一种高效满液式风冷热泵系统的制作方法

1.本发明涉及一种空调系统，尤其是一种风冷热泵系统，具体的说是一种高效满液式风冷热泵系统。


背景技术：

2.空气源热泵利用大气中低品位能，具有节能兼顾供冷供热、使用灵活、方便、所占空间小、利用效率高、无污染等优点，其作为重要的节能性供热空调设备在长江中下游地区、西南地区、华南地区以及中南地区得到了广泛使用。
3.随着2030年碳达峰、2060年碳中和目标的提出，社会对空调系统的能效要求越来越高。风冷热泵水侧换热器逐步从干式向满液式换热器转变以提升制冷剂侧传热系数和水侧传热系数，从而提升风冷热泵的蒸发温度及整机的能效。在传统的风冷热泵系统中，由于制冷工况及制热工况冷媒循环量差异较大以及冬季制热模式四通换向阀换向除霜压缩机大量带液问题，制冷系统均配置有储液罐及气液分离器，一方面储液罐制热模式用来存储循环多余的制冷剂液体，另一方面气液分离器用来分离压缩机吸气口的制冷剂液体以防止压缩机湿压缩。然而由于气液分离器的存在，制冷剂气体流经气液分离器将产生压降，该压降将直接降低制冷系统的蒸发温度，特别对于中低压冷媒r134a等，其冷媒蒸发温度对于低压侧阻力损失更加敏感，会大大降低制冷系统的制冷量和制冷效率。
4.因此，需要对现有技术加以改进，以便更好的满足市场需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高效满液式风冷热泵系统，通过设置储液罐结构，不仅可以去掉以往的气液分离器，提升系统的蒸发温度，而且，还可避免传统储液器对系统冷凝器侧过冷度的影响，达到高效节能的效果。
6.本发明的技术方案是：一种高效满液式风冷热泵系统，包括由压缩机、风侧换热器、水侧换热器和四通换向阀构成的制冷剂循环回路，所述四通换向阀的四个端口分别连接所述压缩机的排气口和吸气口、所述风侧换热器的第一端和所述水侧换热器的气管连接端；所述风侧换热器的第二端经过电子膨胀阀后连接至所述水侧换热器的液管连接端；还包括储液罐；该储液罐包括位于底部的第一端口和第二端口，以及位于其顶部的第三端口；所述第一端口经过换向管路后连接至所述电子膨胀阀的进口端；所述第二端口经过电动阀后连接到所述水侧换热器的液管连接端；所述第三端口经过电磁阀ii后连接所述水侧换热器的辅助连接端；该辅助连接端与所述水侧换热器的壳体内部相贯通。
7.进一步的，所述换向管路包括相互并联的电磁阀i和单向阀iv。
8.进一步的，还包括单向阀i，连接在所述风侧换热器的第二端和电子膨胀阀的出口之间；进一步的，还包括单向阀ii，串接在所述风侧换热器和电子膨胀阀之间的管路上。
9.进一步的，还包括单向阀iii，串接在所述电子膨胀阀和水侧换热器之间的管路上。
10.进一步的，所述储液罐的顶部设有液位计，能够检测储液罐内部的液位。
11.本发明的有益效果：1. 本发明可以在保证系统稳定运行的前提下去掉压缩机吸气口的气液分离器，极大的提高了制冷和制热运行的蒸发温度，提升系统的能效和能力；2. 本发明设置的储液器可以在融霜结束之前，将系统内部大部分的制冷剂储存在储液罐及水侧换热器中，解决了无气液分离器后的压缩机在化霜结束后由于四通换向阀换向带来的吸气带液问题，同时也能够提升制冷模式的过冷度，提升制冷模式的能效；3. 本发明在除霜模式结束后切换至制热模式时，可使化霜结束之前贮存在储液罐内的制冷剂自动进入主循环流路，大大简化了系统设计的复杂性，增加了运行的可靠性；4. 本发明可在制冷模式下，释放储液罐中的制冷剂，使满液式换热器的液位提升，增加换热器与水的有效换热面积；同时，在制热模式下，将大量制冷剂储存起来，降低水侧换热器制冷剂的液位高度，增强冷凝效果。
附图说明
12.图1是本发明的系统结构示意图。
13.其中，1-压缩机；2-四通换向阀；3-风侧换热器；4-单向阀i；5-单向阀ii；6-电子膨胀阀；7-电磁阀i；8-单向阀iv；9-单向阀iii；10-储液罐；11-电磁阀ii；12-电动阀；13-水侧换热器。
具体实施方式
14.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
15.如图1所示。
