[發(fā)明專利]基于外部熱源的制冷劑級聯(lián)噴射熱泵系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011369641.6
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112344594A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧晨冕;涂虬;張杰;徐永華
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波市海智普智能科技有限公司;寧波工程學(xué)院
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B13/00;F25B41/31;F25B49/02;F25B43/00
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 李迎春

本發(fā)明揭示一種基于外部熱源的制冷劑級聯(lián)噴射熱泵系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)包括熱泵單元和內(nèi)部熱源換熱單元，所述內(nèi)部熱源換熱單元與熱泵單元連接，所述基于外部熱源的制冷劑級聯(lián)噴射熱泵系統(tǒng)還包括外部熱源換熱單元，所述外部熱源換熱單元與內(nèi)部熱源換熱單元和熱泵單元連接；本發(fā)明針對超低溫情況下內(nèi)部熱源補(bǔ)熱量不足，系統(tǒng)能力衰減嚴(yán)重的問題，通過在系統(tǒng)內(nèi)部熱源噴射的基礎(chǔ)上增加外部熱源補(bǔ)熱，以提高機(jī)組制熱量，從而實(shí)現(xiàn)超低溫條件下系統(tǒng)能力無衰減，達(dá)到提高機(jī)組可靠性的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱泵系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于外部熱源的制冷劑級聯(lián)噴射熱泵系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

在建筑能耗中，空調(diào)和采暖設(shè)備耗能占比最大，高達(dá)65％以上。另一方面，人們對居住環(huán)境的舒適性和衛(wèi)生提出了更高的要求。常規(guī)空調(diào)和采暖設(shè)備低溫環(huán)境下制熱量和能效衰減嚴(yán)重,難以滿足高品質(zhì)生活的需求和能效要求。目前熱泵系統(tǒng)機(jī)組已經(jīng)開始進(jìn)入普通家庭，尤其在“煤改電”政府項(xiàng)目的推廣下得以廣泛應(yīng)用，并為廣大消費(fèi)者接受。

但是熱泵系統(tǒng)在低溫環(huán)境下能力和能效同樣存在衰減的問題，可通過噴氣增焓技術(shù)，一來提高熱泵液管的過冷度以增加蒸發(fā)器中制冷劑與環(huán)境溫度的換熱溫差，提高蒸發(fā)換熱量，二來提高壓縮機(jī)的壓縮功，從而提高熱泵系統(tǒng)總的制熱量和能效。但是噴射制冷劑的噴射熱量來自于熱泵自身，噴射過程的焓差不能轉(zhuǎn)化為制熱量，是一種無源噴射，熱泵性能提升幅度有限。

因此研究一種熱泵噴射系統(tǒng)，利用噴射技術(shù)，把外部低品位熱源轉(zhuǎn)化為制熱量，最大限度的提高熱泵制熱能力和能效，具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于外部熱源的制冷劑級聯(lián)噴射熱泵系統(tǒng)及其控制方法，其針對超低溫情況下內(nèi)部熱源補(bǔ)熱量不足，系統(tǒng)能力衰減嚴(yán)重的問題，通過在系統(tǒng)內(nèi)部熱源噴射的基礎(chǔ)上增加外部熱源補(bǔ)熱，以提高機(jī)組制熱量，從而實(shí)現(xiàn)超低溫條件下系統(tǒng)能力無衰減，達(dá)到提高機(jī)組可靠性的目的。

本發(fā)明的基于外部熱源的制冷劑級聯(lián)噴射熱泵系統(tǒng)，包括熱泵單元和內(nèi)部熱源換熱單元，內(nèi)部熱源換熱單元與熱泵單元連接，基于外部熱源的制冷劑級聯(lián)噴射熱泵系統(tǒng)還包括外部熱源換熱單元，外部熱源換熱單元與內(nèi)部熱源換熱單元和熱泵單元連接。

本發(fā)明的基于外部熱源的制冷劑級聯(lián)噴射熱泵系統(tǒng)，其中，外部熱源換熱單元與內(nèi)部熱源換熱單元串聯(lián)連接；熱泵單元包括直流變頻壓縮機(jī)、高壓開關(guān)、四通換向閥、翅片換熱器、主路電子膨脹閥、氣液分離器和低壓開關(guān)，內(nèi)部熱源換熱單元包括內(nèi)部熱源換熱器、內(nèi)部熱源噴射電子膨脹閥、主路水側(cè)換熱器和末端水泵，外部熱源換熱單元包括外部熱源噴射電子膨脹閥、外部熱源換熱器、外部熱源側(cè)水泵和單向閥；直流變頻壓縮機(jī)的出口端與四通換向閥的第一端連接，四通換向閥的第二端依次串聯(lián)翅片換熱器和主路電子膨脹閥后與內(nèi)部熱源換熱器的第二端連接，內(nèi)部熱源換熱器的第一端與主路水側(cè)換熱器的第一端連接，主路水側(cè)換熱器的第二端與四通換向閥的第四端連接，內(nèi)部熱源噴射電子膨脹閥的兩端分別與內(nèi)部熱源換熱器的第四端和主路水側(cè)換熱器的第一端連接，末端水泵的出口端與主路水側(cè)換熱器的第三端連接，四通換向閥的第三端串聯(lián)氣液分離器后與直流變頻壓縮機(jī)的進(jìn)口端連接，高壓開關(guān)安裝在直流變頻壓縮機(jī)與四通換向閥之間的管路上，低壓開關(guān)安裝在氣液分離器與直流變頻壓縮機(jī)之間的管路上；外部熱源換熱器的第一端串聯(lián)外部熱源噴射電子膨脹閥后與內(nèi)部熱源換熱器的第三端連接，外部熱源換熱器的第二端串聯(lián)單向閥后與直流變頻壓縮機(jī)的進(jìn)口端連接，外部熱源側(cè)水泵的出口端與外部熱源換熱器的第四端連接。