CN103629862A - 带除霜结构的热泵和除霜方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带除霜结构的热泵，包含：一压缩机；一室内换热器；至少两个室外换热器；一干路节流装置和一干路导向装置；其中，所述的每一个室外换热器所在的制冷剂的循环支路上分别设有一换向阀、一支路节流装置和一支路导向装置，所述的支路节流装置和支路导向装置并联连接。本发明的带除霜结构的热泵通过设置在每个循环支路上的换向阀、支路节流装置和支路导向装置，可以实现单独对其中一个或几个室外换热器进行化霜而不影响其他的室外换热器的制热，有效防止因化霜而导致的环境温度的下降，同时也提高了热泵的制热性能。另外，由于增设了分配控制部和调温模块，大大提高了热泵的制热效率，降低了能耗。

Description

带除霜结构的热泵和除霜方法

 

技术领域

本发明涉及一种空调装置，更确切地说，是一种带除霜结构的热泵。

 

背景技术

热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术。人们所熟悉的“泵”是一种可以提高位能的机械设备，比如水泵主要是将水从低位抽到高位。而“热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能的装置。

现有的风冷式热泵，如图8所示，在夏季空调降温时，按制冷工况运行，由压缩机100排出的高压蒸汽，经换向阀200进入并联设置的第一室外换热器301和第二室外换热器302（此时，第一室外换热器301和第二室外换热器302作为冷凝器），制冷剂蒸汽被冷凝成液体，经节流装置60进入一室内换热器80（此时，该室内换热器80作为蒸发器），并在蒸发器中吸热，将室内空气冷却，蒸发后的制冷剂蒸汽，经换向阀200后被压缩机100吸入，这样周而复始，实现制冷循环。

在冬季取暖时，如图9所示，先将换向阀200转向热泵工作位置，于是由压缩机1排出的高压制冷剂蒸汽，经换向阀200后流入室内换热器80（此时，该室内换热器80作冷凝器用），制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将室内空气加热，达到室内取暖目的，冷凝后的液态制冷剂，从反向流过节流装置60进入第一室外换热器301和第二室外换热器302（此时，该第一室外换热器301和第二室外换热器302作蒸发器用），吸收外界热量而蒸发，蒸发后的蒸汽经过换向阀200后被压缩机100吸入，完成制热循环。这样，将外界空气（或循环水）中的热量“泵”入温度较高的室内，故称为“热泵”。

然而，这种热泵在制热工况下，由于第一室外换热器301和第二室外换热器302作蒸发器用，现有的室外换热器通常采用风冷式翅片换热器，这种换热器在冬天时极容易发生结霜，导致系统制热效率下降。因此，在制热模式下，需要定期进行除霜作业。而现有的除霜方法就是将换向阀200转向制冷模式的工作位置，利用压缩机的高温排气来对室外换热器进行化霜。在化霜的过程中，由于第一室外换热器301和第二室外换热器302并联设置，只能同步进行化霜，室内换热器80无法继续提供热量，导致空调的环境温度下降，令人感到不舒适。

 

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，从而提供一种带除霜结构的热泵。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种带除霜结构的热泵，包含：

一压缩机；

一室内换热器；

至少两个室外换热器；

一干路节流装置和一干路导向装置，所述的干路节流装置和干路导向装置并联连接并设置在所述的室内换热器所处的制冷剂的循环干路上；

其中，所述的每一个室外换热器所在的制冷剂的循环支路上分别设有一换向阀、一支路节流装置和一支路导向装置，所述的支路节流装置和支路导向装置并联连接。

作为本发明的较佳的实施例，所述的压缩机的排气端设有一用于分配流向所述的每一个室外换热器所在的循环支路上的制冷剂的流量的分配装置。

作为本发明的较佳的实施例，所述的分配装置与一分配控制部相连接。

作为本发明的较佳的实施例，所述的每一个室外换热器所在的循环支路上设有一调温模块。

作为本发明的较佳的实施例，所述的调温模块包含一调温电磁阀、一调温换热器、一调温导向阀和一用于控制所述的调温电磁阀的调温控制部，所述的调温换热器与所述的调温导向阀串联后再与所述的调温电磁阀并联连接，所述的每一个循环支路上设有一用于探测循环支路上的制冷剂的温度的支路温度传感器，所述的循环干路上设有一用于探测循环干路上的制冷剂的温度的干路温度传感器，所述的调温控制部根据所述的支路温度传感器和干路温度传感器所探测到的温度信号来调节所述的调温电磁阀的开度。

作为本发明的较佳的实施例，所述的干路导向装置、支路导向装置和调温导向阀为单向阀或电磁阀。

本发明公开了一种带除霜结构的热泵的除霜方法，包含步骤：

1）所述的支路温度传感器探测进行除霜的室外换热器所在的循环支路中的制冷剂的支路温度，同时所述的干路温度传感器探测所述的室内换热器所在的循环干路中的制冷剂的干路温度；

