一種熱泵型中高溫制熱及除霜系統(tǒng)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(tǒng)，包括壓縮機、冷凝器、第一節(jié)流元件、蒸發(fā)器以及控制器，所述蒸發(fā)器包括主蒸發(fā)器和副蒸發(fā)器，主蒸發(fā)器和副蒸發(fā)器之間設置第二節(jié)流元件，所述副蒸發(fā)器可在蒸發(fā)器模式與冷凝器模式切換，所述副蒸發(fā)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(fā)器的另一端通過第二電磁閥連接于主蒸發(fā)器或冷凝器。實施本實用新型，能實現(xiàn)主蒸發(fā)器和副蒸發(fā)器串聯(lián)或并聯(lián)式運行，并且根據(jù)制取中高溫熱量的需要和除霜的需求，副蒸發(fā)器可自動實現(xiàn)冷凝器模式和蒸發(fā)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(tǒng)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(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種熱泵系統(tǒng)，尤其涉及一種熱泵型中高溫制熱及除霜系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]熱泵系統(tǒng)是利用逆卡諾原理，通過介質(zhì)把熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，可以使介質(zhì)相變，變成比低溫熱源更低，從而自發(fā)吸收低溫熱源熱量；經(jīng)過壓縮機后的介質(zhì)，又被壓縮成高溫(比高溫的水還高)高壓氣體，從而自發(fā)散熱到高溫熱源，實現(xiàn)從將低溫熱源“搬運”熱量到高溫熱源。普通的熱泵系統(tǒng)，以制冷劑工質(zhì)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)無法使用。另外，當室外的溫度較低時，蒸發(fā)器表面會產(chǎn)生結(jié)霜現(xiàn)象，導致蒸發(fā)器的熱阻增加造成熱泵系統(tǒng)的制熱性能急劇下降，嚴重時會導致熱泵系統(tǒng)無法正常工作。
實用新型內(nèi)容
[0003]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)主蒸發(fā)器和副蒸發(fā)器串并聯(lián)式運行，同時副蒸發(fā)器可自動切換為冷凝器以制取中高溫熱量和蒸發(fā)器化霜的熱泵系統(tǒng)。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的熱泵型中高溫制熱及除霜系統(tǒng)的技術(shù)方案是:一種熱泵型中高溫制熱及除霜系統(tǒng)，包括壓縮機、冷凝器、第一節(jié)流元件、蒸發(fā)器及控制器，所述蒸發(fā)器包括主蒸發(fā)器和副蒸發(fā)器，主蒸發(fā)器和副蒸發(fā)器之間設置第二節(jié)流元件；其中，所述副蒸發(fā)器可在蒸發(fā)器模式與冷凝器模式之間切換，所述副蒸發(fā)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(fā)器的另一端通過第二電磁閥連接于所述主蒸發(fā)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(fā)器和所述副蒸發(fā)器相鄰設置，且所述副蒸發(fā)器與主蒸發(fā)器串聯(lián)或并聯(lián)連接。
[0006]作為上述方案的改進，所述副蒸發(fā)器旁設有風機。
[0007]作為上述方案的改進，所述主蒸發(fā)器和所述副蒸發(fā)器依其長邊方向排列在同一直線上，所述副蒸發(fā)器與主蒸發(fā)器串聯(lián)連接。
[0008]進一步地，所述副蒸發(fā)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(jié)霜位置的換熱管作為副蒸發(fā)器的換熱管。
[0009]作為上述方案的改進，所述節(jié)流元件為毛細管或膨脹閥。
[0010]相對于現(xiàn)有技術(shù)，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(tǒng)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(xiàn)主蒸發(fā)器和副蒸發(fā)器串并聯(lián)式兩種工況運行，根據(jù)制取中高溫熱量的需要和強化吸熱效果的需求，副蒸發(fā)器可自動實現(xiàn)冷凝器和蒸發(fā)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(tǒng)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(tǒng)性能的COP值；本實用新型實施例中的副蒸發(fā)器和主蒸發(fā)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(tǒng)除霜時，副蒸發(fā)器切換為冷凝器模式所釋放的部分熱量傳遞給主蒸發(fā)器，有利于主