[發明專利]一種單機多補氣螺桿式熱泵機組

在審

• 申請號: 202010427964.X
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111336719A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 孫利花;吳帥
• 申請（專利權）人: 山東佳利略能源科技有限公司
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B13/00;F25B41/06
• 代理公司: 北京中創博騰知識產權代理事務所(普通合伙) 11636
• 代理人: 劉增玉

本發明公開一種單機多補氣螺桿式熱泵機組，螺桿式壓縮機設有大于兩級的壓縮階段，通過若干級經濟器向螺桿式壓縮機的壓縮階段補充制冷劑，每一級壓縮階段均設有至少處于兩個不同位置的補氣口；不同位置的補氣口處于螺桿式壓縮機的同一補氣壓力或不同補氣壓力位置，且不同級別壓縮階段的補氣口至少有兩個分別處于不同的補氣壓力位置；經濟器補充的制冷劑氣體來源于制冷循環的液體總管中開設的取液孔；取液孔開設在源側換熱器和水側換熱器之間的管路路徑上，或取液孔開設在經濟器與源側換熱器之間的管路路徑上。本發明不僅能夠提高熱泵機組的能力和能效，也能使機組在大壓比工況下能力和能效得到提升，降低螺桿式壓縮機的排氣溫度，可靠性強。

技術領域

本發明涉及一種單機多補氣螺桿式熱泵機組，屬于空調熱泵技術領域。

背景技術

周知的，低溫熱泵機組或高溫熱泵以及其他相關的工業熱泵等領域，所使用的制冷循環機組中包括一種帶有經濟器的螺桿式制冷壓縮機，與節流裝置、換熱器以及其他部件構成完整的制冷機組，其中，帶有經濟器的螺桿式壓縮機、節流裝置與至少兩個換熱器共同組成了帶有經濟器的制冷劑的循環系統，通過在壓縮機的壓縮階段中開設經濟器補氣口，使制冷循環過程中增加了一個經濟器補氣回路來實現機組能力和能效的提升。

現有的帶有經濟器補氣回路的制冷劑循環系統內核心部件壓縮機的運行過程中，壓縮機的經濟器補氣口有且只有一個，受運行工況、管路壓降以及補氣效率等方面的影響，現有的帶有經濟器補氣回路的壓縮機及帶有經濟器的機組能力和能效提升幅度較小，隨著大壓比工況應用的增多，機組不能完全滿足客戶對于能力以及能效需求。而且現有螺桿式壓縮機大多為雙螺桿機組，其補氣位置一般開在雙螺桿式壓縮機的陰轉子側或陽轉子中的某一側，而螺桿式壓縮機的陰、陽螺桿的壓縮階段形成的壓縮容積腔體為“V”形的一個狹窄而細長的通道區域，經濟器補氣回路中的制冷劑氣體實際上是難以通過單側補氣口在短時間內補充到整個“V”形腔體，與制冷系統主回路的制冷劑流體無法達到完全混合，如此便容易造成單側補氣效率較低的情況發生。而受限于螺桿式壓縮機的結構特點，又無法將經濟器補氣口加工成很大的口徑，所以這樣便又形成了一種節流效應，進一步減少了經濟器回路的實際補氣量。

更近一步：現有技術中只帶有一路經濟器補氣的熱泵系統，為了增加經濟器的補氣量，其補氣口一般開在整個壓縮階段中某一個較低的補氣壓力區域附近，比如1.25MPa或者1.6MPa等經濟器補氣中間補氣壓力值，在制冷劑完成壓縮機壓縮整個過程的后半段中，有很長的壓縮階段中并沒有做進一步的補氣操作。因此，現有的螺桿式壓縮機中應用經濟器循環的螺桿式壓縮機通過經濟器補氣來實現性能的提升顯得很受限制，不論從提升壓縮機的容積效率還是等熵壓縮效率的角度，都需要通過進一步增加換熱器容量和經濟器容量以實現更大的系統過冷度來考慮提升機組的能力和能效，從而成本增加較大。而且在更大壓比的運行工況，這種帶經濟器循環回路的制冷劑循環系統依然面臨因壓比大造成的排溫高和電機溫度高的風險，極易超出壓縮機的運行范圍限制，而且大壓比工況下的壓縮機的能力和能效也會隨著壓縮比的增加而進一步衰減，使得機組的制熱或制冷能力難以達到設計要求，從而給系統設計帶來極大的設計難度和極大的可靠性風險。

此外，對于市場已推出的單機雙級螺桿式壓縮機及應用這種單機雙級螺桿式壓縮機的熱泵機組，在單熱水機組中得到一定推廣，雖然制熱性能水平較高，但是對于具有制冷需求的場合則存在明顯的能力和能效極低的缺點，因此客戶需要另外購置專門的制冷設備，所以成本極高，因此其適應性較差，從而推廣受到了很大的制約和限制。

另一方面，市場現有項目大多數采用多臺中小型渦旋式熱泵機組并聯的形式來應對大負荷項目的需求，但是受其現場施工復雜、可靠性低、壽命較短以及占地面積大等因素的影響，使小型渦旋式熱泵機組在推廣時也會受到很大制約。

綜上，亟需一種適用在低溫熱泵機組或高溫熱泵以及其他相關的工業熱泵等領域，并且可同時適用于大壓比運行工況和小壓比運行工況的空調熱泵機組或工商業用途的高、低溫熱泵設備中所用到的中大型螺桿式熱泵機組的技術方案。

發明內容