CN101706171B - 补气热回收热泵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种补气热回收热泵装置，包括由第一压缩机、四通换向阀、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第二电子膨胀阀与蒸发器连接构成的第一套热泵系统，由第二换热器、电磁截止阀和第一电子膨胀阀连接构成的补气系统，由第三换热器、第三电子膨胀阀、第一换热器和第二压缩机连接构成第二套热泵系统，以及冷媒水系统连接构成。它可解决现有技术存在的问题，可确保在低温环境下正常启动热泵，并可有效地确保压缩机的吸气量，防止蒸发器频繁结霜和排气温度过高，使热泵可正常运行供热；它还可将热泵系统的热量最大限度的用于供热，可大幅提高热泵供热的制热量和效率。

Description

补气热回收热泵装置
技术领域
本发明涉及一种补气热回收热泵装置。
背景技术
目前，现有的各类热泵装置均存在以下不足：第一冬天低温环境下难以正常启动；第二低温环境下压缩机吸气量不足，蒸发器易频繁结霜，热泵无法正常运行，不能起到冬季供暖的作用；第三热泵系统工作效率较低。
发明内容
本发明的目的，是提供了一种补气热回收热泵装置，它可解决现有技术存在的问题，可确保在低温环境下正常启动热泵，并可有效地确保压缩机的吸气量，防止蒸发器频繁结霜和排气温度过高，使热泵可正常运行供热；它还可将热泵系统的热量最大限度的用于供热，可大幅提高热泵供热的制热量和效率。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：补气热回收热泵装置，包括第一压缩机，第一压缩机的出气口e与四通换向阀的进气口d连接，四通换向阀的排气口c与第一换热器的第一供气口j连接，第一换热器的第一出液口h的一路与第二换热器的第一供液口n连接，第一换热器的第一出液口h的另一路通过第一电子膨胀阀与第二换热器的第二供液口o连接，第二换热器的第二出液口1通过第二电子膨胀阀与蒸发器连接，蒸发器与四通换向阀的输气口a连接，四通换向阀的排气口b与气液分离器的进气口连接，气液分离器的出气口与第一压缩机的回气口g连接，第一压缩机的补气口f通过电磁截止阀与第二换热器的第三出气口m连接，第二换热器上安装第一温度传感器，第一温度传感器通过导线和控制器分别与电磁截止阀和第一电子膨胀阀连接，第一换热器的进水口i通过水泵与末端散热器连接，末端散热器与第一换热器的出水口k连接；第二换热器的第二出液口l与第二电子膨胀阀之间的连接管路上安装第一单向阀，第一换热器的第一出液口h与第二单向阀的出气口连接，第二单向阀的进气口与第一单向阀的出液口连接；第一单向阀与第二换热器之间安装第三换热器，第三换热器通过管道与第三电子膨胀阀连接，第三电子膨胀阀通过管道与第一换热器连接，第一换热器通过管道与第二压缩机连接，第二压缩机通过管道与第三换热器连接。
为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案实现：蒸发器内安装风机和第三感温器。第一换热器与水泵之间安装第一感温器。第三换热器和第一单向阀之间安装第四感温器。第二换热器和第一换热器之间安装第二感温器。第一压缩机是涡旋式压缩机。第一换热器的出水口k和末端散热器之间的管路上安装电动调节阀。
本发明的积极效果在于：它设置有对压缩机补气的结构，可确保压缩机的制冷剂的吸入量，可防止蒸发器频繁结霜和排气温度过高，从而确保热泵低温启动和运行。它有两套热泵系统，并且，两套热泵系统并联，第二套热泵系统回收第一套热泵系统内放热后的制冷剂中的余热，并将该部分热量用于供热，可提高第一套热泵系统制冷剂单次循环的供热量，从而，提高整个热泵供热的效率。本发明还具有结构简单、制造成本低廉和操作简便的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中标号：1第一压缩机2气液分离器3四通换向阀4蒸发器5第二电子膨胀阀6第二换热器7第一温度传感器8第一电子膨胀阀9电磁截止阀10水泵14末端散热器15第二换热器16第一单向阀17第二单向阀18第三电子膨胀阀19第一感温器20第二感温器21第三感温器22风机23第四感温器26第三换热器28第二压缩机30电动调节阀。