蒸發(fā)器的吸熱或化霜；當副蒸發(fā)器轉(zhuǎn)換為蒸發(fā)器功能時，熱泵系統(tǒng)采用雙蒸發(fā)器，能夠?qū)崿F(xiàn)快速吸熱，增強熱泵系統(tǒng)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(shù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5是本實用新型實施例二的副蒸發(fā)器分組串接設置的結(jié)構(gòu)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(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，包括壓縮機1、氣液分離器8、冷凝器2、第一節(jié)流元件3、蒸發(fā)器以及控制器(圖中未標示)，所述蒸發(fā)器包括主蒸發(fā)器4和副蒸發(fā)器5，主蒸發(fā)器4和副蒸發(fā)器5之間設有第二節(jié)流元件9 ;副蒸發(fā)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(fā)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(jié)流元件3連接于主蒸發(fā)器4。其中主蒸發(fā)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(jié)流元件3通過管道依次連接形成封閉的循環(huán)回路，以及在所述封閉的管道循環(huán)回路中循環(huán)的制冷劑。此時的主蒸發(fā)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(jié)流元件3以及制冷劑組成一熱泵系統(tǒng):制冷劑在壓縮機I內(nèi)被壓縮成為高溫高壓蒸汽進入冷凝器2，在冷凝器2內(nèi)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(jié)流元件3被釋放成為低溫低壓液體進入主蒸發(fā)器4，制冷劑在主蒸發(fā)器4內(nèi)不斷吸熱成為低溫低壓蒸汽，蒸汽經(jīng)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(nèi)被壓縮成為高溫高壓蒸汽進入冷凝器2，這樣形成閉環(huán)的循環(huán)流動，循環(huán)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(jīng)過蒸發(fā)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(fā)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(tǒng)的能效。實施例一還包括單向閥10，單向閥10并聯(lián)在第二節(jié)流元件9兩端。實施例中的節(jié)流元件為毛細管或膨脹閥，只要能使熱泵系統(tǒng)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(fā)器5與主蒸發(fā)器4并聯(lián)，此時制冷劑分成兩個回路，其中一部分制冷劑通過第一節(jié)流元件3進入主蒸發(fā)器4，另外一部分制冷劑通過第二節(jié)流元件9進入副蒸發(fā)器5，而制冷劑不能通過單向閥10，主蒸發(fā)器4和副蒸發(fā)器5并聯(lián)運行，兩個蒸發(fā)器同時運行，能高效地吸收外部空氣熱量，增強系統(tǒng)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(guān)閉第二電磁閥7，以及控制第二電磁閥6，使副蒸發(fā)器5與主蒸發(fā)器4串聯(lián)，副蒸發(fā)器5串聯(lián)在冷凝器2和主蒸發(fā)器4之間。此時，副蒸發(fā)器5切換冷凝器模式，制冷劑通過冷凝器2，再經(jīng)過副蒸發(fā)器5，副蒸發(fā)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(jié)流元件9，再通過第一節(jié)流元件3進入主蒸發(fā)器4。經(jīng)過副蒸發(fā)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(fā)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(fā)器5之間增加了副蒸發(fā)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(fā)器5切換冷凝器模式，能將熱量源源不斷釋放給主蒸發(fā)器4，用于系統(tǒng)除霜。
