[發明專利]一種耦合噴氣增焓空氣源熱泵系統

有效

• 申請號: 201210036088.3
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN102563974A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 李夔寧;郭春雷;周偉;郭軍峰;李進
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F25B41/04;F25B41/06;F25B47/02;F24D15/04
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 郭吉安

技術領域

本發明涉及一種空氣源熱泵系統。

背景技術

空氣源熱泵是通過消耗一部分高品位能源從而利用環境空氣中低品位能源的一種供熱設備，它屬于新能源技術，具有節能和環保的雙重優勢，是目前可再生能源建筑熱水供應的主要形式，應用前景廣闊。但空氣源熱泵受氣象條件影響較大，特別是冬季空氣濕度比較大的濕冷地區，熱泵系統易發生室外換熱器結霜、壓縮機吸氣比容增大、輸氣系數降低、排氣溫度過高等問題，這都會嚴重影響熱泵系統的性能。現有研究的補氣增焓空氣源熱泵系統，在一定程度上改善了熱泵系統在低溫工況下的運行性能，有效地擴大了空氣源熱泵系統的氣候適應范圍，但在低溫高濕工況下，補氣增焓空氣源熱泵系統仍然未能解決除霜時連續供暖的問題和換熱器采用熱氣旁通除霜引起的一系列問題。

空氣源熱泵常用的除霜方式有電加熱除霜、逆循環除霜和熱氣旁通除霜三種：電加熱除霜耗能大，在環境溫度較低時易出現化霜困難的現象，空氣源熱泵很少采用該除霜方式。逆循環除霜因其除霜速度較快等特點在早期的熱泵系統中應用比較普遍，但該除霜方式有以下缺點：1、壓縮機吸、排氣壓力變化劇烈，對其性能影響較大，系統制冷工質回流量大；2、兩換熱器功能頻繁轉換，熱損失較大，導致建筑供水溫度波動較大；3、四通換向閥頻繁動作，可靠性較低。熱氣旁通除霜因克服了逆循環除霜的很多缺點在現今的熱泵系統中應用較為廣泛。

采用熱氣旁通除霜方式的噴氣增焓空氣源熱泵系統結構如圖1所示，該系統包括壓縮機1、室內換熱器4和制冷回路、補氣回路及旁通除霜支路，壓縮機1出口與室內換熱器4入口連通，所述制冷回路從室內換熱器4出口開始，經流量調節閥8，通過經濟器19、第一節流閥6、室外換熱器12、第一氣液分離器18進入壓縮機1吸氣口；所述補氣回路從室內換熱器4出口處分支，通過第二節流閥7和經濟器19，進入壓縮機1補氣口，補氣回路經節流的低溫工質在經濟器19內與制冷回路中高溫工質進行熱交換，使補氣回路的低溫工質產生蒸汽，并使制冷回路中的高溫液體工質過冷；在壓縮機1出口與室內換熱器4入口之間還設置有旁通除霜支路，該旁通除霜支路通過旁通電磁閥2直接進入室外換熱器12的入口，旁通電磁閥2打開時，壓縮機1產生的大部分高溫熱工質蒸汽直接進入室外換熱器12內實現除霜。

這種空氣源熱泵系統的明顯缺點是：在除霜方式時，制熱停止，不能連續供暖；同時由于除霜時室外換熱器產生的液態工質汽化所需熱量較大，除霜時系統的熱量不足，導致除霜時間長。

如圖1所示，由于現有熱氣旁通除霜過程中，壓縮機1出口的高溫工質蒸汽，經過旁通電磁閥2進入室外換熱器12除霜，在室外換熱器12的出口將產生大量的液體工質，這樣在第一氣液分離器18中積液量增多，導致工質流量減小，系統制熱能力降低；當室外換熱器液態制冷工質流量較大時，使壓縮機易產生液擊現象。所以，傳統的熱氣旁通除霜方式的空氣源熱泵系統很難在大型風冷熱泵機組上得到廣泛的應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題就是提供一種耦合噴氣增焓空氣源熱泵系統，它在低溫高濕環境下能夠連續供暖，除霜時間短，且能提供汽化除霜過程中液態工質所需的熱能，合理利用能量，能夠增加除霜所需的熱能。

本發明所要解決的技術問題是通過這樣的技術方案實現的，它包括有噴氣增焓空氣源熱泵系統，該噴氣增焓空氣源熱泵系統具有壓縮機、室內換熱器和制冷回路、補氣回路及旁通除霜支路，壓縮機出口與室內換熱器入口連通，在壓縮機出口與室內換熱器入口之間還設置有旁通除霜支路，該旁通除霜支路通過旁通電磁閥直接進入室外換熱器的入口，其特征在于：它具有兩個噴氣增焓空氣源熱泵的子系統和兩個三套管換熱器，所述制冷回路從本子系統室內換熱器出口開始，經流量調節閥，通過本子系統三套管換熱器、第一節流閥、室外換熱器、第一氣液分離器進入壓縮機吸氣口；所述補氣回路從本子系統室內換熱器出口處分支，通過本子系統第二節流閥、三套管換熱器、耦合子系統三套管換熱器，進入本子系統壓縮機補氣口。

在上述技術方案中，所述三套管換熱器設有內層管、中層管和外層管，每一層管對應設有聯接管。

由于本發明具有兩個噴氣增焓空氣源熱泵的子系統，利用兩個三套管換熱器將兩個噴氣增焓空氣源熱泵的子系統耦合成一個整體，當一個子系統在除霜時，另一個子系統制熱，保證了除霜時能夠連續供暖；除霜子系統利用制熱子系統的三套管換熱器進行熱交換，一方面除霜子系統可獲得汽化液態工質所需的熱量，另一方面使制熱子系統的高溫液體工質過冷，有利于兩個子系統的能量互補，從而實現合理利用能量，增加了除霜所需的熱能，減少除霜時間。

附圖說明