CN102829588A - 用于空调系统的除霜装置及循环能源中央空调热水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于空调系统的除霜装置，包括蓄热器，该蓄热器内置两组输出热量的换热器，分别通过管路接入所述空调系统管路，其中第一换热器出口接入点位于所述空调系统中压缩机进口和四通阀之间，第一换热器进口接入点位于室内机和膨胀阀之间；所述第二换热器出口接入点位于四通阀和室外换热器之间，第二换热器进口接入点位于室内换热器和膨胀阀之间；在第一换热器和第二换热器的接入管路上分别串接控制阀一和控制阀二，并在室内换热器和膨胀阀之间的空调循环管路中串接控制阀三，安装于两个换热器的进口接入点之间，蓄热器内还设置有第三换热器，用于引入热量，所引用的热量为太阳能，除霜过程中提高了能源利用率的同时降低了对空调的损耗。

Description

用于空调系统的除霜装置及循环能源中央空调热水系统

技术领域

本发明涉及空调领域，尤其涉及一种用于空调系统的相变除霜装置及应用该除霜装置的循环能源中央空调热水系统。

背景技术

现有空调系统在进行制热运行时，流经室外换热器的制冷剂在气化过程中需要不断吸收空气中的热量，而由于环境温度较低，室外换热器易发生结霜现象。结霜的存在，极大的降低了换热器的换热效率，使得整机性能下降；此种现象的存在，在中央空调热水系统中会造成更加大的影响，目前，在循环能源中央空调热水系统中，广泛采用的除霜方式是逆循环除霜方式和热气旁通除霜方式，逆循环除霜方式除霜时要求压缩机先停机来完成系统高低压对接，然后四通阀换向，再重新启动压缩机使系统逆向运行除霜，四通阀换向不仅增加磨损，产生噪声，而且易使压缩机“奔油”，除霜的频率越高，压缩机启停和四通阀的换向的频率也越高，大大缩短了压缩机和四通阀的寿命；此种方式除霜时因缺少低温热源致使吸气压力低，除霜速度慢，结霜严重时除霜不干净；除霜时要从供热房间吸热，使得室温下降剧烈，除霜完毕恢复供热时有吹冷风的感觉，大大降低室内舒适性。

热气旁通除霜方式是利用压缩机的高温排气的热量，除霜时间长，吸气过热度低，易使得压缩机回液，同时，高温排气压力高，对压缩机产生一定冲击，所以对压缩机安全性也有较大影响。

以上两种除霜方式都存在一定的弊端，如在除霜的过程中需要控制四通阀频繁换向或者热气旁通方式来化霜，因而会导致室温温度下降、影响四通阀使用寿命，同时存在除霜速度慢以及能耗大等一系列问题。

中国专利文献CN102128528A公开了一种用于空气源热泵热水器的蓄热型除霜系统，包含压缩机、气液分离器、四通换向阀、室外换热器、毛细管、板式相变蓄热器、单向电磁阀、干燥过滤器、第一截止阀、淋浴室、第二截止阀、外置水箱换热器、储水箱。除霜过程是通过相变蓄热器把热泵热水器系统的冷凝余热和淋浴室的废水余热进行回收，通过四通换向阀的转向，改变制冷剂在板式相变蓄热器和室外换热器的流动方向，实现系统余热蓄能、释能除霜之间功能的转换。其虽然在除霜过程中增加了使用冷凝余热和淋浴室的废水余热的方法，但是其并没有在根本上解决需要四通阀的换向，并且其在除霜过程中会影响到空调制热系统的制热效率，造成室温的下降。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于空调系统的相变除霜装置及应用该除霜装置的循环能源中央空调热水系统，带有相变除霜系统的中央空调热水系统及其除霜方法，能够提高除霜效率，并且中央空调的制热过程不会受到影响，同时能够提高能源的综合利用率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于空调系统的除霜装置，包括蓄热器，其中，所述蓄热器内置两组输出热量的换热器，分别通过管路接入所述空调系统管路，其中第一换热器出口接入点位于所述空调系统中压缩机进口和四通阀之间，第一换热器进口接入点位于室内机和膨胀阀之间；所述第二换热器出口接入点位于四通阀和室外换热器之间，第二换热器进口接入点位于室内换热器和膨胀阀之间；在第一换热器和第二换热器的接入管路上分别串接控制阀一和控制阀二，并在室内换热器和膨胀阀之间的空调循环管路中串接控制阀三，安装于两个换热器的进口接入点之间。

