[發(fā)明專利]超低溫空氣能熱泵自動聚熱系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710305828.1
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107246747A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設計）人: 丁志鋼;劉冠輝;高黎明;陳躍;李廷剛;張金喜
• 申請（專利權）人: 沃姆制冷設備（上海）有限公司
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B30/06;F25B49/02
• 代理公司: 上海三和萬國知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)31230
• 代理人: 陳偉勇

技術領域

本發(fā)明涉及熱泵技術領域，尤其涉及熱泵系統(tǒng)。

背景技術

空氣能熱泵是由電動機驅動的，利用蒸汽壓縮制冷循環(huán)工作原理，以環(huán)境空氣為冷、熱源制取冷、熱風或者冷、熱水的設備。空氣能熱泵利用空氣中的熱量作為低溫熱源，經(jīng)過傳統(tǒng)空調器中的冷凝器或蒸發(fā)器進行熱交換，然后通過循環(huán)系統(tǒng)，提取或釋放熱能，利用機組循環(huán)系統(tǒng)將能量轉移到建筑物內，滿足用戶對生活熱水、地暖或空調等需求熱泵系統(tǒng)的現(xiàn)狀。

普通的空氣能熱泵的工作效能在-10℃或更低的極低溫環(huán)境中會大打折扣，影響機組整體運作，無法保證采暖或熱水供應。普通的空氣能熱泵在溫度較低的寒冷地區(qū)使用時，環(huán)境溫度的下降導致蒸發(fā)溫度降低和冷媒流量下降，制熱能力大打折扣。同時，壓縮比增大后帶來的排氣溫度上升，也會引起壓縮機可靠性的降低。

空氣能熱泵系統(tǒng)提供熱量主要來自系統(tǒng)制冷劑在蒸發(fā)器蒸發(fā)吸空氣熱量，在某個環(huán)境溫度和系統(tǒng)蒸發(fā)壓力下。蒸發(fā)量用重量M(Kg)來標度，供熱量Q(J)由溫升熱與氣化潛熱兩部分組成。(1)溫升熱量Q1(J)：溫升熱與蒸發(fā)介質的熱容和蒸發(fā)介質的溫升成正比，即：Q＝C×M×ΔT；ΔT＝T2-T1熱容C：J/Kg.℃。這是個非常簡單的公式，用于計算溫升熱量，液體的飽和壓力隨溫度的提高而上升至液體表面上方壓力時開始蒸發(fā)。(2)蒸發(fā)潛熱Q2(J)為：Q2＝M×ΔH；ΔH：液體的蒸發(fā)焓(汽化熱)J/Kg。(3)總供熱量Q＝Q1+Q2。由于空氣能熱泵系統(tǒng)膨脹閥對過熱度的控制，蒸發(fā)換熱是主流，溫升換熱所占比例低。

熱力膨脹閥作用是實現(xiàn)冷凝壓力至蒸發(fā)壓力的節(jié)流，同時控制制冷劑的流量；以最佳的方式給蒸發(fā)器供液，保證蒸發(fā)器出口制冷劑蒸汽的過熱度穩(wěn)定，感溫包準確的感應壓縮機的吸氣溫度，實現(xiàn)通過感溫包反饋回來的壓力即是壓縮機吸氣溫度對應的該種類型制冷劑的飽和壓力，通過膨脹閥確保了在運行環(huán)境發(fā)生變化時，實現(xiàn)蒸發(fā)器最優(yōu)及最佳的供液方式。

任何一個空氣能熱泵系統(tǒng)設計好后，其膨脹閥通過焊接與系統(tǒng)密封固定。膨脹閥根據(jù)感溫包在低溫環(huán)境下會節(jié)流自動減少蒸發(fā)器的供液量，蒸發(fā)系統(tǒng)中Q2＝M×ΔH，由于質量流量的降低，造成蒸發(fā)器中換熱量的降低。目前的補氣增焓技術在進入蒸發(fā)器之前旁通處理后供給壓縮機，改善壓縮機的工作狀態(tài)，由于旁通的制冷劑沒有經(jīng)過蒸發(fā)器來蒸發(fā)吸取空氣中的熱量，空氣能熱泵系統(tǒng)由于低溫環(huán)境的制冷劑流經(jīng)蒸發(fā)器質量流量大幅降低造成的熱量大幅損失并沒有根本解決。從蒸發(fā)系統(tǒng)的中換熱量計算公式Q2＝M×ΔH，我們知道只有提高蒸發(fā)器中質量流量才能真正提高換熱量，目前市場熱泵方案由于在換熱過程蒸發(fā)器面積大小不變，膨脹閥低溫環(huán)境節(jié)流降壓的作用，換熱量大幅降低不可避免。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種超低溫空氣能熱泵自動聚熱系統(tǒng)，以解決上述技術問題。

本發(fā)明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現(xiàn)：

超低溫空氣能熱泵自動聚熱系統(tǒng)，包括一熱泵機組，熱泵機組包括蒸發(fā)換熱系統(tǒng)、壓縮機系統(tǒng)和一冷凝器，其特征在于，

所述蒸發(fā)換熱系統(tǒng)包括：依次連接的電磁閥、膨脹閥和蒸發(fā)器；

所述熱泵機組中設置有至少兩個所述蒸發(fā)換熱系統(tǒng)，分別為第一蒸發(fā)換熱系統(tǒng)和第二蒸發(fā)換熱系統(tǒng)；

一所述冷凝器，通過管路并行連接至少兩個所述蒸發(fā)換熱系統(tǒng)，即第一蒸發(fā)換熱系統(tǒng)和第二蒸發(fā)換熱系統(tǒng)；

還包括一微型處理器系統(tǒng)，所述微型處理器系統(tǒng)的至少兩個控制信號輸出端，分別連接至少兩個所述蒸發(fā)換熱系統(tǒng)，即第一蒸發(fā)換熱系統(tǒng)的電磁閥和第二蒸發(fā)換熱系統(tǒng)的電磁閥。

實現(xiàn)對兩個獨立的蒸發(fā)換熱系統(tǒng)的分別接入或者斷開。

還包括一溫度傳感器系統(tǒng)，包括至少一個位于室外的溫度傳感器，作為室外溫度傳感器，用于檢測提供熱能的外部環(huán)境的溫度；

所述微型處理器系統(tǒng)，在通過室外溫度傳感器，檢測到外部環(huán)境的溫度低于一設定值時，控制其中一個所述電磁閥開啟，進而增加一個蒸發(fā)換熱系統(tǒng)接入，進而增加一個蒸發(fā)器的數(shù)量，進而增大質量流量，提高制熱效果。

所述微型處理器系統(tǒng)中，設置有至少一設定值，所述設定值為一零下5攝氏度到零下10攝氏度之間的數(shù)值。

所述微型處理器系統(tǒng)中，還設置有另一設定值，所述另一設定值為一零下10攝氏度到零下25攝氏度之間的數(shù)值。

所述微型處理器系統(tǒng)，在通過室外溫度傳感器，檢測到外部環(huán)境的溫度低于所述另一設定值時，控制增加一個所述電磁閥開啟，進而再增加一個蒸發(fā)換熱系統(tǒng)接入，進而增加一個蒸發(fā)器的數(shù)量，進而增大質量流量，提高制熱效果。