雙系統(tǒng)熱泵除霜方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)的雙系統(tǒng)熱泵除霜方法及裝置，通過(guò)設(shè)置兩套除霜機(jī)構(gòu)，當(dāng)蒸發(fā)器翅片溫度連續(xù)低于0℃時(shí)，且環(huán)境溫度高于5℃低于10℃時(shí)，翅片蒸發(fā)器9a或9b所在制熱回路停止工作，進(jìn)入自然除霜模式；當(dāng)蒸發(fā)器翅片溫度連續(xù)低于0℃時(shí)且環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，進(jìn)入熱氣除霜模式，被融霜的翅片蒸發(fā)器（9a/9b）由另一回路中的壓縮機(jī)（1b/1a）排出的高溫氣體提供融霜熱量，被融霜的翅片蒸發(fā)器（9a/9b）所在制熱回路停止工作。解決了現(xiàn)有蒸發(fā)器除霜時(shí)造成的停機(jī)保護(hù)以及液壓縮現(xiàn)象，達(dá)到節(jié)能降耗、降低成本，縮短融霜時(shí)間，在環(huán)境溫度低于0℃時(shí)運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠的目的。融霜時(shí)間只有傳統(tǒng)融霜方式所需時(shí)間的四分之一。
【專(zhuān)利說(shuō)明】雙系統(tǒng)熱泵除霜方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明技術(shù)涉及空氣源熱泵除霜【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及的是雙系統(tǒng)熱泵除霜方法及裝置，適用于所有空氣源雙系統(tǒng)熱泵熱水器。

【背景技術(shù)】
[0002]公知的空氣源熱泵熱水器在低溫環(huán)境下運(yùn)行制熱，當(dāng)蒸發(fā)器表面溫度低于空氣露點(diǎn)溫度且小于0°c時(shí)，蒸發(fā)器表面就會(huì)結(jié)霜。結(jié)霜初期，由于結(jié)霜增加了傳熱表面的粗糙度及表面積，使總的傳熱系數(shù)有所增加，但隨著霜層的逐漸增厚，空氣流過(guò)翅片管的阻力增大，空氣流量降低，導(dǎo)致翅片管內(nèi)制冷劑蒸發(fā)不充分，蒸發(fā)溫度降低，蒸發(fā)器出口過(guò)熱度減小，制冷劑流量降低，制熱量衰減，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致壓縮機(jī)故障。因此，要保證熱泵在低溫環(huán)境下正常、穩(wěn)定運(yùn)行，必須要考慮蒸發(fā)器的除霜問(wèn)題。目前，空氣源熱泵熱水器最常用的除霜方式有三種:自然除霜、逆循環(huán)除霜、熱氣旁通除霜。
[0003]自然除霜:在高于0°C環(huán)境溫度中，當(dāng)系統(tǒng)需要除霜時(shí)停止運(yùn)行一定時(shí)間，利用周?chē)h(huán)境中的熱量，使蒸發(fā)器溫度恢復(fù)到0°c以上，將結(jié)在蒸發(fā)器表面的霜層融化掉，這是一種最簡(jiǎn)單的方法。除霜結(jié)束后，重新啟動(dòng)制熱系統(tǒng)進(jìn)行工作。此除霜方式最大的優(yōu)點(diǎn)在于方法簡(jiǎn)單，且不消耗額外的能量。但這種除霜方式存在一定的缺陷，除霜時(shí)間越長(zhǎng)則熱量損失越多，導(dǎo)致熱泵制熱效率下降。空氣源熱泵熱水器的蒸發(fā)器多以露天放置為主，在北方溫度較低的地區(qū)，冬季溫度大多能夠到達(dá)0°c以下，無(wú)法采用此種方式進(jìn)行除霜。
