CN104748442A - 一种空气源热泵装置 - Google Patents

一种空气源热泵装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104748442A
CN104748442A CN201510161796.3A CN201510161796A CN104748442A CN 104748442 A CN104748442 A CN 104748442A CN 201510161796 A CN201510161796 A CN 201510161796A CN 104748442 A CN104748442 A CN 104748442A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vapor injection
compressor
heat pump
economizer
condenser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510161796.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104748442B (zh
Inventor
李昌
邹立峰
郑剑泽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SUZHOU HOTFROM HEAT PUMP EQUIPMENT TECHNOLOGY CO., LTD.
Original Assignee
邹立峰
郑剑泽
李昌
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 邹立峰, 郑剑泽, 李昌 filed Critical 邹立峰
Priority to CN201510161796.3A priority Critical patent/CN104748442B/zh
Publication of CN104748442A publication Critical patent/CN104748442A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104748442B publication Critical patent/CN104748442B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/04—Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/22—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves between evaporator and compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems

Abstract

本发明公开一种空气源热泵装置，该空气源热泵装置包括：一压缩机以及依次循环连接的四通阀、冷凝器、储液罐、第三热力膨胀阀和蒸发器，该蒸发器连接所述四通阀及一气液分离器后与所述压缩机连接；该冷凝器上设置有冷水进水口及高温出水口，该蒸发器与储液罐之间设置有；还包括有：若干级用于对压缩机的中间腔补充中压气体的中间补气增焓结构，该中间补气增焓结构设置于储液罐和压缩机之间。本发明具有高效节能、绿色环保、安全可靠、能够低温运行等诸多优点。另外，本发明还可以产生高于制冷剂冷凝温度的高温热水和部分蒸汽，可替代常压锅炉，产出高于热泵系统冷凝温度(30-40℃)的100℃以下高温热水。

Description

