CN104110920B - 一种回收利用压缩机余热的空气源热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种回收利用压缩机余热的空气源热泵系统，通过在压缩机外壁设置蓄热介质，对压缩机余热进行存储，根据蓄热介质温度的变化判断第五电磁阀的开启与关闭，当蓄热介质内的温度较低时，第五电磁阀关闭，系统按照传统的制热循环方式运行。故该系统能够高效回收利用压缩机余热，对压缩机进行良好的冷却，延长制冷压缩机的使用寿命。在室外换热器结霜情况利用压缩机余热进行融霜，系统融霜时，以填充在压缩机发热腔外壁的蓄热介质中储存的热量为低温热源，在蓄热介质内蒸发吸热，经压缩机压缩在室外换热器放热融霜，减少了传统空气源热泵系统除霜时的能耗，提高了低温环境下空气源热泵的效率和稳定性。

Description

一种回收利用压缩机余热的空气源热泵系统
技术领域
本发明属于制冷设备技术领域，具体涉及一种回收利用压缩机余热的空气源热泵系统。
背景技术
空气源热泵兼顾供冷供热、占用空间小、节能、环保、方便等优点，受到越来越多的青睐。压缩机作为热泵系统核心部件，对系统的运行起着至关重要作用。压缩机在实际工作过程中，由于气态制冷剂被压缩后温度升高，以及压缩过程与气缸壁之间存在摩擦，故气缸壁温度比较高，且向室外环境散发热量。该部分热量在目前并未得到有效的合理利用，造成了能源的浪费。此外，当室外环境较高或者热水器出水温度较高时，压缩机机壳的散热量明显增加，且壳体散热引起的耗电量随压缩机制热量的增大而增大。压缩机长期在高温下运行时会引起润滑油碳化，缩短压缩机的使用寿命。
此外，冬季制热运行时空气源热泵室外翅片管换热器上有时会结霜。霜层一方面会增加湿空气和翅片表面之间的导热热阻，降低了蒸发器的传热系数。另一方面霜层的存在加大了空气流过翅片管蒸发器的阻力，降低了空气流量。空气源热泵在结霜工况下运行时，随着霜层的增厚，热泵系统制热性能也就越来越差，制热能力随着室外温度的下降而急剧下降，特别是在寒冷的北方地区和高湿寒冷的南方，甚至会频频出现压缩机停机或者低压保护而影响使用的现象，严重制约着空气源热泵的发展。
因此，如何有效合理的利用压缩机余热，降低压缩机机壳温度，延长制冷压缩机的寿命以及合理用能对室外机进行融霜是提高空气热泵性能的一种有效途径，也是推进空气源热泵发展的必要条件。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺点，提供一种回收利用压缩机余热的空气源热泵系统，具有使用寿命长、性能高的优点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：包括外壁上缠绕有制冷盘管的压缩机、水箱和室外换热器；且制冷盘管经蓄热介质包裹；
所述的压缩机出口连接四通阀，四通阀经第三电磁阀连接于水箱的入口，水箱的出口分为两条管路，一条经第一电子膨胀阀、室外换热器连接于四通阀；另一条管路经第五电磁阀和第二电子膨胀阀连接于制冷盘管的一端，制冷盘管的另一端经设置有第二电磁阀的管路连接四通阀；四通阀经管路连接于压缩机的入口；
所述的四通阀与第三电磁阀之间的管路和第二电磁阀与制冷盘管之间的管路经设置有第一电磁阀的管路连接。
所述的四通阀与压缩机入口连接的管路上设置有低压控制器。
所述的第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的上游管路上分别设置有第一干燥过滤器和第二干燥过滤器。
所述的压缩机出口和四通阀之间的管路上设置有高压控制器。
所述的蓄热介质内设置有控制第五电磁阀开度的温度传感器。
本发明具有以下的有益效果：相比较现有技术，本发明通过在压缩机外壁设置蓄热介质，对压缩机余热进行存储，根据蓄热介质温度的变化判断第五电磁阀的开启与关闭，当蓄热介质内的温度较低时，第五电磁阀关闭，系统按照传统的制热循环方式运行。故该系统能够高效回收利用压缩机余热，对压缩机进行良好的冷却，延长制冷压缩机的使用寿命。同时，在室外换热器结霜情况利用压缩机余热进行融霜，提高空气源热泵的制热效率，达到节能目的。系统进行融霜时，以填充在压缩机发热腔外壁的蓄热介质中储存的热量为低温热源，在蓄热介质内蒸发吸热，经压缩机压缩在室外换热器放热融霜，减少了传统空气源热泵系统除霜时的能耗，提高了低温环境下空气源热泵的效率和稳定性。
附图说明
图1：本发明的原理图；
图2：本发明制热模式原理图；
图3：本发明融霜模式原理图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括外壁上缠绕有制冷盘管的压缩机1、水箱7和室外换热器11；且制冷盘管经蓄热介质16包裹；压缩机1的出口连接四通阀3，四通阀3经第三电磁阀6连接于水箱7的入口，压缩机1出口和四通阀3之间的管路上设置有高压控制器2，水箱7的出口分为两条管路，一条经第一电子膨胀阀10、室外换热器11连接于四通阀3；另一条管路经第五电磁阀13和第二电子膨胀阀15连接于制冷盘管的一端，制冷盘管的另一端经设置有第二电磁阀5的管路连接与四通阀3；四通阀3经管路连接于压缩机1的入口；四通阀3与第三电磁阀6之间的管路和第二电磁阀5与压缩机1之间的管路经设置有第一电磁阀4的管路连接，四通阀3经设置有低压控制器12的管路连接压缩机1入口。第一电子膨胀阀10和第二电子膨胀阀15的上游管路上分别设置有第一干燥过滤器9和第二干燥过滤器14。压缩机1外壁上缠绕有制冷盘管，且蓄热介质16填充于制冷盘管内，蓄热介质16内设置有控制第五电磁阀13开度的温度传感器。
在制热模式下，冷凝器出口的制冷剂分为两个回路。回路一经第一电子膨胀阀10节流，室外机换热器11蒸发吸热，最后回到压缩机1，回路二经第二电子膨胀阀15节流，蒸发吸收蓄热介质16中的热量，对压缩机1进行良好的冷却，延长制冷压缩机1的使用寿命，最后与回路一汇合进入压缩机1完成一个制热循环。空气热泵系统融霜时，以填充在压缩机1金属发热腔外壁的蓄热介质16中储存的热量为低温热源。经压缩机1压缩的高温高压制冷剂在室外机11放热融霜，第一电子膨胀阀10开路，第二经电子膨胀阀15节流降压，在蓄热介质16内蒸发吸热，减少了传统空气源热泵系统除霜时的能耗，最后回到压缩机1，完成一次融霜循环。
以下为制热模式和融霜模式的具体流程。
制热模式参见图2：第一电磁阀4关闭，其余电磁阀打开。制冷剂经压缩机1压缩成高温高压的气体，经过高压控制器2，四通阀3，第三电磁阀6，在缠绕有冷凝盘管的蓄热水箱7冷却成高压的过冷液体，经第三电磁阀8后制冷剂分为两个回路，并根据第一电子膨胀阀10和第二电子膨胀阀15的不同开度调节两个回路的制冷剂质量流量，使其流量分配达到最佳化。回路一制冷剂流经第一干燥过滤器9和第一电子膨胀阀10节流后，在室外换热器11内蒸发吸热，室外换热器11出口的制冷剂为过热气体；回路二的制冷剂流经第五电磁阀13、第一干燥过滤器14，经第二电子膨胀阀15节流后，成为低压低温气体，在蓄热介质16内蒸发，吸收压缩机余热，最后经第二电磁阀5与回路一的制冷剂汇合，一同流经四通阀3和低压控制器12后回到压缩机1，完成一次制热循环。
融霜模式参见图3：第二电磁阀5、第三电磁阀6和第四电磁阀8关闭，其余电磁阀打开。制冷剂经压缩机1压缩成高温高压的气体，经过高压控制器2，四通阀3，在室外换热器11内放热，对室外换热器11进行融霜，经开启的第一电子膨胀阀10、第五电磁阀13和第二干燥过滤器14，经第二电子膨胀阀15节流成低压低温气体，在蓄热介质16内蒸发，吸收压缩机1的余热，最后经第一电磁阀4，四通阀3，低压控制器12回到压缩机1，完成一次融霜循环。
该发明的特点在于在：
①该系统在压缩机1金属发热腔外壁缠绕制冷盘管，且发热腔外壁填充有蓄热介质16。
②蓄热介质16内设置有温度传感器，根据蓄热介质16温度的变化判断第五电磁阀13的开启与关闭。当蓄热介质16内的温度较低时，第五电磁阀13关闭，系统按照传统的制热循环方式运行。
③制热模式下，水箱7出口的制冷剂分为两个回路，并根据第一电子膨胀阀10和第二电子膨胀阀15的不同开度调节两个回路的制冷剂质量流量，使其流量分配达到最佳化。回路一在室外换热器11内蒸发吸热，回路二在蓄热介质16内蒸发，吸收压缩机1工作过程的余热，提高系统的运行效率，同时对压缩机1进行冷却，延长制冷压缩机1的寿命。
④融霜模式下，以填充在压缩机1金属发热腔外壁的蓄热介质16中储存的热量为低温热源。在蓄热介质16内蒸发吸热，经压缩机1压缩在室外换热器11放热融霜。减少了传统空气源热泵系统除霜时的能耗，提高了低温环境下空气源热泵的效率和稳定性。

