一種熱泵型中高溫制熱及除霜系統的制作方法

一種熱泵型中高溫制熱及除霜系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種熱泵型中高溫制熱及除霜系統，包括壓縮機、冷凝器、第一節流元件、蒸發器以及控制器，所述蒸發器包括主蒸發器和副蒸發器，主蒸發器和副蒸發器之間設置第二節流元件，所述副蒸發器可在蒸發器模式與冷凝器模式切換，所述副蒸發器的一端通過第一電磁閥連接于壓縮機或冷凝器，所述副蒸發器的另一端通過第二電磁閥連接于主蒸發器或冷凝器。實施本實用新型，能實現主蒸發器和副蒸發器串聯或并聯式運行，并且根據制取中高溫熱量的需要和除霜的需求，副蒸發器可自動實現冷凝器模式和蒸發器模式之間的切換，這樣可使制冷劑進行充分換熱和提高制冷劑過冷度，有利于獲得中高溫冷凝熱量，有利于改善系統性能，也有利于除霜。
【專利說明】一種熱泵型中高溫制熱及除霜系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種熱泵系統，尤其涉及一種熱泵型中高溫制熱及除霜系統。
【背景技術】
[0002]熱泵系統是利用逆卡諾原理，通過介質把熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，可以使介質相變，變成比低溫熱源更低，從而自發吸收低溫熱源熱量；經過壓縮機后的介質，又被壓縮成高溫(比高溫的水還高)高壓氣體，從而自發散熱到高溫熱源，實現從將低溫熱源“搬運”熱量到高溫熱源。普通的熱泵系統，以制冷劑工質相變方式來吸收低品位熱源中的熱量，然后以冷凝放熱的方式將熱量傳遞給高溫熱源，人們往往希望熱泵系統能輸出更高的溫度，但由于受到壓縮機出氣壓力和出氣溫度的限制，熱泵系統得到的溫度通常不高，超過此溫度壓縮機就會過熱，運行性能惡化進而保護停機，甚至整個系統無法使用。另外，當室外的溫度較低時，蒸發器表面會產生結霜現象，導致蒸發器的熱阻增加造成熱泵系統的制熱性能急劇下降，嚴重時會導致熱泵系統無法正常工作。
實用新型內容
[0003]為克服上述現有技術的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種熱交換效果好，可實現主蒸發器和副蒸發器串并聯式運行，同時副蒸發器可自動切換為冷凝器以制取中高溫熱量和蒸發器化霜的熱泵系統。
[0004]為實現上述目的，本實用新型的熱泵型中高溫制熱及除霜系統的技術方案是:一種熱泵型中高溫制熱及除霜系統，包括壓縮機、冷凝器、第一節流元件、蒸發器及控制器，所述蒸發器包括主蒸發器和副蒸發器，主蒸發器和副蒸發器之間設置第二節流元件；其中，所述副蒸發器可在蒸發器模式與冷凝器模式之間切換，所述副蒸發器的一端通過第一電磁閥連接于所述壓縮機或冷凝器，所述副蒸發器的另一端通過第二電磁閥連接于所述主蒸發器或冷凝器；所述控制器與所述第一電磁閥和第二電磁閥電性連接，控制電磁閥進出口的開閉。
[0005]作為上述方案的改進，所述主蒸發器和所述副蒸發器相鄰設置，且所述副蒸發器與主蒸發器串聯或并聯連接。
[0006]作為上述方案的改進，所述副蒸發器旁設有風機。
[0007]作為上述方案的改進，所述主蒸發器和所述副蒸發器依其長邊方向排列在同一直線上，所述副蒸發器與主蒸發器串聯連接。
