[发明专利]带有蓄热装置的空气源热泵除霜系统

说明书

本发明涉及一种带有蓄热装置的空气源热泵除霜系统，具有一个带有热气旁通除霜的空气源热泵，所述带有热气旁通除霜的空气源热泵与室内换热器之间增设一个双换热器式蓄热器，所述双换热器式蓄热器的一个吸收蓄热通道与室内换热器之间通过阀门F1,F2,F3,F4的开关组合实现连接方式和状态的变化：1)当阀门F1,F3打开，阀门F2,F4关闭时，所述双换蓄热器与室内换热器为串联连接；2)当阀门F1,F2,F4打开，阀门F3关闭时，所述双换蓄热器与室内换热器为并联连接；3)当阀门F2打开，阀门F1,F3,F4关闭时，所述双换蓄热器停止蓄热；4)当阀门F1,F4打开，阀门F2,F3关闭时，所述室内换热器风机关闭，只进行蓄热。

技术领域

本发明涉及一种蓄热热力除霜系统，尤其是一种空气源热泵除霜系统。

背景技术

空气源热泵因性能稳定、使用方便等特点在房间供暖与空调等领域得到广泛应用，冬季室外换热器表面结霜和除霜是影响其系统性能的主要因素。目前空气源热泵除霜的方法主要分为两大类，一类是非热力除霜，另一类是热力除霜。热力除霜主要包括高压电场除霜和超声波除霜，高压电场除霜法是利用外加电场破坏霜晶的成长实现除霜，超声波除霜法是依据共振原理，利用霜晶和超声波之间的共振效应，达到除霜的目的。上述两种非热力除霜方法虽然已经有了初步的实验研究，并证实了其可行性与节能特性，但仍存在一定的技术问题。如高压电场除霜法的放电设备功率与热泵系统的匹配控制、电极材料的绝缘性问题；超声波除霜法的基冰层无法除尽的问题。所以该类除霜方法仍处于研究阶段，主流的除霜方法是热力除霜法。而热力除霜法又分为非蓄热热力除霜法和蓄热热力除霜法。非蓄热热力除霜法又主要包括电加热除霜、逆循环除霜、热气旁通除霜和新型的热水融霜。电加热除霜法是在室外换热器上布置电阻式加热元器件，直接利用电能进行除霜。因为电加热系统与热泵系统相对独立，除霜能力不受环境工况和机组性能影响，具有较高的可靠性，但主要缺点是除霜过程能耗较高。热水除霜是一种新型除霜方法，通过在室外换热器上方安装一个与换热器形状相似的化霜装置，该装置内设置电加热棒、水泵、抽水管、电子水位探测计、电子水温计和电磁阀。制热模式下，利用电加热棒加热化霜装置内的水至设定温度，除霜时打开电磁阀使装置内的热水在重力作用下流过室外换热器表面进行除霜，化霜后的水积存在换热器底部的水盘内，再通过水泵送回化霜装置内进行加热。使用该方法进行除霜的最大好处在于可以实现热泵系统的不停机除霜和持续制热，但主要的缺点也是除霜过程能耗过高。

逆循环除霜和热气旁通除霜是目前广泛使用的两种热力除霜方法，其中逆循环除霜法是通过四通换向阀，将系统由制热模式切换至制冷模式，使压缩后的制冷剂气体进入室外换热器释放热量用于除霜，冷凝后经节流阀流过室内换热器，然后再经气液分离器后进入压缩机；热气旁通除霜方法同样是利用压缩蒸汽的热量进行除霜，与逆循环除霜法不同，无需切换四通换向阀，而是在压缩机排气与室外换热器之间增设一个旁通管路，压缩气体流过室外换热器释放热量后直接进入气液分离器。根据逆循环和热气旁通除霜方法的原理可知，逆循环除霜法中除霜热量来自于室内换热器表面余热和压缩机做功，而热气旁通除霜方法中除霜热量仅来自压缩机做功，所以其除霜时间比逆循环除霜法长，但整个运行周期内系统的COP优于逆循环除霜，且压缩机的吸、排气压力波动范围小。此外，逆循环除霜还存在四通换向阀切换导致的噪音问题以及高低压部分切换后容易出现“奔油”现象。两种除霜方法主要缺点是除霜过程中，室内换热器的风机均需停机，除霜结束后室内换热器表面温度达到一定值后才能开启风机恢复供热。

蓄热热力除霜方法主要是针对逆循环及热气旁通除霜法因除霜热量不足导致除霜时间长、制冷剂循环量小等问题，将蓄热装置应用于热泵系统而提出的改进型除霜方法。就目前一些蓄热热力除霜方法来看，虽然改善了热力除霜方法的除霜效率和系统性能，但仍然无法实现不停机持续除霜的目的。

蓄热器中的蓄热材料为液固两相相变的蓄热材料，且该材料具有相变潜热高，导热系数大，体积变化系数小，相变稳定，过冷度小，无腐蚀、化学稳定性好，价格低廉，无毒、不易燃、不挥发，固、液密度大等特性。

发明内容