一种空气源热泵装置
技术领域：
本发明涉及热泵产品技术领域，特指一种空气源热泵装置。
背景技术：
冬季室外气温的下降会减少热泵系统中蒸发器内制冷剂向室外空气的吸热量，同时蒸发压力降低吸气量减小制热能力及运行功率衰减。
如图1所示：单位质量制冷量Q0＝h1－h6,当室外温度降低时，蒸发温度将随之由T0下降至T0'，单位质量制冷量也由Q0减小为Q0'，Q0'＝h1'－h6'。单位质量制冷量的减小意味着制冷剂从室外空气中吸收的热量Q0的减少。而空气源热泵向房间或生活用热水中的供热量QK＝Q0+W(功)，由于Q0的减小，QK＝Q0'+W(功)会直接造成QK的下降，导致热泵出力不足。
再者，冬季室外气温的下降会使热泵系统中的压缩机效率下降,上面提到当冬季室外气温下降时，蒸发温度T0和蒸发压力P0也随着降低，而冷凝压力PK则受介质(室内空气、水)的制约而变化不大，这样必然导致压缩比PK/P0增大，压缩比的增大会使压缩机在工作过程中不可逆性加大(排气温度也会随之升高，长期高排气温度运行会导致压缩机损坏)、效率降低，故此，压缩机在室外低温时的工作效率下降也是风冷热泵出力不足的原因之一。
另外，冬季室外气温的下降会导致蒸发器表面结霜，当冬季室外气温逐渐下降时，蒸发器换热盘管表面的温度将随之降低。当低于空气露点温度时，空气会在盘管表面结露，此时盘管表面发生的换热将变成相变换热，这一点将有利于提高热泵机组的制热能力；但当气温继续下降，盘管表面温度低于空气冰点温度(0℃以下)，而若此时空气的相对湿度又符合条件的话，盘管面就会结霜。如不及时化霜，霜层就会越结越厚，大大增加了空气的流动阻力，同时增大了换热盘管的热阻，严重影响了制冷剂与室外空气的换热效果，从而导致热泵出力不足。更严重的是，在蒸发器盘管表面有时还会结冰，由于制冷剂液体不能得到很好的蒸发而使蒸发压力降得过低，压缩机可能会出现低压保护性的停机。
针对以上对热泵冬季出力不足原因的分析:由于冬季气温降低会使压缩机的压缩比增大，进而降低压缩机的工作效率，当所需供热温度越高时，其冷凝温度提高，冷凝压力也随之升高，且压缩比进一步增大，能效比急剧下降导致空气源热泵冬季出力不足，制热量大幅度减小。
目前常用的除霜方式有很多。如电热除霜、液体冲霜及热气除霜。其中热气除霜中采用四通换向阀换向除霜较多。实际上,对于除霜的控制是最为重要的。除霜控制系统究竟根据什么信号来判断要进行除霜或要停止除霜,这一课题一直被国内、外诸多专家所研究。
冬季热泵出力不足，常常表现为送风温度或出水温度低于设计值，一般都采用在送风出口前或供水管路上加装辅助加热器，以提高送风和供水的温度。但所使用的辅助加热器常常为电加热器，假如其和热泵机组同时在白天使用，必然会在用电高峰期消耗大量的电能，而用电高峰时昂贵的电价又会给用户带来巨额的运行成本。
受常规制冷剂性能和工作压力的限制，即使降低能效比，也很难获得高于55℃的热水，因为常规热泵系统冷凝器换热原理导致出水温度很难超过系统制冷剂冷凝温度，热泵高温应用的尝试大都沿用研究特殊制冷剂的技术路线。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种空气源热泵装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该空气源热泵装置包括：一压缩机以及依次循环连接的四通阀、冷凝器、储液罐、第三热力膨胀阀和蒸发器，该蒸发器连接所述四通阀及一气液分离器后与所述压缩机连接；该冷凝器上设置有冷水进水口及高温出水口，还包括有：若干级用于对压缩机的中间腔补充中压气体的中间补气增焓结构，该中间补气增焓结构设置于储液罐和压缩机之间。
进一步而言，上述技术方案中，所述压缩机上设置有一排气口、吸气口及中间补气口，该排气口连接所述冷凝器，该吸气口连接所述气液分离器，该中间补气口连接所述中间补气增焓结构。
