一种具有双层室外机的改进热气旁通除霜的空气源热泵

本发明属于空气源热泵，涉及一种具有双层室外机的改进热气旁通除霜的空气源热泵。

背景技术：

1、空气源热泵在低温高湿环境中制热运行时存在室外换热器结霜的问题，而热气旁通除霜是一种常用的除霜方法。热气旁通除霜方法有两个循环管路，即旁通循环和主循环，无霜时进行主循环制热，需要除霜时，无需切换四通阀，旁通回路开启完成除霜，除霜时不需要从室内吸热。

2、然而，现有的空气源热泵在除霜时，热量除用于融霜外，有很大一部分直接散失到周围环境中；由于换热器表面结霜不是均匀的，因此除霜时旁通回路的均匀制热导致热能损耗及除霜效率较低。以管翅式换热器为例，翅片迎风端结霜量更大，沿着空气流动方向霜量减少，而传统热气旁通除霜时并没有针对性，导致迎风端除霜未完成的情况下背风端已经因除霜完成而平白损失热能。

3、因此，需要一种能够更加合理高效的除霜的空气源热泵来解决这一技术问题。

技术实现思路

1、本发明解决技术问题所采取的技术方案是：一种具有双层室外机的改进热气旁通除霜的空气源热泵，包括：室内机、室外机、压缩机、膨胀阀、多通路阀，室外机沿空气流向依序设有多排盘管，盘管按照发生结霜的先后顺序依序分为前端盘管、后端盘管，前端盘管与后端盘管相互之间不直接连通；室外机运行时，结霜实际上是不均匀的，往往是室外机前端首先发生结霜，且霜层逐渐加厚，按照结霜先后顺序设置互不直接连通的前端盘管与后端盘管，在结霜发生时，使用前端盘管热气除霜室外机先结霜的部分，同时后端盘管仍然能够制热模式运行，而且前端盘管的热量一部分用于初霜，一部分又被后端盘管吸收，因此室外机除霜具有针对性，除霜的同时仍能进行制热，且能够二次利用部分除霜的热量，提高运行效率，减少热能损耗；

2、室内机的制冷剂出口连通至膨胀阀的入口，膨胀阀的出口连通至后端盘管的入口，后端盘管的出口连通至多通路阀的入口，多通路阀的出口连通至室内机的制冷剂入口；多通路阀的出口还连通至压缩机的制冷剂入口，压缩机的制冷剂出口连通至多通路阀的入口；后端盘管组成的通路为纯制热通路，仅用于给室内机供热，不参与除霜；

3、膨胀阀的出口串联经由第一阀后连通至前端盘管的后口，前端盘管的前口串联经由第二阀后连通至多通路阀的入口；前端盘管的后口串联经由第三阀后连通至压缩机的制冷剂入口，前端盘管的前口串联经由第四阀后连通至压缩机的制冷剂出口；前端盘管组成的通路为双向通路，可用于供热模式给室内机供热，也可切换为除霜模式给室外机进行除霜供热，通过调节不同阀门的开关实现。

4、优选的，所述发生结霜的先后顺序包括：空气流向的方向顺序。

5、优选的，所述室外机的盘管上设有翅片。

6、优选的，所述室外机设有控制器，第一阀、第二阀、第三阀、第四阀均为电控阀，第一阀、第二阀、第三阀、第四阀分别电连接至控制器。

7、更优的，所述空气源热泵的控制方式包括：除霜模式未开启时，当t1大于t2，且ta小于12℃，且tf小于﹣2℃，且ta－tf的差值大于除霜环翅差，且t3大于等于除霜间隔时，判定开始除霜，随后控制器关闭第一阀、第二阀，开启第三阀、第四阀；其中，t1表示制热运行时间/min；t2表示除霜开启的设定时间/min；t3表示热泵累计结霜的运行时间/min；ta表示环境温度/℃；tf表示翅片温度/℃；环翅差表示环境温度与翅片温度的差值。