[0008]進一步地，所述副蒸發器由至少一組換熱管串接組成，換熱管可集中或分組設置，并選擇最容易結霜位置的換熱管作為副蒸發器的換熱管。
[0009]作為上述方案的改進，所述節流元件為毛細管或膨脹閥。
[0010]相對于現有技術，本實用新型的有益效果為:本實用新型的熱泵型中高溫制熱及除霜系統可以在普通熱泵的基礎上稍作改動和或增加少量部件，就可制出中高溫熱量，制造簡單，成本低；能實現主蒸發器和副蒸發器串并聯式兩種工況運行，根據制取中高溫熱量的需要和強化吸熱效果的需求，副蒸發器可自動實現冷凝器和蒸發器功能之間的切換，這樣可使制冷劑管路的制冷劑進行最充分的熱交換，用于增加制冷劑過冷度和降低壓縮機出氣壓力以制取中高溫，并且有利于化霜；本實用新型的熱泵型中高溫制熱及除霜系統熱交換效果好，熱量利用率高及能制取中高溫的熱量，有利于提高制熱量和熱泵系統性能的COP值；本實用新型實施例中的副蒸發器和主蒸發器相鄰設置或依其長邊排列同一直線上，制取中高溫熱量和系統除霜時，副蒸發器切換為冷凝器模式所釋放的部分熱量傳遞給主蒸發器，有利于主蒸發器的吸熱或化霜；當副蒸發器轉換為蒸發器功能時，熱泵系統采用雙蒸發器，能夠實現快速吸熱，增強熱泵系統的熱交換效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例的附圖作簡單地介紹。
[0012]圖1是本實用新型實施例一的結構示意圖。
[0013]圖2是本實用新型實施例一在制熱模式下制冷劑的流向圖。
[0014]圖3是本實用新型實施例一在中高溫制熱和除霜模式下制冷劑的流向圖。
[0015]圖4是本實用新型實施例二的結構示意圖。
[0016]圖5是本實用新型實施例二的副蒸發器分組串接設置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例一:
[0018]如圖1所示，是本實用新型的一種熱泵型中高溫制熱及除霜系統實施例一的結構示意圖，包括壓縮機1、氣液分離器8、冷凝器2、第一節流元件3、蒸發器以及控制器(圖中未標示)，所述蒸發器包括主蒸發器4和副蒸發器5，主蒸發器4和副蒸發器5之間設有第二節流元件9 ;副蒸發器5的一端通過第一電磁閥6連接于壓縮機I或冷凝器2，副蒸發器5的另一端通過第二電磁閥7連接于冷凝器2或通過第一節流元件3連接于主蒸發器4。其中主蒸發器4、氣液分離器8、壓縮機1、冷凝器2、第二電磁閥7和第一節流元件3通過管道依次連接形成封閉的循環回路，以及在所述封閉的管道循環回路中循環的制冷劑。此時的主蒸發器4、氣液分離器8、壓縮機1、冷凝器2、第二電磁閥7、第一節流元件3以及制冷劑組成一熱泵系統:制冷劑在壓縮機I內被壓縮成為高溫高壓蒸汽進入冷凝器2，在冷凝器2內不斷放出熱量變成中溫高壓液體，中溫高壓液體制冷劑離開冷凝器2后通過第一節流元件3被釋放成為低溫低壓液體進入主蒸發器4，制冷劑在主蒸發器4內不斷吸熱成為低溫低壓蒸汽，蒸汽經過氣液分離器8后，低溫低壓蒸汽又被壓縮機I吸入，然后在壓縮機I內被壓縮成為高溫高壓蒸汽進入冷凝器2，這樣形成閉環的循環流動，循環過程伴隨不斷制冷劑相變以及吸熱和放熱過程。其中，氣液分離器8的作用是將經過蒸發器后制冷劑的氣體和液體分開，將制冷劑氣體送入壓縮機I進行再升溫，由于制冷劑的壓縮比很小，若是液體制冷劑吸進壓縮機I中，容易損壞壓機閥片甚至壓縮機I的動力部件，起到保護壓縮機I的作用，從而在主蒸發器4和壓縮機I之間設有氣液分離器8，減少機組的故障率，同時提高熱泵系統的能效。實施例一還包括單向閥10，單向閥10并聯在第二節流元件9兩端。實施例中的節流元件為毛細管或膨脹閥，只要能使熱泵系統中的中溫高壓的液體制冷劑成為低溫低壓的濕蒸汽即可。