[0004]逆循環(huán)除霜:當(dāng)系統(tǒng)需要除霜時(shí)，通過(guò)四通換向閥來(lái)改變制冷劑的流向，使機(jī)組由制熱循環(huán)變?yōu)橹评溲h(huán)，同時(shí)風(fēng)機(jī)停止工作，壓縮機(jī)排出的高溫氣體進(jìn)入翅片換熱器進(jìn)行化霜。在除霜循環(huán)的化霜過(guò)程中，機(jī)組從水系統(tǒng)中吸收熱量提供到翅片換熱器去除霜，機(jī)組產(chǎn)生的熱量是負(fù)數(shù)，負(fù)熱量的數(shù)量與機(jī)組在同樣時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的正熱量的數(shù)量大致相當(dāng)，所以從能量角度來(lái)講，這種除霜過(guò)程的損失相當(dāng)于兩倍除霜時(shí)間的停機(jī)，使機(jī)組的供熱量下降10%左右。另外，四通閥頻繁換向會(huì)影響其壽命和可靠性。
[0005]熱氣旁通除霜:該除霜方法不改變制冷劑的流向，機(jī)組在除霜過(guò)程中保持制熱工作狀態(tài)不變，在一個(gè)制冷回路中，將壓縮機(jī)排出的高溫氣體直接旁通一部分至翅片蒸發(fā)器中進(jìn)行融霜。這種除霜方式，由于高壓側(cè)冷媒放出的熱量還是來(lái)自于蒸發(fā)器吸收的熱量，當(dāng)環(huán)境溫度較低，除霜速度不夠快時(shí)，將沒(méi)有足夠的熱量吸收，會(huì)使熱泵主機(jī)發(fā)生保護(hù)性停機(jī)。如采用簡(jiǎn)單的旁通，即將壓縮機(jī)排出的高溫氣體全部旁通至翅片蒸發(fā)器進(jìn)行快速融霜，氣體冷媒釋放熱量后部分轉(zhuǎn)化為高壓液體，在除霜模式切換為制熱模式的瞬間，這部分高壓液體極易通過(guò)系統(tǒng)管路進(jìn)入壓縮機(jī)，使壓縮機(jī)出現(xiàn)液壓縮現(xiàn)象，降低了系統(tǒng)的安全性，為解決此種隱患可在翅片蒸發(fā)器和壓縮機(jī)之間安裝冷媒加熱裝置，此裝置只在除霜模式時(shí)運(yùn)行，從而有效地避免了融霜后的液體冷媒直接進(jìn)入壓縮機(jī)，但冷媒加熱裝置的使用增加了系統(tǒng)的制造成本和融霜成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述幾種除霜方式存在的不足，提出一種雙系統(tǒng)熱泵除霜方法及裝置。解決了現(xiàn)有蒸發(fā)器除霜時(shí)造成的停機(jī)保護(hù)以及液壓縮現(xiàn)象，達(dá)到節(jié)能降耗、降低成本，縮短融霜時(shí)間，在環(huán)境溫度低于0°c時(shí)運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠的目的。
[0007]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是:一種雙系統(tǒng)熱泵除霜方法，通過(guò)設(shè)置兩套除霜機(jī)構(gòu)，使蒸發(fā)器翅片溫度連續(xù)低于0°C時(shí)，且環(huán)境溫度高于5°C低于10°C時(shí)，翅片蒸發(fā)器9a或9b所在制熱回路停止工作，進(jìn)入自然除霜模式；當(dāng)蒸發(fā)器翅片溫度連續(xù)低于0°C時(shí)且環(huán)境溫度低于5°C時(shí)，進(jìn)入熱氣除霜模式，被融霜的翅片蒸發(fā)器9a或9b由另一回路中的壓縮機(jī)Ib或Ia排出的高溫氣體提供融霜熱量，被融霜的翅片蒸發(fā)器9a或9b所在制熱回路停止工作。
[0008]本發(fā)明所述進(jìn)入自然除霜模式是在蒸發(fā)器翅片溫度連續(xù)低于O °C達(dá)4小時(shí)。
[0009]本發(fā)明所述進(jìn)入熱氣除霜模式是在蒸發(fā)器翅片溫度連續(xù)低于0°C達(dá)4小時(shí)。