进一步而言，上述技术方案中，所述冷凝器与储液罐之间还设置有相互连接的第一经济器及第二经济器，所述中间补气增焓结构设置于该第二经济器与储液罐的出液口之间；所述储液罐的出液口还依次连接有干燥过滤器、冷媒球阀及夜视镜，所述的中间补气增焓结构连接于夜视镜后端。
进一步而言，上述技术方案中，所述的中间补气增焓结构包括第一级中间补气增焓组件，该第一级中间补气增焓组件包括依次连接于储液罐与压缩机之间的第一制冷剂电磁阀、第一热力膨胀阀以及第一单向阀。
进一步而言，上述技术方案中，所述的中间补气增焓结构还包括第二级中间补气增焓组件，该第二级中间补气增焓组件并联安装于该第一级中间补气增焓组件上，其包括依次连接于储液罐与压缩机之间的第二制冷剂电磁阀、第二热力膨胀阀以及第二单向阀。
进一步而言，上述技术方案中，所述的中间补气增焓结构还包括第三级中间补气增焓组件，该第三级中间补气增焓组件由所述第一级中间补气增焓组件和第二级中间补气增焓组件组合构成。
进一步而言，上述技术方案中，所述第一经济器的壳程入口通过一第六单向阀与冷凝器连接，该第一经济器的壳程出口与第二经济器的壳程入口连接，该第一经济器的管程入口与蒸发器连接，该第一经济器的管程出口连接一第三单向阀后与所述四通阀连接；所述第二经济器的壳程出口与储液罐的进液口连接；该第二经济器的管程入口与所述中间补气增焓结构连接，该第二经济器的管程出口连接一闪蒸管后与所述压缩机上设置的中间补气口连接，其中，所述闪蒸管包括：由粗铜管成的密封罐和安装于密封罐上端的接气管。
进一步而言，上述技术方案中，所述压缩机上的中间补气口处还设置有用于防止压缩机在停机瞬间发生反转现象和/或减少压缩机的余隙容积的第四单向阀；所述排气口处还设置有排气温度传感器、高压压力开关、高压压力传感器及高压压力表；所述吸气口处还设置有吸气温度传感器、低压压力开关、低压压力传感器及低压压力表。
进一步而言，上述技术方案中，所述冷凝器于冷水进水口与高温出水口之间的3/7位置处设置有一中温出水口。
进一步而言，上述技术方案中，所述冷凝器为一种串联结构的长套管式换热器，该长套管式换热器包括高效螺旋内铜管及嵌套于高效螺旋内铜管外围的不锈钢光管，该高效螺旋内铜管及不锈钢光管均为扁平状，其中，该高效螺旋内铜管内部形成一供水流过的管程间隙，该不锈钢光管与高效螺旋内铜管之间形成有一供制冷剂流过的壳程间隙，其中，管程间隙的横截面积小于壳程间隙的横截面积。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
1、高效节能：本发明运行采暖是以空气作为能源来源的，受环境影响小，集热效率高，运行平稳，运行成本低，与其它同类产品相比用电量是电热水器的四分之一至五分之一。
2、绿色环保：本发明运行无任何的燃烧物及排放物。空气低品位热源是一种广泛存在、可自由利用的低品位能源，利用该系统循环技术提高其能源品位，是高新科技的结晶，代表未来发展方向。
3、安全可靠：本发明运行无传统锅炉燃油、燃气、电锅炉中可能存在的易燃、易爆、中毒、短路等危险，是一种安全可靠的空气热能高效、高温制热装置。该装置运行过程中控制系统全方位自动保护。
4、低温运行：无论是阴雨天还是北方极寒冷冬季，本发明的智能化霜功能都可以保证全天候产生超高温热水和少量低压蒸汽。
5、本发明可以产出高于系统冷凝温度但低于排气温度的高温热水及蒸汽，具体而言，本发明还可以产生高于制冷剂冷凝温度的高温热水和部分蒸汽，可替代常压锅炉，产出高于热泵系统冷凝温度(30-40℃)的100℃以下高温热水。
附图说明：
图1是现有技术中热泵的压焓图；
图2是本发明的压焓图；
图3是本发明的结构示意图；
图4是图2中A部分的局部放大示意图；