作为上述除霜装置的一种优选方案，所述空调系统包括压缩机、四通阀、室外换热器、膨胀阀和室内换热器，通过管路连接构成制冷和采暖循环回路。

作为上述除霜装置的一种优选方案，所述蓄热器内还安装有第三换热器，用于引入热量。

作为上述除霜装置的一种优选方案，所述控制阀一、控制阀二和控制阀三均为电磁阀。

作为上述除霜装置的一种优选方案，所述蓄热器的供热热源来自太阳能换热站或电加热器。

作为上述除霜装置的一种优选方案，空调系统所采用的冷媒为R22或R410A。

一种循环能源中央空调热水系统，包括空调系统，所述空调系统至少包括由压缩机、四通阀、室外换热器、膨胀阀和室内换热器通过管路连接构成的制冷和采暖循环回路，其特征在于，还包括蓄热器和太阳能热水装置，所述蓄热器内置两组输出热量的换热器，分别通过管路接入所述空调系统管路，其中第一换热器出口接入点位于所述空调系统中压缩机进口和四通阀之间，第一换热器进口接入点位于室内机膨胀阀之间；所述第二换热器出口接入点位于四通阀和室外换热器之间，第二换热器进口接入点位于室内换热器和膨胀阀之间；在第一换热器和第二换热器的接入管路上分别串接控制阀一和控制阀二，并在室内换热器和膨胀阀之间的空调循环管路中串接控制阀三，安装于在两个换热器的进口接入点之间；所述太阳能热水装置通过太阳能集热板吸收太阳能并转化为集热水箱中的热能，该热能用于为所述蓄热器提供热能。

作为上述一种循环能源中央空调热水系统的一种优选方案，还包括水氟换热单元，所述水氟换热单元热量输入端接入压缩机出口和室内换热器出口，其热量输出回路与所述太阳能热水装置的热量输出回路并联。

作为上述一种循环能源中央空调热水系统的一种优选方案，所述热量输出回路连接地暖盘管和/或干衣设备。

作为上述一种循环能源中央空调热水系统的一种优选方案，所述太阳能热水装置的集热水箱连接生活用水系统，用于提供生活用水。

本发明的有益效果为：本发明通过一种用于空调系统的相变除霜装置及应用该除霜装置的循环能源中央空调热水系统，通过在现有循环能源中央空调热水系统的基础上增加了相变蓄热器，并通过太阳能热水器或地暖系统为其提供能源，再通过电磁阀的控制，实现了相变蓄热器与循环能源中央空调热水系统的有效结合，并能充分的利用太阳能，实现资源的利用最大化，并且在除霜过程中，一方面不需要室内机停机，可实现室内不间断供暖，另一方面既不需要压缩机启停来完成系统高低压对接，也不需要四通阀频繁换向，消除了由于四通阀换向引发的噪音和“奔油”现象，延长了压缩机和四通阀的使用寿命，并且使用相变蓄热器进行热液蓄热后，作为低温热源，大大提高了除霜速度，减少除霜能耗，提高了除霜的可靠性。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的具有除霜装置的空调系统的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的循环能源热水系统的结构示意图。

其中：

1：压缩机；2：四通阀；3：室外换热器；4：储液器；5：室内换热器；6：油分离器；7：气液分离器；8：蓄热器；9:第一换热器；10：控制阀一；11：第二换热器；12：控制阀二；13：第二换热器；14：控制阀三；15：太阳能电池板；16：太阳能换热器；17：水箱；18：生活用水处；19：干衣设备；20：地暖盘管；21：水氟换热单元；22：膨胀阀。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种用于空调系统的除霜装置，其包括蓄热器8，该蓄热器8内置两组输出热量的换热器，分别通过管路接入空调系统管路，其中第一换热器9出口接入点位于空调系统中压缩机1进口和四通阀2之间，第一换热器9进口接入点位于室内机5和膨胀阀22之间；第二换热器11出口接入点位于四通阀2和室外换热器3之间，第二换热器11进口接入点位于室内换热器5和膨胀阀22之间；在第一换热器9和第二换热器11的接入管路上分别串接控制阀一10和控制阀二12，并在室内换热器5和膨胀阀22之间的空调循环管路中串接控制阀三14，其安装于两个换热器的进口接入点之间，上述控制阀一10、控制阀二12和控制阀三14均为电磁阀。

空调正常的制冷或制热过程中，控制阀三14打开，控制阀一10和控制阀二12关闭，在空调系统的室外换热器产生积霜时，可以通过控制控制阀一10和控制阀二12打开，控制阀三14关闭，通过改变制冷剂的流通方向，使制冷剂在室内换热器5放热之后，通过控制阀二12进入第二换热器11并吸收蓄热器中的热量，然后进入室外换热器3进行放热对其除霜，最后通过控制阀一10流经第一换热器9再次吸收蓄热器8中的热量，可以使在室外换热器3中放热后的制冷剂被加热。

