本實(shí)用新型屬于制冷設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)頭相變蓄熱除霜型低溫空氣源熱泵機(jī)組。

背景技術(shù)：

目前，在我國北方寒冷地區(qū)，集中采暖方式仍然以燃煤為主，這種供暖方式無論在節(jié)能、環(huán)保還是安全方面都比不上風(fēng)冷熱泵空調(diào)機(jī)組。風(fēng)冷熱泵空調(diào)機(jī)組，又稱空氣源熱泵機(jī)組，空氣源熱泵機(jī)組供暖沒有媒煙排放，不污染環(huán)境，只從空氣中取熱。對(duì)于集中使用的風(fēng)冷熱泵空調(diào)主要以整體式空氣源熱泵機(jī)組為主，夏季為用戶末端提供空調(diào)冷凍水、冬季為用戶末端提供采暖熱水，相比傳統(tǒng)燃煤的采暖方式顯然更為優(yōu)秀。

然而，普通的空氣源熱泵機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境溫度范圍一般在-7℃~43℃之間，導(dǎo)致在氣候寒冷的北方地區(qū)，現(xiàn)有的空氣源熱泵機(jī)組的制熱功能基本上只能在過渡季節(jié)使用，一旦進(jìn)入寒冷的嚴(yán)冬季節(jié)幾乎無法滿足基本的供熱需求，甚至無法正常啟動(dòng)運(yùn)行。其主要原因包括：在室外低溫的工況下，制熱量衰減十分嚴(yán)重；室外盤管凝霜和底部冰凍現(xiàn)象嚴(yán)重；頻繁化霜帶來熱損失及壓縮機(jī)帶液；壓縮機(jī)大壓比運(yùn)行造成排氣溫度過高等。

正是由于上述問題的存在，導(dǎo)致空氣源熱泵機(jī)組雖然相比傳統(tǒng)燃煤的采暖方式更加節(jié)能和環(huán)保，仍然很難在北方市場推廣和應(yīng)用。所以需要開發(fā)一種能夠在嚴(yán)寒的冬季可靠運(yùn)行并有效制熱的低溫空氣源熱泵機(jī)組來取代我國北方傳統(tǒng)的以燃煤為主的供暖方式，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和節(jié)能降耗的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型目的：本實(shí)用新型目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠在室外低溫工況下可靠運(yùn)行并擁有良好制熱效果的機(jī)頭相變蓄熱除霜型低溫空氣源熱泵機(jī)組。

技術(shù)方案：本實(shí)用新型所述機(jī)頭相變蓄熱除霜型低溫空氣源熱泵機(jī)組，包括壓縮機(jī)、換向組件，以及通過連接管路依次連通的水側(cè)換熱器、氣液分離器、第一室外換熱器和第二室外換熱器；所述換向組件為四通換向閥，所述四通換向閥的第一閥口與第二閥口和第四閥口其中一個(gè)連通，所述第三閥口與第二閥口和第四閥口另一個(gè)連通，用于改變制冷劑的流向；

所述壓縮機(jī)的外部還設(shè)置有相變蓄熱裝置，所述相變蓄熱裝置包括蓄熱體外殼和盤旋在所述蓄熱體外殼內(nèi)的機(jī)頭換熱盤管，所述蓄熱體外殼套設(shè)在所述壓縮機(jī)的排氣口一側(cè)，所述蓄熱體外殼內(nèi)充注有相變蓄熱材料，所述機(jī)頭換熱盤管纏繞在所述壓縮機(jī)的外側(cè)，并由所述相變蓄熱材料包裹；

所述機(jī)頭換熱盤管的出口通過第一旁支管路與氣液分離器的氣體進(jìn)口相連通，在所述第一旁支管路上設(shè)置有第一電磁閥，控制所述第一旁支管路的通斷；

所述機(jī)頭換熱盤管的進(jìn)口通過第二旁支管路與第一室外換熱器和第二室外換熱器之間的連接管路相連通，在所述第二旁支管路上設(shè)置有第二電磁閥，控制所述第二旁支管路的通斷。

本實(shí)用新型進(jìn)一步優(yōu)選地技術(shù)方案為，所述壓縮機(jī)具有回氣口、排氣口；

所述水側(cè)換熱器包括連通所述水側(cè)換熱器水流道的水進(jìn)口和水出口，以及連通所述水側(cè)換熱器制冷劑流道的制冷劑氣體接口和制冷劑液體接口，所述水流道內(nèi)的水與所述制冷劑流道內(nèi)的制冷劑進(jìn)行換熱；

