[发明专利]一种多蒸发器交替化霜空气源热泵机组及其运行控制方法

说明书

本发明属于热泵机组技术领域，具体涉及一种多蒸发器交替化霜空气源热泵机组及其运行控制方法。其技术方案为：一种多蒸发器交替化霜空气源热泵机组，包括四通阀，四通阀连接有压缩机，四通阀的第三接口通过管线连接有室内换热器组件，室内换热器组件的另一端与四通阀的第四接口之间通过管线并联有若干室外换热器组件，室内换热器组件与四通阀之间的管线与室外换热器组件靠近四通阀的一段管线之间连接有三通阀。一种多蒸发器交替化霜空气源热泵机组的运行控制方法，包括冬季室外换热器除霜工况，通过对三通阀进行切换，在供热状态下对其中的一台或多台室外换热器进行除霜。本发明提供了一种多蒸发器交替化霜空气源热泵机组及其运行控制方法。

技术领域

本发明属于热泵机组技术领域，具体涉及一种多蒸发器交替化霜空气源热泵机组及其运行控制方法。

背景技术

我国的“碳达峰”与“碳中和”政策，使得未来建筑用热和冷将全面电气化。相比于地源热泵，空气源热泵具有安装灵活、初投资较低等优点，将是我国清洁供热的重要设备。但是，在冬季制热工况运行时，空气源热泵的蒸发器表面温度低于空气露点温度时，肋片表面会逐渐结霜。霜层增加了空气与制冷剂之间的换热热阻，降低了总传热系数；同时霜层阻塞了翅片间隙，增大了空气的流动阻力，减少了风机风量；结霜严重时，机组可能出现停机保护。布瑞恩等人的实验结果表明，换热器表面结霜可导致换热量减少约40％。根据桑德斯的研究结果，空气源热泵在结霜工况下机组性能会下降35％。北京工业大学研究中发现，当室外换热器结霜时机组的供热量将减少29％。可见，如何高效除霜是热泵技术应用中亟待解决的关键问题。

空气源热泵传统常用的除霜方式主要有电加热除霜、逆向除霜、热气旁通除霜、蓄热除霜。①电加热除霜：稳定有效，不影响室内供暖，但是其耗电量大，转换效率低。②逆循环除霜：化霜时停止不仅供热，同时从室内或供热热媒中吸热，导致室内温度明显下降严重影响供热品质(逆向除霜时室内温度降低2～7℃)，同时存在冷热抵消。③热气旁通除霜：利用高温制冷机蒸汽送入室外换热器进行除霜，其除霜能量来自压缩机做功，除霜可提供热量较小，除霜时间长、能耗高。④蓄热除霜：设置独立的蓄能器，热泵正常供热时，将部分热量保存到蓄热器中，化霜时，依靠蓄热器提供热量进行化霜，可避免室内温度下降，但是本质上是逆循环除霜，仍然存在冷热抵消。若采用水蓄热，机组体积较大；若采用相变蓄热，相变材料稳定性差、寿面短、造价高。通过分析计算，逆向除霜或蓄热除霜时存在冷热抵消，即化霜吸取的室内空气或供热水或相变蓄热的热量，均有约1/3～1/2是来源于前期机组的耗电量，由此造成除霜实际能耗提高了40％～50％，极大削弱了空气源热泵的优势。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种多蒸发器交替化霜空气源热泵机组及其运行控制方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种多蒸发器交替化霜空气源热泵机组，包括四通阀，四通阀的两个压缩机接口之间通过管线连接有压缩机，四通阀的第三接口通过管线连接有室内换热器组件，室内换热器组件的另一端与四通阀的第四接口之间通过管线并联有若干室外换热器组件，室内换热器组件与四通阀之间的管线与室外换热器组件靠近四通阀的一段管线之间连接有三通阀。

本发明将多组室外换热器组件进行并联，从而可在正常供热状态下对其中的一台或多台室外换热器进行除霜。对某个室外换热器进行除霜时，通过对三通阀进行切换，可使该室外换热器与室内换热器作为冷凝器，而其余室外换热器作为蒸发器。此时，在对该室外换热器进行除霜时，不影响室内正常供热。

作为本发明的优选方案，所述室外换热器组件包括室外换热器，室外换热器的一端通过管线与三通阀相连，室外换热器的另一端通过管线连接有并联的室外膨胀阀和室外单向阀。对于冬季供暖时非除霜工况的室外换热器组件，当制冷剂在室内换热器放热冷凝后，受室外单向阀所阻而进入室外膨胀阀进行节流降压，节流降压后制冷剂处于低温低压状态，低温低压制冷剂进入室外换热器吸热。对于夏季供热的室外换热器组件和冬季供暖时除霜工况室外换热器组件，制冷剂完成放热冷凝后温度降低，分别流经室外单向阀，至室内换热器组件内吸收热量。