2）所述的调温控制部采集所述的支路温度和干路温度，并进行比较，

当支路温度大于干路温度一预设值时，所述的调温控制部将控制所述的调温电磁阀，使其开度变小，

当支路温度小于干路温度时，所述的调温控制部将控制所述的调温电磁阀，使其开度变大，

当支路温度等于干路温度时，所述的调温控制部将控制所述的调温电磁阀，使其开度保持不变。

本发明的带除霜结构的热泵通过设置在每个循环支路上的换向阀、支路节流装置和支路导向装置，可以实现单独对其中一个或几个室外换热器进行化霜而不影响其他的室外换热器的制热，有效防止因化霜而导致的环境温度的下降，同时也提高了热泵的制热性能。另外，由于增设了分配控制部和调温模块，大大提供了热泵的制热效率，降低了能耗。

 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的带除霜结构的热泵的第一种实施方式的连接示意图，此时为制冷模式；

图2为图1中的带除霜结构的热泵的连接示意图，此时为制热模式；

图3为图1中的带除霜结构的热泵的连接示意图，此时为除霜模式；

图4为本发明的带除霜结构的热泵的第二种实施方式的连接示意图；

图5为本发明的带除霜结构的热泵的第三种实施方式的连接示意图；

图6为图5中的热泵的除霜流程示意图；

图7为本发明的带除霜结构的热泵的第四种实施方式的连接示意图；

图8为现有技术的热泵的连接示意图，此时为制冷模式；

图9为图7中的现有技术的热泵的连接示意图，此时为制热模式。

 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。 1、 第一种实施方式

如图1所示，当本发明的热泵处于制冷模式下时：

由压缩机1排出的高压蒸汽经第一换向阀21进入第一室外换热器31，同时，压缩机1排出的高压蒸汽经第二换向阀22进入第二室外换热器32（此时，第一室外换热器31和第二室外换热器32作为冷凝器），制冷剂蒸汽经第一室外换热器31被冷凝成液体，经第一节流装置41进入一室内换热器8，同时，制冷剂蒸汽经第二室外换热器32被冷凝成液体，经第二节流装置42进入到该室内换热器8中（此时，该室内换热器8作为蒸发器），并在蒸发器中吸热，将室内空气冷却，蒸发后的制冷剂蒸汽，分别经第一换向阀21和第二换向阀22后被压缩机1吸入，这样周而复始，实现制冷循环。

由于第一节流装置41上并联有一第一导向装置51，该第一导向装置51的导通方向与制冷剂的流向相反。第二节流装置42上并联有一第二导向装置52，该第二导向装置52的导通方向与制冷剂的流向相反。另外，在室内换热器8的上游（按照此时制冷剂的流动方向）设有一第三节流装置6和一与该第三节流装置6并联设置的第三导向装置7，该导向装置的导通方向与制冷剂的流动方向相同。这里的第一导向装置51、第二导向装置52和第三导向装置7可以是单向阀，也可以是电磁阀。

当制冷剂从第一室外换热器31中流出后，由于第一导向装置51的导通方向与制冷剂的流向相反，因此制冷剂被迫从第一节流装置41通过完成节流。同样，制冷剂从第二室外换热器32流出后，经过第二节流装置42完成节流。这两支制冷剂汇合后，由于第三导向装置7的导通方向与制冷剂的流动方向相同，所以，制冷剂直接通过第三导向装置7并进入到室外换热器8中。

图1中的第一换向阀21、第一室外换热器31、第一节流装置41、第一导向装置51所处的管路称为制冷剂的第一循环支路，第二换向阀22、第二室外换热器32、第二节流装置42、第二导向装置52称为制冷剂的第二循环支路。室内换热器8、第三节流装置6、第三导向装置7和压缩机1所处的管路称为制冷剂的循环干路。很明显，各个循环支路上并联的，制冷剂从循环干路进入第一循环支路和第二循环支路后，再次回到循环干路上，并进入压缩机1的吸气口。

如图2所示，当图1中的热泵处于制热模式下时：

先将第一换向阀21和第二换向阀22转向制热模式下的工作位置，于是由压缩机1排出的高压制冷剂蒸汽，分别经第一换向阀21和第二换向阀22后流入室内换热器8中（此时，该室内换热器8作冷凝器用），制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将室内空气加热，达到室内取暖目的，冷凝后的液态制冷剂，从反向流过第三节流装置6进入第一室外换热器31和第二室外换热器32（此时，该第一室外换热器31和第二室外换热器32作蒸发器用），吸收外界热量而蒸发，蒸发后的蒸汽再分别经过第一换向阀21和第二换向阀22后被压缩机1吸入，完成制热循环。

