[發明專利]采用并聯式蒸發器的空氣源熱泵熱風機

無效

• 申請號: 200910044469.4
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN101936601A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 湯世國
• 申請（專利權）人: 湖南省瀏陽市擇明熱工器材有限公司
• 主分類號: F24H4/06
• 分類號: F24H4/06;F24H9/20;F25B41/04;F25B41/06;F25B49/02;F25B5/02
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技術領域

本發明涉及一種空氣源熱泵熱風機，尤其是一種采用并聯式蒸發器提高能效的空氣源熱泵熱風機。

背景技術

空氣源熱泵主要由壓縮機、蒸發器、節流裝置、冷凝器、工質循環管道等幾部分組成。它根據逆卡諾循環原理，采用電能驅動，通過傳熱工質把空氣中無法被利用的低品位熱能有效吸收，并將其提升至可用的高品位熱能加以利用。其工作過程：①傳熱工質進入蒸發器，在蒸發器中工質吸熱蒸發，此時工質從低溫熱源中吸收熱量后進入壓縮機；②工質經過壓縮機的壓縮、升溫后，變成高溫、高壓的工質排出壓縮機；③工質進入冷凝器，在冷凝器中將從蒸發器中吸收的熱量和壓縮機本身功耗所產生的那部分熱量傳遞給其他介質；④高壓工質經過節流裝置節流降壓后再次進入蒸發器，依此不斷地循環工作。為了系統長期穩定運行，熱泵還包括一些公知的輔助裝置，如儲液罐、氣液分離器、過濾器等。

以空氣源熱泵作為熱源的典型運用是空調制熱，在27℃環境溫度下，國家標準一級空調制熱的能效比為3.2左右。在環境溫度2℃時，其能效比只有0.8左右，無法滿足人們的取暖要求，只能靠電輔助加熱來滿足人們取暖要求，造成很大的電能浪費。

人們的生產和生活中，要求在40-72℃左右對物料進行干燥的烘干活動很多，采用燃煤、油鍋爐加熱浪費能源，污染環境。電加熱運行成本高，能效比只有接近0.9左右，電能浪費嚴重。因此人們都在尋求一種護環境，節約能源的替代供熱設備。

發明內容

為了解決上述弊端，本發明所要解決的技術問題是，充分發揮空氣源熱泵的制熱潛能，提供一種滿足烘干物料或生活取暖的需要的空氣源熱泵熱源，在不同的環境溫度下都具有相對較高的能效比。為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是，采用并聯式蒸發器的空氣源熱泵熱風機，包括空氣源熱泵和冷凝器風機，所述空氣源熱泵主要由蒸發器、壓縮機、冷凝器、節流裝置組成，并依序用工質循環管道連接，所述蒸發器由一組工作蒸發器和至少一組備用蒸發器組成，各組蒸發器工質輸入端和輸出端由歧管并聯連接，各組備用蒸發器工質輸入端由電磁閥控制；所述冷凝器換熱面積與壓縮機輸入功率的比值在5.6-13.5m²/kw之間；所述冷凝器風機全壓在80-400pa之間。

所述工作蒸發器未設置電磁閥，處于常通狀態，便于進行除霜或制冷。當環境溫度為28℃或以上時，僅有該組蒸發器工作；當環境溫度低于上述溫度，一組備用蒸發器的電磁閥開啟，兩組蒸發器同時工作，以增大換熱面積，提高能效比；環境溫度在零度左右時，其它備用蒸發器的電磁閥開啟，多組蒸發器同時工作。

作為本發明的一種改進，所述空氣源熱泵熱風機設有智能控制裝置。根據設定的排氣壓力/溫度來調節電磁閥開度：當排氣壓力/溫度接近壓縮機保護停機的設定值時，智能控制裝置自動控制電磁閥，使備用蒸發器組的工質流量變小或關閉電磁閥，控制機組平穩運行，使機組工況在接近三十度(15-43℃)的環境溫度變化范圍中，都能達到或接近壓縮機排氣壓力最佳運行狀態范圍，獲得高或較高的能效比。

使用本發明技術方案，在不同的環境溫度下都具有相對較高的能效比，其能效比分布狀態為：僅有一組工作蒸發器運行時，環境溫度28-30℃時能效比在4.0左右，環境溫度32-42℃內的能效比在4.1-4.5之間；兩組蒸發器同時工作，環境溫度15-27℃內的能效比在4.0-4.7之間，環境溫度8-14℃內的能效比在3.2-3.9的范圍，隨著環境溫度降低，機組的能效比也逐漸降低。為了拓展空氣源熱泵在零下以下溫度的應用，采用設置多組蒸發器為機組提供更多的熱量，在環境溫度零下8℃左右時，機組的能效比仍要超過電阻加熱方式。

按傳統方式增大蒸發器面積不但會造成工質管路增長，工質流動阻力增大，壓縮機負荷增大，增加電耗使能效比降低；而且難以兼顧冬天、夏天兩種極端工況條件下的實際需要。而以并聯式多組蒸發器換熱，在27℃以下的環境溫度時，第二組蒸發器工作，機組從增大蒸發器換熱面積中獲得熱量，機組的能效比高于一組蒸發器工作時環境溫度28-30℃時的能效比；過量的熱量由工質排氣壓力/溫度信號反饋給智能控制裝置，控制電磁閥進行調節工質流量而達到動態平衡。

作為一種優選，本發明每組蒸發器換熱面積與壓縮機輸入功率比值在5.6-9.6m²/kw之間，不易接近壓縮機保護停機的設置范圍，又有很高或較高的能效比。

并聯式多組蒸發器換熱，可以根據不同工況選擇相應的換熱面積，從而實現不同工況的吸熱主動控制，確保機組在不同環境溫度工況下，獲得相對高的能效比。