具有除霜单元的空气-凯发k8娱乐

本发明涉及一种具有除霜单元的空气-水热泵和一种优化空气-水热泵的操作、特别是除霜过程的方法。

背景技术：

1、在空气源热泵中，由于蒸发器中制冷剂的低温，在交换器上形成一层冰。当外界空气温度低于7℃时，通常会发生交换器结霜的现象。由于外界空气的高湿度，水蒸汽在蒸发器的冷表面上冷凝并冻结。冰层的积聚减少了空气流动并导致交换器失去了与外部空气进行热交换的能力。这导致蒸发器效率的显著下降，从而导致整个热泵系统效率及其性能系数(cop)的下降。由于周期性地去除冰层，热泵蒸发器不能连续运行。除霜循环的次数取决于主要的室外空气条件。

2、从现有技术中已知一种凯发k8娱乐的解决方案，其中具有较高热力学势能的介质被引导通过蒸发器，该系统设置有包括用于供应蒸发器的热源的单独回路。在除霜过程中，该系统是不运转(inactive)的，并且冷凝器不提供热量。

3、现有技术中已知一种热泵系统，其使用蒸发器-冷凝器可逆操作来对交换器进行除霜。该系统设置有安装在压缩机入口和出口管线上的四通阀。回路中的制冷剂流动逆向，以便使蒸发器除霜。改变四通阀的位置将蒸发器变成冷凝器。在蒸发器的除霜过程中，制冷剂向作为冷凝器的、正在除霜的蒸发器释放热量。在除霜过程中，热量产生被中断。在从蒸发器表面除冰期间，热泵使用从运行的系统获取的能量以冷却模式工作。

4、一种公知的热泵系统，其使用包括用于逆操作的附加交换器，以便对蒸发器除霜，其中制冷剂循环由两通阀控制。ep2516942b1描述了一种系统，其包括用于在冷凝器和蒸发器之间串联连接另外的热交换器的凯发k8娱乐的解决方案。另外的交换器在除霜模式下作为蒸发器或作为冷凝器逆工作，这取决于两通阀的位置。ep0128108b1公开了一种系统，其包括与回路并联连接的多个交换器。制冷剂流动配置通过两通阀改变。该系统包括至少两个作为蒸发器或作为冷凝器交替运行的可逆外部交换器，以便对交换器进行除霜，其中在除霜期间关闭室内单元的循环。

5、已知一种热泵系统，其使用两个或更多个串联连接的蒸发器并交替操作以对交换器进行除霜。ep1598611公开了一种热泵系统，其具有以除霜模式交替工作的两排蒸发器，其中该系统使用一个或两个四通阀和两个膨胀阀执行该过程。ep2447096a1公开了一种用于进行除霜过程的热泵系统，其中两个蒸发器交替操作为过冷器(subcooler)/蒸发器和两个膨胀阀和四通阀。专利pl209839b1公开了一种水热泵，其包括冷凝器、过冷器、一个膨胀元件和四通阀，用于在除霜模式中交替地使制冷剂回路的方向逆向。专利申请p.430903公开了一种具有下热源和上热源以及一个膨胀元件的热泵，其中，下热源包括交替工作以执行除霜过程的可逆蒸发器和过冷器，其中通过四通阀改变制冷剂回路。

6、在现有技术中还没有提出的一个显著问题是在除霜过程之后缺少蒸发器的干燥，这导致蒸发器热交换表面在短时间内再次冻结。根据本发明的凯发k8娱乐的解决方案的目的是进行蒸发器的热交换表面的除霜和干燥的过程，并且还提高热泵系统的能量效率。

技术实现思路

1、根据本发明的空气-水热泵系统包括在热力学循环中连接的下热源单元和上热源单元，其中，所述下热源单元被供应外部空气，并且所述下热源具有形成所述下热源的至少两个交替工作的蒸发器，其中风扇相对于所述单元在其上部中轴向安装，所述空气-水热泵系统设置有除霜单元，该单元的特征在于，至少两个交替的蒸发器连接到阀的集合，所述阀的集合分别包括用于设置有闸门的所述下热源单元的每个蒸发器的两对马达致动的三通阀。所述蒸发器与冷凝器在闭合回路中串联连接。第一蒸发器的出口经由第二三通阀的通孔与压缩机的吸入侧连接，所述压缩机在排出侧连接到所述冷凝器，所述冷凝器的出口经由第三三通阀的旁路与第二蒸发器的入口连接，其中，所述第二蒸发器的出口经由第四三通阀的旁路与膨胀阀连接，并且经由第一三通阀的通孔与所述第一蒸发器的入口连接。所述第二蒸发器的所述出口经由所述第二三通阀的旁路与所述压缩机吸入侧连接，所述压缩机在排出侧与所述冷凝器连接，所述冷凝器的所述出口经由所述第三三通阀的通孔与所述第一蒸发器的所述入口连接，其中，所述第一蒸发器的所述出口经由所述第四三通阀的通孔与所述膨胀阀连接，并且经由所述第一三通阀的旁路与所述第二蒸发器的入口连接。所述闸门形成在所述下热源单元上，以屏蔽进入除霜模式的结霜的蒸发器。

