PL242845B1

Air-to-water heat pump system with a defrost unit and method of optimizing air-to-water heat pump operation

Abstract

An air-to-water heat pump system is disclosed comprising a heat source unit and a heat source unit connected in a thermodynamic cycle, where the heat source unit is supplied with external air and the heat source unit has at least two alternating evaporators (1, 2) forming the lower a heat source with a fan mounted axially in relation to the lower heat source unit in its upper part, equipped with a defrost unit, in which it is possible to perform the process of defrosting and drying the heat exchange surface of the evaporator, as well as improving the energy efficiency of the heat pump system.

PL242845B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 4

Term

15.7 yearsleft in the term

Expires 14 June 2042.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Today
  5. Expires

11 claims: 3 independent, 8 dependent

  1. 1
    An air-to-water heat pump system containing a lower heat source unit and an upper heat source unit connected in a thermodynamic cycle, where the lower heat source unit is supplied with external air, and the lower heat source has at least two alternating evaporators (1, 2) forming the lower source with a fan mounted axially in relation to the heat source unit in its upper part, equipped with a defrost unit characterized in that that at least two alternating evaporators (1, 2) are connected to a valve assembly consisting of two pairs of automatic three-way valves (3, 4) and (5, 6) for each evaporator (1) and (2) of the assembly, respectively a lower heat source equipped with a shutter (11), the evaporators (1, 2) being connected in series in a closed system with the condenser (9);1. Układ pompy ciepła powietrze-woda zawierający połączone w obiegu termodynamicznym zespół dolnego źródła ciepła i zespół górnego źródła ciepła, gdzie zespół dolnego źródła ciepła zasilany jest powietrzem zewnętrznym, a dolne źródło ciepła ma co najmniej dwa pracujące naprzemiennie parowniki (1, 2) tworzące dolne źródło ciepła z wentylatorem zamontowanym osiowo względem zespołu dolnego źródła ciepła w jego górnej części, wyposażony w zespół odtajania znamienny tym, że co najmniej dwa działające naprzemiennie parowniki (1, 2) połączone są z zespołem zaworowym złożonym z dwóch par automatycznych zaworów trójdro gowych (3, 4) i (5, 6), przypadających odpowiednio na każdy parownik (1) i (2) zespołu dolnego źródła ciepła wyposażonego w przesłonę (11), przy czym parowniki (1, 2) połączone są szeregowo w układzie zamkniętym ze skraplaczem (9);przy czym króciec wylotowy parownika pierwszego (1) łączy się poprzez port przelotowy drugiego zaworu trójdrogowego (4) ze stroną ssawną sprężarki (8), połączoną po stronie tłocznej ze skraplaczem (9), którego króciec odpływowy łączy się poprzez by-pass trzeciego zaworu trójdrogowego (5) z wlotem parownika drugiego (2), gdzie wylot parownika drugiego (2) połączony jest poprzez by-pass zaworu czwartego trójdrogowego (6) z zaworem rozprężnym (7) i poprzez port przelotowy pierwszego zaworu trójdrogowego (3) łączy się z wlotem parownika pierwszego (1);the outlet port of the first evaporator (1) is connected through the port of the second three-way valve (4) with the suction side of the compressor (8), connected on the discharge side with the condenser (9), the outlet port of which is connected through the by-pass of the third three-way valve (5) with the inlet of the second evaporator (2), where the outlet of the second evaporator (2) is connected through the by-pass of the fourth 3-way valve (6) to the expansion valve (7) and through the port of the first 3-way valve (3) is connected to the inlet of the first evaporator (1);przy czym króciec wylotowy parownika drugiego (2) łączy się poprzez by-pass drugiego zaworu trójdrogowego (4) ze stroną ssawną sprężarki (8), połączoną po stronie tłocznej ze skraplaczem (9), którego króciec odpływowy łączy się poprzez port przelotowy trzeciego zaworu trójdrogowego (5) z wlotem parownika pierwszego (1), gdzie wylot z parownika pierwszego (1) połączony poprzez port przelotowy czwartego zaworu trójdrogowego (6) z zaworem rozprężnym (7) i poprzez by-pass pierwszego zaworu trójdrogowego (3) łączy się z wlotem parownika drugiego (2);the outlet port of the second evaporator (2) is connected through the by-pass of the second three-way valve (4) with the suction side of the compressor (8), connected on the discharge side with the condenser (9), the outlet port of which is connected through the port of the third three-way valve (5) with the inlet of the first evaporator (1), where the outlet of the first evaporator (1) connected through the port of the fourth shunt valve (6) to the expansion valve (7) and through the by-pass of the first shunt valve (3) connects to the inlet of the second evaporator (2);przy czym przesłona (11) ukształtowana jest na zespole dolnego źródła ciepła, do osłaniania zaszronionego parownika (1,2) przechodzącego w tryb odtajania. the shutter (11) being formed on the brine unit to shield the frosted evaporator (1,2) going into defrost mode.