8、更优的，所述除霜控制依据运行时间和翅片温度，不同的除霜环境温度对应不同的除霜时间间隔；当除霜环境温度小于等于﹣12℃时，除霜间隔不小于120分钟；当除霜环境温度在﹣12℃至﹣5℃之间时，除霜间隔不小于60分钟；当除霜环境温度在﹣5℃至3℃之间时，除霜间隔不小于45分钟；当除霜环境温度在3℃至8℃之间时，除霜间隔不小于60分钟；当除霜环境温度大于8℃时，除霜间隔不小于90分钟。

9、更优的，所述环翅差在不同的工况下不同；当环境温度大于8℃时，除霜环翅差不小于8℃；当环境温度在3℃至8℃之间时，除霜环翅差不小于5℃；当环境温度在﹣5℃至3℃之间时，除霜环翅差不小于6℃；当环境温度在﹣12℃至﹣5℃之间时，除霜环翅差不小于6℃；当环境温度低于﹣12℃时，除霜环翅差不小于6℃。

10、更优的，所述空气源热泵的控制方式包括：除霜模式开启后，当td大于等于tset时，则退出除霜模式；当td小于tset时，判定压缩机是否压力过高，当压缩机压力过高时停机并报警，当压缩机压力不过高时，若tf大于等于te情况下，则退出除霜模式，若tf小于te情况下，则返回判断td与tset大小的判定步骤；当确定退出除霜模式后，控制器关闭第三阀、第四阀，开启第一阀、第二阀；其中，td表示除霜模式开启时间/min；tset表示除霜模式设定时间/min；te表示除霜退出温度/℃。

11、优选的，所述前端盘管设有多层，多层前端盘管互相不连通，多层所述前端盘管后口分别连接有相互不连通的多个第三阀，多层前端盘管前口分别连接有相互不连通的多个第四阀。

12、本发明的有益效果是：

13、1.本发明通过在室外机处按照结霜的先后顺序设置多层互不连通的多排盘管，并且依据次序不同的盘管设置不同的通路，在不结霜时多排盘管共同向室内供热，在结霜时前盘管进行供热除霜不再参与向室内供热，此时，后盘管仍能够继续向室内供热，因此本发明能够在除霜同时持续向室内供热，且前盘管在除霜时产生的热量能够部分被后盘管吸收并用于室内供热，从而降低了除霜损耗，提升了热泵的能效比。

14、2.本发明通过控制器、温度传感器、电动阀的配合，控制器控制各阀，按照不同的应用环境、不同的使用需求，能够实现通过预设阈值进行自动除霜控制，提高了除霜效率。

技术特征：

1.一种具有双层室外机的改进热气旁通除霜的空气源热泵，其特征在于，包括：室内机(1)、室外机(2)、压缩机(3)、膨胀阀(4)、多通路阀(5)，所述室外机(2)沿空气流向依序设有多排盘管(6)，所述盘管(6)按照发生结霜的先后顺序依序分为前端盘管(7)、后端盘管(8)，所述前端盘管(7)与所述后端盘管(8)相互之间不直接连通；

2.根据权利要求1所述的一种具有双层室外机的改进热气旁通除霜的空气源热泵，其特征在于，所述发生结霜的先后顺序包括：空气流向的方向顺序。

3.根据权利要求1所述的一种具有双层室外机的改进热气旁通除霜的空气源热泵，其特征在于，所述室外机(2)的盘管上设有翅片(14)。

4.根据权利要求1所述的一种具有双层室外机的改进热气旁通除霜的空气源热泵，其特征在于，所述室外机(2)设有控制器，所述第一阀(9)、第二阀(10)、第三阀(11)、第四阀(12)均为电控阀，所述第一阀(9)、第二阀(10)、第三阀(11)、第四阀(12)分别电连接至所述控制器。

