CN210718204U - 一种带节能除霜循环功能的热泵系统 - Google Patents

Abstract

一种带节能除霜循环功能的热泵系统，包括压缩机、冷凝器和节流装置，冷凝器分别与压缩机、节流装置相连接，还包括换流器和套管式蒸发器，换流器分别与冷凝器、节流装置、套管式蒸发器连接，套管式蒸发器分别与压缩机和节流装置连接，换流器包括按直线排列的低压腔段、换流腔段和高压腔段，套管式蒸发器上设有外管和内管，低压腔段分别与节流装置、内管连通，低压腔段通过换流腔段与外管连通，高压腔段与外管连通，外管与压缩机连接，内管与节流装置连接。本实用新型的热泵系统保证在不停机、非反向融霜和电加热的情况下，有效提升热泵舒适度和安全性，提高融霜效率并节约能源。

Description

一种带节能除霜循环功能的热泵系统

技术领域

本实用新型涉及热泵系统领域，特别涉及一种带节能除霜循环功能的热泵系统。

背景技术

空气源热泵系统在寒冷地区运行均不可避免遇到结霜问题，因此低温工况的空气源热泵蒸发器的结霜除霜问题，一直是热泵领域急需解决的难题之一，传统冷暖型热泵系统一般通过四通阀进行反循环，利用原蒸发器做冷凝器进行融霜，或者在蒸发器上设置电加热装置等手段进行除霜。采用传统手段除霜的热泵系统，将严重影响热泵使用的舒适度，以及由于正反循环蒸发器与冷凝器作用互换，将造成换热结构不匹配，换热效率明显下降的问题；而采用电加热装置除霜更是将浪费宝贵的电力资源。

因此，如何构建新的除霜技术，在不需反向循环除霜以及不添加电加热装置除霜的前提下，有效进行热泵系统除霜，改善热泵使用舒适度，并提高热泵除霜时的系统效率，已经成为本领域技术人员急需解决的问题。

因此，有必要做进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种结构简单、除霜效果好、高效节能、提升用户体验的带节能除霜循环功能的热泵系统，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种带节能除霜循环功能的热泵系统，包括压缩机、冷凝器和节流装置，所述冷凝器分别与压缩机、节流装置相连接，其特征在于：还包括换流器和套管式蒸发器，所述换流器分别与冷凝器、节流装置、套管式蒸发器连接，套管式蒸发器分别与压缩机和节流装置连接，所述换流器包括按直线排列的低压腔段、换流腔段和高压腔段，套管式蒸发器上设有外管和内管，低压腔段分别与节流装置、内管连通，低压腔段通过换流腔段与外管连通，高压腔段与外管连通，外管与压缩机连接，内管与节流装置连接；热泵系统包含非除霜运行模式以及正向供热除霜模式。

所述低压腔段和高压腔段分别位于换流腔段的两侧，换流腔段通过孔形通道分别与低压腔段、高压腔段连通。

所述低压腔段包括低压入口管、低压腔、低压出口管，低压出口管上设有第一电磁阀，低压入口管与节流装置连接，低压出口管与内管连接。

所述换流腔段包括换流腔和出口管，所述孔形通道包括第一孔形通道和第二孔形通道，出口管设置在第一孔形通道同侧，出口管与外管相通；换流腔内设有滑块，滑块滑动至第一孔形通道时堵住第一孔形通道与出口管，使低压腔与出口管不连通，滑块滑动至第二孔形通道时堵住第二孔形通道，使第一孔形通道与出口管连通，进而使低压腔与出口管连通。

所述高压腔段包括高压入口管、高压腔和高压出口管，高压腔通过第二孔形通道与换流腔连通，高压出口管与外管连通。

所述压缩机与换流器通过除霜管路连接，高压入口管与压缩机通过除霜管路连通。

所述外管和内管组成套管，套管式蒸发器上设有外翅片，外翅片设置于外管外侧。

所述除霜管路上设有第二电磁阀。

所述非除霜运行模式，工质从压缩机排出后进入冷凝器，经过节流装置后进入换流器，经过换流器的转换流道，进入套管式蒸发器的外管进行蒸发，最后返回压缩机继续循环过程。

进一步地，正向供热除霜模式包括除霜循环模式和供热循环模式。

进一步地，除霜循环模式，部分制冷工质在第二电磁阀的控制下从冷凝器的进口处分流进除霜管路，进入换流器，随后进入套管式蒸发器的外管进行冷凝除霜，最后循环回节流装置前与剩余制冷工质汇合。

进一步地，供热循环模式，部分制冷工质分流进除霜管路后剩余的制冷工质，正常通过节流装置节流后，在第一电磁阀和换流器作用下进入套管式蒸发器的内管进行蒸发换热，最后返回压缩机继续循环过程。