上述蓄热器8内还安装有第三换热器13，该第三换热器13用于引用热量为蓄热器8进行蓄热，同时在本申请中的供热热源来自太阳能换热站16或电加热器，同样也可以采用其它热源为蓄热器8进行蓄热。

在此实施方式中蓄热器8中采用的是相变蓄热介质，其中相变蓄热介质采用的为有机材料和/或无机材料，当然蓄热器8中也可以采用其他蓄热介质。

上述空调系统至少包括由气液分离器7、压缩机2、油分离器6、四通阀2、室内换热器5、储液器4、电子膨胀阀22和室外换热器3通过管路连接构成制冷和采暖循环回路，其中室内换热器5由若干组并联的室内终端机组成，每个室内终端机包括相互串联的换热器盘管和电子膨胀阀，空调系统中所采用的冷媒为R22或R410A。

如图2所示，其为本申请提供的一种循环能源中央空调热水系统，包括空调系统，该空调系统至少包括由气液分离器7、压缩机2、油分离器6、四通阀2、室内换热器5、储液器4、电子膨胀阀22和室外换热器3连接构成的制冷和采暖循环回路；其中，四通阀2包括第一阀口（a）、第二阀口（b）、第三阀口（c）和第四阀口（d），其中，第一阀口通过管路与油分离器6连通；第二阀口通过管路与气液分离器7连通；第三阀口通过管路与室外换热器3连通；第四阀口通过管路与室内换热器5连通。

上述中央空调热水系统还包括蓄热器8和太阳能热水装置，蓄热器8内置两组输出热量的换热器，分别通过管路接入空调系统管路，其中第一换热器9出口接入点位于所述空调系统中压缩机1进口和四通阀2之间，第一换热器9进口接入点位于室内机换热器5和膨胀阀22之间；所述第二换热器11出口接入点位于四通阀2和室外换热器3之间，第二换热器11进口接入点位于室内换热器5和膨胀阀22之间，第一换热器9的进口接入点靠近室内换热器5，第二换热器的进口接入点靠近膨胀阀22；在第一换热器9和第二换热器11的接入管路上分别串接控制阀一10和控制阀二12，并在室内换热器5和膨胀阀22之间的空调循环管路中串接控制阀三14，安装于在两个换热器的进口接入点之间。

太阳能热水装置通过太阳能集热板15吸收太阳能并转化为集热水箱17中的热能，该热能用于为所述蓄热器8提供热能；太阳能热水装置包括太阳能集热板15、太阳能换热站16和水箱17，太阳能集热板15通过导热管路与太阳能换热站16和水箱17进行热量交换，上述导热管路包括热量输出管和回流管，该热量输出管和回流管的一端均与太阳能集热板15连通，它们的另一端均穿过太阳能换热站16，并且与设置在水箱17内的盘管连通。

中央空调热水系统还包括水氟换热单元21，该水氟换热单元21的输入端接入压缩机1的出口和室内换热器5出口，本发明中水氟换热单元21的输入端与油分离器6和四通阀2之间的管路连接，其回流端与室内换热器5和储液器4之间的管路连通；水氟换热单元21热量输出回路与太阳能热水装置的热量输出回路并联，上述热量输出回路连接地暖盘管20和/或干衣设备19；太阳能热水装置的集热水箱17连接生活用水处17，用于提供生活用水。

本申请中空调热水系统中除了通过太阳能热水器为蓄热器8提供热量，还可以利用地暖盘管20、生活用水处18和干衣设备19的余热为蓄热器8提供热量，由此可以进一步提高蓄热器的蓄热效率，并且可以提高能源的利用率。

本申请通过在空调系统采用蓄热器作为除霜装置，可以充分利用外界热源（如太阳能），但对空调的正常制冷或制热过程没有影响，本申请中空调的制冷/制热包括以下过程：

在制冷状态时，将控制阀三打开，控制阀一和控制阀二关闭，出压缩机的高温高压气体制冷剂依次流经油分离器、四通阀后，进入室外换热器进行冷凝为高压过冷液体，再经过节流以及储液器后，进入室内换热器进行热交换，此时制冷剂变为低温低压气体进入气液分离器，最终汇入压缩机；

