本發(fā)明涉及空氣源熱泵，尤其是指一種恒溫供熱水的低環(huán)溫空氣源熱泵系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著對環(huán)境保護(hù)的重視，節(jié)能低碳已經(jīng)深入人心，空氣源熱泵作為一種節(jié)能技術(shù)，在城市供暖和生活熱水中獲得廣泛的應(yīng)用。但在寒冷地區(qū)，空氣源熱泵因蒸發(fā)溫度過低而冷凝溫度過高導(dǎo)致壓縮機(jī)吸排氣壓縮比過大、壓縮機(jī)有機(jī)械損壞隱患或因壓縮機(jī)排氣溫度過高而不能正常工作，從而降低了空氣源熱泵的適應(yīng)性。

2、冬季空氣源熱泵機(jī)組工作一段時(shí)間后，因環(huán)境側(cè)翅片換熱器的溫度低于室外環(huán)境溫度，在溫差及室外風(fēng)機(jī)作用下，室外環(huán)境中的水蒸汽流經(jīng)翅片換熱器時(shí)很容易快速凝結(jié)成霜吸附在翅片換熱器上，隨著熱泵機(jī)組工作的持續(xù)，霜層逐漸加厚，導(dǎo)致與室外空氣的換熱能力逐漸減弱，故熱泵機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后需進(jìn)行除霜，目前多數(shù)采用熱氟除霜，即通過四通閥的換向動(dòng)作來給翅片加熱除霜。給翅片換熱器加熱的熱量來源主要有：一是來自壓縮機(jī)的少量電熱，二是較多的從使用側(cè)水系統(tǒng)中提取的熱量，這樣導(dǎo)致使用側(cè)水系統(tǒng)中的水溫明顯下降，影響系統(tǒng)使用側(cè)的供熱甚至帶來不適。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種恒溫供熱水的低環(huán)溫空氣源熱泵系統(tǒng)及方法，其為適用于嚴(yán)寒地區(qū)、特別是低環(huán)境溫度條件下的恒溫供熱水空氣源熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在低環(huán)溫環(huán)境中實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的供熱水功能，滿足寒冷氣候下的恒溫供熱水需求。

2、為解決上述技術(shù)問題，第一方面，本發(fā)明提供一種恒溫供熱水的低環(huán)溫空氣源熱泵系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、三通閥一、氣液分離器、使用側(cè)換熱器、單向閥一、單向閥二、單向閥三、單向閥四、儲(chǔ)液器、經(jīng)濟(jì)器、節(jié)流元件一、節(jié)流元件二、三通閥二、三通閥三、風(fēng)機(jī)一、翅片換熱器一、風(fēng)機(jī)二、翅片換熱器二、三通閥四、三通閥五；

3、其中，所述壓縮機(jī)的第一端分別連接所述三通閥一、所述三通閥二和所述三通閥三各自的d接口；

4、所述壓縮機(jī)的第二端通過氣液分離器分別連接所述三通閥一的s接口以及所述三通閥二和所述三通閥三各自的s接口；

5、所述使用側(cè)換熱器的第一端連接所述三通閥一的e接口，所述使用側(cè)換熱器的第二端連接在所述單向閥三和所述單向閥四各自的第一端；

6、所述翅片換熱器一的第一端和第二端分別連接所述三通閥二和所述三通閥四各自的e接口，所述翅片換熱器二的第一端和第二端分別連接所述三通閥五和所述三通閥三各自的e接口；

7、所述翅片換熱器一的第三端和第四端連通，所述翅片換熱器二的第三端和第四端連通，所述翅片換熱器一的第三端與所述翅片換熱器二的第四端連接，所述翅片換熱器一的第四端與所述翅片換熱器二的第三端連接；