16.一种高效满液式风冷热泵系统，包括由压缩机1、风侧换热器3、水侧换热器13、四通换向阀2和储液罐10等构成制冷剂循环回路。所述水侧换热器13为满液式换热器，包括气管连接端、液管连接端和辅助连接端。该辅助连接端与该水侧换热器的壳体相贯通，可将由其输入的气态制冷剂经由所述气管连接端输出，再次汇入制冷剂循环。
17.所述四通换向阀2的四个端口分别连接所述压缩机1的排气口和吸气口、所述风侧换热器3的第一端和所述水侧换热器13的气管连接端。
18.所述风侧换热器3的第二端经过电子膨胀阀6后连接至所述水侧换热器13的液管连接端。
19.所述储液罐10包括位于底部的第一端口和第二端口，以及位于其顶部的第三端口。所述第一端口经过换向管路后连接至所述电子膨胀阀6的进口端；所述第二端口经过电动阀12后连接到所述水侧换热器13的液管连接端。所述第三端口经过电磁阀ii11后连接所述水侧换热器13的辅助连接端，可将所述储液罐内的气态制冷剂经由该辅助连接端输入所述水侧换热器中，并再次汇入制冷剂循环。优选的，所述储液罐10的顶部设有液位计，能够检测储液罐内部的液位。
20.所述换向管路包括相互并联的电磁阀i7和单向阀iv8，且所述单向阀iv8的指向为
离开所述储液罐。
21.还包括单向阀i4，连接在所述风侧换热器3的第二端和电子膨胀阀6的出口之间，且指向所述风侧换热器3。
22.还包括单向阀ii5，串接在所述风侧换热器3和电子膨胀阀6之间的管路上，指向所述电子膨胀阀6。
23.还包括单向阀iii9，串接在所述电子膨胀阀6和水侧换热器13之间的管路上，指向所述水侧换热器13。
24.本发明包括如下工作模式：制冷模式 、制热模式和融霜模式。
25.1、制冷模式：此时四通换向阀不得电，电磁阀i、电磁阀ii关闭，电动阀i打开。高温高压的制冷剂气体从压缩机出来，经过四通换向阀后流入到风侧换热器中，使高温高压的气态制冷剂冷凝为液态制冷剂，并且形成一定的过冷度。然后，液态制冷剂通过单向阀ii后流入电子膨胀阀，进行等焓节流，变为低温低压的气液混合物。然后，再通过单向阀iii流入水侧换热器，与循环水进行换热。同时，制冷剂蒸发为气态而流出水侧换热器，并通过四通换向阀后流入压缩机吸气口，完成制冷循环。在此模式下，储液罐基本是闲置状态。同时，由于储液罐所在的环境温度较高，制冷剂饱和温度低于环境温度，因此储液罐内部在制冷模式下基本不存液，可使其中的制冷剂经电动阀后流入水侧换热器，提升水侧换热器中的液位高度，增加换热器与水的有效换热面积。
26.2、制热模式：此时四通换向阀得电，电磁阀i和电磁阀ii均为关闭，电动阀打开。高温高压的制冷剂气体从压缩机出来，经过四通换向阀后流入到水侧换热器中，冷凝放热后成为液态制冷剂，并使循环水水温升高，实现用户供暖。然后，液态制冷剂通过电动阀后进入储液罐，再通过单向阀iv后进入电子膨胀阀进行等焓节流，成为低温低压的气液混合物；然后，通过单向阀i流入风侧换热器，蒸发吸热后变为气态制冷剂，并通过四通换向阀流入压缩机吸气口，完成制热循环。此模式下，储液罐平衡了制冷剂循环量，可将大量制冷剂储存在其中，降低了水侧换热器制冷剂液位高度，增强冷凝效果。
27.3、融霜模式：当满足融霜进入条件时，四通换向阀失电换向进入融霜模式。电磁阀i、电磁阀ii和电动阀均为关闭，系统按照制冷模式运行对风侧换热器进行除霜。
28.当满足融霜退出条件而准备退出融霜时，此时的风侧换热器内集聚有大量液态制冷剂，若马上切换为正常制热过程，则风侧换热器中大量液态制冷剂将通过四通换向阀进入压缩机吸气口，导致压缩机产生严重的湿压缩，对系统的稳定性产生巨大影响。本发明有效规避了上述现有技术的不足，当满足融霜退出条件时，打开电磁阀i和电磁阀ii，可使风侧换热器内部积存的大量液态制冷剂在压差的作用下流入储液罐中。同时，储液罐中的气态制冷剂则通过顶部的第三端和电磁阀ii流入水侧换热器的辅助连接端，并再次汇入制冷剂循环。当储液罐顶部的液位开关动作或排液时间达到设定值时，关闭电磁阀i和电磁阀ii，融霜过程完成。然后，四通换向阀得电换向，打开电动阀，开启正常制热模式。此模式下，储液罐起到了有力的调节作用，使在融霜结束之前的系统内部形成的大部分制冷剂储存在储液罐及水侧换热器中，解决了无气液分离器后的压缩机在化霜结束时，因四通阀换向而带来的吸气带液问题，确保系统正常运行。
29.本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。