[0021]實施例一能夠?qū)崿F(xiàn)在兩種工況下運行，工況1:副蒸發(fā)器5可以和主蒸發(fā)器4串聯(lián)，副蒸發(fā)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(fā)器將冷凝余熱傳遞給主蒸發(fā)器，用于系統(tǒng)除霜。工況2:副蒸發(fā)器5可以和主蒸發(fā)器4并聯(lián)，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(tǒng)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(tǒng)換熱效率降低，壓縮機I運行性能下降，甚至系統(tǒng)不能正常運行，長期高溫運行也會影響壓縮機I及系統(tǒng)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(tǒng)在制高溫熱量時，系統(tǒng)按上述工況I運行，此時副蒸發(fā)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(fā)器將吸收部分來自冷凝器2的熱量傳遞給主蒸發(fā)器4，有利于提高制熱量和性能系數(shù)COP值。
[0023]熱泵系統(tǒng)的除霜方式通常為熱氣化霜，熱氣化霜時系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)在除霜時，系統(tǒng)無需通過四通閥切換為制冷模式運行，系統(tǒng)按上述工況I運行，此時副蒸發(fā)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(fā)器4用于系統(tǒng)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(tǒng)的主蒸發(fā)器4和副蒸發(fā)器5的吸熱能力和除霜效果，在副蒸發(fā)器5旁設置風機11，使風由副蒸發(fā)器5吹向主蒸發(fā)器4，促進周圍的熱量循環(huán)，更有利于系統(tǒng)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(fā)器5和主蒸發(fā)器4串聯(lián),主蒸發(fā)器4和副蒸發(fā)器5依其長邊方向排列在同一直線上,副蒸發(fā)器5的一端通過第一電磁閥6連接于冷凝器2，副蒸發(fā)器5的另一端通過第二電磁閥7連接于主蒸發(fā)器4，主蒸發(fā)器4和副蒸發(fā)器5之間設有第二節(jié)流元件9。此時副蒸發(fā)器5切換冷凝器模式，副蒸發(fā)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(fā)器5將吸收部分來自冷凝器2的熱量傳遞給主蒸發(fā)器4，有利于提高制熱量和性能系數(shù)COP值。本實用新型所述熱泵型中高溫制熱及除霜系統(tǒng)在除霜時，系統(tǒng)無需通過四通閥切換為制冷模式運行，系統(tǒng)按上述工況I運行，此時副蒸發(fā)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(tǒng)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(fā)器4用于系統(tǒng)除霜。副蒸發(fā)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(jié)霜位置的換熱管作為副蒸發(fā)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(fā)器分組串接設置的結(jié)構(gòu)示意圖，副蒸發(fā)器5分別串接在主蒸發(fā)器4上下兩端，其制熱和除霜過程和副蒸發(fā)器5和主蒸發(fā)器4串聯(lián)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(quán)利范圍，因此依本實用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種熱泵型中高溫制熱及除霜系統(tǒng)，包括壓縮機、冷凝器、第一節(jié)流元件、蒸發(fā)器以及控制器，其特征在于:所述蒸發(fā)器包括主蒸發(fā)器和副蒸發(fā)器，所述主蒸發(fā)器和副蒸發(fā)器之間設有第二節(jié)流元件；所述副蒸發(fā)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(fā)器的另一端通過第二電磁閥連接于所述主蒸發(fā)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(quán)利要求1所述的熱泵型中高溫制熱及除霜系統(tǒng)，其特征在于:所述主蒸發(fā)器和所述副蒸發(fā)器相鄰設置，且所述副蒸發(fā)器與主蒸發(fā)器串聯(lián)或并聯(lián)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的熱泵型中高溫制熱及除霜系統(tǒng)，其特征在于:所述副蒸發(fā)器旁設有風機。
4.如權(quán)利要求1所述的熱泵型中高溫制熱及除霜系統(tǒng)，其特征在于:所述主蒸發(fā)器和所述副蒸發(fā)器依其長邊方向排列在同一直線上，所述副蒸發(fā)器與主蒸發(fā)器串聯(lián)連接。
5.如權(quán)利要求4所述的熱泵型中高溫制熱及除霜系統(tǒng)，其特征在于:所述副蒸發(fā)器由至少一組換熱管串接組成。
6.如權(quán)利要求1所述的熱泵型中高溫制熱及除霜系統(tǒng)，其特征在于:所述節(jié)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(yōu)先權(quán)日:2014年1月29日
【發(fā)明者】平武臣 申請人:平武臣