8、所述單向閥三分別連接所述翅片換熱器一的第四端以及所述翅片換熱器二的第三端；

9、所述單向閥四的第二端分別連接所述單向閥二和所述節(jié)流元件二各自的第一端；

10、所述單向閥二的第二端分別通過所述單向閥一連接所述單向閥三的第二端以及連接所述三通閥四和所述三通閥五各自的s接口；

11、所述節(jié)流元件二的第二端通過所述節(jié)流元件一連接所述經(jīng)濟(jì)器的第一端和第二端，所述經(jīng)濟(jì)器上的第三端與第一端連通、第四端與第二端連通；

12、所述經(jīng)濟(jì)器的第三端連接所述壓縮機(jī)的第三端，所述經(jīng)濟(jì)器的第四端通過所述儲(chǔ)液器分別連接所述翅片換熱器一的第三端和所述翅片換熱器二的第四端、以及分別連接所述三通閥四和所述三通閥五各自的d接口；

13、所述風(fēng)機(jī)一設(shè)置于所述翅片換熱器一的一側(cè)，所述風(fēng)機(jī)二設(shè)置于所述翅片換熱器二的一側(cè)。

14、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述三通閥一、所述三通閥二、所述三通閥三、所述三通閥四和所述三通閥五在通電時(shí)對應(yīng)的d接口和e接口導(dǎo)通，在斷電時(shí)對應(yīng)的s接口和e接口導(dǎo)通。

15、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述節(jié)流元件一、所述節(jié)流元件二均采用電子膨脹閥。

16、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述風(fēng)機(jī)一和所述翅片換熱器一通過圍護(hù)鈑金構(gòu)成風(fēng)路一，所述風(fēng)機(jī)二和所述翅片換熱器二通過圍護(hù)鈑金構(gòu)成風(fēng)路二，所述風(fēng)路一和所述風(fēng)路二彼此獨(dú)立。

17、第二方面，本發(fā)明提供一種制冷方法，利用所述的恒溫供熱水的低環(huán)溫空氣源熱泵系統(tǒng)，包括：

18、s1、控制所述三通閥一、所述三通閥四、所述三通閥五均斷電，控制所述三通閥二、所述三通閥三均通電，控制所述節(jié)流元件一關(guān)閉、所述風(fēng)機(jī)一、所述風(fēng)機(jī)二以及所述壓縮機(jī)啟動(dòng)；

19、s2、所述壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑通過管路進(jìn)入所述三通閥二和所述三通閥三各自的d接口后被分成兩路：

20、一路制冷劑從所述三通閥二的d接口流入其e接口，經(jīng)管路流向所述翅片換熱器一，在所述風(fēng)機(jī)一的作用下，高溫高壓制冷劑在所述翅片換熱器一中冷凝為常溫高壓制冷劑，隨后通過管路經(jīng)所述三通閥四的e接口流入其s接口；

21、另一路制冷劑從所述三通閥三的d接口流入e接口，經(jīng)管路流向所述翅片換熱器二，在所述風(fēng)機(jī)二的作用下，高溫高壓制冷劑在所述翅片換熱器二中冷凝為常溫高壓制冷劑，隨后通過管路經(jīng)所述三通閥五的e接口流入其s接口；

22、s3、兩路常溫高壓制冷劑通過連接管路匯合后進(jìn)入所述單向閥一，隨后再次分為兩路，并分別在所述翅片換熱器一和所述翅片換熱器二中進(jìn)一步過冷后匯合；

23、s4、匯合后的制冷劑進(jìn)入所述儲(chǔ)液器，然后流入所述經(jīng)濟(jì)器，制冷劑從所述經(jīng)濟(jì)器流出后，經(jīng)所述節(jié)流元件二節(jié)流降壓，轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪旱闹评鋭裾魵猓?/p>

24、s5、制冷劑濕蒸氣通過所述單向閥四進(jìn)入所述使用側(cè)換熱器，與工作介質(zhì)換熱，吸收熱量，實(shí)現(xiàn)制冷；

25、s6、吸熱后的制冷劑通過所述三通閥一的e接口流入s接口，經(jīng)管路流入所述氣液分離器后回到所述壓縮機(jī)，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

