專利名稱：一種空氣源熱泵熱水器熱氣旁通除霜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣源熱泵除霜技術(shù)領(lǐng)域，尤其為空氣源熱泵熱水器的熱氣旁通除霜
裝直。
背景技術(shù)：
空氣源熱泵作為一種熱量的泵送裝置，其利用制冷劑的熱力循環(huán)，從空氣中吸收熱量，并實(shí)現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移。隨著熱泵技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，空氣源熱泵被廣泛應(yīng)用在空調(diào)制冷、供暖熱水等行業(yè)。但空氣源熱泵在冬季低溫環(huán)境下運(yùn)行時，根據(jù)熱量傳遞規(guī)律，蒸發(fā)器中的冷媒要從環(huán)境中吸收熱量，則蒸發(fā)溫度必須要低于室外環(huán)境溫度，當(dāng)翅片管表面溫度低于空氣露點(diǎn)溫度時，空氣中的水蒸氣便會凝結(jié)，當(dāng)此溫度低于o°c時，凝露便以疏松的冰晶體形式堆積在翅片管表面形成霜層。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)器出口過熱度減小，制冷劑流量降低，制熱量衰減，嚴(yán)重時導(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，必須要考慮機(jī)組的除霜問題。目前，空氣源熱泵熱水器最常用的除霜方式有兩種:逆循環(huán)除霜和熱氣旁通除霜。逆循環(huán)除霜:該除霜方法通過四通換向閥，改變制冷劑的流向，使壓縮機(jī)排出的高溫高壓蒸汽通過四通閥換 向，進(jìn)入到蒸發(fā)器中進(jìn)行除霜，當(dāng)蒸發(fā)器盤管溫度上升到某一溫度值時，除霜結(jié)束。該除霜方式，會影響到熱泵熱水器的供水，即在除霜期間，無法為用戶提供有效水溫的熱水，同時經(jīng)過除霜后，原有的熱水溫度會降低，從能量角度講，這種除霜過程的損失，相當(dāng)于兩倍除霜時間的停機(jī)，另外，四通閥頻繁換向會影響其壽命和可靠性。熱氣旁通除霜:該除霜方法不改變制冷劑的流向，機(jī)組在除霜過程中保持制熱工作狀態(tài)不變，壓縮機(jī)排出的高溫氣體直接旁通一部分至蒸發(fā)器中進(jìn)行融霜。此種融霜方式由于高壓側(cè)冷媒的熱量還是來自于蒸發(fā)器中吸收的熱量，當(dāng)氣溫較低，除霜不夠快時，將沒有足夠的熱量吸收，會使主機(jī)進(jìn)入保護(hù)性停機(jī)。如采用簡單的旁通，則易產(chǎn)生壓縮機(jī)的液擊現(xiàn)象。同時，在除霜過程中，因壓縮機(jī)排氣量減少，會影響加熱熱水的效果，無法滿足正常熱水量的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述除霜方法存在的不足，提出一種空氣源熱泵熱水
器熱氣旁通除霜裝置。該除霜裝置通過提高壓縮機(jī)吸氣溫度及壓力，改善壓縮機(jī)低溫環(huán)境下的工作狀況，在除霜過程不影響熱水水溫，有效提高了熱泵熱水器機(jī)組整體運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種空氣源熱泵熱水器熱氣旁通除霜裝置，包括主要由壓縮機(jī)、制熱電磁閥、水側(cè)換熱器、儲液器、干燥過濾器、膨脹閥、空氣側(cè)換熱器、氣液分離器、回氣電磁閥和高低壓控制開關(guān)組成的空氣源熱泵熱水器，及主要由熱氣旁通電磁閥、單向閥、回氣旁通電磁閥、除霜節(jié)流機(jī)構(gòu)、冷媒加熱器組成的熱氣旁通除霜裝置，其中:熱氣旁通閥和單向閥設(shè)置在所述壓縮機(jī)排氣口和所述空氣側(cè)換熱器進(jìn)液口之間的管道上；在所述空氣側(cè)換熱器的出液口與所述氣液分離器的進(jìn)液口之間增加回氣旁通管路及冷媒加熱器，并在該回氣旁通管路上連接回氣旁通電磁閥及節(jié)流機(jī)構(gòu)。本發(fā)明在所述的空氣側(cè)換熱器為翅片管式換熱器，并在翅片上設(shè)置有翅片溫度傳感器。本發(fā)明在所述的水側(cè)換熱器為板式換熱器或套管式換熱器。本發(fā)明所述的節(jié)流機(jī)構(gòu)為膨脹閥或毛細(xì)管。本發(fā)明的有益效果在于:
1)與常規(guī)熱泵相比，在空氣側(cè)換熱器出口與氣液分離器進(jìn)口之間增加回氣旁通管路與除霜節(jié)流機(jī)構(gòu)，對除霜后冷凝的制冷劑液體進(jìn)行節(jié)流降壓，有利于后續(xù)液態(tài)制冷劑的蒸發(fā)；
2)增加了冷媒加熱器，對制冷劑進(jìn)行熱量補(bǔ)償，大大縮短除霜所需時間；且冷媒加熱器的功率可以調(diào)節(jié)，能夠根據(jù)系統(tǒng)除霜對于熱量的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)能量節(jié)約并提高熱量的利用效率。3)該除霜裝置通過提高壓縮機(jī)吸氣溫度及壓力，并防止壓縮機(jī)吸氣帶液，改善壓縮機(jī)低溫環(huán)境下的工作狀況，有效提高熱泵熱水器機(jī)組整體運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。除霜過程壓縮機(jī)不停機(jī)，除霜時間短、效果好，除霜過程不影響熱水器水溫。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中:1、壓縮機(jī)，2、制熱電磁閥，3、水側(cè)換熱器，4、儲液器，5、干燥過濾器，6、視液鏡，7、膨脹閥，8、單向閥，9、翅片溫度傳感器，10、空氣側(cè)換熱器，11、軸流風(fēng)機(jī)，12、環(huán)境溫度傳感器，13、回氣旁通電磁閥，14、氣液分離器，15、回氣電磁閥，16、除霜節(jié)流機(jī)構(gòu)，17、冷媒加熱器，18、熱氣旁通電磁閥，19、吸氣溫度傳感器，20、高低壓控制開關(guān)，21、高低壓力表，22、排氣溫度傳感器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明不局限以下實(shí)施例。如圖1所示:本實(shí)施例所述的空氣源熱泵熱水器熱氣旁通除霜裝置是在現(xiàn)有主要由壓縮機(jī)1、制熱電磁閥2、水側(cè)換熱器3、儲液器4、干燥過濾器5、視液鏡6、膨脹閥7、空氣側(cè)換熱器10、軸流風(fēng)機(jī)11、氣液分離器14、回氣電磁閥15、吸氣溫度傳感器19、高低壓控制開關(guān)20、高低壓力表21、排氣溫度傳感器22組成的空氣源熱泵熱水器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，還設(shè)置有主要由熱氣旁通電磁閥18、單向閥8、翅片溫度傳感器9、環(huán)境溫度傳感器12、回氣旁通電磁閥13、除霜節(jié)流機(jī)構(gòu)16、冷媒加熱器17組成的熱氣旁通除霜裝置。其中:熱氣旁通閥18和單向閥8設(shè)置在壓縮機(jī)I排氣口和空氣側(cè)換熱器10進(jìn)液口之間的管道上，熱氣旁通閥18位于壓縮機(jī)I的排氣口端，單向閥8位于空氣側(cè)換熱器10進(jìn)液口端。在空氣側(cè)換熱器10出液口與氣液分離器14進(jìn)液口之間增加回氣旁通管路及冷媒加熱器17，并在回氣旁通管路上連接有回氣旁通電磁閥13及除霜節(jié)流機(jī)構(gòu)16。翅片溫度傳感器9設(shè)置在空氣側(cè)換熱器10中間位置翅片上，環(huán)境溫度傳感器12設(shè)置在機(jī)組側(cè)面殼體上。通過反饋的翅片溫度及環(huán)境溫度，來判斷結(jié)霜情況，進(jìn)而控制除霜程序的啟動與停止。冷媒加熱器17(已另案申請專利)，除霜節(jié)流機(jī)構(gòu)16采用的是膨脹閥或毛細(xì)管(膨脹閥調(diào)節(jié)范圍相對較大，但毛細(xì)管成本較低，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體情況進(jìn)行選用)?？諝庠礋岜脽崴髟谡９ぷ鲿r，由壓縮機(jī)1、制熱電磁閥2、水側(cè)換熱器3、儲液器4、干燥過濾器5、視液鏡6、膨脹閥7、空氣側(cè)換熱器10、軸流風(fēng)機(jī)11、回氣電磁閥15、冷媒加熱器17、氣液分離器14及其管路構(gòu)成封閉回路。循環(huán)流程是:壓縮機(jī)I一制熱電磁閥2—水側(cè)換熱器3—儲液器4一干燥過濾器5—視液鏡6—膨脹閥7—空氣側(cè)換熱器10及軸流風(fēng)機(jī)11 一回氣電磁閥15—冷媒加熱器17—?dú)庖悍蛛x器14一壓縮機(jī)I。此時，制熱電磁閥2打開，熱氣旁通電磁閥18關(guān)閉；回氣電磁閥15打開，回氣旁通電磁閥13關(guān)閉；冷媒加熱器17不啟動?？