Claims (5)

1.一种回收利用压缩机余热的空气源热泵系统，包括外壁上缠绕有制冷盘管的压缩机(1)和室外换热器(11)；且制冷盘管经蓄热介质(16)包裹；所述的压缩机(1)出口连接四通阀(3)，四通阀(3)经管路连接于压缩机(1)的入口；其特征在于：
还包括水箱(7)，四通阀(3)经第三电磁阀(6)连接于水箱(7)的入口，水箱(7)的出口分为两条管路，一条经第一电子膨胀阀(10)、室外换热器(11)连接于四通阀(3)；另一条管路经第五电磁阀(13)和第二电子膨胀阀(15)连接于制冷盘管的一端，制冷盘管的另一端经设置有第二电磁阀(5)的管路连接四通阀(3)；所述的四通阀(3)与第三电磁阀(6)之间的管路和第二电磁阀(5)与制冷盘管之间的管路经设置有第一电磁阀(4)的管路连接。
2.根据权利要求1所述的一种回收利用压缩机余热的空气源热泵系统，其特征在于：所述的四通阀(3)与压缩机(1)入口连接的管路上设置有低压控制器(12)。
3.根据权利要求1所述的一种回收利用压缩机余热的空气源热泵系统，其特征在于：所述的第一电子膨胀阀(10)和第二电子膨胀阀(15)的上游管路上分别设置有第一干燥过滤器(9)和第二干燥过滤器(14)。
4.根据权利要求1所述的一种回收利用压缩机余热的空气源热泵系统，其特征在于：所述的压缩机(1)出口和四通阀(3)之间的管路上设置有高压控制器(2)。
5.根据权利要求1所述的一种回收利用压缩机余热的空气源热泵系统，其特征在于：所述的蓄热介质(16)内设置有控制第五电磁阀(13)开度的温度传感器。
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