CN103759456B - 一种空调或热泵的换热系统及其除霜方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调或热泵的换热系统，包括压缩机、室内换热器、第一节流元件、室外换热器，所述第一节流元件靠近室外换热器设置，所述室外换热器处设置有风机；所述室外换热器包括可在蒸发器模式与冷凝器模式间切换的第一室外换热器和第二室外换热器，所述第一室外换热器、第二室外换热器的一端分别通过可控电磁阀连接压缩机或室内换热器，第一室外换热器、第二室外换热器的另一端通过控制阀相连接或者连接室内换热器，第一室外换热器和第二室外换热器相连接时，第一节流元件串联在两者之间。本发明还公开了一种基于上述换热系统的除霜方法。本发明的换热系统在除霜过程中保持向室内供热，保证了室内的舒适性。

Description

一种空调或热泵的换热系统及其除霜方法

技术领域

本发明涉及换热系统，具体涉及一种空调或热泵的换热系统及其除霜方法。

背景技术

热泵式空调器广泛应用在当代的家庭中，热泵式空调器的正常工作过程为，压缩机向室内换热器排出高温高压制冷剂（换热介质的一种）蒸气，利用制冷剂蒸气的冷凝热向室内供热，制冷剂从室内换热器出来后，经过膨胀阀达到室外换热器，从室外换热器吸热蒸发。但是，在冬季，热泵式空调器在制热时，室外换热器表面容易出现结霜现象，影响空调器制热性能，严重时会导致空调器无法正常运行，因此，当室外换热器结霜到一定程度后必须进行除霜作业。

目前市场上最常见最有效的除霜方法是热气循环，热气循环除霜时，采用四通阀换向将室外换热器由原来蒸发器工作模式临时转换为冷凝器工作模式，同时室内换热器由原来的冷凝器工作模式转换为蒸发器工作模式，利用压缩机向室外换热器排出的高温高压制冷剂蒸气冷凝放热进行除霜，除霜结束后，重新按制热模式运行。但是，该方法的缺点是除霜过程中暂停向室内供热，甚至还要用室内吸收热量用于除霜，严重影响室内的舒适度；此外，在湿冷的天气环境下，容易出现反复除霜的情形，系统被迫在除霜和制热模式间反复切换运行，大大降低室内舒适性下降，而且影响了系统的使用寿命。

热泵式热水器的应用原理与缺点与上述的热泵式空调器相同。

上述通过四通阀切换来工作模式进行除霜的方法，在除霜开始和结束时，系统要反向运行，在原冷凝器中所积聚的液体制冷剂由于压力突然降低为吸气压力而大量涌向压缩机，容易导致液击现象，从而影响压缩机及系统的使用寿命。

此外，现有的热泵式空调器或者热泵式热水器存在设置有多个室外换热器的情况，但其中的多个室外换热器一般是并列设置，相互之间存在影响，降低制热和除霜的效果。

除上述热气循环的除霜方法外，现在还公开了不少其他的除霜技术，但是，其中的大部分结构复杂，成本较高，而且难以实现。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种空调或热泵的换热系统及其除霜方法，能在不影响室内供热的情况下，实现室外换热器的除霜作业。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种空调或热泵的换热系统，包括压缩机、室内换热器、第一节流元件、室外换热器；

所述第一节流元件靠近室外换热器设置；

所述室外换热器处设置有风机；

所述室外换热器包括可在蒸发器模式与冷凝器模式间切换的第一室外换热器和第二室外换热器；

所述第一室外换热器、第二室外换热器的一端分别通过可控电磁阀连接压缩机或室内换热器，第一室外换热器、第二室外换热器的另一端通过控制阀相连接或者连接室内换热器；

第一室外换热器和第二室外换热器相连接时，第一节流元件串联在两者之间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述室内换热器两端并联有短路控制阀。优选的，短路控制阀的位置靠近室外换热器，可大大缩短制冷剂的循环回路，当要快速除霜时，可切换短路控制阀使室内换热器两端短路，从而使作为蒸发器的室外换热器提供的热量全部用于除霜，加快除霜的进度。

作为上述技术方案的进一步改进，所述压缩机处设置有用于改变压缩机排出的制冷剂流向的四通阀，通过四通阀改变制冷剂的流向，同时切换室内换热器和室外换热器的工作模式，可实现室内制冷的功能。