諝庠礋岜脽崴髟诔獣r，由壓縮機(jī)1、熱氣旁通電磁閥18、單向閥8、空氣側(cè)換熱器10、回氣旁通電磁閥13、節(jié)流機(jī)構(gòu)16和冷媒加熱器17及其管路構(gòu)成除霜回路。除霜運(yùn)行時，循環(huán)流程是:壓縮機(jī)I一熱氣旁通電磁閥18—單向閥8—空氣側(cè)換熱器10—回氣旁通電磁閥13—節(jié)流機(jī)構(gòu)16—冷媒加熱管17—?dú)庖悍蛛x器14一壓縮機(jī)I。此時，熱氣旁通電磁閥18打開，制熱電磁閥2關(guān)閉；回氣旁通電磁閥13打開、回氣電磁閥15關(guān)閉；壓縮機(jī)I高溫排氣直接進(jìn)入空氣側(cè)換熱器10除霜，除霜后形成的冷媒液體，流經(jīng)回氣旁通電磁閥13，并經(jīng)過節(jié)流機(jī)構(gòu)16節(jié)流降壓，冷媒加熱器17啟動，使液態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，并進(jìn)行熱量補(bǔ)償，最終進(jìn)入氣液分離器14并回到壓縮機(jī)1，完成除霜循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種空氣源熱泵熱水器熱氣旁通除霜裝置，包括主要由壓縮機(jī)(I)、制熱電磁閥(2)、水側(cè)換熱器(3)、儲液器(4)、干燥過濾器(5)、膨脹閥(7)、空氣側(cè)換熱器(10)、氣液分離器(14)、回氣電磁閥(15)和高低壓控制開關(guān)(20)組成的空氣源熱泵熱水器，其特征是:還設(shè)置有主要由熱氣旁通電磁閥(18)、單向閥(8)、回氣旁通電磁閥(13)、節(jié)流機(jī)構(gòu)(16)、冷媒加熱器(17)組成的熱氣旁通除霜裝置，其中:熱氣旁通閥和單向閥設(shè)置在所述壓縮機(jī)排氣口和所述空氣側(cè)換熱器進(jìn)液口之間的管道上；在所述空氣側(cè)換熱器的出液口與所述氣液分離器的進(jìn)液口之間增加回氣旁通管路及冷媒加熱器，并在該回氣旁通管路上連接回氣旁通電磁閥(13)及節(jié)流機(jī)構(gòu)(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣源熱泵熱水器熱氣旁通除霜裝置，其特征是:在所述的空氣側(cè)換熱器(10)為翅片管式換熱器并在翅片上設(shè)置有翅片溫度傳感器(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣源熱泵熱水器熱氣旁通除霜裝置，其特征是:在所述的水側(cè)換熱器(3)為板式換熱器或套管式換熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣源熱泵熱水器熱氣旁通除霜裝置，其特征是:所述的節(jié)流機(jī)構(gòu)(16)為膨脹閥或毛細(xì)管(膨脹閥調(diào)節(jié)范圍相對較大，但毛細(xì)管成本較低，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體情況進(jìn)行選用)。
全文摘要
本發(fā)明公開的空氣源熱泵熱水器熱氣旁通除霜裝置，包括主要由壓縮機(jī)(1)、制熱電磁閥(2)、水側(cè)換熱器(3)、儲液器(4)、干燥過濾器(5)、膨脹閥(7)、空氣側(cè)換熱器(10)、氣液分離器(14)、回氣電磁閥(15)和高低壓控制開關(guān)(20)組成的空氣源熱泵熱水器和主要由熱氣旁通電磁閥(18)、單向閥(8)、回氣旁通電磁閥(13)、節(jié)流機(jī)構(gòu)(16)、冷媒加熱器(17)組成的熱氣旁通除霜裝置，其中熱氣旁通閥和單向閥設(shè)置在壓縮機(jī)排氣口和空氣側(cè)換熱器進(jìn)液口之間的管道上；在空氣側(cè)換熱器的出液口與氣液分離器的進(jìn)液口之間增加回氣旁通管路及冷媒加熱器，并在回氣旁通管路上連接回氣旁通電磁閥及節(jié)流機(jī)構(gòu)。改善壓縮機(jī)低溫環(huán)境下的工作狀況，有效提高熱泵熱水器機(jī)組整體運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。
文檔編號F25B47/02GK103196262SQ20131013758
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者曹輝, 王俊鳳, 師莉莉, 馮俊樂, 張嘉 申請人:洛陽中懋環(huán)保設(shè)備有限公司