具体实施方式
本发明所述的补气热回收热泵装置，包括第一压缩机1，第一压缩机1的出气口e与四通换向阀3的进气口d连接，四通换向阀3的排气口c与第一换热器15的第一供气口j连接，第一换热器15的第一出液口h的一路与第二换热器6的第一供液口n连接，第一换热器15的第一出液口h的另一路通过第一电子膨胀阀8与第二换热器6的第二供液口o连接，第二换热器6的第二出液口l通过第二电子膨胀阀5与蒸发器4连接，蒸发器4与四通换向阀3的输气口a连接，四通换向阀3的排气口b与气液分离器2的进气口连接，气液分离器2的出气口与第一压缩机1的回气口g连接，第一压缩机1的补气口f通过电磁截止阀9与第二换热器6的第三出气口m连接，第二换热器6上安装第一温度传感器7，第一温度传感器7通过导线和控制器分别与电磁截止阀9和第一电子膨胀阀8连接，第一换热器15的进水口i通过水泵10与末端散热器14连接，末端散热器14与第一换热器15的出水口k连接，末端散热器14与第一换热器15的出水口k之间的管路上安装电动调节阀30。本发明所述的各端口之间的连接，均是指通过管路进行连接；第二换热器6与第二电子膨胀阀5之间的管路上安装第三换热器26和第一单向阀16，第三换热器26位于第二换热器6和第一单向阀16之间，第二换热器6、第三换热器26和第一单向阀16串联后的管路与第二单向阀17并联；第三换热器26通过管道与第三电子膨胀阀18连接，第三电子膨胀阀18通过管道与第一换热器15连接，第一换热器15通过管道与第二压缩机28连接，第二压缩机28通过管道与第三换热器26连接。第一压缩机1、四通换向阀3、第一换热器15、蒸发器4、第二换热器6、第三换热器26和第二电子膨胀阀5连接构成第一套热泵系统；第三换热器26、第三电子膨胀阀18、第一换热器15和第二压缩机8连接构成第二套热泵系统。第三换热器26是第一和第二套热泵系统制冷剂进行热交换的装置。所述的第一换热器15内的第一和第二套的制冷剂可分别走管程，通管第一换热器15内的换热盘与第一换热器15壳体内的冷媒水进行热交换；也可以是两套热泵系统的制冷剂走壳体，冷媒水走管程进行热交换。
制热时，四通换向阀3的进气口d排气口c相通，输气口a排气口b相通，制冷剂由第一压缩机1的出气口e流出，经进气口d和排气口c由第一供气口j进入第一换热器15，经冷凝换热后由第一换热器15的第一出液口h流出，流出的制冷剂第一部分由第一供液口n流入第二换热器6，第二部分经第一电子膨胀阀8降压后，由第二供液口o流入第二换热器6内，上述两部分制冷剂在第二换热器6内换热后，未降压的第一部分制冷剂由第二出液口l流出，经第二电子膨胀阀5降压后流入蒸发器4，在蒸发器4内吸热蒸发后，经四通换向阀3的输气口a排气口b流入气液分离器2，再由气液分离器2经回气口g流回第一压缩机1内；第二部分已降压的制冷剂在第二换热器6内吸收热量蒸发气化后由第三出气口m流出，流经电磁截止阀9后，由补气口f流回第一压缩机1，实现对第一压缩机1的补气。第一温度传感器7可测得第二换热器6内第一部分制冷剂的温度，将温度信号传给控制装置，控制装置通过调节第一电子膨胀阀8和电磁截止阀9，以调整对第一压缩机1进行补气的第二部分制冷剂的流量。当热泵在环境温度较低的情况下启动时，由于第一换热器15中的的焓值较低，热泵系统不能建立压差，因此容易造成启动困难，这时通过调节电动阀30的开度来调节流经第一换热器15水流量就可以调节第一换热器15中的冷凝温度、增加冷凝器的焓值，就可以使热泵顺利的实现低温下启动。第二套热泵系统的作用是对第一套热泵系统的制冷剂冷凝放热后的热量进行回收，第一套热泵系统的制冷剂经第一换热器15、第二换热器换热6后仍有大量的热量，经研究、试验证明这部分热量相当于第一套热泵系统的压缩机输入功率的50％以上，具体的计算方法是Q＝M×D×(t1-t2)，这里Q是热量，M是第一套热泵循环时的制冷剂流量，t1是经第一、第二换热器换热后的制冷剂的温度，通常经换热器换热后，即第二电子膨胀阀5前制冷剂液体的温度为45℃，t2是环境温度，D是冷媒的比热。以现在常用的12匹压缩机热泵系统为例：压缩机的容积流量为34立方米/小时，当环境温度为-10℃，蒸发温度为-16℃时，R22冷媒的比重为12.47公斤/立方米，假定压缩机的容积效率为0.85，制冷剂的流量M为34×12.47×0.85＝360公斤。