨胀阀14节流降压，压力降低的同时温度也降低，得到低温低压液态制冷剂，低温低压液态制冷剂进入用户换热器内蒸发吸收热量。
41.室外换热器组件的一端通过管线分别与两个电磁阀(即第三电磁阀4和第四电磁阀5、第五电磁阀6和第六电磁阀7、第七电磁阀8和第八电磁阀9)相连，室外换热器组件的另一端通过管线分别连接有相互并联的膨胀阀和单向阀。对于冬季供暖时正常供热工况的室外空气换热器组，当制冷剂在第一换热器10放热冷凝后，受室外单向阀所阻而进入室外膨胀阀进行节流降压，节流降压后制冷剂处于低温低压状态，低温低压制冷剂进入室外空气换热器吸热。对于夏季制冷工况的室外空气换热器组，制冷剂完成放热冷凝后温度降低，分别流经室外单向阀和第一膨胀阀14至用户换热器内吸收热量。对于冬季供暖时除霜工况室外换热器组件，从压缩机出来的高温高压气态制冷剂先流经用户换热器和需要除霜的室外换热器冷凝放热，然后分别流经单向阀和室外膨胀阀，进入其余未除霜的室外换热器吸收热量。
42.实施例二：
43.对于冬季正常供热工况：如图1所示，在冬季正常供热工况时，开启第二电磁阀3、第三电磁阀4、第五电磁阀6和第七电磁阀8，关闭第一电磁阀2、第四电磁阀5、第六电磁阀7和第八电磁阀9。压缩机1吸入第二换热器11、第三换热器12、第四换热器13内产生的低温低压制冷剂蒸汽，经绝热压缩，制冷剂变为高温高压气体，进入第一换热器10，此时第一换热器10为冷凝器，制冷剂在第一换热器10中冷却放热，向用户提供热量。制冷剂在第一换热器10放热冷凝后，流经第一单向阀18，受第二单向阀19、第三单向阀20、第四单向阀21所阻，分别进入第二膨胀阀15、第三膨胀阀16、第四膨胀阀17节流降压，节流降压后制冷剂处于低温低压液体状态，低温低压液体制冷剂分别进入第二换热器11、第三换热器12和第四换热器13蒸发吸热，此时第二换热器11、第三换热器12和第四换热器13为蒸发器，制冷剂蒸发吸热后再次进入压缩机1，如此不断循环，从而实现对用户供热；此处需要说的，当为了增加换热量而增加的总回路，工作原理与之类似。
44.实施例三：
45.对于冬季第二换热器11除霜工况：如图2所示，在冬季第二换热器11除霜工况时，开启第二电磁阀3、第四电磁阀5、第五电磁阀6和第七电磁阀8，关闭第一电磁阀2、第三电磁阀4、第六电磁阀7、第八电磁阀9。压缩机1吸入第三换热器12、第四换热器13内产生的低温低压制冷剂蒸汽，经绝热压缩，制冷剂变为高温高压气体，进入第一换热器10和第二换热器11，此时第一换热器10和第二换热器11为冷凝器，制冷剂在第一换热器10和第二换热器11中冷却放热，第一换热器10向用户提供热量，第二换热器11提供除霜热量。制冷剂在第一换热器10和第二换热器11放热冷凝后，分别流经第一单向阀18和第二单向阀19，受第三单向
阀20河第四单向阀21所阻，分别进入第三膨胀阀16、第四膨胀阀17节流降压，节流降压后制冷剂处于低温低压液体状态，低温低压液体制冷剂分别进入第三换热器12、第四换热器13蒸发吸热，此时第三换热器12、第四换热器13为蒸发器，制冷剂蒸发吸热后再次进入压缩机1，如此不断循环；从而实现对蒸发器的除霜，使得蒸发器空气流动阻力降低，风量增大，换热器换热温差降低，压缩机1吸排气温差或压差减小，制冷剂质量流量升高，从而导致机组耗工降低，使得供热能力得到提升；此处需要说的，当为了增加换热量而增加的总回路，工作原理与之类似。
46.实施例四：
