[发明专利]一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组及其除霜方法

说明书

本发明公开了一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组及其除霜方法，在空气源热泵系统中设置两个并联的风冷式蒸发器，当其中一个风冷式蒸发器结霜并进入除霜模式时，通过该空气源热泵系统中的四通换向阀及节流机构的功能切换将需要除霜的蒸发器切换为过冷器，并利用该空气源热泵系统中的冷凝器出口高压高温液体制冷剂将需要除霜的蒸发器表面的霜层融化去除，实现除霜目的；另一风冷式蒸发器从环境吸热，实现持续制热。本发明具有了除霜过程中冷媒不换向的优势，可靠性较高；同时除霜过程中制热继续进行，提高了使用过程中的舒适性；并且该热泵机组除霜过程的耗能几乎可以忽略，大大提高了除霜效率。

技术领域

本发明属于制冷、空调和热泵技术领域，特别是一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组及其除霜方法。

背景技术

在我国长江中下游等地区，空气源热泵在室外低温条件下运行时，当室外侧换热器表面温度低于周围空气露点温度且低于0℃时，会导致换热器表面结霜，需要定期融霜。蒸发器表面结霜会给机组带来诸多问题，首先致使室外换热器的传热热阻增加、空气流通通道面积减小，从而导致室外换热器通风量降低，最终导致热泵机组制热量降低、制热性能下降，甚至出现低压报警及排气温度过大等故障。因此，对热泵机组室外侧换热器进行定期除霜十分重要。

目前最广泛使用的除霜方式是四通换向阀换向融霜方式，及热泵空调器按制冷循环方式运行，压缩机排气进入室外换热器，吸收霜层热量而冷凝，再经节流装置进入室内换热器，从室内吸收部分热量后返回压缩机，完成除霜循环。这种除霜方式最大的问题就是会导致室内温度下降，影响室内的舒适性，并且制冷剂逆向流动，高低压转换所带来的一系列问题可能使除霜过程缓慢，除霜效率较低。近几年来，旁通节流装置的逆向融霜方式，带制冷剂补偿器的逆向融霜方式等几种对传统融霜方式的改良取得了较好的效果，但是仍然无法避免除霜时从室内吸热影响舒适性的问题。几种新型的融霜方式，能很好解决舒适性的问题，比如蓄热融霜、热气旁通融霜以及回气加热融霜这几种融霜方式，均能避免除霜运行时从室内取热而使室内温度降低问题的出现。但也存在着一些问题，比如蓄热除霜所使用的相变材料需要与融霜所需的热量进行较好地匹配，而热气旁通除霜以及回气加热除霜则需要在系统中设置容量较大的气液分离器，间接地增加了除霜的成本。并且这几种方式仅能保证融霜时室内侧换热器不从室内吸取热量，并不能保证融霜时冷凝器仍然在制热。近年来，有专家学者提出采用两组蒸发器交替进行除霜的机组，大大提高了除霜效率，但设计制造以及控制的复杂性使得此种技术难以大面积推广(李树松.交替分流除霜空气源热泵系统.公开号：CN203413881U)；此外两蒸发器交替除霜时需要对压缩机负荷进行能量调节以适应蒸发器负荷，若缺乏可靠的能量调节手段则易导致蒸发压力过低而影响整个热泵系统(黄德祥、周志慧、戴金平.一种双蒸发器空气源热泵.公开号：CN204202231U)。

综上所述，由于技术以及成本等诸多问题，目前所述的空气源热泵除霜方式仍几乎是四通换向阀换向融霜方式，难以保证除霜时制热不间断，无法实现除霜时室内温度或加热的热水水温保持平稳，不出现大幅度的降低，并且极端气候条件下除霜效率低、耗能大，严重影响了使用的舒适性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组及其除霜方法，以实现除霜时制热不间断，制冷剂不换向，并有效提高除霜效率。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种双蒸发器交替除霜空气源热泵机组及其除霜方法，在空气源热泵系统中设置两个并联的风冷式蒸发器，当其中一个风冷式蒸发器结霜并进入除霜模式时，通过该空气源热泵系统中的四通换向阀及节流机构的功能切换将需要除霜的蒸发器切换为过冷器，并利用该空气源热泵系统中的冷凝器出口高压高温液体制冷剂将需要除霜的蒸发器表面的霜层融化去除，实现除霜目的；另一风冷式蒸发器从环境吸热，实现持续制热；在除霜运行时，对该空气源热泵系统中的压缩机进行变容量调节或排气旁通实现能量调节，以适应蒸发器负荷需要。