本实用新型的热泵系统克服现有的传统热泵系统通过四通阀进行反循环，利用原蒸发器做冷凝器进行融霜，或者在蒸发器上设置电加热装置等手段进行除霜带来的热泵使用舒适度明显下降，以及由于正反循环蒸发器与冷凝器作用互换，将造成换热结构不匹配，换热效率显著下降的不足。与现有技术相比，本实用新型的技术方案的有益技术效果是：不采用反向循环除霜，避免换热结构不匹配而性能降低，不添加电加热装置，节约电能资源；采用正向除霜，有效提升热泵系统除霜效率，改善热泵使用舒适度，并提高热泵除霜时的系统效率，而且结构简洁、易维护。其具有结构简单、除霜效果好、高效节能、提升用户体验的特点。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中热泵系统的结构原理图。

图2为本实用新型一实施例中换流器的内部结构图。

图3为本实用新型一实施例中套管式蒸发器的结构示意图。

图4为图3中A-A方向的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

参见图1-图4，本带节能除霜循环功能的热泵系统，包括压缩机1、冷凝器2和节流装置3，冷凝器2分别与压缩机1、节流装置3相连接，还包括换流器5和套管式蒸发器6，换流器5分别与冷凝器2、节流装置3、套管式蒸发器6连接，套管式蒸发器6分别与压缩机1和节流装置3连接，换流器5包括按直线排列的低压腔段51、换流腔段52和高压腔段53，套管式蒸发器6上设有外管61和内管62，低压腔段51分别与节流装置3、内管62连通，低压腔段51通过换流腔段52与外管61连通，高压腔段53与外管61连通，外管61与压缩机1连接，内管62与节流装置3连接；热泵系统包含非除霜运行模式以及正向供热除霜模式。

低压腔段51和高压腔段53分别位于换流腔段52的两侧，换流腔段52通过孔形通道分别与低压腔段51、高压腔段53连通。

低压腔段51包括低压入口管511、低压腔512、低压出口管513，低压出口管513上设有第一电磁阀8，低压入口管511与节流装置3连接，低压出口管513与内管62连接。

换流腔段52包括换流腔521和出口管523，孔形通道包括第一孔形通道54和第二孔形通道55，出口管523设置在第一孔形通道54同侧，出口管523与外管61连通；换流腔521内设有滑块522，滑块522滑动至第一孔形通道54时堵住第一孔形通道54与出口管523，使低压腔512与出口管523不连通，滑块522滑动至第二孔形通道55时堵住第二孔形通道55，使第一孔形通道54与出口管523连通，进而使低压腔512与出口管523连通。

高压腔段53包括高压入口管531、高压腔532和高压出口管533，高压腔532通过第二孔形通道55与换流腔521连通，高压出口管533与外管61连通。

压缩机1与换流器5通过除霜管路4连接，高压入口管531与压缩机1通过除霜管路4连通。

外管61和内管62组成套管，套管式蒸发器6上设有外翅片63，外翅片63设置于外管61外侧。套管式蒸发器6的换热管可用套管或者双通道圆管，优选地，以套管为宜。

除霜管路4上设有第二电磁阀7。

非除霜运行模式，工质从压缩机1排出后进入冷凝器2，经过节流装置3后进入换流器5，经过换流器5的转换流道，进入套管式蒸发器6的外管61进行蒸发，最后返回压缩机1继续循环过程。

正向供热除霜模式包括除霜循环模式和供热循环模式。

除霜循环模式，部分制冷工质在第二电磁阀7的控制下从冷凝器2的进口处分流进除霜管路4，进入换流器5，随后进入套管式蒸发器6的外管61进行冷凝除霜，最后循环回节流装置3前与剩余制冷工质汇合。

供热循环模式，部分制冷工质分流进除霜管路4后剩余的制冷工质，正常通过节流装置3节流后，在第一电磁阀8和换流器5作用下进入套管式蒸发器6的内管62进行蒸发换热，最后返回压缩机1继续循环过程。

本带节能除霜循环功能的热泵系统的工作原理：

当系统非结霜工况运行时：第二电磁阀7关闭，高压气态工质从系统的压缩机1进入冷凝器2进行冷凝换热，随后通过节流装置3进行节流变成低温低压流体，随后通过换流器5的低压入口管511进入换流器低压腔512，此时第一电磁阀8也关闭，低温低压(但仍然是正压)的制冷工质通过第一孔形通道54，将滑块522推向第二孔形通道55侧(运行开始时，由于关闭第一电磁阀8，换流器高压腔532的压力将明显低于换流器低压腔512的压力)，此时，第一孔形通道54与换流腔521的出口管523连通，低温低压的制冷工质进入套管式蒸发器6的外管61内，与管外换热介质进行蒸发换热，最后，蒸发后的气态制冷工质返回压缩机1继续循环过程。

