CN103836836A - 一种多工况低温热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工况低温热泵系统，其采用喷气增焓压缩机，且在制冷、制热时循环回路增加中间喷气回路，给喷气增焓压缩机补喷气态制冷剂，并增加过冷冷媒。热泵系统在环境温度低至-25℃时、高至55℃时仍可以正常启动运行，同时通过四通阀、节流部件及单向阀件等组合配合使用，改变工质的流动方向，从而实现同时独立制热、独立制冷等各种模式运行，充分提高了热泵热水器使用的简便性及应用范围。

Description

一种多工况低温热泵系统

 

技术领域

本发明涉及热泵系统领域，尤其涉及一种多工况低温热泵系统。

  

背景技术

随着环境变暖各季节温度变异差距过大，目前定频风冷冷暖机组难以承受夏天高温低温制冷、冬天制热的能量等衰减，运行范围受到极度限制，造成能耗大增加。综合国力的增强，我国电力工业已有很大的发展，截止到1999年低，我国发电装机容量和年发电量分别达到2.988亿kW和12231亿kW,均居世界第二位。但是，电力的增长仍然满足不了国民经济的快速发展和人民生活用电急剧增长的需要，全国缺电局面仍未得到根本的改变。目前电力供应紧张表现如下：1）、电网负荷率低，系统峰谷差大，高峰电力严重不足，致使电网经常接闸限电；2）、城市电力消费增长迅速，而城市电网不能适应，造成有电送不进、配不下的局面。然而，目前的风冷式热泵应用于高温蓄热和低温空调蓄冷在工作过程中，在低温蓄冷或高温蓄热的同时，因两者均是通过热交换来达到占地面积小、高能量蓄存的目的。因而，-15~10℃低温蓄冷或45~60℃蓄热在工作时过程，目前的主要表现在以下两个方面：一、制热量随着环境温度的下降(制冷量则反之)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，反之亦然，且随着环境温度逐步下降，热泵系统蒸发温度降低，压缩机吸气比容增大，输气系数减小，导致制热量减少，热泵系统能效比（COP）相应下降；二、机件运行可靠性问题，尤其是压缩机，在低温环境下，蒸发温度过低时，压缩机的压缩比增大引起排气温度过高，导致热泵系统容易出现回液，严重时致使压缩机损坏。因此，现有的热泵结构仍有待进一步改善，同时提出要通过推广蓄能技术，将部分高峰负荷转移到低谷及结合缩小占地面积。

在为此电力供应紧张的情况下，峰谷电价政策的实施、多工况低温热泵及蓄能技术自身的特点，为蓄能技术的应用提供了广阔的发展前景。

 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多工况低温热泵系统，其将高温低温制冷、低温制热与蓄热、蓄冷加以结合，集冬季制取热水、夏季高温取制低峰谷低温蓄冷能源，使其结构更加紧凑、设备利用率高、节能效果更明显著。

对此，本发明的一种多工况低温热泵系统，包括通过工质管连接成工质循环回路的压缩机、四通阀、换热部件、节流部件及气液离器，其中，所述压缩机为喷气增焓压缩机，喷气增焓压缩机与换热部件之间设有单向阀件、贮液器、过热喷气装置，所述换热部件包括第一换热器、第二换热器，所述节流部件包括第一节流装置、双向节流组件，所述喷气增焓压缩机的排气口与四通阀的a接口连接，四通阀的d接口与通过气液分离器与喷气增焓压缩机的回气口连接，四通阀的b接口与第二换热器的入口端连接，四通阀的c接口与第一换热器的入口端连接，所述第一换热器的出口端、第二换热器的出口端分别通过单向阀件与贮液器的入口端连接，所述贮液器的出口端分别与第一节流装置的入口端、过热喷气装置的第一端接口连接，第一节流装置的出口端与过热喷气装置的第二端接口连接，所述过热喷气装置的气态出口与液态出口分别与喷气增焓压缩机的补气口、双向节流组件的入口端连接，双向节流组件的出口端通过单向阀件与贮液器连接。

