[實用新型]帶雙噴射器的直膨式地源熱泵系統回油裝置

有效

• 申請號: 201820730331.4
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN208269449U
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 許文杰;李敏霞
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F25B27/00
• 分類號: F25B27/00;F25B31/00;F25B41/04;F25B41/06;F25B49/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

本實用新型涉及地源熱泵技術領域，公開了一種帶雙噴射器的直膨式地源熱泵系統回油裝置，該系統回油裝置包括壓縮機、油分離器、冷凝器/氣體冷卻器、中間換熱器、第一噴射器、氣液分離器、第一電磁閥、第二噴射器、第二電磁閥、節流閥、井下換熱器、回油管、油位傳感器和控制器。本實用新型將噴射器應用于直膨式地源熱泵系統，在回油工況下中間換熱器出口的高壓制冷劑工質通過第二噴射器引射收集于回油管的U型彎頭中的液態潤滑油，在不增加外部輸入功的情況下，使得潤滑油順利返回壓縮機，其不但能解決直膨式地源熱泵系統在供熱工況下的壓縮機回油問題，還可降低節流損失，節省壓縮機輸入功，且適用于所有制冷劑工質。

技術領域

本實用新型涉及地源熱泵技術領域，更具體的說，是涉及一種直膨式地源熱泵系統的回油裝置。

背景技術

在我國北方地區，冬季城鎮采暖能耗占全國城鎮建筑能耗的40％，是建筑能耗的主要組成部分。在采暖方式上，主要采用集中供熱和熱電聯產，兩者所用燃料主要為燃煤。而以燃煤為主的供暖方式不僅消耗了大量的煤資源，還造成了嚴重的環境污染。因此，開發清潔的、高效的、節能的可再生能源供暖技術尤為重要。而作為一種新型的地質體跨季節儲能用能技術，直膨式地源熱泵技術兼具清潔、高效和節能等諸多優點。

直膨式地源熱泵系統是將銅管環路直接埋于地下土壤中，流動于其中的制冷劑工質直接與土壤或地下水換熱。在供熱工況下，埋于土壤中的銅管(也稱井下換熱器，一般為U型管)可作為熱泵系統的蒸發器，制冷劑工質直接在井下換熱器中蒸發吸熱。由于井下換熱器中存在相變過程，因此換熱系數大大提高，這也使得系統效率得以提升。但是在冬季供暖工況下，系統運行過程中壓縮機的潤滑油會隨液態制冷劑工質一起進入井下換熱器中，液態制冷劑工質吸收土壤或地下水的熱量轉變為氣態，而潤滑油仍保持液態。由于液態潤滑油密度遠大于氣態制冷劑密度，因此在重力作用下井下換熱器上升立管中制冷劑蒸氣很難攜帶潤滑油上升，尤其是當上升立管中的制冷劑蒸氣流速較小時，這就導致大部分潤滑油滯留于井下換熱器U型彎的底部。潤滑油的存在不僅增加了流動阻力，還削弱了地下換熱過程。同時，隨著系統的不斷運行，滯留于井下換熱器底部的潤滑油越來越多，而壓縮機內的潤滑油越來越少，造成壓縮機回油困難、耗功增大，最終導致系統不能正常運行，壓縮機極易損壞。

針對直膨式地源熱泵系統中的壓縮機回油困難問題，現階段主要的解決方法有：

1)在井下換熱器的上升立管上每隔一定距離設置一個回油彎，利用回油彎中制冷劑工質較大的流速促進潤滑油回流。但當系統在低負荷狀態下連續運行時，井下換熱器中制冷劑流速較低，壓縮機回油問題依舊無法得到解決。此外，當直膨式地源熱泵系統中井下換熱器的立管長度達到上百米時，多個回油彎的設置必定給井下換熱器的制造工藝帶來不便；

2)在壓縮機出口設置油分離器，減少進入井下換熱器中潤滑油的量，但該方法只能延緩潤滑油在井下換熱器底部聚集的速度，無法從根本上解決回油問題。再者，當制冷劑工質為二氧化碳時，在壓縮機出口二氧化碳一般為超臨界流體，在該狀態下，二氧化碳與潤滑油的相溶性較好，油分離器的作用不明顯；

3)將壓縮機出口節流后的高壓制冷劑引入井下換熱器，利用壓差將滯留于井下換熱器底部的潤滑油沖回壓縮機。該方法有一定的可行性，但節流損失較大，系統效率不高，尤其不適用于二氧化碳直膨式地源熱泵系統。

由此可見，上述現有的直膨式地源熱泵系統的回油裝置在結構、方法和使用條件上仍存有缺陷與限制，因此研發一種新型的直膨式地源熱泵系統的回油裝置，使其不但能解決直膨式地源熱泵系統在供熱工況下的壓縮機回油問題，還可降低節流損失，節省壓縮機輸入功，且不受制冷劑種類限制，已成為當前直膨式地源熱泵領域的首要任務。

實用新型內容

針對上述現有技術存在的缺陷與限制，本實用新型提供一種帶雙噴射器的直膨式地源熱泵系統回油裝置，其不但能解決直膨式地源熱泵系統在供熱工況下的壓縮機回油問題，還可降低節流損失，節省壓縮機輸入功，且適用于所有制冷劑工質。