[0010]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述雙系統(tǒng)熱泵除霜方法的裝置，包括兩個(gè)制熱回路和兩套除霜機(jī)構(gòu)，所述的兩套除霜機(jī)構(gòu)均主要由翅片溫度傳感器、第一融霜電磁閥、第一融霜單向閥、融霜旁通電磁閥、第二融霜電磁閥、第二融霜單向閥和環(huán)境溫度傳感器組成，其中:翅片溫度傳感器設(shè)置在所述制熱回路的翅片蒸發(fā)器上；融霜旁通電磁閥(串接在所述制熱回路的翅片蒸發(fā)器和氣液分離器之間；第一融霜電磁閥和第一融霜單向閥串接在其中一個(gè)制熱回路中的壓縮機(jī)和另外一個(gè)制熱回路中的翅片蒸發(fā)器之間；第二融霜電磁閥和第二融霜單向閥串接在其中一個(gè)制熱回路中的膨脹閥和另外一個(gè)制熱回路中的翅片蒸發(fā)器之間。
[0011]本發(fā)明在兩個(gè)制熱回路中又設(shè)置了兩套除霜機(jī)構(gòu)，同時(shí)使用了自然除霜和熱氣除霜兩種除霜模式，當(dāng)翅片蒸發(fā)器的翅片溫度連續(xù)低于(TC達(dá)4小時(shí)且環(huán)境溫度高于5°C低于10°C時(shí)，被融霜的翅片蒸發(fā)器所在制熱回路停止工作，進(jìn)入自然除霜模式，不消耗額外的能量；當(dāng)翅片蒸發(fā)器的翅片溫度連續(xù)低于0°C達(dá)4小時(shí)且環(huán)境溫度低于5°C時(shí)，進(jìn)入熱氣除霜模式，被融霜的翅片蒸發(fā)器切換成另一回路中的冷凝器，另一回路中的冷凝器停止工作，由另一回路中的壓縮機(jī)排出的高溫氣體提供融霜熱量，融霜期間，被融霜翅片蒸發(fā)器所在回路停止工作，不消耗任何電能，該裝置不存在因除霜造成的停機(jī)保護(hù)以及液壓縮現(xiàn)象，該裝置成本低，只需要通過(guò)電磁閥和單向閥的控制便可實(shí)現(xiàn)除霜功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定、可靠。此種融霜方式所需的融霜時(shí)間只有傳統(tǒng)融霜方式所需時(shí)間的1/4，所耗的融霜能量只有逆循環(huán)除霜以及傳統(tǒng)意義上的熱氣旁通除霜所耗電能的1/4。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0013]圖中:la/lb、壓縮機(jī)，2a/2b、輔助電磁閥，3a/3b、水冷冷凝器，4a/4b、干燥過(guò)濾器，5a/5b、視液鏡，6a/6b、制熱電磁閥,7a/7b、膨脹閥,8a/8b、制熱單向閥，9a/9b、翅片蒸發(fā)器，10a/10b、軸流風(fēng)機(jī)，lla/llb、翅片溫度傳感器，12a/12b、氣液分離器，13a/13b、排氣溫度傳感器，14a/14b、第一融霜電磁閥，15a/15b、高低壓力表，16a/16b、高低壓力控制器，17a/17b、第一融霜單向閥，18a/18b、融霜旁通電磁閥，19a/19b、第二融霜電磁閥，20a/20b、第二融霜單向閥，21a/21b、環(huán)境溫度傳感器。

【具體實(shí)施方式】
[0014]結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的實(shí)施例如下:
