[發明專利]一種適應于寒冷地區氣候的空氣源熱泵系統及控制方法

在審

• 申請號: 201810596486.8
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108731306A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 鄭文亨;聞旭強;王嘉琪
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F25B49/02
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 石燕妮

本發明涉及了一種適應于寒冷地區氣候的空氣源熱泵系統及控制方法，屬于制冷技術領域，該系統包括壓縮機、室內換熱器、集熱裝置、余熱回收裝置和室外換熱器機組，壓縮機、室內換熱器、室外換熱器機組循環連接；集熱裝置、室外換熱器機組、余熱回收裝置順序連接；室外換熱器機組包括并聯設置的至少兩個室外換熱器。在冬季供暖時，利用集熱裝置預熱進入室內的空氣；并在室外換熱器結霜時，以室外空氣為熱源進行除霜。在夏季制冷時，利用余熱回收裝置收集室外換熱器放出的熱量制備熱水。本發明既能適應寒冷地區氣候，增強其低溫適應性；又能防止或延緩室外換熱器的結霜，保證其在全天候條件下高效運行；同時通過余熱回收，提高了熱泵的能源利用效率。

技術領域

本發明涉及一種空氣源熱泵系統，屬于制冷技術領域。

背景技術

空氣源熱泵是以空氣作為低位熱源的能量提升裝置。它以消耗一部分高位能為補償，通過熱力循環，把空氣中貯存的不能直接利用的低位熱能轉換為可以利用的高位能。雖然消耗了一定量的高位能，但它所提供的熱量是消耗的高位能與吸取的低位熱量之和。因此，采用空氣源熱泵裝置可以達到節能目的。但是空氣源熱泵的結霜問題和低溫適用性問題導致其在很多地區運行效果并不理想。

當空氣源熱泵機組結霜運行時，隨著霜層的增厚，空氣源熱泵將出現蒸發溫度下降、制熱量下降、風機性能衰減、電流增大等現象，嚴重時甚至燒毀壓縮機。因此，需用周期性除霜解決這些問題。當空氣源熱泵應用于寒冷地區時，隨著室外環境溫度的降低，制冷劑質量流量下降，供熱量急劇減少，壓縮機排氣溫度隨著壓縮比的升高而急劇升高，使機組無法正常運行或運行可靠性降低，長期運行必然會嚴重損壞壓縮機。

目前有關空氣源熱泵的研究基本上都是將熱泵的低溫適應性及結、除霜問題分開考慮，然而寒冷地區的空氣源熱泵系統可能同時面臨著結霜和低溫適用性問題。因此研究寒冷地區空氣源熱泵時應同時考慮兩者，使空氣源熱泵系統既能適應寒冷地區氣候，又能防止或延緩室外換熱器的結霜，保證其在全天候條件下高效運行。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種適應于寒冷地區氣候的空氣源熱泵系統及控制方法。在夏季，該系統可以利用室外換熱器放出的熱量制備熱水；在冬季，該系統可以利用太陽能預熱空氣，增大空氣源熱泵系統高效運行的溫度范圍，并且可以在室外溫度過低導致室外換熱器結霜時，以室外空氣為熱源對結霜的換熱器進行除霜，避免了因除霜而造成的室內環境惡化。

本發明的技術方案為：一種適應于寒冷地區氣候的空氣源熱泵系統，包括壓縮機、室內換熱器、集熱裝置、余熱回收裝置和室外換熱器機組，所述壓縮機、室內換熱器、室外換熱器機組循環連接；所述集熱裝置、室外換熱器機組、余熱回收裝置順序連接；

所述室外換熱器機組包括并聯設置的至少兩個室外換熱器，任意一個室外換熱器的一端通過并聯設置的供流支路C和供流支路D與室內換熱器的供流主路B相連，其另一端通過供流支路F與壓縮機的供流主路A相連；其中一個室外換熱器上連接的供流支路D與另一個室外換熱器上連接的供流支路F之間通過供流支路E相連；

所述供流支路C上設有Ⅰ類閥門；所述供流支路D上設有Ⅰ類閥門和Ⅱ類閥門；所述供流支路E上設有Ⅰ類閥門和Ⅲ類閥門；所述供流支路F上設有Ⅰ類閥門；所述供流支路E的一端設于一個室外換熱器上連接的供流支路D上的Ⅰ類閥門和Ⅱ類閥門之間，另一端設于另一個室外換熱器上連接的供流支路F上的室外換熱器和Ⅰ類閥門之間。

進一步，所述Ⅰ類閥門為電磁閥，所述Ⅱ類閥門為電子膨脹閥，所述Ⅲ類閥門為單向閥。

進一步，所述室外換熱器機組還包括保溫隔熱罩，用于將多個室外換熱器均置于其中，所述保溫隔熱罩的兩端通過風機與集熱裝置和余熱回收裝置分別相連。

進一步，所述室內換熱器、室外換熱器為盤管式或蛇管式換熱器。

進一步，所述集熱裝置為太陽能的滲透型空氣集熱裝置。