进一步，所述室内换热器和室外换热器之间还设置有第二节流元件，所述第二节流元件靠近室内换热器设置。在换热系统中，节流元件靠近蒸发器模式的换热器设置，制冷剂通过节流元件后直接进入蒸发器模式的换热器，获得的效果最好。

作为上述技术方案的进一步改进，所述节流元件为毛细管或者膨胀阀。进一步，节流元件前优选设置有干燥过滤器，进一步提高制冷剂通过节流元件后的膨胀效果。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一室外换热器和第二室外换热器由至少一组换热管组成。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一室外换热器和第二室外换热器并列设置，或者依其长边方向排列在同一直线上，或者呈V字型排列。

一种基于上述换热系统的除霜方法，其特征在于，当第一室外换热器需要除霜时，第一室外换热器为冷凝器模式，第二室外换热器为蒸发器模式，可控电磁阀切换使第一室外换热器直接连接室内换热器，并且第一室外换热器、第一节流元件和第二室外换热器依次串联，从压缩机排出的高温高压制冷剂先经过室内换热器，然后经过已切换为冷凝器模式的第一室外换热器放热除霜，通过第一节流元件后，再进入处于蒸发器模式的第二室外换热器吸热蒸发，蒸发出来的制冷剂蒸气进入压缩机形成一个循环；

当第二室外换热器需要除霜时，第二室外换热器为冷凝器模式，第一室外换热器为蒸发器模式，可控电磁阀切换使第二室外换热器直接连接室内换热器，并且第二室外换热器、第一节流元件和第一室外换热器依次串联，从压缩机排出的高温高压制冷剂先经过室内换热器，然后经过已切换为冷凝器模式的第二室外换热器放热除霜，通过第一节流元件后，再进入处于蒸发器模式的第一室外换热器吸热蒸发，蒸发出来的制冷剂蒸气进入压缩机形成一个循环。

本发明的有益效果是：

对比现有技术，本发明的换热系统设置有第一室外换热器和第二室外换热器，在制热工作模式时，第一室外换热器和第二室外换热器并联设置，且都为蒸发器，室内换热器为冷凝器，室外换热器吸收外界热量供应给室内换热器；在除霜工作模式时，第一室外换热器为冷凝器，第二室外换热器为蒸发器，第一室外换热器放热除霜，第二室外换热器正常工作，保持室内供热，并为第一室外换热器除霜提供热量；第一室外换热器完成除霜后，切换工作模式，第一室外换热器为蒸发器，第二室外换热器为冷凝器，第二室外换热器进行除霜作业；两个室外换热器除霜完毕后，系统再次切换为制热工作模式。本发明的换热系统在除霜过程中保持向室内供热，保证了室内的舒适性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的第一实施例的结构示意图；

图2是本发明的第一实施例在制热模式下制冷剂的流向图；

图3至图5是本发明的第一实施例在除霜模式下制冷剂的流向图；

图6是本发明的第二实施例的结构示意图；

图7是第二实施例的换热系统在制冷模式下的制冷剂流向图；

图8是本发明的第三实施例的结构示意图；

图9是本发明的第四实施例的结构示意图；

图10是本发明的第五实施例的结构示意图；

图11是本发明的第六实施例的结构示意图；

图12是室内除霜的换热系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

参照图1，本发明提供的一种空调或热泵的换热系统，包括压缩机1、室内换热器2、第一膨胀阀5和室外换热器，室外换热器包括可在蒸发器模式与冷凝器模式间切换的第一室外换热器3和第二室外换热器4，室外换热器处设置有风机（附图中未画出），第一膨胀阀5靠近室外换热器设置。其中，第一室外换热器3、第二室外换热器4的上端分别通过第一换向阀6、第二换向阀7连接压缩机1或室内换热器2，第一室外换热器3、第二室外换热器4的下端通过控制阀相连接或者连接室内换热器2，控制阀可以为单向止回阀、电磁阀、换向阀等阀门中的一种或多种的组合使用，当第一室外换热器3和第二室外换热器4相连接时，第一膨胀阀5串联在两者之间。

图2所示为第一实施例的换热系统在制热模式下的制冷剂流向图，在制热工作模式时，第一室外换热器3和第二室外换热器4都为蒸发器，室内换热器2为冷凝器，高温高压的制冷剂从压缩机1排出后，经过室内换热器2冷凝放热，然后通过第一膨胀阀5，从第一室外换热器3和第二室外换热器4的下端分别进入第一室外换热器3和第二室外换热器4吸热蒸发，这时第一室外换热器3和第二室外换热器4并联，提高吸热的效率，蒸发后的制冷剂蒸气从第一室外换热器3和第二室外换热器4的上端排出，汇流后再进入压缩机1，完成一个循环。