如圖1所示:本實(shí)施例所述的雙系統(tǒng)熱泵除霜裝置包括兩個(gè)制熱回路和兩套除霜機(jī)構(gòu)。兩個(gè)制熱回路(a系統(tǒng)制熱回路和b系統(tǒng)制熱回路)的構(gòu)成和運(yùn)行方式都是一樣的，均包括壓縮機(jī)la/Ib、輔助電磁閥2a/2b、水冷冷凝器3a/3b、干燥過(guò)濾器4a/4b、視液鏡5a/5b、制熱電磁閥6a/6b、膨脹閥7a/7b、制熱單向閥8a/8b、翅片蒸發(fā)器9a/9b、軸流風(fēng)機(jī)10a/10b、氣液分離器12a/12b、排氣溫度傳感器13a/13b、高低壓力表15a/15b和高低壓力控制器16a/ 16b ο兩套除霜機(jī)構(gòu)的構(gòu)成和運(yùn)行方式也都是一樣的，均包括翅片溫度傳感器I la/1 lb、第一融霜電磁閥14a/14b、第一融霜單向閥17a/17b、融霜旁通電磁閥18a/18b、第二融霜電磁閥19a/19b、第二融霜單向閥20a/20b和環(huán)境溫度傳感器21a/21b。翅片溫度傳感器lla/llb設(shè)置在翅片蒸發(fā)器9a/9b上；融霜旁通電磁閥18a/18b串接在翅片蒸發(fā)器9a/9b和氣液分離器12a/12b之間；第一融霜電磁閥14a/14b和第一融霜單向閥17a/17b串接在其中一個(gè)制熱回路中的壓縮機(jī)la/lb和另外一個(gè)制熱回路中的翅片蒸發(fā)器9b/9a之間；第二融霜電磁閥19a/19b和第二融霜單向閥20a/20b串接在其中一個(gè)制熱回路中的膨脹閥7a/7b和另外一個(gè)制熱回路中的翅片蒸發(fā)器9b/9a之間。本實(shí)施例所述的兩個(gè)制熱回路為公知技術(shù)，在此不再詳細(xì)贅述。
[0015]當(dāng)環(huán)境溫度高于10°C時(shí)，雙系統(tǒng)熱泵除霜裝置處于正常工作狀態(tài)，兩個(gè)制熱回路各自獨(dú)立運(yùn)行，獨(dú)立控制，a系統(tǒng)中水冷冷凝器3a的進(jìn)、出水口和b系統(tǒng)中水冷冷凝器3b的進(jìn)、出水口對(duì)應(yīng)并聯(lián)在一起形成循環(huán)水總進(jìn)、出水口。a系統(tǒng)和b系統(tǒng)的制熱工作原理是一樣的?，F(xiàn)以a系統(tǒng)為例進(jìn)行說(shuō)明，它是由壓縮機(jī)la、輔助電磁閥2a、水冷冷凝器3a、干燥過(guò)濾器4a、視液鏡5a、制熱電磁閥6a、膨脹閥7a、制熱單向閥8a、翅片蒸發(fā)器9a、軸流風(fēng)機(jī)10a、氣液分離器12a、排氣溫度傳感器13a、高低壓力表15a、高低壓力控制器16a及其管路構(gòu)成的封閉回路，在制熱模式下，輔助電磁閥2a、制熱電磁閥6a和融霜旁通電磁閥18a都處于開(kāi)啟狀態(tài)，第一融霜電磁閥14a/14b和第二融霜電磁閥19a/19b均處于關(guān)閉狀態(tài)，壓縮機(jī)Ia排出的高溫高壓氣體進(jìn)入水冷冷凝器3a被循環(huán)水冷卻后變?yōu)楦邷馗邏阂后w，冷媒放出的熱量被循環(huán)水帶走，高溫高壓液體冷媒經(jīng)過(guò)膨脹閥7a節(jié)流后變?yōu)榈蜏氐蛪红F狀液體進(jìn)入翅片蒸發(fā)器9a，翅片蒸發(fā)器9a通過(guò)軸流風(fēng)機(jī)1a的輔助作用從周?chē)h(huán)境中吸收大量的空氣能，使低溫低壓的液態(tài)冷媒發(fā)生汽化變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍怏w進(jìn)入壓縮機(jī)la，由此完成一個(gè)制熱循環(huán)。
[0016]當(dāng)翅片蒸發(fā)器9a或9b的翅片溫度連續(xù)低于0°C達(dá)4小時(shí)且環(huán)境溫度高于5°C低于10°c時(shí)，熱泵主機(jī)就會(huì)出現(xiàn)輕微的結(jié)霜現(xiàn)象，這時(shí)待融霜的翅片蒸發(fā)器9a或9b所在制熱回路停止工作，進(jìn)入自然除霜模式。
