CN101957060A - 一种超低温空气源热泵热水机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超低温空气源热泵热水机，其包括通过管路连接的压缩机(1)与风侧热交换器(5)和热水侧热交换器(8)，所述压缩机(1)的中部设有空腔(16)，压缩机(1)的一侧设有补气口(17)。所述热泵热水机还包括补气回路、制冷回路和辅助补气回路。其不仅能在超低温的工作环境中正常工作，而且压缩机的排气温度低，提高了热泵热水机的热能转换效率和系统能效比，有利于节能环保。

Description

一种超低温空气源热泵热水机

技术领域

本发明涉及一种热水机，属电器领域。具体来说为一种空气源热泵热水机，特别是一种超低温空气源热泵热水机。

背景技术

随着社会经济的发展，能源总需求不断增加，电、油、煤等能源供需矛盾越来越突出，能源问题已成为制约我国经济发展和社会发展的重要因素，为了保证能源节能要求，热水设备是一个耗能产品(太阳能热水器除外)，由于我国水资源，特别是地下水资源相对缺乏，这种情况在三北等传统的供热水地区更是严重；其次热泵热水机一年四季都是制取热水，春、夏、秋三个季节水源节能效果还没有空气源好；第三水源热泵安装复杂，安装成本高。所以，发展地下水源热泵受到了诸多条件的限制。空气源热泵机组除了具有环保、节能的特点外，还有系统简单、初投资低、维护方便、调节灵活等特点，因此已经得到了大面积的推广应用。但市场上大量推广的普通空气源热泵机组不能在低温环境(-7℃以下)中长期可靠地工作，国内采用常规压缩机的热泵热水器出水温度设定为55℃，普通型空气源热泵热水器运行性能受到很大影响，主要表现在几个方面：

1、制热量随着环境温度的下降而逐步衰减。吸气量的大小与其吸气饱和温度一一对应，吸气饱和温度越高，吸气越大，反之反。随着环境温度逐步下降，系统蒸发温度降低，压缩机吸气比容增大，输气系数减小，导致制热量减少，系统能效比(COP)相应下降，经济性降低。

2、是机组特别是压缩机运行的可靠性问题。低温环境下，蒸发温度过低时，压缩机压缩比增大引起排气温度快速升高，使润滑油黏度急剧下降，影响压缩机润滑，系统还会出现回液、回油不正常，严重时会导致压缩机损坏等问题。

在已经公开的专利申请号为：200910152639.0，专利名称为：一种空气源低温热泵热水器的专利文献中，公开了一种空气源低温热泵热水器，其包括主机、蓄热保温水箱、控制器、四通阀、喷气增焓压缩机等，四通阀D向通过高压开关接喷气增焓压缩机排气管、C向接套管冷凝器进气口、S向通过汽液分离器、低压开关接喷气增焓压缩机吸气口、E向接翅片式蒸发器出气口，套管冷凝器出口通过储液器、干燥过滤器后分为两路，主路直接进入经济器后再通过主热力膨胀阀进入翅片式蒸发器进液口，辅路通过液路电磁阀、辅助热力膨胀阀进入经济器后再通过止回阀进入喷气增焓压缩机的辅助进气口。岂能在气温较低的北方工作，但该技术中的主机的压缩机排气温度高，热转换效率低，不利于节能环保。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种超低温空气源热泵热水机，其不仅能在超低温的工作环境中正常工作，而且压缩机的排气温度低，提高了热泵热水机的热能转换效率和系统能效比，有利于节能环保。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种超低温空气源热泵热水机，其包括通过管路连接的压缩机、风侧热交换器和热水侧热交换器，所述压缩机的中部设有空腔，压缩机的一侧设有补气口。

对所述热泵热水机的进一步改进为，其还包括四通阀和气液分离器，空气经压缩机出口流出到四通阀、气液分离器后再经压缩机的补气口流入到空腔，形成补气回路。较好的是，所述压缩机出口与四通阀之间的连接管路上设有高压开关，所述气液分离器与压缩机的补气口之间的连接管路上设有低压开关。

对所述热泵热水机的再进一步改进为，其还包括制冷回路，所述制冷回路主要由压缩机经四通阀、热水侧热交换器、储液器、干燥过滤器、经济器、风侧热交换器，再经四通阀回到压缩机形成。较好的是，所述制冷回路还包括设置在所述经济器和风侧热交换器连接管路上的主膨胀阀。

