[發明專利]一種新型空氣源熱泵系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202010011415.4
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111121137A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 邵振華;董凱軍;蘇林
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: F24D11/02
• 分類號: F24D11/02;F24D19/10;F25B47/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 周友元;莫瑤江

本發明公開一種新型空氣源熱泵系統，包括制冷劑循環單元和水循環單元；制冷劑循環單元包括壓縮機、四通閥、相變蓄能箱、室內換熱器、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第五電磁閥、節流裝置及室外換熱器；水循環單元包括相變蓄能箱、第六電磁閥、水泵及室外換熱器。本發明同時還公開了一種新型空氣源熱泵系統的控制方法。本發明利用相變蓄能箱當中的相變材料在并聯制熱蓄能模式、串聯制熱蓄能模式或者蓄能模式蓄熱，放能制熱模式時將相變材料蓄存的熱量傳遞至室外換熱器來充當系統主要低位熱源，室外換熱器表面無結霜現象出現，同時能夠實現室內冬季持續供熱，舒適性得到顯著提高。

技術領域

本發明涉及空氣源熱泵技術領域，具體涉及一種新型空氣源熱泵系統及其控制方法。

背景技術

空氣源熱泵是一種節能的供熱設備，在國內的商業民用建筑中有著廣泛應用。但在相對濕度較高、溫度較低的環境中運行時，空氣源熱泵的室外機翅片將會結霜。

常用的除霜方式主要有逆循環除霜、熱氣旁通除霜及蓄能除霜3種。逆循環除霜利用四通閥改變制冷劑流向，除霜能量來自于壓縮機耗功和從室內吸收的熱量。熱氣旁通除霜不改變制冷劑流向，使壓縮機排出的高溫氣體通過旁通管路直接流向室外換熱器進行除霜。蓄能除霜通過在傳統的空氣源熱泵中增設相變蓄能箱，將熱泵運行時的部分余熱貯存起來，作為熱泵除霜時的低位熱源，解決傳統除霜能量主要來源于壓縮機問題，從而提高了機組運行的穩定，但是四通閥需頻繁換向實現冬季制熱模式與除霜模式之間的切換，易磨損且噪音較大，系統參數變化較大，同時在由制熱模式切換至除霜模式運行時，無壓縮機向室內供熱，室內環境舒適性降低。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種新型空氣源熱泵系統及其控制方法，利用相變蓄能箱當中的相變材料在并聯制熱蓄能模式、串聯制熱蓄能模式或者蓄能模式蓄熱，放能制熱模式時將相變材料蓄存的熱量傳遞至室外換熱器來充當系統主要低位熱源，室外換熱器表面無結霜現象出現，能夠實現室內冬季持續供熱，舒適性得到顯著提高。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種新型空氣源熱泵系統，包括制冷劑循環單元和水循環單元；所述制冷劑循環單元通過相變蓄能箱及室外換熱器與所述水循環單元連接；所述制冷劑循環單元包括壓縮機、四通閥、相變蓄能箱、室內換熱器、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第五電磁閥、節流裝置及室外換熱器；所述水循環單元包括相變蓄能箱、第六電磁閥、水泵及室外換熱器。

優選地，所述壓縮機的出口與四通閥相連接，四通閥與第一電磁閥及第二電磁閥相連接，第一電磁閥與室內換熱器及第三電磁閥相連接，第二電磁閥與相變蓄能箱相連接，室內換熱器與第五電磁閥相連接，相變蓄能箱與第三電磁閥及第四電磁閥相連接，第四電磁閥及第五電磁閥與節流裝置相連接，節流裝置與室外換熱器相連接，室外換熱器與四通閥相連接，形成制冷劑循環單元；所述相變蓄能箱與第六電磁閥相連接，第六電磁閥與水泵相連接，水泵與室外換熱器相連接，室外換熱器與相變蓄能箱相連接，形成水循環單元。

優選地，所述室外換熱器為雙通道管翅式換熱器；所述節流裝置為電子膨脹閥、熱力膨脹閥或毛細管；所述相變儲能箱通過相變材料PCM對制冷工質進行能量交換并進行儲能。

一種新型空氣源熱泵系統的控制方法，基于上述的新型空氣源熱泵系統實現，通過切換四通閥與電磁閥可獲取制冷、制熱、并聯制熱蓄能、串聯制熱蓄能、蓄能及放能制熱六種運行模式。

優選地，制冷模式下，開啟第一電磁閥及第五電磁閥，四通閥正向運行，關閉第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥及第六電磁閥；制冷劑被壓縮機壓縮形成高溫制冷劑，高溫制冷劑流到室外換熱器中冷凝降溫，冷凝后的制冷劑經過節流裝置節流進入室內換熱器，在室內換熱器內，制冷劑吸收熱量蒸發，實現室內環境的制冷，蒸發后的制冷劑氣體回到壓縮機當中進行壓縮，完成制冷循環。