[發明專利]帶熱管除霜功能的空氣源熱泵機組及其除霜方法

在審

• 申請號: 202011330163.8
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112460848A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 韓林俊;王敬民;宋茜
• 申請（專利權）人: 無錫同方人工環境有限公司
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F25B47/02;F25B39/00;F25B41/20;F25B41/31;F25B13/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良

本發明提供一種帶熱管除霜功能的空氣源熱泵機組，包括風換熱器和第一管路，風換熱器通過第一管路依次連接液管二通閥、水換熱器和氣管二通閥；水換熱器的輸出端和液管二通閥之間的第一管路上連接第二管道一端，第二管道另一端連接于液管二通閥和風換熱器之間，第二管道上串聯有膨脹閥，水換熱器的輸入端和氣管二通閥之間的第一管路上連接第三管道一端，第三管道另一端連接于氣管二通閥和風換熱器之間，第三管道上串聯有壓縮機。本發明的帶熱管除霜功能的空氣源熱泵機組及其除霜方法，運行熱管模式除霜時，風換熱器的表面溫度遠低于傳統逆循環方案，熱損失顯著減小，化霜過程不啟動壓縮機和風機，幾乎無耗能，熱量完全來自熱水，提高綜合運行效率。

技術領域

本發明涉及制冷熱泵技術領域，尤其涉及一種帶熱管除霜功能的空氣源熱泵機組及其除霜方法。

背景技術

空氣源熱泵冷熱水機組在冬季制熱時需要除霜，現有技術采用逆循環除霜方法，即切換到制冷模式，從水系統吸收熱量，利用壓縮機將熱量傳遞到風換熱器，使其表面溫度升高，將霜融化除去。這種除霜方法簡單可行，除霜速度快，效果有保障，但存在如下問題：

1）風換熱器將加熱到較高的溫度，最高可達50℃以上，由于冬季氣溫低，將有大量熱量散發到空氣中，氣溫越低，散熱損失越大。此外由于無霜誤除霜現象大量存在，逆循環除霜造成的熱損耗更大；

2）除霜過程閥門切換，流體換向，系統壓力和溫度劇烈變化，對系統各部件造成了沖擊。也不利于壓機正?；赜?，縮短機組的整體壽命。也產生了額外噪音，加劇空氣源熱泵的噪聲問題；

3）空氣源熱泵冷熱水機組可以制冷和制熱，但目前大量存在單制熱需求，例如熱泵熱水器，集中燃煤鍋爐改造為空氣源熱泵的需求等。這些場景不需要制冷，原本可以去掉四通閥等切換部件，簡化系統和控制。但由于逆循環除霜方法，必須保留這些機構，事實上四通閥作為易損部件，不僅降低了運行可靠性，也降低了系統運行能效。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種帶熱管除霜功能的空氣源熱泵機組及其除霜方法，熱損失顯著減小，提高綜合運行效率。

空氣源熱泵冷熱水機組常采用上下型結構，風換熱器位于上部，采用側面出風或者頂面出風的方式，其他部件包括壓縮機，水換熱器，膨脹閥等位于下部，上下型結構的風換熱器在上，水換熱器在下，天然具備熱管自然循環的高差，同時冬季供熱時，水換熱器的水溫較高，一般不低于40℃，而風換熱器結霜之后溫度不會高于0℃，也具備熱管自然循環的溫差，因此只需將風換熱器和水換熱器的結構進行一定優化，并且將其直接連接，即可實現熱管自然循環，將水中的熱量傳遞到風換熱器，用于化霜。

本發明采用的技術方案是：

一種帶熱管除霜功能的空氣源熱泵機組，其中，包括風換熱器和第一管路，所述風換熱器通過第一管路依次連接液管二通閥、水換熱器和氣管二通閥；所述水換熱器的輸出端和所述液管二通閥之間的第一管路上連接第二管道一端，所述第二管道另一端連接于液管二通閥和風換熱器之間，所述第二管道上串聯有膨脹閥，所述水換熱器的輸入端和所述氣管二通閥之間的第一管路上連接第三管道一端，所述第三管道另一端連接于氣管二通閥和風換熱器之間，所述第三管道上串聯有壓縮機。

優選的是，所述的帶熱管除霜功能的空氣源熱泵機組，其中，還包括四通閥，所述四通閥的第一端和第二端連接壓縮機的兩端；所述四通閥的第三端通過第四管道連接于氣管二通閥和水換熱器輸入端之間，所述四通閥的第四端通過第五管道連接于氣管二通閥和風換熱器之間。

優選的是，所述的帶熱管除霜功能的空氣源熱泵機組，其中，所述風換熱器設置于水換熱器上方。

一種帶熱管除霜功能的空氣源熱泵機組的除霜方法，其中，包括以下步驟：

1）當熱泵機組處于制熱狀態時，關閉液管二通閥和氣管二通閥，開啟壓縮機、膨脹閥和風換熱器，當熱泵機組處于除霜狀態時，關閉壓縮機和風換熱器，保持t₁時間；