对所述热泵热水机的又一步改进为，其还包括辅助补气回路，所述辅助补气回路主要由压缩机经四通阀、热水侧热交换器、储液器、干燥过滤器、补气电磁阀、补气膨胀阀、经济器，再回到压缩机形成。较好的是，所述辅助补气回路还包括设置在所述经济器和压缩机连接管路上的单向阀。

对所述热泵热水机的更进一步改进为，所述储液器与压缩机通过管路连接，在其连接管路上设置有注液阀。

本发明的有益效果为：

1、选用带补气口的压缩机，气态制冷剂的喷射到压缩机中间腔，可以降低排气比焓，从而可以降低涡旋压缩机的排气温度，同时把单级压缩变为准二级压缩，这样可以避免机组应用于低温工况下由于压缩比增大而使系统不能正常工作的问题，也可以避免不带补气口压缩机在环境温度低时，冷媒的循环流量小，从而压缩机润滑油不能回压缩机，压缩机润滑不良引起压缩机绕组烧坏的严重故障现象发生。

2、通过经济器利用冷凝器辅助节流之后的制冷剂将主路中的制冷剂进一步冷却，增大了膨胀阀前制冷剂的过冷度，膨胀阀前制冷剂温度降低，这样提高了系统中蒸发器的换热量，从而提高热泵系统总的制热量。

3、储液器与压缩机的连接管路上设置有注液阀，控制器一直检测排气温度，在压缩机排气温度超过105度时，打开注液阀，旁通一部分液态的冷媒到压缩机补气口，这样可以提高参与循环的冷媒量，提高制热量，也降低了压缩机的排气温度。

4、压缩机补气口加装一个单向阀，可以防止压缩机压缩后的中压冷媒流向经济器，从而导致热泵热水机运行不正常。

5、辅助补气回路加装一个电磁阀，这样就可以控制补气的开停，因为当环境温度或蒸发温度高时，压缩机的循环流量很大，不需要进行补气。如果在高环境温度或高蒸发压力时，补气电磁阀如果打开，就会出现循环流量过大，压缩机容易过在过载的状态下运行，长期运行在高负载下的压缩机很容易损坏。

附图说明

图1为本发明所述超低温空气源热泵热水机的结构示意图。

其中，各图标代表：1-压缩机2-低压开关3-气液分离器4-主膨胀阀5-风侧热交换器6-高压开关7-四通阀8-热水侧热交换器9-储液器10-注液阀11-干燥过滤器12-补气电磁阀13-补气膨胀阀14-经济器15-单向阀16-空腔17-补气口

具体实施方式

以下，用实施例结合附图对本发明作更详细的描述。本实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

实施例

如图1所示，为本发明所述超低温空气源热泵热水机的结构示意图。所述热泵热水机包括压缩机1，所述压缩机1的中部设有空腔16，压缩机1的一侧设有补气口17，低温运行时，可以向压缩机1的中间空腔16补充中压气体，增加其排气量，降低排气温度，提升制热能力，使热泵热水机在低环境温度也能提供足够的制热能力。也可以避免不带补气口的压缩机在环境温度低时，冷媒的循环流量小，从而压缩机润滑油不能回压缩机1，压缩机润滑不良引起压缩机1绕组烧坏的故障发生。

所述热泵热水机还包括由压缩机1、四通阀7、气液分离器3和压缩机1形成的补气回路。在所述补气回路中，所述压缩机1与四通阀7之间的连接管路上设有高压开关6，所述气液分离器3与压缩机1的连接管路上设有低压开关2。可以通过高低压开关来调节补气回路中高压气体或低压气体的容量，满足低温制冷需要。同时，补气回路的开启和关闭也可以作为一种压缩机1容量卸载调节的辅助手段。

优选的是，所述热泵热水机还包括主要由压缩机1经四通阀7、热水侧热交换器8、储液器9、干燥过滤器11、经济器14、风侧热交换器5，再经四通阀7回到压缩机1形成的制冷回路。较好的是，在所述经济器14和风侧热交换器5连接管路上的主膨胀阀4。通过经济器14利用冷凝器辅助节流之后的制冷剂将主路中的制冷剂进一步冷却，增大了主膨胀阀4前制冷剂的过冷度，主膨胀阀4前制冷剂温度降低，这样提高了系统中蒸发器的换热量，从而提高热泵系统总的制热量。