由于此时第三导向装置7的导通方向与制冷剂的流向相反，而第一导向装置51和第二导向装置52的导通方向与制冷剂的流向相同，所以，制冷剂从室外换热器8流出后经被迫进入到第三节流装置6中进行节流，完成节流后，制冷剂再分别通过第一导向装置51和第二导向装置52无阻力地进入到第一室外换热器31和第二室外换热器32而不需再次节流。

如图3所示，当图1中的热泵的第一室外换热器31需要进行除霜时：     将第一换向阀21转向制冷模式下的工作位置，同时，保持第二换向阀的工作位置不变（仍保持制热模式的工作位置）。压缩机1的高温排气一部分将通过第一换向阀21进入到第一室外换热器31中，利用排气的高温对第一室外换热器31的翅片进行除霜，同时，压缩机1的高温排气的另一部分将通过第二换向阀22直接进入到室内换热器8中进行制热换热。可以看出，虽然第一室外换热器31在除霜的过程中停止了吸热，无法为室内进行供暖，但第二室外换热器32仍在制热模式下工作，持续为室内进行供暖，不会导致室内温度的骤然下降，提高了使用者的舒适度。

需要注意的是，一部分高温制冷剂经过第一室外换热器31后再经过第一节流装置41，另一部分高温制冷剂经过室内换热器8后再经过第三节流装置6，这两股制冷剂汇合后经过第二导向装置52，并进入到第二室外换热器32中进行蒸发吸热。

 

1、          第二种实施方式

如图4所示, 此时第一室外换热器31进行除霜，第二室外换热器31进行制热。

该实施方式相对第一种实施方式而言，在压缩机1的排出口增加了一用于分配制冷剂流量的分配装置9，该分配装置9可以手动操作，也可以实现自动控制，比如，图4中的分配装置9与一分配控制部10相连接。分配控制部10根据第一室外换热器31的化霜的情况来控制流入该支流的高温压缩机排气的多少，当然，分配控制部10可能参考系统的冷量的需求和其它对比参数来对分配装置9进行调节，只要能实现系统的优化和平衡，既能保证化霜的顺利和快速的进行，又能尽量降低系统的制热衰减。比如，在化霜前期，可以让较多的高温制冷剂进入到第一室外换热器，随着化霜过程的进行，在逐步减小对进入到第一室外换热器中的高温制冷剂的量，而是更多的制冷剂进入到室内换热器8中对环境供热。

 

2、          第三种实施方式

如图5所示，此时第一室外换热器31进行除霜，第二室外换热器31进行制热。

相比第二种实施方式，该实施方式在第一室外换热器31的下游(按照此时制冷剂的流动方向)设置一调温换热器11和一调温导向阀16，并且在调温换热器11和调温导向阀16的两端并联上一调温电磁阀12。在该调温换热器11的下游（按照此时制冷剂的流动方向）设有一用于探测调温导向阀16的出口处的制冷剂的温度的第一温度传感器14，同时，在第三节流装置6的下游（按照此时制冷剂的流动方向）设置一用于探测第三节流装置6的出口处的制冷剂的温度的第二温度传感器15。该调温电磁阀12、第一温度传感器14和第二温度传感器15均于一调温控制部13相连接。这里的调温导向阀16可以是单向阀，也可以是电控的电磁阀。

由于化霜用的第一室外换热器31中的制冷剂和制热用的室内换热器8中的制冷剂于M点进行汇合再进入到第二室外换热器32中进行蒸发吸热，因此，控制调温换热器11的出口的制冷剂的温度显得十分重要，控制的目的是尽量减小这两支汇合的制冷剂的温差，以提高系统效率并降低能耗。

该调温换热器11可以为任何形式的换热器，比如风冷式或水冷式。如图6所示，当第一温度传感器14探测到的制冷剂温度T1大于第二温度传感器15探测到的温度T2一预设值T0（该预设值T0的大小需要根据系统的特性来进行评估得到）时(即：   T1- T2> T0)，调温控制部13将控制调温电磁阀12，使其开度变小甚至关闭，让较多的制冷剂通过调温换热器11进行换热从而降低调温换热器11的出口的制冷剂的温度T1。当T1小于或等于T2时(即T1<=T2)，调温控制部13将控制调温电磁阀12，使其开度变大或保持不变。

本实施方式中使用到了分配控制部10和调温控制部13，显然，使用者可以使用单独的两个控制部，也可以将这两个控制部集中设置到系统的控制中心上。另外，本实施方式是在第二种实施方式中增加调温模块而得到的，显然，单独使用这些调温模块也是可以的。另外，调温模块并不限于这里所提到的结构，也可以采用其它方式，比如电子降温。