在制热状态时，将控制阀三打开，控制阀一和控制阀二关闭，出压缩机的高温高压气体制冷剂依次流经油分离器、四通阀后，进入室内换热器进行冷凝为过冷液体，再经过节流以及储液器后，进入室外换热器进行热交换，此时制冷剂变为低温低压气体进入气液分离器，最终汇入压缩机。

循环能源中央空调热水系统的除霜方法包括以下步骤：

步骤A：相变蓄热器的蓄热，太阳能集热板吸收太阳能，通过太阳能换热站后将热量传递给水箱进行热交换，同时不间断的进行蓄热器的蓄热工作；

步骤B：中央空调的除霜过程，当空调室外换热器产生大量积霜时，中央空调进行以下步骤对空调室外换热器进行除霜；

步骤a：将控制阀一以及第控制阀二打开，控制阀三关闭；

步骤b：出压缩机的高温高压制冷剂气体依次经过油分离器、四通阀后，进入室内换热器进行冷凝放热，制冷剂变成50℃左右后，进入储液器；

步骤c：完成室内放热的制冷剂经过控制阀二后，再流经蓄热器时吸收相变蓄热器储存的热量；

步骤d：制冷剂吸收蓄热器储存的热量之后，再通过第二换热器的流出端进入室外换热器散热，对室外换热器进行除霜；

步骤e：对室外换热器进行除霜之后，制冷剂通过电子膨胀阀，经过控制阀一进入蓄热器，最后通过第一换热器的制冷剂流出端进入气液分离器后回到压缩机。

在步骤A中在此步骤中对蓄热器进行蓄热相对于空调的制冷和制热过程是一个相互独立的过程，不会对空调的制冷和制热过程产生影响。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于空调系统的除霜装置，包括蓄热器，其特征在于，所述蓄热器内置两组输出热量的换热器，分别通过管路接入所述空调系统管路，其中第一换热器出口接入点位于所述空调系统中压缩机进口和四通阀之间，第一换热器进口接入点位于室内机和膨胀阀之间；所述第二换热器出口接入点位于四通阀和室外换热器之间，第二换热器进口接入点位于室内换热器和膨胀阀之间；在第一换热器和第二换热器的接入管路上分别串接控制阀一和控制阀二，并在室内换热器和膨胀阀之间的空调循环管路中串接控制阀三，安装于两个换热器的进口接入点之间。

2.根据权利要求1所述的除霜装置，其特征在于，所述空调系统包括压缩机、四通阀、室外换热器、膨胀阀和室内换热器，通过管路连接构成制冷和采暖循环回路。

3.根据权利要求1所述的除霜装置，其特征在于，所述蓄热器内还安装有第三换热器，用于引入热量。

4.根据权利要求1所述的除霜装置，其特征在于，所述控制阀一、控制阀二和控制阀三均为电磁阀。

5.根据权利要求1所述的除霜装置，其特征在于，所述蓄热器的供热热源来自太阳能换热站或电加热器。

6.根据权利要求1所述的除霜装置，其特征在于，空调系统所采用的冷媒为R22或R410A。

7.一种循环能源中央空调热水系统，包括空调系统，所述空调系统至少包括由压缩机、四通阀、室外换热器、膨胀阀和室内换热器通过管路连接构成的制冷和采暖循环回路，其特征在于，还包括蓄热器和太阳能热水装置，所述蓄热器内置两组输出热量的换热器，分别通过管路接入所述空调系统管路，其中第一换热器出口接入点位于所述空调系统中压缩机进口和四通阀之间，第一换热器进口接入点位于室内机膨胀阀之间；所述第二换热器出口接入点位于四通阀和室外换热器之间，第二换热器进口接入点位于室内换热器和膨胀阀之间；在第一换热器和第二换热器的接入管路上分别串接控制阀一和控制阀二，并在室内换热器和膨胀阀之间的空调循环管路中串接控制阀三，安装于在两个换热器的进口接入点之间；所述太阳能热水装置通过太阳能集热板吸收太阳能并转化为集热水箱中的热能，该热能用于为所述蓄热器提供热能。

8.根据权利要求7所述的一种循环能源中央空调热水系统，其特征在于，还包括水氟换热单元，所述水氟换热单元热量输入端接入压缩机出口和室内换热器出口，其热量输出回路与所述太阳能热水装置的热量输出回路并联。

9.根据权利要求8所述的循环能源中央空调热水系统，其特征在于，所述热量输出回路连接地暖盘管和/或干衣设备。

10.根据权利要求6至9所述的任一种循环能源中央空调热水系统，其特征在于，所述太阳能热水装置的集热水箱连接生活用水系统，用于提供生活用水。

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