根据上述进行优化，所述多工况低温热泵系统还包括监控装置，监控装置分别与压缩机、四通阀、第一换热器、第二换热器、第一节流装置、双向节流组件、贮液器、过热喷气装置及气液离器连接并控制它们运行顺序。

根据上述进行优化，所述单向阀件包括第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀，第一单向阀的入口端、出口端分别与第一换热器的出口端、贮液器的入口端连接，第二单向阀的入口端、出口端分别与双向节流组件的出口端、第一单向阀的入口端连接，第三单向阀的入口端、出口端分别与双向节流组件的出口端、第四单向阀的入口端连接，第四单向阀的出口端与贮液器的入口端连接。

根据上述进行优化，所述双向节流组件包括第二节流装置、第三节流装置及电磁阀，所述电磁阀与第三节流装置串联连接，第二节流装置与行成串联的电磁阀、第三节流装置并联连接。

根据上述进行优化，所述第二节流装置的入口端、电磁阀的入口端分别与过热喷气装置的液态出口连接，第二节流装置的出口端与第三节流装置的出口端分别与第二单向阀的入口端、第三单向阀的入口端连接。

根据上述进行优化，所述第一节流装置、第二节流装置、第三节流装置分别为电子膨胀阀。

根据上述进行优化，所述第一换热器为壳管式换热器，或者为板式换热器或者为套管式换热器。

根据上述进行优化，所述过热喷气装置为板式换热器。

根据上述进行优化，所述第二换热器上设有监控装置连接的设有风机。

本发明的有益效果在于:其采用喷气增焓压缩机，制冷、制热时循环回路增加中间喷气回路，给喷气增焓压缩机补喷气态制冷剂，并增加过冷冷媒。热泵系统在环境温度低至-25℃时、高至55℃时仍可以正常启动运行，不需依靠辅助设备就可取得很好的制冷、制热效果，或在于在低温或高温环境热能能力提高10% ～30% ,并且系统制出-15℃～60℃载体温度。同时通过四通阀、节流部件及单向阀件等组合配合使用，改变工质的流动方向，从而实现同时独立制热、独立制冷等各种模式运行，充分提高了热泵热水器使用的简便性及应用范围。因此，本项发明特别适用于各种蓄能技术系统等多功能于一体，具有设备利用率高、节能效果显著等多优点，是一种新型的绿色环保型的建筑复合能量系统，适用于我国广大城乡建筑。

 

附图说明

图1为本发明较佳实施例的工作原理图。

图2为本发明较佳实施例的控制原理图。

 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述，图1及图2示出本发明之较佳实施例，其包括通过工质管连接成工质循环回路的压缩机、四通阀2、换热部件、节流部件及气液离器3，其中，所述压缩机为喷气增焓压缩机1，喷气增焓压缩机1与换热部件之间设有单向阀件、贮液器4、过热喷气装置5，所述换热部件包括第一换热器6、第二换热器7，所述节流部件包括第一节流装置8、双向节流组件，所述喷气增焓压缩机1的排气口与四通阀2的a接口连接，四通阀2的d接口与通过气液分离器与喷气增焓压缩机1的回气口连接，四通阀2的b接口与第二换热器7的入口端连接，四通阀2的c接口与第一换热器6的入口端连接，所述第一换热器6的出口端、第二换热器7的出口端分别通过单向阀件与贮液器4的入口端连接，所述贮液器4的出口端分别与第一节流装置8的入口端、过热喷气装置5的第一端接口连接，第一节流装置8的出口端与过热喷气装置5的第二端接口连接，所述过热喷气装置5的气态出口与液态出口分别与喷气增焓压缩机1的补气口、双向节流组件的入口端连接，双向节流组件的出口端通过单向阀件与贮液器4连接。