图5是本发明中高效螺旋铜管组的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。
见图2-5所示，为一种空气源热泵装置，其包括：一压缩机1、依次循环连接的四通阀2、冷凝器3、储液罐4、第三热力膨胀阀6、蒸发器5和若干级用于对压缩机1的中间腔补充中压气体的中间补气增焓结构7以及用于检测环境温度的环境温度传感器，该中间补气增焓结构7设置于储液罐4和压缩机1之间，该蒸发器5连接所述四通阀2及一气液分离器61后与所述压缩机1连接。
所述第三热力膨胀阀6与冷凝器3之间设置有第五单向阀66，该第三热力膨胀阀6与蒸发器5之间设置有第七单向阀68。
所述蒸发器5为翅片式蒸发器，且该蒸发器5上还设置有轴流风机51。
所述压缩机1上设置有一排气口11、吸气口12及中间补气口13，该排气口11连接所述冷凝器3，该吸气口12连接所述气液分离器61，该中间补气口13连接所述中间补气增焓结构7。所述压缩机1的排气口11与蒸发器5之间设置有第四制冷剂电磁阀101，所述四通阀2与蒸发器5之间设置有第五制冷剂电磁阀102。
所述压缩机1上的中间补气口13处还设置有用于防止压缩机在停机瞬间发生反转现象和/或减少压缩机的余隙容积的第四单向阀65，具体而言，第四单向阀65的作用为：一方面是为了防止压缩机在停机的瞬间发生反转；另一方面也是比较重要的方面，是为了减少压缩机的余隙容积，在不补气状态下补气管路相当于余隙容积，这势必会影响压缩机的容积效率导致压缩机容积效率降低，第四单向阀65安装压缩机的中间补气口处以减少这部分余隙。
所述排气口11处还设置有排气温度传感器111、高压压力开关112、高压压力传感器113及高压压力表114；所述吸气口12处还设置有吸气温度传感器121、低压压力开关122、低压压力传感器123及低压压力表124。
所述冷凝器3与储液罐4之间还设置有相互连接的第一经济器8及第二经济器9，所述中间补气增焓结构7设置于该第二经济器9与储液罐4的出液口之间；所述储液罐4的出液口还依次连接有干燥过滤器41、冷媒球阀42及夜视镜43，所述的中间补气增焓结构7连接于夜视镜43后端。
所述第一经济器8是一种卧式单管束高效螺旋管直通过式套管式换热器，其作为吸回气口经济器，此换热器包括一根单一高效螺旋管直管及在高效螺旋管直管外套一根较大的壳程管，使壳程内制冷剂与管程内制冷剂进行热交换，阻力小流体及气体通过性良好，安装及接口焊接方便，占用立体空间小，在空气源热泵系统中应用对内部风机吸排风几乎不存在阻力影响。
所述第二经济器9是一种卧式多管束高效螺旋管缠绕式壳管换热器，其作为中间补气口经济器，此换热器是将很多高效螺旋管以轴心缠绕形成的管束互相紧靠且缠绕形成，其进行壳程内制冷剂与管程内制冷剂进行热交换，换热器体积小，换热面积相对较大，阻力小流体及气体通过性良好，安装及接口焊接方便，占用立体空间小，在空气源热泵系统中应用对内部风机吸排风几乎不存在阻力影响。
所述第一经济器8的壳程入口801通过一第六单向阀67与冷凝器3连接，该第一经济器8的壳程出口802与第二经济器9的壳程入口901连接，该第一经济器8的管程入口803通过一第三制冷剂电磁阀805与蒸发器5连接，该第一经济器8的管程出口804连接一第三单向阀63后与所述四通阀2连接；所述第二经济器9的壳程入口901还通过一第八单向阀905与蒸发器5直接，该第二经济器9的壳程出口902与储液罐4的进液口连接；该第二经济器9的管程入口903与所述中间补气增焓结构7连接，该第二经济器9的管程出口904连接一闪蒸管64后与所述压缩机1上设置的中间补气口13连接，其中，所述闪蒸管64包括：由粗铜管成的密封罐和安装于密封罐上端的接气管。该闪蒸管的作用主要是为了防止未蒸发相变的液体从中间补气口进入压缩机，其原理与闪蒸罐原理相似，但没有液体出口，同样起到了气液分离器的作用，