所述氣液分離器具有連通氣液分離器的液體通道的第一液體接口和第二液體接口，連通氣液分離器的氣體通路的氣體進(jìn)口和氣體出口；

所述第一室外換熱器具有相連通的第一室外接口和第二室外接口，所述第二室外換熱器具有相連通的第三室外接口和第四室外接口；

所述四通換向閥的第一閥口與壓縮機(jī)的排氣口連接，第三閥口與氣液分離器的氣體進(jìn)口連接，所述氣液分離器的氣體出口與所述壓縮機(jī)的回氣口連接；所述四通換向閥的第二閥口與水側(cè)換熱器的制冷劑氣體接口連接，水側(cè)換熱器的制冷劑液體接口與所述氣液分離器的第一液體接口連接，所述氣液分離器的第二液體接口與所述第二室外換熱器的第四室外接口連接，所述第二室外換熱器的第三室外接口與所述第一室外換熱器的第二室外接口連接，所述第一室外換熱器的第一室外接口與所述四通換向閥的第四閥口連接；

所述水側(cè)換熱器的制冷劑液體接口與所述氣液分離器的第一液體接口之間的管路上設(shè)置有第一電子膨脹閥，所述第三室外接口和第二室外接口之間的管路上設(shè)置有第二電子膨脹閥；

所述機(jī)頭換熱盤管的出口通過第一旁支管路與第三閥口和氣液分離器的氣體進(jìn)口之間的連接管路連通；所述機(jī)頭換熱盤管的進(jìn)口通過第二旁支管路與第三室外接口和第二室外接口之間的管路連通。

優(yōu)選地，所述壓縮機(jī)上還設(shè)置有補(bǔ)氣口，所述第三室外接口與所述第二室外接口之間的連接管路上還設(shè)置有經(jīng)濟(jì)器，所述經(jīng)濟(jì)器具有四個(gè)接口，分別為第一經(jīng)濟(jì)接口、第二經(jīng)濟(jì)接口、第三經(jīng)濟(jì)接口和第四經(jīng)濟(jì)接口，其中第一經(jīng)濟(jì)接口、第二經(jīng)濟(jì)接口與第三室外接口與所述第二室外接口之間的連接管路連通；第三經(jīng)濟(jì)接口通過第三旁支管路與經(jīng)濟(jì)器和第二室外換熱器之間的連接管路連通，所述第三旁支管路上設(shè)置有第三電子膨脹閥；第四經(jīng)濟(jì)接口通過補(bǔ)氣管路與所述壓縮機(jī)的補(bǔ)氣口連接，所述補(bǔ)氣管路上設(shè)置有向所述補(bǔ)氣口方向開口的單向閥。

優(yōu)選地，所述壓縮機(jī)的排氣口與所述四通換向閥的第一閥口之間的連接管路上設(shè)置有排氣壓力傳感器和排氣溫度傳感器；所述壓縮機(jī)的回氣口與所述氣液分離器的氣體出口之間的連接管路上設(shè)置有回氣壓力傳感器和回氣溫度傳感器；所述壓縮機(jī)的補(bǔ)氣口與所述經(jīng)濟(jì)器的第四經(jīng)濟(jì)口之間的補(bǔ)氣管路上設(shè)置有補(bǔ)氣壓力傳感器和補(bǔ)氣溫度傳感器；所述第一室外換熱器的下部設(shè)置有第一溫度傳感器，上部設(shè)置有第二溫度傳感器。

優(yōu)選地，所述壓縮機(jī)上還設(shè)置有油槽電加熱器。

優(yōu)選地，所述第二室外換熱器位于所述第一室外換熱器的底部，兩室外換熱器的外翅片為一體結(jié)構(gòu)，并共用一個(gè)室外風(fēng)機(jī)。

優(yōu)選地，所述氣液分離器的第二液體接口與第二室外換熱器的第四室外接口之間的連接管路上還設(shè)置有雙向干燥過濾器。

優(yōu)選地，所述水側(cè)換熱器的水進(jìn)口通過進(jìn)水管道與熱泵機(jī)組的進(jìn)水端連接，出水口通過出水管道與熱泵機(jī)組的出水端連接。