2、优选地，所述阀的集合设置有连接到控制器的致动器，所述控制器用于自动改变制冷剂的回路方向并且改变所述蒸发器的功能。

3、优选地，所述闸门与控制器连接，所述控制器用于自动地将所述闸门引导至屏蔽正在除霜的蒸发器的位置。

4、优选地，所述闸门以在水平方向或竖直方向上旋转或往复运动或通过关闭单叶片或多叶片阻尼器，自动地被引导至屏蔽正在除霜的蒸发器的位置。

5、优选地，形成所述下热源的所述蒸发器是翅片弯曲或分段的交换器，其形状为开放多边形或闭合多边形、或平面或圆形、半圆形或一些其它不规则形状，所述多边形包括规则或不规则多边形。

6、优选地，所述闸门为安装在所述蒸发器的两侧上的同心半圆的形式，与所述下热源的所述风扇同轴。

7、优选地，所述闸门为形状为屏蔽件或阻尼器的可移动元件的形式，适于通过滑动装置改变位置，安装在所述蒸发器的两侧上的框架结构上，其中，所述闸门具有与所述蒸发器的形状对应的配置。

8、优选地，所述闸门由隔热的内部和外部组成。

9、优选地，所述闸门的部分设置有沿其高度布置的刷子元件，以防止外部空气渗入到正在除霜的蒸发器和所述闸门之间的空间中，同时保持所述闸门的自由移动。

10、优选地，热泵回路加热所述上热源中的水或乙二醇溶液。

11、一种使用至少两个蒸发器的交替操作来优化空气-水热泵的操作的方法，其特征在于，第二蒸发器的除霜过程通过以下步骤执行：将制冷剂从第一蒸发器经由第二三通阀的通孔引导至压缩机，然后将所述制冷剂引导至冷凝器，然后将液化的制冷剂经由第三三通阀的旁路引导至第二蒸发器，然后将过冷的制冷剂经由第四三通阀的旁路引导至膨胀阀，然后将膨胀的制冷剂经由第一三通阀的通孔引导至所述第一蒸发器，同时将闸门引导至屏蔽所述第二蒸发器的位置。所述第一蒸发器的除霜过程通过以下步骤来执行：将所述制冷剂从所述第二蒸发器经由所述第二三通阀的旁路引导至所述压缩机，然后将所述制冷剂引导至所述冷凝器，然后将液化的制冷剂经由所述第三三通阀的通孔引导至所述第一蒸发器，然后将过冷的制冷剂经由所述第四三通阀的通孔引导至所述膨胀阀，然后将膨胀的制冷剂经由所述第一三通阀的旁路引导至所述第二蒸发器，同时将所述闸门引导至屏蔽所述第一蒸发器的位置，以限制外部空气与所屏蔽的第一蒸发器之间的热交换。连续运行的风扇迫使所述外部空气围绕暴露的蒸发器流动。执行所述蒸发器中的一个的除霜过程，直到交换器除霜循环结束，其中，控制器通过切换三通阀操作模式，产生制冷剂循环方向的另一个改变，因此改变所述蒸发器的功能，并且将所述闸门的位置改变到屏蔽正在除霜的蒸发器的位置。

12、由于根据本发明的凯发k8娱乐的解决方案，可以实现空气热泵蒸发器的除霜过程，同时保持系统的高能量效率。执行除霜过程的功耗的降低是由于系统元件的相互作用及其操作的优化。根据本发明的凯发k8娱乐的解决方案使得可以在进行蒸发器的热交换表面的绝对干燥的情况下进行除霜过程。闸门的使用确保了升华或融化冰过程、加热冷凝物及其随后的蒸发。由于根据本发明的凯发k8娱乐的解决方案，减少了除霜循环的次数，并且延长了它们之间的时间间隔。在热交换器的湿表面上，由于存在水滴和悬浮在其中的杂质形式的晶核，所以在较短的时间内再次发生结霜。根据本发明的凯发k8娱乐的解决方案提供了干燥热交换表面，特别是在零度以下的温度条件下，这对于延长交换器在运转(active)模式下的操作的时间是非常重要的。

13、本发明提供热泵在交换器表面上存在冰层形成的现象的外部条件下的连续操作。由根据本发明的自动控制的阀和闸门的集合提供的下热源交换器的交替操作保证了热泵系统的连续操作和对上热源的热能的恒定供应。系统的高稳定性和可靠性允许保持接收系统所需的输出温度参数。不需要额外的电能来使蒸发器除霜。根据本发明的除霜单元允许从用于过冷液体制冷剂的交换器的除霜过程中回收能量。

14、本发明的上述一组技术特征的结果是由冷凝器释放的热能的高的年度平衡(year-round balance)，同时功耗低，并且因此系统的能效高。

15、本发明包括一种具有简化结构的优化的下热源除霜单元。在根据本发明的系统中，闸门的使用减少了风扇的数量，从而热源系统包括用于操作两个热交换器的一个公共风扇。此外，不使用额外的膨胀阀或加热回路来执行根据本发明的除霜过程。根据一个优选实施方式，根据本发明的下源单元的圆柱形形状使得可以通过增加由蒸发器的集合和风扇构成的圆柱体的直径来缩放其尺寸，从而允许系统部件的比例调节以获得所需的效率，同时保持其结构的优化。