所述的中间补气增焓结构7是为了在各种低环境温度下能够根据不同环境温度启停不同量级的中间补气管路，其对压缩机中的压缩中间腔补充中压气体，增加压缩机排气量，降低排气温度，提升制热能力，致使本发明空气源热泵装置在低环境温度也能提供足够的制热能力。
所述的中间补气增焓结构7包括第一级中间补气增焓组件71，该第一级中间补气增焓组件71包括依次连接于储液罐4与压缩机1之间的第一制冷剂电磁阀711、第一热力膨胀阀712以及第一单向阀713，该第一单向阀713与所述第二经济器9的管程入口903连接，第一制冷剂电磁阀711连接于所述冷媒球阀42及夜视镜43之间。
所述的中间补气增焓结构7还包括第二级中间补气增焓组件72，该第二级中间补气增焓组件72并联安装于该第一级中间补气增焓组件71上，其包括依次连接于储液罐4与压缩机1之间的第二制冷剂电磁阀721、第二热力膨胀阀722以及第二单向阀723，该第二单向阀723与所述第二经济器9的管程入口903连接，第二制冷剂电磁阀721连接于所述冷媒球阀42及夜视镜43之间。
所述的中间补气增焓结构7还包括第三级中间补气增焓组件73，该第三级中间补气增焓组件73由所述第一级中间补气增焓组件71和第二级中间补气增焓组件72组合构成。
所述冷凝器3与四通阀2连接的管路上还设置有冷媒球阀307及高压安全阀306。
所述冷凝器3上设置有冷水进水口31及高温出水口32，另外，所述冷凝器3于冷水进水口31与高温出水口32之间的3/7位置处设置有一中温出水口33，以此使本发明在高温热水供应过程中同时可以提供中温热水。还有值得一提的是，所述的冷水进水口31及高温出水口32和中温出水口33上还设置有温度传感器。
所述冷凝器3为一种串联结构的长套管式换热器，该长套管式换热器包括一接头部303及复数安装于接头部303外侧的高效螺旋铜管组30，该高效螺旋铜管组30内形成有相互隔绝的管程间隙和壳程间隙，该接头部303上端及下端分别设置有媒介入口304和媒介出口305，该媒介入口304和媒介出口305均连通所述的壳程间隙，所述接头部303一侧的上部及下部分别设置有向外凸出的所述的高温出水口32和冷水进水口32，该高温出水口32和冷水进水口31均连通所述的管程间隙。具体而言，每组所述高效螺旋铜管组30均包括高效螺旋内铜管301及嵌套于高效螺旋内铜管301外围的不锈钢光管302，高效螺旋内铜管301一种螺旋铜管，不锈钢光管302为一种不锈钢管。该高效螺旋内铜管301及不锈钢光管302均为扁平状，其中，该高效螺旋内铜管301内部形成所述的供水流过的管程间隙，该不锈钢光管302与高效螺旋内铜管301之间形成有所述的供制冷剂流过的壳程间隙，其中，管程间隙的横截面积小于壳程间隙的横截面积，以此使整个换热器处于管程间隙的水路小流量，大换热量状态。此换热器解决了单根管道过长难以加工的问题，同时解决了冷凝器单位长度内水流量过大使冷凝器内制冷剂迅速冷凝，而无法合理有效利用高压端制冷剂过热蒸汽显热制高温热水的问题。
常规热泵冷凝器的换热原理使冷凝器出水温度低于冷凝温度，即一般不超过55℃。上述结构的冷凝器3可以使制冷剂在冷凝器内缓慢降温且缓慢相变，也就是说，其可使其冷凝时间变长，水的预热加热时间变长，充分利用制冷剂高压端过热蒸汽对水温进行提升，使出水温度远远高于冷凝温度，出水温度可高达80℃至100℃。
本发明可以在低温下高效运行，最主要是可以产出高于系统冷凝温度但低于排气温度的高温热水及蒸汽，具体而言，本发明还可以产生高于制冷剂冷凝温度的高温热水和部分蒸汽，可替代常压锅炉，产出高于热泵系统冷凝温度(30-40℃)的100℃以下高温热水。
本发明具有多种工作模式：