而且，多工况低温热泵系统还包括监控装置9，监控装置9分别与喷气增焓压缩机1、四通阀2、第一换热器6、第二换热器7、第一节流装置8、双向节流组件、贮液器4、过热喷气装置5及气液离器3连接并控制它们运行顺序。而且，在优化方案中，所述单向阀件包括第一单向阀10、第二单向阀11、第三单向阀12、第四单向阀13，第一单向阀10的入口端、出口端分别与第一换热器6的出口端、贮液器4的入口端连接，第二单向阀11的入口端、出口端分别与双向节流组件的出口端、第一单向阀10的入口端连接，第三单向阀12的入口端、出口端分别与双向节流组件的出口端、第四单向阀13的入口端连接，第四单向阀13的出口端与贮液器4的入口端连接。而所述双向节流组件包括第二节流装置14、第三节流装置15及电磁阀16，所述电磁阀16与第三节流装置15串联连接，第二节流装置14与行成串联的电磁阀16、第三节流装置15并联连接。并且，所述第二节流装置14的入口端、电磁阀16的入口端分别与过热喷气装置5的液态出口连接，第二节流装置14的出口端与第三节流装置15的出口端分别与第二单向阀11的入口端、第三单向阀12的入口端连接。根据实际应用，所述第一换热器6的出口端通过三通接管分别与第一单向阀10的入口端及第二单向阀11的出口端连接，贮液器4的入口端通过三通接管分别与第一单向阀10的出口端、第四单向阀13的出口模端连接，贮液器4的出口端也是通过三通接管分别与第一节流装置8的入口端、过热喷气装置5的第一接口连接，而第二单向阀11的入口端同样通过三通接管分别与双向节流装置的出口端、第三单向阀12的入口端连接。而第二换热器7上设有设有监控装置9连接的风机17，且第一节流装置8、第二节流装置14、第三节流装置15分别为电子膨胀阀，或者为其它节流装置与截止阀的组合件。而所述第一换热器6为壳管式换热器，或者为板式换热器或者为套管式换热器，所述过热喷气装置5为板式换热器，或其它换热器。值得注意的是，本产品的载体温可在-30～90oC介质。

根据上述的工作原理如下：

制冷模式：通过监控装置9将四通阀2开，第一节流装置8开，电磁阀16开，第二节流装置14开，第三节流装置15开。启动时，工质由喷气增焓压缩机1产生高温高压气体经过四通阀2的ab接口流入第二换热器7中冷凝，然后通过第四单向阀13及贮液器4，完成换热后分别流向第一节流装置8及过热喷气装置5，此时工质再次过冷，使过热后气体流回喷气增焓压缩机1的补气口，过冷液体经过流向电磁阀16、第二节流装置14、第三节流装置15，经过双向节流后再通过第二单向阀11流到第一换热器6进行换热，随即通过四通阀2的cd接口流出，最后通过气液分离器返回到喷气增焓压缩机1回气口。

制热模式：通过监控装置9将四通阀2关，第一节流装置8开，电磁阀16关，第二节流装置14开，第三节流装置15开。启动时，工质由喷气增焓压缩机1产生高温高压气体经过四通阀2的cd接口流入第一换热器6中冷凝，通过第一单向阀10及贮液器4，完成换热后分别流向第一节流装置8及过热喷气装置5，此时工质再次过冷，使过热后气体流回喷气增焓压缩机1补气口，过冷液体经过流向第二节流装置14，经过节流后通过第三单向阀12流到第二换热器7进行换热后，其后通过四通阀2的ab接口流出，然后通过气液分离器返回到喷气增焓压缩机1的回气口。

化霜模式：通过监控装置9将四通阀2开，第一节流装置8关，电磁阀16开，第二节流装置14开，第三节流装置15开，工质由喷气增焓压缩机1产生高温高压气体经过四通阀2的ab接口端流入第二换热器7中冷凝，通过第四单向阀13及贮液器4完成换热后流向过热喷气装置5，然后经过流向电磁阀16，第二节流装置14，第三节流装置15，完成双向节流后通过第二单向阀11流到第一换热器6进行换热，其后通过四通阀2的cd接口流出，然后通过气液分离器返回到喷气增焓压缩机1回气口。