特别需要强调的是，本发明仅仅是以第一室外换热器31进行化霜而第二室外换热器32进行制热的模式为例，因此调温模块仅仅设置在了第一室外换热器31的循环回路上。显然，第二室外换热器32的回路上也设有同样的调温模块。比如，当第一室外换热器31处于制热模式且第二室外换热器32处于化霜模式时，温度传感器将分别设置在第三节流装置6所在支路的下游（按照此时制冷剂的流动方向）和第二节流装置42所在支路的下游（按照此时制冷剂的流动方向），这两股制冷剂的支流将在M点汇合后经过调温电磁阀12（此时该电磁阀开度调至较大,调温导向阀16将阻止制冷剂进入调温换热器11中）和第一导向装置51，并进入到第一室外换热器31中进行蒸发吸热。至于温度传感器和调温电磁阀12的运作方式，前文已经做了叙述，这里就不再重复了。

 

3、          第四种实施方式

如图7所示，相对于第一种实施方式而言，该实施方式中设置了第三个室外换热器33和一第三换向阀23。也就是说，使用者可以根据需要增加室外换热器和相应的换向阀的数量。如果哪个室外换热器需要化霜，则可以单独将该支路的换向阀转动到制冷模式进行化霜即可，不影响其他支路进行制热。该实施方式中，省略了制冷剂的分配装置和调温模块。当然，使用者可以增加上去。

另外，使用者也可以增加室内换热器的数量，比如使用两个室内换热器。室内换热器可以采用风冷方式或采用水冷方式等不限。

该发明的带除霜结构的热泵通过设置在每个循环支路上的换向阀、支路节流装置和支路导向装置，可以实现单独对其中一个或几个室外换热器进行化霜而不影响其他的室外换热器的制热，有效防止因化霜而导致的环境温度的下降，同时也提高了热泵的制热性能。另外，由于增设了分配控制部和调温模块，大大提供了热泵的制热效率，降低了能耗。

以上仅仅以一个实施方式来说明本发明的设计思路，在系统允许的情况下，本发明可以扩展为同时外接更多的功能模块，从而最大限度扩展其功能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种带除霜结构的热泵,包含： 一压缩机（1）； 一室内换热器（8）； 至少两个室外换热器（31,32）； 一干路节流装置（6）和一干路导向装置（7），所述的干路节流装置（6）和干路导向装置（7）并联连接并设置在所述的室内换热器（8）所处的制冷剂的循环干路上； 其中，所述的每一个室外换热器（31,32）所在的制冷剂的循环支路上分别设有一换向阀（21,22）、一支路节流装置（41、42）和一支路导向装置（51、52），所述的支路节流装置（41、42）和支路导向装置（51、52）并联连接。

2.根据权利要求1所述的带除霜结构的热泵，其特征在于，所述的压缩机（1）的排气端设有一用于分配流向所述的每一个室外换热器（31,32）所在的循环支路上的制冷剂的流量的分配装置（9）。

3.根据权利要求2所述的带除霜结构的热泵，其特征在于，所述的分配装置（9）与一分配控制部（10）相连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的带除霜结构的热泵，其特征在于，所述的每一个室外换热器（31,32）所在的循环支路上设有一调温模块。

5.根据权利要求4所述的带除霜结构的热泵，其特征在于，所述的调温模块包含一调温电磁阀（12）、一调温换热器（11）、一调温导向阀（16）和一用于控制所述的调温电磁阀（12）的调温控制部（13），所述的调温换热器（11）与所述的调温导向阀（16）串联后再与所述的调温电磁阀（12）并联连接，所述的每一个循环支路上设有一用于探测循环支路上的制冷剂的温度的支路温度传感器（14），所述的循环干路上设有一用于探测循环干路上的制冷剂的温度的干路温度传感器（15），所述的调温控制部（13）根据所述的支路温度传感器（14）和干路温度传感器（15）所探测到的温度信号来调节所述的调温电磁阀（12）的开度。

6.根据权利要求5所述的带除霜结构的热泵，其特征在于，所述的干路导向装置（7）、支路导向装置（51、52）和调温导向阀（16）为单向阀或电磁阀。

7.一种如权利要求4所述的带除霜结构的热泵的除霜方法，包含步骤： 1）所述的支路温度传感器（14）探测进行除霜的室外换热器所在的循环支路中的制冷剂的支路温度（T1），同时所述的干路温度传感器（15）探测所述的室内换热器所在的循环干路中的制冷剂的干路温度（T2）; 2)所述的调温控制部（13）采集所述的支路温度（T1）和干路温度（T2），并进行比较，     当支路温度（T1）大于干路温度（T2）一预设值(T0)时，所述的调温控制部（13）将控制所述的调温电磁阀（12），使其开度变小，     当支路温度（T1）小于干路温度（T2）时，所述的调温控制部（13）将控制所述的调温电磁阀（12），使其开度变大，     当支路温度（T1）等于干路温度（T2）时，所述的调温控制部（13）将控制所述的调温电磁阀（12），使其开度保持不变。

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