26、第三方面，本發(fā)明提供一種制熱方法，利用所述的恒溫供熱水的低環(huán)溫空氣源熱泵系統(tǒng)，包括：

27、s1、控制所述三通閥一通電，控制所述三通閥二、所述三通閥三、所述三通閥四和所述三通閥五均斷電，控制所述風(fēng)機(jī)一、所述風(fēng)機(jī)二以及所述壓縮機(jī)啟動(dòng)；

28、s2、所述壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑通過所述三通閥的d接口流入e接口后流出，進(jìn)入所述使用側(cè)換熱器，在所述使用側(cè)換熱器內(nèi)，制冷劑向工作介質(zhì)釋放熱量；

29、s3、制冷劑流出所述使用側(cè)換熱器后，經(jīng)所述單向閥三分成兩路：

30、一路流向所述翅片換熱器一，進(jìn)行過冷和放熱，另一路流向所述翅片換熱器二，進(jìn)行過冷和放熱；

31、s4、兩路制冷劑通過連接管路匯合成一路，進(jìn)入所述儲(chǔ)液器，從所述儲(chǔ)液器流出的制冷劑進(jìn)入所述經(jīng)濟(jì)器，進(jìn)一步釋放熱量，隨后，制冷劑再次分成兩路：

32、一路經(jīng)所述節(jié)流元件一節(jié)流降壓后，進(jìn)入所述經(jīng)濟(jì)器蒸發(fā)吸熱，并通過補(bǔ)氣口回到所述壓縮機(jī)；

33、另一路經(jīng)所述節(jié)流元件二節(jié)流降壓后，經(jīng)所述單向閥二再次分成兩路：

34、第一路制冷劑通過所述三通閥四的s接口流入e接口，進(jìn)入所述翅片換熱器一，吸收空氣中的熱量，隨后通過所述三通閥一的e接口流入s接口后流出；

35、第二路制冷劑通過所述三通閥五的s接口流入e接口，進(jìn)入所述翅片換熱器二，吸收空氣中的熱量，隨后，通過所述三通閥三的e接口流入s接口后流出；

36、s5、從所述三通閥一的s接口流出和從所述三通閥三的s接口流出的兩路制冷劑匯合后，經(jīng)過所述氣液分離器進(jìn)入壓縮機(jī)，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

37、第四方面，本發(fā)明提供一種化霜方法，利用所述的恒溫供熱水的低環(huán)溫空氣源熱泵系統(tǒng)，包括：

38、s1、當(dāng)所述翅片換熱器一達(dá)到化霜條件時(shí)，控制所述三通閥一保持原狀態(tài)通電不變，控制所述三通閥二、所述三通閥四均通電，控制所述三通閥三、所述三通閥五均斷電，控制所述風(fēng)機(jī)一停機(jī)、所述風(fēng)機(jī)二啟動(dòng)；

39、s2、所述壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑分成兩路：

40、一路從所述三通閥一的d接口流入e接口流出后進(jìn)入所述使用側(cè)換熱器，在所述使用側(cè)換熱器中，制冷劑向工作介質(zhì)釋放熱量，經(jīng)所述單向閥三后，制冷劑再次分為兩路，兩路分別進(jìn)入所述翅片換熱器一和所述翅片換熱器二的過冷管路后進(jìn)行放熱抑冰，隨后匯合進(jìn)入儲(chǔ)液器中；

41、另一路經(jīng)所述三通閥二的d接口流入e接口流出后，進(jìn)入所述翅片換熱器一，在所述翅片換熱器一中釋放熱量，進(jìn)行快速除霜，除霜后的制冷劑通過所述三通閥四的e接口流入d接口流出，經(jīng)連接管路匯入所述儲(chǔ)液器；

42、s3、從所述儲(chǔ)液器中流出的制冷劑進(jìn)入所述經(jīng)濟(jì)器，進(jìn)一步放熱過冷后分為兩路：

43、一路經(jīng)所述節(jié)流元件一節(jié)流后進(jìn)入所述經(jīng)濟(jì)器蒸發(fā)吸熱，隨后回到所述壓縮機(jī)的補(bǔ)氣口；