47.冬季第三换热器12除霜工况：如图3所示，在冬季第三换热器12除霜工况时，开启第二电磁阀3、第三电磁阀4、第六电磁阀7和第七电磁阀8，关闭第一电磁阀2、第四电磁阀5、第五电磁阀6和第八电磁阀9。压缩机1吸入第二换热器11、第四换热器13内产生的低温低压制冷剂蒸汽，经绝热压缩，制冷剂变为高温高压气体，进入第一换热器10和第三换热器12，此时第一换热器10和第三换热器12为冷凝器，制冷剂在第一换热器10和第三换热器12中冷却放热，第一换热器10向室用户提供热量，第三换热器12提供除霜热量。制冷剂在第一换热器10和第三换热器12放热冷凝后，分别流经第一单向阀18和第三单向阀20，受第二单向阀19、第四单向阀21所阻，分别进入第二膨胀阀15、第四膨胀阀17进行节流降压，节流降压后制冷剂处于低温低压液体状态，低温低压液体制冷剂分别进入第二换热器11、第四换热器13蒸发吸热，此时第二换热器11和第四换热器13为蒸发器，制冷剂蒸发吸热后再次进入压缩机1，如此不断循环，从而实现对蒸发器的除霜，使得蒸发器空气流动阻力降低，风量增大，换热器换热温差降低，压缩机1吸排气温差或压差减小，制冷剂质量流量升高，从而导致机组耗工降低，使得供热能力得到提升；此处需要说的，当为了增加换热量而增加的总回路，工作原理与之类似。
48.实施例五：
49.对于冬季第四换热器13除霜工况：如图4所示，在冬季第四换热器13除霜工况时，开启第二电磁阀3、第三电磁阀4、第五电磁阀6和第八电磁阀9，关闭第一电磁阀2、第四电磁阀5、第六电磁阀7和第七电磁阀8。压缩机1吸入第二换热器11、第三换热器12内产生的低温低压制冷剂蒸汽，经绝热压缩，制冷剂变为高温高压气体，进入第一换热器10和第四换热器13，此时第一换热器10和第四换热器13为冷凝器，制冷剂在第一换热器10和第四换热器13中冷却放热，第一换热器10向用户提供热量，第四换热器13提供除霜热量。制冷剂在第一换热器10和第四换热器13放热冷凝后，分别流经第一单向阀18和第四单向阀21，受第二单向阀19、第三单向阀20所阻，分别进入第二膨胀阀15和第三膨胀阀16进行节流降压，节流降压后制冷剂处于低温低压液体状态，低温低压液体制冷剂分别进入第二换热器11、第三换热器12蒸发吸热，此时第二换热器11和第三换热器12为蒸发器，制冷剂蒸发吸热后再次进入压缩机1，如此不断循环，从而实现对蒸发器的除霜，使得蒸发器空气流动阻力降低，风量增大，换热器换热温差降低，压缩机1吸排气温差或压差减小，制冷剂质量流量升高，从而导致机组耗工降低，使得供热能力得到提升；此处需要说的当为了增加换热量而增加的总回路，工作原理与之类似。
50.实施例六：
51.对于夏季正常制冷工况：如图5所示，在夏季制冷工况时，开启第一电磁阀2、第四
电磁阀5、第六电磁阀7和第八电磁阀9，关闭第二电磁阀3、第三电磁阀4、第五电磁阀6和第七电磁阀8。压缩机1吸入第一换热器10产生的低压低温制冷剂蒸汽，经绝热压缩后，制冷剂温度和压力都升高，高温高压制冷剂蒸汽分别进入第二换热器11、第三换热器12和第四换热器13向室外放热；此时第二换热器11、第三换热器12、第四换热器13为冷凝器。制冷剂完成放热冷凝后温度降低，分别流经第二单向阀19、第三单向阀20和第四单向阀21，汇合后受第一单向阀18所阻，进入第一膨胀阀14节流降压，得到低温低压液态制冷剂，低温低压液态制冷剂进入第一换热器10内吸收热量，此时第一换热器10作为蒸发器为用户提供冷量，低温低压制冷剂蒸汽再次进入压缩机1，如此不断循环，从而实现对用户侧制冷；此处需要说的，当为了增加换热量而增加的总回路，工作原理与之类似。
52.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。