[发明专利]双系统热泵除霜方法及装置

说明书

技术领域

本发明技术涉及空气源热泵除霜技术领域，主要涉及的是双系统热泵除霜方法及装置，适用于所有空气源双系统热泵热水器。

背景技术

公知的空气源热泵热水器在低温环境下运行制热，当蒸发器表面温度低于空气露点温度且小于0℃时，蒸发器表面就会结霜。结霜初期，由于结霜增加了传热表面的粗糙度及表面积，使总的传热系数有所增加，但随着霜层的逐渐增厚，空气流过翅片管的阻力增大，空气流量降低，导致翅片管内制冷剂蒸发不充分，蒸发温度降低，蒸发器出口过热度减小，制冷剂流量降低，制热量衰减，严重时导致压缩机故障。因此，要保证热泵在低温环境下正常、稳定运行，必须要考虑蒸发器的除霜问题。目前，空气源热泵热水器最常用的除霜方式有三种：自然除霜、逆循环除霜、热气旁通除霜。

自然除霜：在高于0℃环境温度中，当系统需要除霜时停止运行一定时间，利用周围环境中的热量，使蒸发器温度恢复到0℃以上，将结在蒸发器表面的霜层融化掉，这是一种最简单的方法。除霜结束后，重新启动制热系统进行工作。此除霜方式最大的优点在于方法简单，且不消耗额外的能量。但这种除霜方式存在一定的缺陷，除霜时间越长则热量损失越多，导致热泵制热效率下降。空气源热泵热水器的蒸发器多以露天放置为主，在北方温度较低的地区，冬季温度大多能够到达0℃以下，无法采用此种方式进行除霜。

逆循环除霜：当系统需要除霜时，通过四通换向阀来改变制冷剂的流向，使机组由制热循环变为制冷循环，同时风机停止工作，压缩机排出的高温气体进入翅片换热器进行化霜。在除霜循环的化霜过程中，机组从水系统中吸收热量提供到翅片换热器去除霜，机组产生的热量是负数，负热量的数量与机组在同样时间内产生的正热量的数量大致相当，所以从能量角度来讲，这种除霜过程的损失相当于两倍除霜时间的停机，使机组的供热量下降10%左右。另外，四通阀频繁换向会影响其寿命和可靠性。

热气旁通除霜：该除霜方法不改变制冷剂的流向，机组在除霜过程中保持制热工作状态不变，在一个制冷回路中，将压缩机排出的高温气体直接旁通一部分至翅片蒸发器中进行融霜。这种除霜方式，由于高压侧冷媒放出的热量还是来自于蒸发器吸收的热量，当环境温度较低，除霜速度不够快时，将没有足够的热量吸收，会使热泵主机发生保护性停机。如采用简单的旁通，即将压缩机排出的高温气体全部旁通至翅片蒸发器进行快速融霜，气体冷媒释放热量后部分转化为高压液体，在除霜模式切换为制热模式的瞬间，这部分高压液体极易通过系统管路进入压缩机，使压缩机出现液压缩现象，降低了系统的安全性，为解决此种隐患可在翅片蒸发器和压缩机之间安装冷媒加热装置，此装置只在除霜模式时运行，从而有效地避免了融霜后的液体冷媒直接进入压缩机，但冷媒加热装置的使用增加了系统的制造成本和融霜成本。

发明内容

本发明的目的是针对上述几种除霜方式存在的不足，提出一种双系统热泵除霜方法及装置。解决了现有蒸发器除霜时造成的停机保护以及液压缩现象，达到节能降耗、降低成本，缩短融霜时间，在环境温度低于0℃时运行安全、稳定、可靠的目的。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：一种双系统热泵除霜方法，通过设置两套除霜机构，使蒸发器翅片温度连续低于0℃时，且环境温度高于5℃低于10℃时，翅片蒸发器9a或9b所在制热回路停止工作，进入自然除霜模式；当蒸发器翅片温度连续低于0℃时且环境温度低于5℃时，进入热气除霜模式，被融霜的翅片蒸发器9a或9b由另一回路中的压缩机1b或1a排出的高温气体提供融霜热量，被融霜的翅片蒸发器9a或9b所在制热回路停止工作。

本发明所述进入自然除霜模式是在蒸发器翅片温度连续低于0℃达4小时。

本发明所述进入热气除霜模式是在蒸发器翅片温度连续低于0℃达4小时。

本发明实现上述双系统热泵除霜方法的装置，包括两个制热回路和两套除霜机构，所述的两套除霜机构均主要由翅片温度传感器、第一融霜电磁阀、第一融霜单向阀、融霜旁通电磁阀、第二融霜电磁阀、第二融霜单向阀和环境温度传感器组成，其中：翅片温度传感器设置在所述制热回路的翅片蒸发器上；融霜旁通电磁阀（串接在所述制热回路的翅片蒸发器和气液分离器之间；第一融霜电磁阀和第一融霜单向阀串接在其中一个制热回路中的压缩机和另外一个制热回路中的翅片蒸发器之间；第二融霜电磁阀和第二融霜单向阀串接在其中一个制热回路中的膨胀阀和另外一个制热回路中的翅片蒸发器之间。