上述具体实施例仅为本发明效果较好的具体实施方式，凡与本结构相同或等同的多工况低温热泵系统，均在本申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多工况低温热泵系统，包括通过工质管连接成工质循环回路的压缩机、四通阀（2）、换热部件、节流部件及气液离器（3），其特征在于：所述压缩机为喷气增焓压缩机（1），喷气增焓压缩机（1）与换热部件之间设有单向阀件、贮液器（4）、过热喷气装置（5），所述换热部件包括第一换热器（6）、第二换热器（7），所述节流部件包括第一节流装置（8）、双向节流组件，所述喷气增焓压缩机（1）的排气口与四通阀（2）的a接口连接，四通阀（2）的d接口与通过气液分离器与喷气增焓压缩机（1）的回气口连接，四通阀（2）的b接口与第二换热器（7）的入口端连接，四通阀（2）的c接口与第一换热器（6）的入口端连接，所述第一换热器（6）的出口端、第二换热器（7）的出口端分别通过单向阀件与贮液器（4）的入口端连接，所述贮液器（4）的出口端分别与第一节流装置（8）的入口端、过热喷气装置（5）的第一端接口连接，第一节流装置（8）的出口端与过热喷气装置（5）的第二端接口连接，所述过热喷气装置（5）的气态出口与液态出口分别与喷气增焓压缩机（1）的补气口、双向节流组件的入口端连接，双向节流组件的出口端通过单向阀件与贮液器（4）连接。

2.根据权利要求1所述多工况低温热泵系统，其特征在于：所述多工况低温热泵系统还包括监控装置（9），监控装置（9）分别与喷气增焓压缩机（1）、四通阀（2）、第一换热器（6）、第二换热器（7）、第一节流装置（8）、双向节流组件、贮液器（4）、过热喷气装置（5）及气液离器（3）连接并控制它们运行顺序。

3.根据权利要求1所述多工况低温热泵系统，其特征在于：所述单向阀件包括第一单向阀（10）、第二单向阀（11）、第三单向阀（12）、第四单向阀（13），第一单向阀（10）的入口端、出口端分别与第一换热器（6）的出口端、贮液器（4）的入口端连接，第二单向阀（11）的入口端、出口端分别与双向节流组件的出口端、第一单向阀（10）的入口端连接，第三单向阀（12）的入口端、出口端分别与双向节流组件的出口端、第四单向阀（13）的入口端连接，第四单向阀（13）的出口端与贮液器（4）的入口端连接。

4.根据权利要求1至3任一项权利要求中所述多工况低温热泵系统，其特征在于：所述双向节流组件包括第二节流装置（14）、第三节流装置（15）及电磁阀（16），所述电磁阀（16）与第三节流装置（15）串联连接，第二节流装置（14）与行成串联的电磁阀（16）、第三节流装置（15）并联连接。

5.根据权利要求4所述多工况低温热泵系统，其特征在于：所述第二节流装置（14）的入口端、电磁阀（16）的入口端分别与过热喷气装置（5）的液态出口连接，第二节流装置（14）的出口端与第三节流装置（15）的出口端分别与第二单向阀（11）的入口端、第三单向阀（12）的入口端连接。

6.根据权利要求4所述多工况低温热泵系统，其特征在于：所述第一节流装置（8）、第二节流装置（14）、第三节流装置（15）分别为电子膨胀阀。

7.根据权利要求1至3任一项权利要求中所述多工况低温热泵系统，其特征在于：所述第一换热器（6）为壳管式换热器，或者为板式换热器或者为套管式换热器。

8.根据权利要求2所述多工况低温热泵系统，其特征在于：所述过热喷气装置（5）为板式换热器。

9.根据权利要求2所述多工况低温热泵系统，其特征在于：所述第二换热器（7）上设有设有与监控装置（9）连接的风机（17）。

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