[0019]如圖2所示，是本實用新型實施例一在制熱模式下制冷劑的流向圖，控制器打開第二電磁閥7，以及控制第二電磁閥6，使副蒸發器5與主蒸發器4并聯，此時制冷劑分成兩個回路，其中一部分制冷劑通過第一節流元件3進入主蒸發器4，另外一部分制冷劑通過第二節流元件9進入副蒸發器5，而制冷劑不能通過單向閥10，主蒸發器4和副蒸發器5并聯運行，兩個蒸發器同時運行，能高效地吸收外部空氣熱量，增強系統的熱交換效率，強化吸熱效果，降低壓縮機I的工作壓力，以制取中高溫熱量。
[0020]如圖3所示，是本實用新型實施例一在中高溫制熱和除霜模式下制冷劑的流向圖，控制器關閉第二電磁閥7，以及控制第二電磁閥6，使副蒸發器5與主蒸發器4串聯，副蒸發器5串聯在冷凝器2和主蒸發器4之間。此時，副蒸發器5切換冷凝器模式，制冷劑通過冷凝器2，再經過副蒸發器5，副蒸發器5降低制冷劑的溫度，被降低溫度的制冷劑通過單向閥10而不通過第二節流元件9，再通過第一節流元件3進入主蒸發器4。經過副蒸發器5后，制冷劑具有更低的溫度，與外界氣溫的溫差更大，通過主蒸發器4能夠更多的吸收空氣中的熱量，吸熱效果更好，吸收更多熱量后的制冷劑進入壓縮機1，由于制冷劑吸收了比以前更多的熱量，使壓縮機I在制取高溫熱量時不至于壓力過高，能夠正常運行，制冷劑再通過冷凝器2，進行熱交換后，可制取高溫熱量。在冷凝器2和副蒸發器5之間增加了副蒸發器5，能降低壓縮機I的工作壓力和冷凝器2的工作壓力，延長設備的使用壽命，同時降低了制冷劑相變前的溫度，提高制冷劑相變后的吸熱能力，能夠制取高溫熱量。同時，副蒸發器5切換冷凝器模式，能將熱量源源不斷釋放給主蒸發器4，用于系統除霜。
[0021]實施例一能夠實現在兩種工況下運行，工況1:副蒸發器5可以和主蒸發器4串聯，副蒸發器5切換為冷凝器模式，其功用是降低從冷凝器2出來的制冷劑的溫度，降低了制冷劑相變前的溫度，提高制冷劑相變后的吸熱能力，緩解壓縮機I的工作壓力，能夠制取中高溫熱量，副蒸發器將冷凝余熱傳遞給主蒸發器，用于系統除霜。工況2:副蒸發器5可以和主蒸發器4并聯，能高效地吸收外部空氣熱量，強化吸熱效果，以制取中高溫熱量。
[0022]熱泵系統在制取高溫熱量時，壓縮機I的出氣溫度和壓力往往比較高，此時系統換熱效率降低，壓縮機I運行性能下降，甚至系統不能正常運行，長期高溫運行也會影響壓縮機I及系統使用壽命，所以壓縮機I出氣溫度和壓力需要降低。本實用新型所述熱泵型中高溫制熱及除霜系統在制高溫熱量時，系統按上述工況I運行，此時副蒸發器5能降低壓縮機I出氣溫度和壓力，同時增加制冷劑過冷度；而且，所述副蒸發器將吸收部分來自冷凝器2的熱量傳遞給主蒸發器4，有利于提高制熱量和性能系數COP值。
[0023]熱泵系統的除霜方式通常為熱氣化霜，熱氣化霜時系統需要做制冷運行，即通過四通閥切換使冷劑反向運行，往往降低制熱效果，而且容易出現反復化霜的情況。本實用新型所述熱泵型中高溫制熱及除霜系統在除霜時，系統無需通過四通閥切換為制冷模式運行，系統按上述工況I運行，此時副蒸發器5切換為冷凝器模式運行，將熱量源源不斷釋放給主蒸發器4用于系統除霜。