这种情况下，如果我们经通过第二热泵进行热回收，把这部分液体制冷剂的温度降到7℃，那么，回收的热量为：360×45-7×0.31×1.163＝4937W，而第二热泵在蒸发温度为7℃时，能效比COP可以达到3.2，也就是说投入的能量只有4937/3.2＝1580W，经过多次试验和有关资料都证实热泵在-10℃环境温度的情况下的能效比COP只有2左右。这样，通过该技术发明的补气热回收热泵，同样是13匹，就可以多获取热量1580×(3.2-2)＝1896W。经试验比较，这种12+1匹的热泵，比用通常的13匹的热泵可以提高制热量10％以上。上面提到的0.31是，R22冷媒的比热，单位是千卡/公斤，1.163是功率单位千卡/小时和W的转换系数。上述两套热泵系统的热量通过第三换热器26进行热交换。具体地说，第二套热泵系统通过第三换热器26吸收第一套热泵系统经第二换热器6散热后的制冷剂内残存的热量，以便将这部分热量供给供热装置散热，可大幅提高热泵的制热效率和制热量，节省热泵单位制热量的能耗，对节约能源具有巨大的意义。
制冷时，四通换向阀3动作，四通换向阀3的输气口a进气口d相通，排气口b排气口c相通，制冷剂的流动方向相反，同时，该装置对第一压缩机1补气的相关部件不工作，第二压缩机28和第三膨胀阀18也不工作。
本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (7)

1.补气热回收热泵装置，其特征在于：包括第一压缩机(1)，第一压缩机(1)的出气口e与四通换向阀(3)的进气口d连接，四通换向阀(3)的排气口c与第一换热器(15)的第一供气口j连接，第一换热器(15)的第一出液口h的一路与第二换热器(6)的第一供液口n连接，第一换热器(15)的第一出液口h的另一路通过第一电子膨胀阀(8)与第二换热器(6)的第二供液口o连接，第二换热器(6)的第二出液口l通过第二电子膨胀阀(5)与蒸发器(4)连接，蒸发器(4)与四通换向阀(3)的输气口a连接，四通换向阀(3)的排气口b与气液分离器(2)的进气口连接，气液分离器(2)的出气口与第一压缩机(1)的回气口g连接，第一压缩机(1)的补气口f通过电磁截止阀(9)与第二换热器(6)的第三出气口m连接，第二换热器(6)上安装第一温度传感器(7)，第一温度传感器(7)通过导线和控制器分别与电磁截止阀(9)和第一电子膨胀阀(8)连接，第一换热器(15)的进水口i通过水泵(10)与末端散热器(14)连接，末端散热器(14)与第一换热器(15)的出水口k连接；第二换热器(6)的第二出液口l与第二电子膨胀阀(5)之间的连接管路上安装第一单向阀(16)，第一换热器(15)的第一出液口h与第二单向阀(17)的出气口连接，第二单向阀(17)的进气口与第一单向阀(16)的出液口连接；第一单向阀(16)与第二换热器(6)之间安装第三换热器(26)，第三换热器(26)通过管道与第三电子膨胀阀(18)连接，第三电子膨胀阀(18)通过管道与第一换热器(15)连接，第一换热器(15)通过管道与第二压缩机(28)连接，第二压缩机(28)通过管道与第三换热器(26)连接。
2.根据权利要求1所述的补气热回收热泵装置，其特征在于：蒸发器(4)内安装风机(22)和第三感温器(21)。
3.根据权利要求1所述的补气热回收热泵装置，其特征在于：第一换热器(15)与水泵(10)之间安装第一感温器(19)。
4.根据权利要求1所述的补气热回收热泵装置，其特征在于：第三换热器(26)和第一单向阀(16)之间安装第四感温器(23)。
5.根据权利要求1所述的补气热回收热泵装置，其特征在于：第二换热器(6)和第一换热器(15)之间安装第二感温器(20)。
6.根据权利要求1所述的补气热回收热泵装置，其特征在于：第一压缩机(1)是涡旋式压缩机。
7.根据权利要求1所述的补气热回收热泵装置，其特征在于：第一换热器(15)的出水口k和末端散热器(14)之间的管路上安装电动调节阀(30)。
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