PL243376B1

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

Abstract

An air-water heat pump system is disclosed, comprising a lower heat source unit and an upper heat source unit connected in a thermodynamic cycle, where the lower heat source unit is powered by external air, and the lower heat source has at least two alternatingly operating evaporators (1, 2) shaped as semicircles forming a lower heat source with a cylindrical unit shape with a fan mounted axially in relation to the lower heat source assembly in its upper part, equipped with a defrosting unit, which enables 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.

PL243376B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 3

Term

14.7 yearsleft in the term

Expires 22 June 2041.

  1. Priority and filed
  2. Granted
  3. Today
  4. Expires

9 claims: 3 independent, 6 dependent

  1. 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) ukształtowane jako półokręgi tworzące dolne źródło ciepła o cylindrycznym kształcie jednostki 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 trójdrogowych (3, 4) i (5, 6), przypadających odpowiednio na każdy parownik (1) i (2) zespołu dolnego źródła ciepła wyposażonego w rotacyjną 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);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);przy czym rotacyjna przesłona (11) ukształtowana jest na zespole dolnego źródła ciepła, do osłaniania zaszronionego parownika (1,2) przechodzącego w tryb odtajania.
  2. 2
    Układ pompy ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że wspomniany zespół zaworowy jest wyposażony w siłowniki podłączone do sterownika (12) do automatycznej zmiany kierunku obiegu czynnika chłodniczego i zmiany funkcji parowników (1) i (2).
  3. 3
    Układ pompy ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że rotacyjna przesłona (11) jest podłączona do sterownika (12) do automatycznego skierowania przesłony na pozycję osłonięcia odtajanego parownika (1) lub (2).
  4. 4
    Układ pompy ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że parowniki (1) i (2) tworzące dolne źródło ciepła są wymiennikami giętymi ożebrowanymi.
  5. 5
    Układ pompy ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że rotacyjna przesłona (11) ma postać współśrodkowych półokręgów zamontowanych po obu stronach parownika, współosiowo względem wentylatora (10) zespołu dolnego źródła ciepła.
  6. 6
    Układ pompy ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że rotacyjna przesłona (11) składa się z dwóch pełnych części wewnętrznej i zewnętrznej, które są izolowane termicznie.
  7. 7
    Układ pompy ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że obydwie części rotacyjnej przesłony (11) wyposażone są w element szczotkowy (13) rozmieszczony wzdłuż jej wysokości, zapobiegający infiltracji powietrza zewnętrznego do przestrzeni między parownikiem odtajanym a przesłoną, przy zachowaniu swobodnego ruchu przesłony (11).
  8. 8
    Układ pompy ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że obieg pompy ciepła ogrzewa w górnym źródle wodę lub roztwór glikolu.
  9. 9
    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 rotacyjna 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 rotacyjna przesłona (11) zostaje skierowana na pozycję osłonięcia parownika pierwszego (1) do ograniczenia wymiany ciepła pomiędzy powietrzem zewnętrznym a osłoniętym parownikiem pierwszym (1);gdzie wentylator (10) pracujący w sposób ciągły wymusza przepływ powietrza zewnętrznego opływającego nieosłonięty parownik (1) lub (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 rotacyjnej przesłony (11), na pozycję osłonięcia odtajanego parownika (1) lub (2).