参照图3、图4，图3所示为第一室外换热器3处于除霜工作模式，第一室外换热器3切换为冷凝器模式，第二室外换热器4为蒸发器模式，第一换向阀6切换使第一室外换热器3直接连接室内换热器2，并且第一室外换热器3、第一膨胀阀5和第二室外换热器4依次串联，高温高压的制冷剂从压缩机1排出后，经过室内换热器2冷凝放热，然后经过第一室外换热器3放热除霜，通过第一膨胀阀5后，再进入第二室外换热器4吸热蒸发，蒸发出来的制冷剂蒸气进入压缩机1形成一个循环；图4所示为第二室外换热器4处于除霜工作模式，第一室外换热器3完成除霜后，切换工作模式，第一室外换热器3为蒸发器，第二室外换热器4为冷凝器，第二换向阀7切换使第二室外换热器4直接连接室内换热器2，并且第二室外换热器4、第一膨胀阀5和第一室外换热器3依次串联，高温高压的制冷剂从压缩机1排出后，经过室内换热器2冷凝放热，然后经过第二室外换热器4放热除霜，通过第一膨胀阀5后，再进入第一室外换热器3吸热蒸发，蒸发出来的制冷剂蒸气进入压缩机1形成一个循环。

进一步，在室内换热器2的两端还可以并联有短路控制阀8。当要快速除霜时，可切换短路控制阀8使室内换热器2两端短路，从而使作为蒸发器的室外换热器提供的热量全部用于除霜，加快除霜的进度，如图5所示，则为第一室外换热器3快速除霜时制冷剂的流向图。

进一步，在第一膨胀阀5前优选设置有干燥过滤器15。

实施例二：

参照图6，本发明提供的第二实施例，其与第一实施例的区别在于，在压缩机1处加装四通阀9，并在室内换热器2和室外换热器之间设置第二膨胀阀10，第二膨胀阀10靠近室内换热器2设置，第二膨胀阀10前优选设置有干燥过滤器15，另外，增设一些相关的控制阀门，以改变制冷剂的流向。四通阀910用于改变压缩机1排出的制冷剂的流向，可使制冷剂从压缩机1排出后先流经室外换热器放热，再经第二膨胀阀10，到达室内换热器2进行吸热，最后回流到压缩机1内，完成制冷循环，如图7所示。

实施例三：

参照图8，图8所示为在第二实施例的基础上进一步改进的一种换热系统，其第一室外换热器3和第二室外换热器4分别由多组换热管组成，并且呈V字型排列，风机11设置在V字的开口处正对第一室外换热器3和第二室外换热器4，本实施例中的室外换热器换热效果好，适合大型的制热或制冷设备使用，如中央空调。

实施例四：

参照图9，图9所示为在第二实施例的基础上进一步改进的另一种换热系统，其第一室外换热器3和第二室外换热器4依其长边方向排列在同一直线上，两者在除霜时不会互相影响，除霜效果更好。当设置一个风机11时，风机11正对第一室外换热器3和第二室外换热器4互相靠近的一端设置，中间的风力最大，换热效果好，四周的风力最小，易结霜，制热模式下，可使制冷剂从中间位置进入室外换热器，提高换热的效果，除霜时，可使制冷剂从周边进入室外换热器，除霜的效果更好。

此外，在本实施例的基础上还可设置两台风机，两台风机分别正对第一室外换热器3和第二室外换热器4，并且两台风机分开调控，如当第一室外换热器3除霜时，正对第一室外换热器3的风机可停止工作，而另一台风机保持运作。分开调控在不影响换热效果的前提下，可以达到节能环保的效果。

实施例五：

参照图10，图10所示为在第二实施例的基础上进一步改进的另一种换热系统，其中，第一室外换热器3和第二室外换热器4并列设置，但同一时间内，制冷剂在第一室外换热器3和第二室外换热器4中的流向相反，提高换热和除霜的效果。

