CN100464136C - 一种提高冬季制热效果的热泵制热系统及其专用加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高冬季制热效果的热泵制热系统及其专用加热装置，所述的热泵制热系统包括压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器，以及按上述装置的顺序连通于它们之间的制冷剂循环管路；还包括除霜装置；特点是在压缩机与蒸发器之间的连通管路上设置有专用加热装置，专用加热装置的一端管口与蒸发器的管口连通，另一端管口与压缩机的进气口连通。所述的专用加热装置由套管和电加热部件构成，电加热部件位于套管中，套管两端设置有管口。本发明通过电能转换成的热能来直接提高压缩机的吸气温度和吸气压力，从而改善了压缩机的工作状况，有效地提高了热泵系统的制热能力和能效比。本发明的专用加热装置结构简单、成本低廉、易于推广和使用。

Description

一种提高冬季制热效果的热泵制热系统及其专用加热装置
技术领域：
本实用新型涉及热泵，具体地说涉及热泵在低温环境中的制热系统。
背景技术：
热泵系统在冬季的工作性能直接影响到热泵的应用领域和经济成本。目前，常规空气源热泵只能在—5℃以上的环境中正常工作，随着环境温度的下降，空气源热泵的工作性能急剧恶化，相应产热能力和能效比急剧降低。开发低温气候下高效工作的热泵系统成为热泵技术发展的重要方向。
空气源热泵低温技术涉及低温状态下空气源热泵机组的制热技术和空气源热泵机组的除霜技术两个方面。关于制热技术：为了提高低温状态下空气源热泵机组的制热能力，有的空调厂商采用变频压缩机，提高压缩机的转速来增加其制热量，但由于吸入的空气热能有限，压缩机吸气量增加会降低吸气温度和吸气压力，从而降低压缩机的工作效率，所以热泵的制热量增加有限；有的厂家利用中间压力补偿系统来提高压缩机的吸气温度和吸气压力，改善压缩机的工作状况，但这种方法往往涉及压缩机结构的改变，技术难以普及；为了保证热泵低温状态的工作能力，多数厂家建议在相应的水循环中增加辅助电加热，但这种增加辅助加热的方法对热泵机组本身效率的提高是没有任何帮助的。关于除霜技术：空气源热泵机组除霜技术也直接影响到热泵的整体性能：常规热泵多采用逆循环除霜系统，牺牲部分冷凝侧的热能来将翅片管外的冰霜除掉，四通阀换向引起系统波动很大，；有的热泵采取旁通热气除霜的技术，直接将压缩机出口的高温冷媒接入蒸发器来融霜，但此过程中压缩机吸气温度较低，除霜过程的能耗较大；有的热泵采用电热除霜，将电加热管交替穿插于蒸发器翅片管管束中，通过电加热来直接融霜，但这种结构必然会增加蒸发器的体积、容易产生除霜能耗过高现象。
发明目的：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种热泵的制热系统，能够改善热泵在低温环境中的工作状况，提高在低温环境中的制热能力和能效比。本实用新型的另一个目的还要提供一种热泵系统的专用加热装置。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种提高冬季制热效果的热泵制热系统，所述的热泵制热系统包括压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器，以及按上述装置的顺序连通于它们之间的制冷剂循环管路；还包括除霜装置；特点是在压缩机与蒸发器之间的连通管路上设置有专用加热装置，所述的专用加热装置的一端管口与蒸发器的管口连通，另一端管口与压缩机的进气口连通。
一种提高冬季制热效果的热泵制热系统的专用加热装置，特点是专用加热装置由套管和电加热部件构成，电加热部件位于套管中，套管相对两侧端部设置有侧端管口；或两端头设置有端头管口。
对于压缩机前带有汽液分离器的热泵制热系统而言，上述加热装置的一端管口与蒸发器的管口连通，另一端管口则与汽液分离器的进气口连通(汽液分离器的另一端管口与压缩机的进气口连通)。
如上所述，在配备汽液分离器的情况下，可以将本实用新型中的呈条带状或呈片状的电加热部件包裹于汽液分离器的外壁，或者在汽液分离器中设置包含有热介质的带有外开口的盲管，将呈U形状，或圆柱状，或管状的电加热部件插入该盲管。此时汽液分离器兼有加热装置的功能。
有益效果：
本实用新型在蒸发器与压缩机之间的管路上设置了加热装置，通过电能转换成的热能来直接提高压缩机的吸气温度和吸气压力，从而改善了压缩机的工作状况，与在水循环管路中增加电辅加热方式相比，不仅能有效提高热泵系统的制热能力，而且由于压缩机工作状况的改善，本实用新型的热泵系统能效比得到了提高。
如在除霜技术中使用本实用新型，可以缩短除霜时间，改善热泵系统除霜稳定性能。
本实用新型中的专用加热装置结构简单、成本低廉、易于推广和使用。
附图说明：
图1为公知的加入旁通热气除霜装置的热泵系统框图；
图2为图1基础上加入了本实用新型的热泵系统框图；
图3为图2中的专用加热装置(内置可插拔式、间隙配合)剖面示意图；
图4为图2中的专用加热装置(内置可插拔式、非间隙配合)剖面示意图；
图5为图2中的专用加热装置(内置固定式)剖面示意图；
图6为图2中的专用加热装置(内置包裹式)剖面示意图。
具体实施方式：
所述的电加热部件为电阻加热部件，或为电磁加热部件。在以下实施例中的电加热部件选用电阻加热部件。
实施例1：
如图1所示，压缩机1、冷凝器2、节流装置3、蒸发器4通过连通管路形成制冷剂循环系统，旁通热气除霜装置一端管口连通压缩机1与冷凝器2之间的管路，另一端管口连通节流装置3与蒸发器4之间的管路。
如图2所示，在压缩机1与蒸发器4之间的连通管路上设置有专用加热装置5。
如图3所示，专用加热装置5为套管51和圆柱状电加热部件52构成(在本实施例中圆柱状电加热部件52选用如同太阳能热水器中的电加热棒)，套管51相对两侧端设置有侧端管口53、54，套管51中同轴向设置有内管55，所述的内管55位于套管51内，一端为盲管，另一端外壁与套管51的端口边缘密封连接。电加热部件52插入内管55中，插入端为紧密配合，其余为间隙配合。如图2、图3所示，加热装置5的一端管口54与蒸发器4的管口连通，另一端管口53与压缩机1的进气口连通。
实施例2：如图4所示，专用加热装置5为套管51和U形状的电加热部件52构成(在本实施例中U形状电加热件52选用如同热水瓶中热得快，也可以选用管壁之间设置有电热丝的管形状)，内管55内充有加热介质，电加热部件52插入内管55中，插入端为紧密配合，其余为非间隙配合。其余实施如实施例1。
实施例3：
如图5所示，专用加热装置5为套管51和圆柱状电加热部件52构成(在本实施例中圆柱状电加热部件52选用如同太阳能热水器中的电加热棒)，套管51相对两侧端设置有侧端管口53、54(套管51中无内管55)，电加热部件52位于套管51中，电加热部件52的两端分别与套管51的两端口边缘密封连接。其余实施如实施例1。
实施例4：
如图6所示，专用加热装置5为套管51和条带状的电加热部件52构成(在本实施例中条带状电加热部件52选用公知技术电加热带。选用公知技术的电阻丝、或者选用片状的公知技术电热膜都可以)，套管51两端头设置有端头管口56、57，套管51中同轴向设置有内管55，内管55为导通管，内管55的两端壁缘与套管51两端口内侧密封连接，电加热部件52包裹于所述内管55的外壁。如图2、图6所示，加热装置5的一端管口57与蒸发器4的管口连通，另一端管口56与压缩机1的进气口连通。其余实施如实施例1。
本实用新型运行方式：
当热泵系统处于低温环境中工作时，将实施例1、或实施例2、或实施例3、或实施例4中电加热部件接通电源，则蒸发器中出来的制冷剂被加热后流入压缩机，当热泵系统需除霜时，打开旁通热气除霜装置中的阀6即可。本实用新型大大改善了压缩机的工作状况，从而提高了热泵系统的制热能力和能效比。
本实用新型不局限于上述旁通热气除霜装置，同样适用于逆循环除霜，加大节流装置开度除霜，电加热除霜等，只要在热泵系统的压缩机与蒸发器之间的管路上设置加热装置，均属于本实用新型的范围。

