[實用新型]一種適用于超低溫環境的高溫空氣源熱泵

有效

• 申請號: 201822143130.7
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN209459259U
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 劉興非;冉小鵬;翟曉強;劉彥杰;駱瓊
• 申請（專利權）人: 春意環境科技有限公司
• 主分類號: F25B7/00
• 分類號: F25B7/00;F24H4/04
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 殷紅梅

本實用新型涉及一種適用于超低溫環境的高溫空氣源熱泵，屬于超低溫空氣源熱泵技術領域。所述適用于超低溫環境的高溫空氣源熱泵包括第一空氣源系統、第二空氣源系統、中間換熱器和水箱，所述第一空氣源系統與第二空氣源系統通過管路連接中間換熱器，水箱通過管路分別連接第二空氣源系統和中間換熱器。本實用新型雙級耦合系統將制冷劑在循環中所經歷的溫度范圍分離開，避免了制冷劑在高溫和低溫下出現的熱物性變化問題；本實用新型第一空氣源系統采用補氣增焓，有效提高空氣源熱泵制熱量和能效，降低排氣溫度，解決了第一級壓縮時供熱量不足的問題，保障整體制熱量充足，提高了空氣源熱泵的環境適應性。

技術領域

本實用新型涉及一種適用于超低溫環境的高溫空氣源熱泵，屬于超低溫空氣源熱泵技術領域。

背景技術

建筑供暖的供水溫度一般在80℃左右。由于供水溫度較高，加熱過程主要是通過城市集中供熱或區域鍋爐實現。空氣源熱泵在常規建筑集中供暖系統中的應用還非常有限。熱泵是一種通過消耗高品質能源為代價，將低溫熱源熱能輸送到高溫熱源的裝置。空氣源熱泵可以將空氣中的低溫熱能提取出來，具有能效高、結構簡單、無污染、易于安裝等特點。由于空氣源熱泵的這些優點，在供水溫度為50℃左右的生活熱水以及低溫熱水采暖等中低溫熱源應用領域得到了廣泛的應用。在供水溫度為80℃左右的常規建筑集中供暖等高溫熱源領域，過高的溫度給空氣源熱泵的應用帶來了新的挑戰。高溫熱源溫度過高導致空氣源熱泵運行時產生壓比大、排氣溫度過高、運行性能差等問題。

當前高溫熱泵主要依靠工業高溫余熱、以及溫度較高的空氣作為冷源，冷源的溫度較高時可以保證熱源溫度達到需求。但冬季時，尤其是北方的寒冷地區，空氣溫度很低，熱泵生產高溫熱水存在極大的困難，過高的壓比帶來運行困難、能效低等問題。當前用于冬季的空氣源熱泵出水溫度在50℃以下，可以滿足日常生活熱水以及低溫熱水采暖的需要，無法滿足具有更高溫度要求的常規建筑集中供暖需求。解決空氣源熱泵在超低溫下的高溫運行問題，對空氣源熱泵應用于城市建筑集中供暖具有重要意義。

現有技術存在的缺點包括：（1）制冷劑在空氣源熱泵循環運行中會經歷高溫和低溫狀態，在超低溫下產生高溫的熱水時，壓縮機的排氣制冷劑溫度將會非常高，而蒸發器中制冷劑溫度非常低。制冷劑在高溫下會產生熱分解等問題，低溫下會產生潤滑油粘稠等問題。現有相關的技術主要包括噴氣增焓熱泵、復疊式熱泵、雙級耦合熱泵、余熱回收型熱泵；（2）噴氣增焓熱泵為準二級壓縮，實際上僅為單一系統，出水溫度有限。如果噴氣增焓出水溫度過高，會導致壓比過大，排氣溫度過高，產生制冷劑物性變化及制熱量無法保證等問題，在超低溫環境下難以生產滿足散熱器需求溫度的熱水。復疊式熱泵及雙級耦合熱泵由兩級循環耦合組成，第一級和第二級均由普通單級壓縮空氣源熱泵構成，在超低溫下生產高溫熱水時壓比過大，第一級熱泵制熱量不足，影響到供給第二級的熱量，降低了總體的制熱量；（3）復疊系統功能單一，僅為了產生高溫熱水設計，不適用于復雜工況。在實際運行中，復疊系統無法將第一級系統與第二級系統分離運行。夏季環境溫度高而需求溫度低時，熱泵總體壓比偏小，分配到復疊系統單級的壓比更小。會導致系統建立壓差困難，影響運行；（4）余熱回收型熱泵通過回收工業余熱，將較高溫度的余熱作為熱源，可以產生滿足需求的高溫水。但余熱回收型熱泵需要特定余熱的熱源，只能在工業余熱等場景下使用，難以大范圍推廣使用。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種適用于超低溫環境的高溫空氣源熱泵，使空氣源熱泵在超低溫環境下能穩定生產高溫熱水，為建筑供暖提供一種新的供給方式。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種適用于超低溫環境的高溫空氣源熱泵，可避免制冷劑在高溫和低溫下出現的熱物性變化問題，有效提高空氣源熱泵制熱量和能效，降低排氣溫度，解決了第一級壓縮時供熱量不足的問題，保障整體制熱量充足；此外，本實用新型低溫差、高溫差兩種運行模式解決了空氣源熱泵在環境溫度大幅度變化過程中運行不穩定的問題，提高了空氣源熱泵的環境適應性。