[0017]當(dāng)蒸發(fā)器翅片溫度連續(xù)低于(TC達(dá)4小時(shí)且環(huán)境溫度低于5°C時(shí)，進(jìn)入熱氣除霜模式，被融霜的翅片蒸發(fā)器9a或9b由另一回路中壓縮機(jī)Ib或Ia排出的高溫氣體提供融霜熱量，以b系統(tǒng)中翅片蒸發(fā)器9b需要融霜為例進(jìn)行融霜原理介紹，融霜期間，翅片蒸發(fā)器9b所在b系統(tǒng)停止工作，不消耗任何電能，與此同時(shí)，關(guān)閉a系統(tǒng)中的輔助電磁閥2a和制熱電磁閥6a，打開(kāi)第一融霜電磁閥14a、融霜旁通電磁閥18a和第二融霜電磁閥19a，此時(shí)壓縮機(jī)Ia排出的高溫氣體冷媒流經(jīng)翅片蒸發(fā)器9b實(shí)現(xiàn)除霜功能，當(dāng)翅片溫度傳感器Ila的溫度高于8°C時(shí)，融霜結(jié)束，融霜時(shí)間只有傳統(tǒng)融霜方式所需時(shí)間的1/4，此融霜原理同樣適用于a系統(tǒng)中被融霜的翅片蒸發(fā)器9a。該裝置通過(guò)電磁閥的切換來(lái)控制熱泵主機(jī)的制熱回路和除霜機(jī)構(gòu)，所用元器件均為通用元器件，采用的是公知的控制方式。
【權(quán)利要求】
1.一種雙系統(tǒng)熱泵除霜方法，其特征是:通過(guò)設(shè)置兩套除霜機(jī)構(gòu)，當(dāng)蒸發(fā)器翅片溫度連續(xù)低于0°c時(shí)，且環(huán)境溫度高于5°C低于10°c時(shí)，翅片蒸發(fā)器9a或9b所在制熱回路停止工作，進(jìn)入自然除霜模式；當(dāng)蒸發(fā)器翅片溫度連續(xù)低于0°C時(shí)且環(huán)境溫度低于5°C時(shí)，進(jìn)入熱氣除霜模式，被融霜的翅片蒸發(fā)器(9a/9b)由另一回路中的壓縮機(jī)(lb/la)排出的高溫氣體提供融霜熱量，被融霜的翅片蒸發(fā)器(9a/9b)所在制熱回路停止工作。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述雙系統(tǒng)熱泵除霜方法的裝置，包括兩個(gè)制熱回路，其特征是:還包括兩套除霜機(jī)構(gòu)，所述的兩套除霜機(jī)構(gòu)均主要由翅片溫度傳感器(lla/llb)、第一融霜電磁閥(14a/14b)、第一融霜單向閥(17a/17b)、融霜旁通電磁閥(18a/18b)、第二融霜電磁閥(19a/19b)、第二融霜單向閥(20a/20b)和環(huán)境溫度傳感器(21a/21b)組成，其中:翅片溫度傳感器設(shè)置在所述制熱回路的翅片蒸發(fā)器(9a/9b)上；融霜旁通電磁閥串接在所述制熱回路的翅片蒸發(fā)器(9a/9b)和氣液分離器(12a/12b)之間；第一融霜電磁閥和第一融霜單向閥串接在其中一個(gè)制熱回路中的壓縮機(jī)(la/lb)和另外一個(gè)制熱回路中的翅片蒸發(fā)器(9b/9a)之間；第二融霜電磁閥和第二融霜單向閥串接在其中一個(gè)制熱回路中的膨脹閥(7a/7b)和另外一個(gè)制熱回路中的翅片蒸發(fā)器(9b/9a)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙系統(tǒng)熱泵除霜方法，其特征是:所述進(jìn)入自然除霜模式是在蒸發(fā)器翅片溫度連續(xù)低于0°c達(dá)4小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙系統(tǒng)熱泵除霜方法，其特征是:所述進(jìn)入熱氣除霜模式是在蒸發(fā)器翅片溫度連續(xù)低于0°C達(dá)4小時(shí)。
【文檔編號(hào)】F25B47/00GK104344619SQ201310340029
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】曹輝, 劉軍, 馮俊樂(lè), 徐春堂, 師莉麗, 程利平 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)中懋環(huán)保設(shè)備有限公司