Claims (10)

1.一种提高冬季制热效果的热泵制热系统，所述的热泵制热系统包括压缩机(1)、冷凝器(2)、节流装置(3)、蒸发器(4)，以及按上述装置的顺序连通于它们之间的制冷剂管路；还包括除霜装置；其特征在于：在压缩机(1)与蒸发器(4)之间的连通管路上设置有专用加热装置(5)，所述的专用加热装置(5)的一端管口与蒸发器(4)的管口连通，另一端管口与压缩机(1)的进气口连通。
2.一种如权利要求1所述的一种提高冬季制热效果的热泵制热系统的专用加热装置，其特征在于：专用加热装置由套管(51)和电加热部件(52)构成，电加热部件(52)位于套管(51)中，套管(51)设置有侧端管口(53、54)；或套管(51)设置有端头管口(56、57)。
3.如权利要求2所述的一种提高冬季制热效果的热泵制热系统的专用加热装置，其特征在于：所述电加热部件(52)呈圆柱状，或呈条带状，或呈片状，或呈U形状，或呈管状。
4.如权利要求3所述的一种提高冬季制热效果的热泵制热系统的专用加热装置，其特征在于：呈圆柱状，或呈U形状，或呈管状的电加热部件(52)位于相对两侧端设置有侧端管口(53、54)的套管(51)内；呈圆柱状的电加热部件(52)两端分别与套管(51)的两端口边缘密封连接。
5.如权利要求4所述的一种提高冬季制热效果的热泵制热系统的专用加热装置，其特征在于：套管(51)中同轴向设置有内管(55)，所述的呈圆柱状，或呈U形状，或呈管状的电加热部件(52)插入内管(55)内，插入端为紧密配合，其余为间隙配合，或为非间隙配合。
6.如权利要求5所述的一种提高冬季制热效果的热泵制热系统的专用加热装置，其特征在于：所述内管(55)的一端为盲管，位于套管(51)内，另一端外壁与套管(51)的端口边缘密封连接。
7.如权利要求5所述的一种提高冬季制热效果的热泵制热系统的专用加热装置，其特征在于：内管(55)内充有加热介质，呈U形状的电加热部件(52)插入内管(55)内，插入端为紧密配合，其余为非间隙配合。
8.如权利要求3所述的一种提高冬季制热效果的热泵制热系统的专用加热装置，其特征在于：呈条带状或呈片状的电加热部件(52)，位于两端头设置有端头管口(56、57)的套管(51)内。
9.如权利要求8所述的一种提高冬季制热效果的热泵制热系统的专用加热装置，其特征在于：套管(51)中同轴向设置有内管(55)，内管(55)为导通管，内管(55)的两端壁缘与套管(51)两端密封连接，所述呈条带状或呈片状的电加热部件(52)包裹于所述内管(55)的外壁。
10.如权利要求2、或3、或4、或5、或7、或8、或9所述的一种提高冬季制热效果的热泵制热系统的专用加热装置，其特征在于：电加热部件(52)为电阻加热部件，或电磁加热部件。
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