優(yōu)選地，所述進(jìn)水管道上安裝過水過濾器，在所述進(jìn)水管道與所述出水管道之間還設(shè)置有水壓差控制器。

優(yōu)選地，所述壓縮機(jī)為帶中間補(bǔ)氣口的渦旋式或螺桿式壓縮機(jī)；所述水側(cè)換熱器為板式換熱器、殼管式換熱器或套管式換熱器其中一種；所述第一室外換熱器、第二室外換熱器為盤管式換熱器。

有益效果：（1）本實(shí)用新型采用機(jī)頭蓄熱方式進(jìn)行除霜，在壓縮機(jī)的排氣口一側(cè)外部設(shè)置相變蓄熱裝置，除霜運(yùn)行時(shí)，由相變蓄熱材料蓄熱并與纏繞在壓縮機(jī)的外側(cè)的機(jī)頭換熱盤管進(jìn)行換熱，機(jī)頭換熱盤管再通過旁支管路和電磁閥與熱泵機(jī)組的管路形成制冷劑的循環(huán)流路，使得空氣源熱泵系統(tǒng)在融霜循環(huán)時(shí)無需在水側(cè)換熱器內(nèi)取熱，故熱水溫度波動(dòng)小，提高了供暖側(cè)的舒適性，與常規(guī)四通閥換向除霜相比，除霜吸熱量充分，除霜時(shí)間縮短；當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為制熱模式后，由于壓縮機(jī)包裹了蓄熱體，水側(cè)換熱器換熱表面溫度較高，可以使供暖側(cè)的溫度較快升高；

（2）本實(shí)用新型同時(shí)融合了經(jīng)濟(jì)器補(bǔ)氣增焓、回?zé)嵫h(huán)、防霜凍盤管等低溫?zé)岜眉夹g(shù)，徹底解決了空氣源熱泵機(jī)組除霜工況下制熱量衰減嚴(yán)重、室外盤管霜凍、低環(huán)境溫度下壓縮機(jī)大壓比運(yùn)行效率低可靠性差等難題，有利于空氣源熱泵機(jī)組在低溫供暖場合的推廣應(yīng)用，為我國北方地區(qū)治理霧霾提供一種有效的替代燃煤供暖的技術(shù)方案；

（3）本實(shí)用新型中在壓縮機(jī)的排氣管路、回氣管路以及補(bǔ)氣管路上均設(shè)置了壓力傳感器和溫度傳感器，在室外換熱器上設(shè)置了溫度傳感器，這些控制感應(yīng)元器件參與系統(tǒng)控制與保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的有效控制和可靠運(yùn)行；

（4）本實(shí)用新型中在壓縮機(jī)上油槽電加熱器，在機(jī)組長時(shí)間斷電停機(jī)后再開機(jī)前需通電預(yù)熱壓縮機(jī)內(nèi)的冷凍油，機(jī)組待機(jī)狀態(tài)時(shí)油加熱器須通電，能夠防止停機(jī)時(shí)冷凍油內(nèi)溶解大量液體制冷劑，避免再次開機(jī)后液壓縮。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所述的空氣源熱泵機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-壓縮機(jī)、2-四通換向閥、3-水側(cè)換熱器、4-第一電子膨脹閥、5-氣液分離器、6-雙向干燥過濾器、7-第二室外換熱器、8-經(jīng)濟(jì)器、9-第二電子膨脹閥、10-第一室外換熱器、11-風(fēng)機(jī)、12-第一溫度傳感器、13第二溫度傳感器、14-第三電子膨脹閥、15-單向閥、16-蓄熱體外殼、17-機(jī)頭換熱盤管、18-相變蓄熱材料、19-油槽電加熱器、20-排氣壓力傳感器、21-排氣溫度傳感器、22-回氣壓力傳感器、23-回氣溫度傳感器、24-進(jìn)水溫度傳感器、25-水過濾器、26-水壓差控制器、27-出水溫度傳感器、28-第一電磁閥、29-第二電磁閥、30-補(bǔ)氣壓力傳感器、31-補(bǔ)氣溫度傳感器、A-回氣口、B-排氣口、C1-第一閥口、C2-第二閥口、C3-第三閥口、C4-第四閥口、D1-制冷劑氣體接口、D2-制冷劑液體接口、E1-第一液體接口、E2-第二液體接口、F1-第四室外接口、F2-第三室外接口、G1-第一經(jīng)濟(jì)接口、G2-第二經(jīng)濟(jì)接口、G3-第三經(jīng)濟(jì)接口、G4-第四經(jīng)濟(jì)接口、H1-第二室外接口、H2-第一室外接口、J1-氣體進(jìn)口、J2-氣體出口、K-第三旁支管路連接點(diǎn)、M-補(bǔ)氣口、N-第二旁支管路連接點(diǎn)、P-機(jī)頭換熱盤管的進(jìn)口、Q-機(jī)頭換熱盤管的出口、R-第一旁支管路的連接點(diǎn)、T1-水出口、T2-水進(jìn)口。

