[發明專利]一種防結霜空氣源熱泵系統

在審

• 申請號: 201410810386.2
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104456943A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 朱凌云
• 申請（專利權）人: 武漢浩宏科技有限公司
• 主分類號: F24H4/04
• 分類號: F24H4/04;F25B47/02;F16K11/08
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 趙宏

技術領域

本發明涉及熱泵熱水器領域，特別涉及一種防結霜空氣源熱泵系統。

背景技術

空氣源熱水器，又稱熱泵熱水器，也稱空氣能熱水器，是采用制冷原理從空氣中吸收熱量來造熱水的熱量搬運裝置。由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器、壓縮機依次通過管路相連構成循環回路。管路中流通有制冷劑。通過讓制冷劑不斷完成蒸發（蒸發器吸取環境中的熱量）-壓縮-冷凝（冷凝器放出熱量）--節流（通過膨脹閥進行節流）—再蒸發（蒸發器吸取環境中的熱量）的熱力循環過程，從而將環境中的熱量帶到水中。具有高效節能的特點、其節能效果（在一定的環境溫度范圍內）是電熱水器的4倍，是燃氣熱水器的3倍，是太陽能的2倍。但現在市場上的空氣源熱泵在環境溫度0下7度以下時、易結霜、而降霜是行業病、時間長、功耗大、有的熱泵雖能免強工作但根本談不上節能。

由于環境溫度低、吸氣比容增大、壓縮機理論吸氣量是恒定不變的，這樣進入壓縮制冷劑的體積流量減少，相應單位制冷劑熱量減少，隨之熱性能下降、經濟性降低。此時壓縮機壓比增大，導致輸氣系數下降，壓縮機制冷劑的循環流量減少，壓縮機的功耗增大，熱量降低，性能系數降低。

如果蒸發溫度過高，超出壓縮機本身允許工作溫度范圍，導致壓縮機頻繁起停、無法正常工作（嚴重時會燒毀壓縮機）。熱泵熱水器是因為受季節環境氣候影響一直不能得到廣泛推廣和深度利用。

空氣源熱泵的蒸發器合理工作溫度在20度至40度左右，如果過高會造成蒸發溫度過高導致壓縮機頻繁起停、無法正常工作（嚴重時會燒毀壓縮機），如果過低容易結霜，隨之熱性能下降、經濟性降低。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種防結霜空氣源熱泵系統，以解決熱性能低和經濟性低的問題。

一方面，本發明提供了一種防結霜空氣源熱泵系統，包括蒸發器和儲熱水箱及太陽能集熱器，還包括水泵和用于大循環回路和小循環回路切換的水閥門，蒸發器內設有流通制冷劑的第一流道和用于流通熱水的第二流道；儲熱水箱、水泵、太陽能集熱器、水閥門、第二流道、儲熱水箱依次通過水管相連通構成大循環回路；儲熱水箱、水泵、太陽能集熱器、水閥門、儲熱水箱依次通過水管相連通構成小循環回路。

進一步地，水閥門包括閥腔體和閥芯，閥腔體上設置有進水管和大循環出水管及小循環出水管，大循環出水管與第二流道相連，小循環出水管與儲熱水箱相連；閥芯可旋轉的安裝在閥腔體內，閥芯內設置有內流道；閥芯包括第一工位和第二工位，在第一工位時，內流道連通進水管與大循環出水管；在第二工位時，內流道連通進水管與小循環出水管。

進一步地，蒸發器還設置有空氣對流風扇。

進一步地，包括冷凝器，冷凝器安裝在儲熱水箱內。

進一步地，在儲熱水箱的進出水管路中均設置有單向閥。

進一步地，還包括壓縮機、儲液罐、過濾器、膨脹閥；壓縮機、冷凝器、儲液罐、過濾器、膨脹閥、蒸發器、壓縮機依次通過管路相連構成制熱循環回路。

本發明提供的防結霜空氣源熱泵系統，包括大循環回路和小循環回路，當發現儲熱水箱水溫低于30攝氏度時，操作手通過操作水閥門，切換至大循環回路，儲熱水箱和太陽能集熱器中的熱水進行蒸發器的第二流道中，熱水的熱量不斷傳遞給蒸發器的第一流道，使系統制冷劑得到最佳蒸發氣化、平衡系統工作壓力，攜帶最大熱能，在冷凝器中最大化的放出熱量。從而解決在低溫環境下易結霜的問題，使壓縮機工作在最佳溫度范圍內，提高熱泵制熱性能，減少壓縮機功耗。當熱水溫度高于30度時，操作手通過操作水閥門，切換至小循環回路，防止蒸發溫度過高，超出壓縮機本身允許工作溫度范圍，導致壓縮機頻繁起停、無法正常工作（嚴重時會燒毀壓縮機）。

在大循環回路中，太陽能集熱器收集的熱能向蒸發器和儲熱水箱傳遞，儲熱水箱的熱能也蒸發器和太陽能集熱器傳遞，蒸發器吸收太陽能集熱器和儲熱水箱中的熱能。因此，在大循環回路中，可以利用儲熱水箱和太陽能集熱器的熱量一起對蒸發器進行除霜。在小循環回路中，太陽能集熱器收集的熱能傳遞給儲熱水箱，加快加溫熱水。在儲熱水箱的進出水管路中均設置有單向閥，可以防止熱水逆流，蒸發器的溫度超出壓縮機本身允許工作溫度范圍。冷凝器安裝在儲熱水箱內，可以提高冷凝器的放熱效率。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明防結霜空氣源熱泵系統結構示意圖；

圖2為圖1的水閥門在第一工位示意圖；