5.根据权利要求4所述的一种具有双层室外机的改进热气旁通除霜的空气源热泵，其特征在于，所述空气源热泵的控制方式包括：除霜模式未开启时，当t1大于t2，且ta小于12℃，且tf小于﹣2℃，且ta－tf的差值大于除霜环翅差，且t3大于等于除霜间隔时，判定开始除霜，随后控制器关闭第一阀(9)、第二阀(10)，开启第三阀(11)、第四阀(12)；其中，t1表示制热运行时间/min；t2表示除霜开启的设定时间/min；t3表示热泵累计结霜的运行时间/min；ta表示环境温度/℃；tf表示翅片温度/℃；环翅差表示环境温度与翅片温度的差值。

6.根据权利要求5所述的一种具有双层室外机的改进热气旁通除霜的空气源热泵，其特征在于，所述除霜控制依据运行时间和翅片温度，不同的除霜环境温度对应不同的除霜时间间隔；当除霜环境温度小于等于﹣12℃时，除霜间隔不小于120分钟；当除霜环境温度在﹣12℃至﹣5℃之间时，除霜间隔不小于60分钟；当除霜环境温度在﹣5℃至3℃之间时，除霜间隔不小于45分钟；当除霜环境温度在3℃至8℃之间时，除霜间隔不小于60分钟；当除霜环境温度大于8℃时，除霜间隔不小于90分钟。

7.根据权利要求5所述的一种具有双层室外机的改进热气旁通除霜的空气源热泵，其特征在于，所述环翅差在不同的工况下不同；当环境温度大于8℃时，除霜环翅差不小于8℃；当环境温度在3℃至8℃之间时，除霜环翅差不小于5℃；当环境温度在﹣5℃至3℃之间时，除霜环翅差不小于6℃；当环境温度在﹣12℃至﹣5℃之间时，除霜环翅差不小于6℃；当环境温度低于﹣12℃时，除霜环翅差不小于6℃。

8.根据权利要求4所述的一种具有双层室外机的改进热气旁通除霜的空气源热泵，其特征在于，所述空气源热泵的控制方式包括：除霜模式开启后，当td大于等于tset时，则退出除霜模式；当td小于tset时，判定压缩机是否压力过高，当压缩机压力过高时停机并报警，当压缩机压力不过高时，若tf大于等于te情况下，则退出除霜模式，若tf小于te情况下，则返回判断td与tset大小的判定步骤；当确定退出除霜模式后，控制器关闭第三阀(11)、第四阀(12)，开启第一阀(9)、第二阀(10)；其中，td表示除霜模式开启时间/min；tset表示除霜模式设定时间/min；te表示除霜退出温度/℃。

9.根据权利要求1所述的一种具有双层室外机的改进热气旁通除霜的空气源热泵，其特征在于，所述前端盘管(7)设有多层，多层所述前端盘管(7)互相不连通，多层所述前端盘管(7)后口分别连接有相互不连通的多个第三阀(11)，多层所述前端盘管(7)前口分别连接有相互不连通的多个第四阀(12)。

技术总结
本发明属于空气源热泵技术领域，涉及一种具有双层室外机的改进热气旁通除霜的空气源热泵，包括：室内机、室外机、压缩机、膨胀阀、多通路阀，室外机沿空气流向依序设有多排盘管，盘管按照发生结霜的先后顺序依序分为前端盘管、后端盘管，前端盘管与后端盘管相互之间不直接连通；本发明通过在室外机处的多排盘管，并且依据次序不同的盘管设置不同的通路，在不结霜时多排盘管共同向室内供热，在结霜时前盘管进行供热除霜不再参与向室内供热，此时，后盘管仍能够继续向室内供热，因此本发明能够在除霜同时持续向室内供热，且前盘管在除霜时产生的热量能够部分被后盘管吸收并用于室内供热，从而降低了除霜损耗，提升了热泵的能效比。

技术研发人员：王志华,张鹏斐,王沣浩,蔡皖龙
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16