优选的是，所述热泵热水机还包括主要由压缩机1经四通阀7、热水侧热交换器8、储液器9、干燥过滤器11、补气电磁阀12、补气膨胀阀13、经济器14，再回到压缩机1形成的辅助补气回路。通过补气电磁阀12，可以控制辅助补气回路的开停。因为当环境温度或蒸发温度高时，压缩机1的循环流量很大，不需要进行补气。如果在高环境温度或高蒸发压力时，补气电磁阀13如果打开，就会出现循环流量过大，压缩机1容易过在过载的状态下运行，长期运行在高负载下的压缩机很容易损坏。较好的是，在所述经济器14和压缩机1连接管路上的单向阀15。压缩机1补气口加装一个单向阀15，可以防止压缩机1压缩后的中压冷媒流向经济器14，从而导致热泵热水机运行不正常。

优选的是，在所述储液器9与压缩机1的连接管路上设置有注液阀10。通过控制器检测排气温度，在压缩机1排气温度超过105度时，打开注液阀10，旁通一部分液态的冷媒到压缩机1的补气口，这样可以提高参与循环的冷媒量，提高制热量，也降低了压缩机的排气温度。

所述超低温空气源热泵热水机的工作原理图如下：

压缩机1排出高温高压的冷媒通过四通阀7流到热水侧热交换器8，出来后的冷媒一路通过注液阀10对压缩机1补气口时行注液；另一路到干燥过滤器11，从干燥过滤器11出来的液体分为两路：

一路为制冷回路，另一路为辅路为补气回路。制冷回路的冷媒直接进入经济器14，冷媒制冷剂在经济器14中产生热交换后，经主膨胀阀4到风侧热交换器5，经四通阀7回到压缩机1的吸气口；辅路为补气回路的液体冷媒经电磁阀12到辅膨胀阀13，降压后进入经济器14，出来的冷媒经过单向阀15到达压缩机1补气口。

本发明所述的超低温空气源热泵热水机，其不仅能在超低温的工作环境中正常工作，而且压缩机的排气温度低，提高了热泵热水机的热能转换效率和系统能效比，有利于节能环保。

Claims (8)

1.一种超低温空气源热泵热水机，其包括压缩机(1)、风侧热交换器(5)和热水侧热交换器(8)，所述压缩机(1)与风侧热交换器(5)和热水侧热交换器(8)通过管路连接，其特征在于：

所述压缩机(1)的中部设有空腔(16)，压缩机(1)的一侧设有补气口(17)。

2.根据权利要求1所述的超低温空气源热泵热水机，其特征在于：所述超低温空气源热泵热水机还包括四通阀(7)和气液分离器(3)，空气经压缩机(1)出口流出到四通阀(7)、气液分离器(3)后再经压缩机(1)的补气口(17)流入到空腔(16)，形成补气回路。

3.根据权利要求2所述的超低温空气源热泵热水机，其特征在于：所述压缩机(1)出口与四通阀(7)之间的连接管路上设有高压开关(6)，所述气液分离器(3)与压缩机(1)的补气口(17)之间的连接管路上设有低压开关(2)。

4.根据权利要求1所述的超低温空气源热泵热水机，其特征在于：所述超低温空气源热泵热水机还包括制冷回路，所述制冷回路主要由压缩机(1)经四通阀(7)、热水侧热交换器(8)、储液器(9)、干燥过滤器(11)、经济器(14)、风侧热交换器(5)，再经四通阀(7)回到压缩机(1)形成。

5.根据权利要求4所述的超低温空气源热泵热水机，其特征在于：所述制冷回路还包括设置在所述经济器(14)和风侧热交换器(5)连接管路上的主膨胀阀(4)。

6.根据权利要求1所述的超低温空气源热泵热水机，其特征在于：所述超低温空气源热泵热水机还包括辅助补气回路，所述辅助补气回路主要由压缩机(1)经四通阀(7)、热水侧热交换器(8)、储液器(9)、干燥过滤器(11)、补气电磁阀(12)、补气膨胀阀(13)、经济器(14)，再回到压缩机(1)形成。

7.根据权利要求6所述的超低温空气源热泵热水机，其特征在于：所述辅助补气回路还包括设置在所述经济器(14)和压缩机(1)连接管路上的单向阀(15)。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的超低温空气源热泵热水机，其特征在于：所述储液器(9)与压缩机(1)通过管路连接，在其连接管路上设置有注液阀(10)。

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