具體實(shí)施方式

下面通過附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。

實(shí)施例：一種機(jī)頭相變蓄熱除霜型低溫空氣源熱泵機(jī)組，包括壓縮機(jī)1、四通換向閥2、水側(cè)換熱器3、氣液分離器5、第一室外換熱器10、經(jīng)濟(jì)器8和第二室外換熱器7。壓縮機(jī)1為帶中間補(bǔ)氣口的渦旋式或螺桿式壓縮機(jī)；水側(cè)換熱器3為板式換熱器、殼管式換熱器或套管式換熱器其中一種；第一室外換熱器10、第二室外換熱器7為盤管式換熱器。第二室外換熱器7位于第一室外換熱器10的底部，兩室外換熱器的外翅片為一體結(jié)構(gòu)，并共用一個(gè)室外風(fēng)機(jī)11。

如圖1所示，各部件的具體結(jié)構(gòu)為：

壓縮機(jī)1具有回氣口A、排氣口B和補(bǔ)氣口M，壓縮機(jī)1上設(shè)置有油槽電加熱器19，壓縮機(jī)1的外部還設(shè)置有相變蓄熱裝置，相變蓄熱裝置包括蓄熱體外殼16和盤旋在蓄熱體外殼16內(nèi)的機(jī)頭換熱盤管17，蓄熱體外殼16套設(shè)在壓縮機(jī)1的排氣口B一側(cè)，蓄熱體外殼16內(nèi)充注有相變蓄熱材料18，機(jī)頭換熱盤管17纏繞在壓縮機(jī)1的外側(cè)，并由相變蓄熱材料18包裹；

四通換向閥2具有四個(gè)閥口，第一閥口C1與第二閥口C2和第四閥口C4其中一個(gè)連通，第三閥口C3與第二閥口C2和第四閥口C4另一個(gè)連通，改變制冷劑的流向。

水側(cè)換熱器3包括連通水側(cè)換熱器水流道的水進(jìn)口T2和水出口T1，以及連通水側(cè)換熱器制冷劑流道的制冷劑氣體接口D1和制冷劑液體接口D2，水流道內(nèi)的水與制冷劑流道內(nèi)的制冷劑進(jìn)行換熱；水側(cè)換熱器的水進(jìn)口T2通過進(jìn)水管道與熱泵機(jī)組的進(jìn)水端連接，出水口T1通過出水管道與熱泵機(jī)組的出水端連接，進(jìn)水管道上安裝有水過濾器25和進(jìn)水溫度傳感器24，出水管道上安裝有出水溫度傳感器27，在進(jìn)水管道與出水管道之間設(shè)置有水壓差控制器26。

氣液分離器5具有連通氣液分離器的液體通道的第一液體接口E1和第二液體接口E2，連通氣液分離器的氣體通路的氣體進(jìn)口J1和氣體出口J2。

第一室外換熱器10具有相連通的第一室外接口H2和第二室外接口H1，第一室外換熱器10的下部設(shè)置有第一溫度傳感器12，上部設(shè)置有第二溫度傳感器13。第二室外換熱器7具有相連通的第三室外接口F2和第四室外接口F1。

經(jīng)濟(jì)器8具有四個(gè)接口，分別為第一經(jīng)濟(jì)接口G1、第二經(jīng)濟(jì)接口G2、第三經(jīng)濟(jì)接口G3和第四經(jīng)濟(jì)接口G4。

各部件的連接關(guān)系是：

四通換向閥2的第一閥口C1與壓縮機(jī)1的排氣口B連接，該段連接管路上設(shè)置有排氣壓力傳感器20和排氣溫度傳感器21；第三閥口C3與氣液分離器5的氣體進(jìn)口J1連接，氣液分離器的氣體出口J2與壓縮機(jī)1的回氣口A連接，該段連接管路上設(shè)置有回氣壓力傳感器22和回氣溫度傳感器23；四通換向閥2的第二閥口C2與水側(cè)換熱器3的制冷劑氣體接口D1連接，水側(cè)換熱器3的制冷劑液體接口D2與氣液分離器5的第一液體接口E1通過第一電子膨脹閥4和連接管路連接，氣液分離器5的第二液體接口E2與第四室外接口F1通過雙向干燥過濾器6和連接管路連接，第三室外接口F2與第二室外接口H1由第一經(jīng)濟(jì)接口G1、第二經(jīng)濟(jì)接口G2和連接管路連接，第一室外接口H2與第四閥口C4連接；