[0024]為了進一步增強本實用新型熱泵型中高溫制熱及除霜系統的主蒸發器4和副蒸發器5的吸熱能力和除霜效果，在副蒸發器5旁設置風機11，使風由副蒸發器5吹向主蒸發器4，促進周圍的熱量循環，更有利于系統的吸熱。
[0025]實施例二:[0026]在實施例一的基礎上，本實施例二按上述工況I運行，如圖4所示，副蒸發器5和主蒸發器4串聯,主蒸發器4和副蒸發器5依其長邊方向排列在同一直線上,副蒸發器5的一端通過第一電磁閥6連接于冷凝器2，副蒸發器5的另一端通過第二電磁閥7連接于主蒸發器4，主蒸發器4和副蒸發器5之間設有第二節流元件9。此時副蒸發器5切換冷凝器模式，副蒸發器5能降低壓縮機I出氣溫度和壓力，同時增加制冷劑過冷度；而且，所述副蒸發器5將吸收部分來自冷凝器2的熱量傳遞給主蒸發器4，有利于提高制熱量和性能系數COP值。本實用新型所述熱泵型中高溫制熱及除霜系統在除霜時，系統無需通過四通閥切換為制冷模式運行，系統按上述工況I運行，此時副蒸發器5切換為冷凝器模式運行，降低制取中高溫熱量時壓縮機I的出氣壓力和出氣溫度，保障制取中高溫熱量系統的正常運行，并提高制冷劑相變后的吸熱能力，能夠制取高溫熱量，同時將熱量源源不斷釋放給主蒸發器4用于系統除霜。副蒸發器5也可以由兩組或者多組換熱管串接組成，換熱管也可集中或分組設置，并選擇最容易結霜位置的換熱管作為副蒸發器5的換熱管，如圖5所示，是本實用新型實施例二的副蒸發器分組串接設置的結構示意圖，副蒸發器5分別串接在主蒸發器4上下兩端，其制熱和除霜過程和副蒸發器5和主蒸發器4串聯的運行工況一樣，在此不再贅述。
[0027]以上所揭露的僅為本實用新型的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，因此依本實用新型權利要求所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。
【權利要求】
1.一種熱泵型中高溫制熱及除霜系統，包括壓縮機、冷凝器、第一節流元件、蒸發器以及控制器，其特征在于:所述蒸發器包括主蒸發器和副蒸發器，所述主蒸發器和副蒸發器之間設有第二節流元件；所述副蒸發器的一端通過第一電磁閥連接于所述壓縮機或冷凝器，所述副蒸發器的另一端通過第二電磁閥連接于所述主蒸發器或冷凝器；所述控制器與所述第一電磁閥和第二電磁閥電性連接。
2.如權利要求1所述的熱泵型中高溫制熱及除霜系統，其特征在于:所述主蒸發器和所述副蒸發器相鄰設置，且所述副蒸發器與主蒸發器串聯或并聯連接。
3.如權利要求2所述的熱泵型中高溫制熱及除霜系統，其特征在于:所述副蒸發器旁設有風機。
4.如權利要求1所述的熱泵型中高溫制熱及除霜系統，其特征在于:所述主蒸發器和所述副蒸發器依其長邊方向排列在同一直線上，所述副蒸發器與主蒸發器串聯連接。
5.如權利要求4所述的熱泵型中高溫制熱及除霜系統，其特征在于:所述副蒸發器由至少一組換熱管串接組成。
6.如權利要求1所述的熱泵型中高溫制熱及除霜系統，其特征在于:所述節流元件為毛細管或膨脹閥。
【文檔編號】F25B47/02GK203731763SQ201420056529
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月29日 優先權日:2014年1月29日
【發明者】平武臣 申請人:平武臣