[實用新型]一種帶自除霜功能的低溫空氣源熱量采集裝置

有效

• 申請號: 201720081132.0
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN206430403U
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 李先庭;呂偉華;張茂勇;石文星;王寶龍;李子愛
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京清大天工能源技術研究所有限公司
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F25B47/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種帶自除霜功能的低溫空氣源熱量采集裝置，屬于供熱及空調領域。

背景技術

空氣源熱泵機組是一種高效的的制冷制熱設備，在冬季，利用風冷換熱器從室外空氣中取熱，做為熱泵機組的低溫熱源來制取熱風或者熱水。但在實際應用中實際應用中存在結霜的問題，特別是在溫度偏低且濕度很大的地區，室外風冷換熱器的結霜現象尤其嚴重。現有除霜方案有制冷劑逆向除霜、蓄熱除霜等，制冷劑逆向除霜不僅需要從室內換熱器中取熱，導致室內間歇供暖，嚴重影響室內的舒適性；熱氣旁通和蓄熱除霜雖然可以緩減室內溫度的波動，但除霜熱量基本上來自壓縮機的電能，除霜能耗大。中國專利（申請號201510779843.0）提出了利用熱泵機組制取的熱水通入室外風冷換熱單元進行除霜，這種方式對于熱泵機組設置在空氣源熱量采集裝置附近的集中制熱熱泵供熱系統中是一種有效的除霜方法，但是對于熱泵機組分散設置在遠程用戶端的分散式熱泵供熱系統是不適用的，其原因是輸送距離過大、輸配能耗大，沿程熱量損失大，熱惰性大，不能及時地進行融霜等。

對于住宅建筑和很多辦公建筑采用分散式熱泵系統用于供熱和空調，運行調節比較方便，能夠實現個性化的供熱空調需求，且有助于行為節能的實現。分散式熱泵系統冬季從空氣中取熱，同樣面臨除霜問題。因此，研發能夠就地除霜，具有高效連續供熱、運行可靠等特點的空氣源熱量采集裝置是進一步發展和提升分散式空氣源熱泵系統能效的重要途徑。

發明內容

基于上述背景，針對分散式熱泵用戶冬季運行中存在的問題，本發明提出一種帶自除霜功能的低溫空氣源熱量采集裝置，利用空氣-載冷劑換熱器模塊組群采集空氣中的低品位熱能，并能實現空氣源換熱器就地高效除霜，保證熱泵用戶持續正常的供熱需求。

本發明的技術方案如下。

一種帶自除霜功能的低溫空氣源熱量采集裝置，包括多組并聯的空氣-載冷劑換熱器模塊、小型水源熱泵機組以及實現對應功能的管路系統，所述并聯的空氣-載冷劑換熱器模塊的換熱盤管進出口分別安裝有載冷劑取熱入口控制閥門，取熱出口控制閥門以及除霜入口控制閥門，除霜出口控制閥門，空氣-載冷劑換熱器模塊的載冷劑進出口管路上的閥門可以是兩通閥也可以用一個三通閥代替兩個兩通閥實現管路之間的切換，熱泵用戶通過載冷劑總供液管和載冷劑總回液管與空氣-載冷劑換熱器模塊的取熱控制閥門構成用戶取熱循環環路，該環路上設置有閥門和取熱循環泵。設置一個與所述空氣-載冷劑換熱器模塊配套的小型水源熱泵機組，所述小型水源熱泵機組的蒸發器通過載冷劑支管分別與載冷劑總供液管和載冷劑總回液管連接，并在進入小型水源熱泵機組的蒸發器的前段載冷劑總供液管上設置取熱循環泵；所述小型水源熱泵機組的冷凝器通過載冷劑除霜管路與空氣-載冷劑換熱器模塊的除霜控制閥門構成除霜循環環路，該環路上設置有除霜循環泵。

冬季供熱時，當室外氣溫相對較高時，小型水源熱泵機組不運行，除霜閥門自動關閉，取熱閥門開啟，低溫載冷劑通過空氣-載冷劑換熱器模塊的換熱盤管，吸收空氣中的熱量后在取熱循環泵的驅動下沿載冷劑總供液管輸送到熱泵用戶，為熱泵用戶提供低溫熱源，在熱泵用戶處放熱后，沿載冷劑總回液管返回到空氣-載冷劑換熱器模塊中繼續取熱，以此循環，為熱泵用戶提供持續穩定的低溫熱源。

當室外氣溫相對較低，空氣-載冷劑換熱器模塊長期運行出現結霜時，小型水源熱泵機組自動啟動，除霜閥門自動打開。低溫載冷劑通過空氣-載冷劑換熱器模塊的換熱盤管，吸收空氣中的熱量后沿載冷劑總供液管一小部分通過制冷劑支管進入到小型水源熱泵機組的蒸發器中，剩余的大部分輸送到熱泵用戶，為熱泵用戶的提供低溫熱源，在熱泵用戶處放熱后，返回到空氣-載冷劑換熱器模塊中繼續取熱，以此循環，為熱泵用戶提供持續穩定的低溫熱源。與此同時，進入到小型水源熱泵機組的蒸發器中的低溫載冷劑在蒸發器中放熱，作為小型水源熱泵機組的低溫熱源，小型水源熱泵機組制取的高溫載冷劑在除霜循環泵的驅動下通過除霜控制閥門進入需要除霜的空氣-載冷劑換熱器模塊中放熱化霜后再返回到小型水源熱泵機組的冷凝器中繼續吸熱為下一輪的除霜做準備。以此保證部分空氣-載冷劑換熱器模塊除霜時，還有空氣-載冷劑換熱器模塊能夠正常工作以保證熱泵用戶的熱需求。

本發明具有如下突出優點和顯著的技術效果。

1）本裝置利用空氣-載冷劑換熱器模塊組群采集空氣中的低品位熱能，能夠保證持續不間斷的為用戶側水源熱泵機組正常提供低溫熱源，滿足分散式熱泵用戶的需求，并且低溫熱源的輸配不需要進行管道保溫，能夠大幅降低管路系統的成本，節約投資。