機(jī)頭換熱盤管的出口Q通過第一旁支管路與第三閥口C3和氣液分離器的氣體進(jìn)口J1之間的連接管路在R點(diǎn)連通；機(jī)頭換熱盤管的進(jìn)口P通過第二旁支管路與第二室外接口H1和第二經(jīng)濟(jì)接口G2之間的管路在N點(diǎn)連通；第三經(jīng)濟(jì)接口G3通過第三旁支管路與第二經(jīng)濟(jì)接口G2和第三室外接口F2之間的連接管路在K點(diǎn)連通，第四經(jīng)濟(jì)接口G4通過補(bǔ)氣管路與壓縮機(jī)的補(bǔ)氣口M連接，補(bǔ)氣管路上設(shè)置有補(bǔ)氣壓力傳感器30和補(bǔ)氣溫度傳感器31；第一旁支管路上設(shè)置有第一電磁閥28，第二旁支管路上設(shè)置有第二電磁閥29，第三旁支管路上設(shè)置有第三電子膨脹閥14，補(bǔ)氣管路上設(shè)置有向補(bǔ)氣口方向開口的單向閥15。

本實(shí)施例的空氣源熱泵機(jī)組的具體運(yùn)行原理如下。

在制冷工況時(shí)，四通換向閥的第一閥口C1與第四閥口C4相通、第二閥口C2與第三閥口C3相通，第一電子膨脹閥4根據(jù)回氣過熱度信號(hào)進(jìn)行節(jié)流，控制制冷劑流量，第二電子膨脹閥9為全開狀態(tài)，第一電磁閥28和第二電磁閥29為關(guān)閉狀態(tài)，第三電子膨脹閥14為全關(guān)狀態(tài)，當(dāng)排氣溫度過高時(shí)第三電子膨脹閥14根據(jù)補(bǔ)氣過熱度信號(hào)適當(dāng)開啟；制冷工況制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)方向?yàn)椋?/p>

B-C1-C4-H2-H1-N-G2-G1-K-F2-F1-E2-E1-D2-D1-C2-C3-R-J1-J2-A-B。

制熱工況時(shí)，四通換向閥的第一閥口C1和第二閥口C2相通、第三閥口C3和第四閥口C4相通，第一電子膨脹閥4為全開狀態(tài)，第二電子膨脹閥9根據(jù)回氣過熱度信號(hào)進(jìn)行節(jié)流，控制制冷劑流量，第一電磁閥28和第二電磁閥29為關(guān)閉狀態(tài)，第三電子膨脹閥14根據(jù)補(bǔ)氣過熱度信號(hào)進(jìn)行節(jié)流控制制冷劑流量；制熱工況制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)方向?yàn)椋?/p>

B-C1-C2-D1-D2-E1-E2-F1-F2-K-G1-G2-N-H1-H2 -C4-C3-R-J1-J2-A-B；

經(jīng)濟(jì)器回路制冷劑流動(dòng)方向?yàn)椋篕-G3-G4-M-B。

除霜工況時(shí)，四通換向閥的第一閥口C1和第四閥口C4相通、第二閥口C2和第三閥口C3相通，第一電子膨脹閥4為全關(guān)狀態(tài)，第二電子膨脹閥9根據(jù)回氣過熱度信號(hào)進(jìn)行節(jié)流，控制制冷劑流量，第一電磁閥28和第二電磁閥29為打開狀態(tài)，第三電子膨脹閥14為全關(guān)狀態(tài)；除霜工況制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)方向?yàn)椋?/p>

B-C1-C4-H2-H1-N-P-Q-R- J1-J2-A-B。

回氣過熱度信號(hào)由回氣壓力傳感器和回氣溫度傳感器確定并發(fā)出。

補(bǔ)氣過熱度信號(hào)由補(bǔ)氣壓力傳感器和補(bǔ)氣溫度傳感器確定并發(fā)出。

如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本實(shí)用新型，但其不得解釋為對(duì)本實(shí)用新型自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本實(shí)用新型的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。