  2. 3
    A heat pump system according to claim Characterized in that the shutter (11) is connected to a controller (12) for automatically directing the shutter to the defrosting position of the evaporator (1) or (2). 3. Układ pompy ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że przesłona (11) jest podłączona do sterownika (12) do automatycznego skierowania przesłony na pozycję osłonięcia odtajanego parownika (1) lub (2).
  3. 11
    A method of optimizing the operation of an air-to-water heat pump, in which alternating operation of at least two evaporators is used, characterized in that the defrosting process of the second evaporator (2) is carried out by directing the refrigerant from the first evaporator (1) through the passage port of the second three-way valve (4) ) to the compressor (8), then the refrigerant is directed to the condenser (9), then the condensed medium is directed through the by-pass of the third three-way valve (5) to the second evaporator (2), then the subcooled medium is directed through the by-pass of the fourth three-way valve (6) to the expansion valve (7), then the decompressed medium is directed through the port of the first three-way valve (3) to the first evaporator (1), at the same time the shutter (11) is directed to the position of shielding the second evaporator (2);11. Sposób optymalizacji pracy pompy ciepła powietrze-woda, w którym wykorzystuje się naprzemienną pracę co najmniej dwóch parowników znamienny tym, że proces odtajania parownika drugiego (2) przeprowadza się poprzez skierowanie czynnika chłodniczego z parownika pierwszego (1) poprzez port przelotowy drugiego zaworu trójdrogowego (4) na sprężarkę (8), następnie czynnik kieruje się do skraplacza (9), następnie skroplony czynnik jest kierowany poprzez by-pass trzeciego zaworu trójdrogowego (5) do parownika drugiego (2), następnie dochłodzony czynnik kieruje się poprzez by-pass czwartego zaworu trójdrogowego (6) do zaworu rozprężnego (7), następnie rozprężony czynnik kierowany jest poprzez port przelotowy pierwszego zaworu trójdrogowego (3) do parownika pierwszego (1), jednocześnie przesłona (11) zostaje skierowana na pozycję osłonięcia drugiego parownika (2);przy czym, proces odtajania parownika pierwszego (1) przeprowadza się poprzez skierowanie czynnika chłodniczego z parownika drugiego (2) poprzez by-pass drugiego zaworu trójdrogowego (4) na sprężarkę (8), następnie czynnik kieruje się do skraplacza (9), następnie skroplony czynnik jest kierowany poprzez port przelotowy trzeciego zaworu trójdrogowego (5) do parownika pierwszego (1), następnie dochłodzony czynnik kieruje się poprzez port przelotowy czwartego zaworu trójdrogowego (6) do zaworu rozprężnego (7), następnie rozprężony czynnik kierowany jest poprzez by-pass pierwszego zaworu trójdrogowego (3) do parownika drugiego (2), jednocześnie przesłona (11) zostaje skierowana na pozycję osłonięcia parownika pierwszego (1) do ograniczenia wymiany ciepła pomiędzy powietrzem zewnętrznym a osłoniętym parownikiem pierwszym (1);the process of defrosting the first evaporator (1) is carried out by directing the refrigerant from the second evaporator (2) through the by-pass of the second three-way valve (4) to the compressor (8), then the refrigerant is directed to the condenser (9), then condensed the medium is directed through the port of the third three-way valve (5) to the first evaporator (1), then the subcooled refrigerant is directed through the port of the fourth three-way valve (6) to the expansion valve (7), then the decompressed refrigerant is directed through the by-pass of the first three-way valve (3) to the second evaporator (2), at the same time the diaphragm (11) is directed to the position of shielding the first evaporator (1) to limit the heat exchange between the outside air and the shielded first evaporator (1);gdzie wentylator (10) pracujący w sposób ciągły wymusza przepływ powietrza zewnętrznego opływającego nieosłonięty parownik (1) lub (2);wherein the fan (10) operating continuously circulates outside air flowing over the bare evaporator (1) or (2);przy czym, proces odtajania parownika (1) lub (2), prowadzi się aż do momentu zakończenia cyklu odtajania wymiennika, gdzie poprzez sterownik (12) przełączając tryb pracy zaworów trójdrogowych generuje się ponowną zmianę kierunku obiegu czynnika a tym samym zmianę funkcji parowników (1, 2) oraz zmianę pozycji przesłony (11), na pozycję osłonięcia odtajanego parownika (1) lub (2). the process of defrosting the evaporator (1) or (2) is carried out until the end of the defrosting cycle of the exchanger, where the controller (12) by switching the three-way valves operation mode generates a new change in the medium circulation direction and thus a change in the function of the evaporators (1 , 2) and changing the position of the shutter (11) to the position of covering the defrosting evaporator (1) or (2).