当系统结霜工况运行时：第一电磁阀8、第二电磁阀7开启，高压气态工质从系统的压缩机1排出后，部分工质分流进除霜管路4，通过换流器5的高压入口管531进入高压腔532，其余的制冷工质进入冷凝器2进行冷凝换热，随后通过节流装置3进行节流，随后通过换流器5的低压入口管511进入换流器低压腔512，此时，由于换流器5的低压腔512以及换流腔521均处于低压，而高压腔532处于高压，滑块522被高压工质通过第二孔形通道55推至第一孔形通道54侧，滑块522将第一孔形通道54与出口管523均封堵，此时，高压腔532的高温制冷剂进入套管式蒸发器6的外管61内进行冷凝放热，部分热量被套管式蒸发器6的结霜吸收，从而迅速融霜，融霜后外管61内的高压中温制冷剂汇流到节流装置3的入口参与热泵循环。另一边，换流器低压腔512的低温低压制冷工质，通过开启的第一电磁阀8，经过低压出口管513，进入套管式蒸发器6的内管62内，吸收外管61高温制冷剂的部分热量进行蒸发换热，最后，内管62内的气态制冷工质返回压缩机1继续循环过程。

本带节能除霜循环功能的热泵系统通过电磁阀和换流器5共同控制制冷剂的流向，在热泵非结霜条件运行时，制冷工质在第一电磁阀8、第二电磁阀7和换流器5作用下进入套管式蒸发器6的外管进行蒸发换热；在热泵结霜条件运行时，部分制冷工质在第二电磁阀7和换流器5作用下从冷凝器2的进口处分流，进入套管式蒸发器6的外管61进行冷凝除霜，而正常通过节流装置3节流后的工质在第一电磁阀8和换流器5的作用下进入套管式蒸发器6的内管62进行蒸发换热。最终保证在不停机、非反向融霜和电加热的情况下，有效提升热泵舒适度和安全性，提高融霜效率并节约能源。

上述为本实用新型的优选方案，显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种带节能除霜循环功能的热泵系统，包括压缩机(1)、冷凝器(2)和节流装置(3)，所述冷凝器(2)分别与压缩机(1)、节流装置(3)相连接，其特征在于：还包括换流器(5)和套管式蒸发器(6)，所述换流器(5)分别与冷凝器(2)、节流装置(3)、套管式蒸发器(6)连接，套管式蒸发器(6)分别与压缩机(1)和节流装置(3)连接，所述换流器(5)包括按直线排列的低压腔段(51)、换流腔段(52)和高压腔段(53)，套管式蒸发器(6)上设有外管(61)和内管(62)，低压腔段(51)分别与节流装置(3)、内管(62)连通，低压腔段(51)通过换流腔段(52)与外管(61)连通，高压腔段(53)与外管(61)连通，外管(61)与压缩机(1)连接，内管(62)与节流装置(3)连接。

2.根据权利要求1所述带节能除霜循环功能的热泵系统，其特征在于：所述低压腔段(51)和高压腔段(53)分别位于换流腔段(52)的两侧，换流腔段(52)通过孔形通道分别与低压腔段(51)、高压腔段(53)连通。

3.根据权利要求2所述带节能除霜循环功能的热泵系统，其特征在于：所述低压腔段(51)包括低压入口管(511)、低压腔(512)、低压出口管(513)，低压出口管(513)上设有第一电磁阀(8)，低压入口管(511)与节流装置(3)连接，低压出口管(513)与内管(62)连接。

4.根据权利要求3所述带节能除霜循环功能的热泵系统，其特征在于：所述换流腔段(52)包括换流腔(521)和出口管(523)，所述孔形通道包括第一孔形通道(54)和第二孔形通道(55)，出口管(523)设置在第一孔形通道(54)同侧，出口管(523)与外管(61)连通；换流腔(521)内设有滑块(522)，滑块(522)滑动至第一孔形通道(54)时堵住第一孔形通道(54)与出口管(523)，使低压腔(512)与出口管(523)不连通，滑块(522)滑动至第二孔形通道(55)时堵住第二孔形通道(55)，使第一孔形通道(54)与出口管(523)连通，进而使低压腔(512)与出口管(523)连通。

5.根据权利要求4所述带节能除霜循环功能的热泵系统，其特征在于：所述高压腔段(53)包括高压入口管(531)、高压腔(532)和高压出口管(533)，高压腔(532)通过第二孔形通道(55)与换流腔(521)连通，高压出口管(533)与外管(61)连通。

6.根据权利要求5所述带节能除霜循环功能的热泵系统，其特征在于：所述压缩机(1)与换流器(5)通过除霜管路(4)连接，高压入口管(531)与压缩机(1)通过除霜管路(4)连通。

7.根据权利要求1所述带节能除霜循环功能的热泵系统，其特征在于：所述外管(61)和内管(62)组成套管，套管式蒸发器(6)上设有外翅片(63)，外翅片(63)设置于外管(61)外侧。

8.根据权利要求6所述带节能除霜循环功能的热泵系统，其特征在于：所述除霜管路(4)上设有第二电磁阀(7)。

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