实施例六：

参照图11，图11所示为本发明的第六实施例，上述五个实施例中，在制热或制冷模式下，第一室外换热器3和第二室外换热器4是并联设置，而本发明的第六实施例，第一室外换热器3和第二室外换热器4一直保持串联连接，如图11，第一室外换热器3和第二室外换热器4之间连接有第三膨胀阀12，第三膨胀阀12两端设置有短路阀I 13。本实施例公开了一种多个室外换热器串联连接的结构，同样实现了除霜不影响室内制热的效果。

本发明的换热系统设置有第一室外换热器3和第二室外换热器4，在制热工作模式时，第一室外换热器3和第二室外换热器4都为蒸发器，室内换热器2为冷凝器，室外换热器吸收外界热量供应给室内换热器2；在除霜工作模式时，第一室外换热器3为冷凝器，第二室外换热器4为蒸发器，第一室外换热器3放热除霜，第二室外换热器4正常工作，保持室内供热，并为第一室外换热器3除霜提供热量；第一室外换热器3完成除霜后，切换工作模式，第一室外换热器3为蒸发器，第二室外换热器4为冷凝器，第二室外换热器4进行除霜作业；两个室外换热器除霜完毕后，系统再次切换为制热工作模式。本发明的换热系统在除霜过程中保持向室内供热，保证了室内的舒适性。

此外，如图12所示，在某些特殊的环境下，可把本换热系统反过来使用。当用于室内制冷时，可设置两个室内换热器，两个室内换热器组成除霜回路，当换热器由于长时间制冷而结霜时，可启动除霜模式，使室内换热器自动转换为冷凝器进行除霜。

以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种空调或热泵的换热系统，包括压缩机、室内换热器、第一节流元件、室外换热器；

所述第一节流元件靠近室外换热器设置；

所述室外换热器处设置有风机；

其特征在于，所述室内换热器两端并联有短路控制阀；

所述室外换热器包括可在蒸发器模式与冷凝器模式间切换的第一室外换热器和第二室外换热器；

所述第一室外换热器、第二室外换热器的一端分别通过可控电磁阀连接压缩机或室内换热器，第一室外换热器、第二室外换热器的另一端通过控制阀相连接或者连接室内换热器；

当第一室外换热器和第二室外换热器相连接时，第一节流元件串联在两者之间；

所述第一室外换热器和第二室外换热器由至少一组换热管组成；

所述第一室外换热器和第二室外换热器依其长边方向排列在同一直线上，风机正对第一室外换热器和第二室外换热器互相靠近的一端设置，制热模式下，使制冷剂从中间位置进入室外换热器，除霜时，使制冷剂从直线两端进入室外换热器。

2.根据权利要求1所述的一种空调或热泵的换热系统，其特征在于：所述压缩机处设置有用于改变压缩机排出的制冷剂流向的四通阀。

3.根据权利要求2所述的一种空调或热泵的换热系统，其特征在于：所述室内换热器和室外换热器之间还设置有第二节流元件，所述第二节流元件靠近室内换热器设置。

4.根据权利要求1或3所述的一种空调或热泵的换热系统，其特征在于：所述节流元件为毛细管或者膨胀阀。

5.根据权利要求4所述的一种空调或热泵的换热系统，其特征在于：所述节流元件前设置有干燥过滤器。

6.一种基于权利要求1至3任一所述的换热系统的除霜方法，其特征在于，当第一室外换热器需要除霜时，第一室外换热器为冷凝器模式，第二室外换热器为蒸发器模式，可控电磁阀切换使第一室外换热器直接连接室内换热器，并且第一室外换热器、第一节流元件和第二室外换热器依次串联，从压缩机排出的高温高压制冷剂先经过室内换热器，然后经过已切换为冷凝器模式的第一室外换热器放热除霜，通过第一节流元件后，再进入处于蒸发器模式的第二室外换热器吸热蒸发，蒸发出来的制冷剂蒸气进入压缩机形成一个循环；

当第二室外换热器需要除霜时，第二室外换热器为冷凝器模式，第一室外换热器为蒸发器模式，可控电磁阀切换使第二室外换热器直接连接室内换热器，并且第二室外换热器、第一节流元件和第一室外换热器依次串联，从压缩机排出的高温高压制冷剂先经过室内换热器，然后经过已切换为冷凝器模式的第二室外换热器放热除霜，通过第一节流元件后，再进入处于蒸发器模式的第一室外换热器吸热蒸发，蒸发出来的制冷剂蒸气进入压缩机形成一个循环。