44、另一路經(jīng)所述節(jié)流元件二節(jié)流降壓，并經(jīng)所述單向閥二后，通過所述三通閥五的s接口流入e接口流出，并進(jìn)入所述翅片換熱器二，在所述風(fēng)機(jī)二的作用下，從環(huán)境中持續(xù)吸收熱量，吸熱后的制冷劑通過所述三通閥三的e接口流入s接口再流出，并經(jīng)過所述氣液分離器后，流回所述壓縮機(jī)，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

45、第五方面，本發(fā)明提供一種化霜方法，利用所述的恒溫供熱水的低環(huán)溫空氣源熱泵系統(tǒng)，包括：

46、s1、當(dāng)所述翅片換熱器二達(dá)到化霜條件時(shí)，控制所述三通閥一保持原狀態(tài)上電不變，控制所述三通閥二、所述三通閥五均上電，控制所述三通閥二、所述三通閥四均斷電，控制所述風(fēng)機(jī)一停機(jī)、所述風(fēng)機(jī)二啟動(dòng)；

47、s2、所述壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑分成兩路：

48、一路從所述三通閥一的e接口流出后進(jìn)入所述使用側(cè)換熱器，冷凝放熱后經(jīng)所述單向閥三分兩路分別進(jìn)入所述翅片換熱器一和所述翅片換熱器二的過冷管路進(jìn)一步放熱抑冰后，匯合進(jìn)入所述儲(chǔ)液器中；

49、另一路經(jīng)所述三通閥三的e接口進(jìn)入所述翅片換熱器二，在所述翅片換熱器二中釋放熱量，進(jìn)行快速除霜，除霜后制冷劑通過所述三通閥五的e接口流入d接口后，返回至所述儲(chǔ)液器中；

50、s3、從所述儲(chǔ)液器中流出的制冷劑在所述經(jīng)濟(jì)器節(jié)流后進(jìn)入所述經(jīng)濟(jì)器蒸發(fā)吸熱，隨后回到所述壓縮機(jī)的補(bǔ)氣口；

51、另一路則經(jīng)所述節(jié)流元件二節(jié)流降壓，并經(jīng)所述單向閥二后，通過所述三通閥四的s接口流入e接口再流出后，進(jìn)入所述翅片換熱器一，再通過所述三通閥二的e接口流入s接口再流出后，經(jīng)過所述氣液分離器流回至所述壓縮機(jī)，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

52、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

53、本發(fā)明所述的一種恒溫供熱水的低環(huán)溫空氣源熱泵系統(tǒng)及方法，熱泵機(jī)組在制熱期間可以做到壓縮機(jī)不停機(jī)，風(fēng)路一和風(fēng)路二共同從環(huán)境側(cè)吸取熱量，化霜時(shí)兩個(gè)風(fēng)路彼此獨(dú)立交替除霜，互不影響，保證系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定供熱。能夠在極端寒冷氣候下高效運(yùn)行，滿足嚴(yán)寒地區(qū)對恒溫供熱水的需求，本發(fā)明不僅可用于熱泵制熱，還兼顧部分地區(qū)的制冷需求。

54、本發(fā)明系統(tǒng)采用獨(dú)立風(fēng)路設(shè)計(jì)，化霜過程中兩個(gè)風(fēng)路（風(fēng)機(jī)和翅片換熱器）交替運(yùn)行，確保除霜時(shí)仍能持續(xù)供熱，不影響使用側(cè)的恒溫?zé)崴?yīng)。通過三通閥控制和獨(dú)立風(fēng)路的配合，化霜過程中翅片換熱器快速釋放熱量除霜，同時(shí)系統(tǒng)其他部分繼續(xù)穩(wěn)定工作，有效提高了化霜效率，減少了系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間。