环境温度在0℃以上时，热泵装置制热模式为：压缩机1压缩制冷剂形成高温高压制冷剂，高温高压制冷剂经过排气温度传感器111、高压压力开关112、高压压力传感器113及高压压力表114流进四通阀2，从四通阀2流出后经过冷媒球阀307及高压安全阀306流入冷凝器3，从冷凝器3流出后经过第六单向阀67、第一经济器8、第二经济器9进入储液罐4，从储液罐4流出后经冷媒球阀42及夜视镜43，通过第三热力膨胀阀6进行节流蒸发，并流经第七单向阀68后进入蒸发器5，从蒸发器5流出后通过制冷剂电磁阀805、第一经济器8、第三单向阀63、四通阀2流入所述气液分离器61，从气液分离器61流出后通过低压压力表124、低压压力传感器123、低压压力开关122、吸气温度传感器121进入压缩机1的吸气口12，以此形成一个循环。在上述过程中，不断有冷水流入冷凝器3，而流经冷凝器3的高温高压制冷剂则与冷水进行换热，使冷凝器3能够供给高温热水。
环境温度在0℃～-7℃时，热泵装置制热模式为：压缩机1压缩制冷剂形成高温高压制冷剂，高温高压制冷剂经过排气温度传感器111、高压压力开关112、高压压力传感器113及高压压力表114流进四通阀2，从四通阀2流出后经过冷媒球阀307及高压安全阀306流入冷凝器3，从冷凝器3流出后经过第六单向阀67、第一经济器8、第二经济器9进入储液罐4，从储液罐4流出后经冷媒球阀42及夜视镜43，在流经夜视镜43后，制冷剂分成两路，其中一路制冷剂通过所述第一级中间补气增焓组件71中的第一制冷剂电磁阀711、第一热力膨胀阀712以及第一单向阀713后，再依次流过所述第二经济器9、闪蒸管64、第四单向阀65进入压缩机1的中间补气口，形成一个循环；另外一路制冷剂通过第三热力膨胀阀6进行节流蒸发，并流经第七单向阀68后进入蒸发器5，从蒸发器5流出后通过制冷剂电磁阀805、第一经济器8、第三单向阀63、四通阀2流入所述气液分离器61，从气液分离器61流出后通过低压压力表124、低压压力传感器123、低压压力开关122、吸气温度传感器121进入压缩机1的吸气口12，以此形成一个循环。在上述过程中，不断有冷水流入冷凝器3，而流经冷凝器3的高温高压制冷剂则与冷水进行换热，使冷凝器3能够供给高温热水。
环境温度在-7℃～-14℃时，热泵装置制热模式为：压缩机1压缩制冷剂形成高温高压制冷剂，高温高压制冷剂经过排气温度传感器111、高压压力开关112、高压压力传感器113及高压压力表114流进四通阀2，从四通阀2流出后经过冷媒球阀307及高压安全阀306流入冷凝器3，从冷凝器3流出后经过第六单向阀67、第一经济器8、第二经济器9进入储液罐4，从储液罐4流出后经冷媒球阀42及夜视镜43，在流经夜视镜43后，制冷剂分成两路，其中一路制冷剂通过所述第二级中间补气增焓组件72中的第二制冷剂电磁阀721、第二热力膨胀阀722以及第二单向阀723后，再依次流过所述第二经济器9、闪蒸管64、第四单向阀65进入压缩机1的中间补气口，形成一个循环；另外一路制冷剂通过第三热力膨胀阀6进行节流蒸发，并流经第七单向阀68后进入蒸发器5，从蒸发器5流出后通过第三制冷剂电磁阀805、第一经济器8、第三单向阀63、四通阀2流入所述气液分离器61，从气液分离器61流出后通过低压压力表124、低压压力传感器123、低压压力开关122、吸气温度传感器121进入压缩机1的吸气口12，以此形成一个循环。在上述过程中，不断有冷水流入冷凝器3，而流经冷凝器3的高温高压制冷剂则与冷水进行换热，使冷凝器3能够供给高温热水。
环境温度在-14℃～-22℃时，热泵装置制热模式为：压缩机1压缩制冷剂形成高温高压制冷剂，高温高压制冷剂经过排气温度传感器111、高压压力开关112、高压压力传感器113及高压压力表114流进四通阀2，从四通阀2流出后经过冷媒球阀307及高压安全阀306流入冷凝器3，从冷凝器3流出后经过第六单向阀67、第一经济器8、第二经济器9进入储液罐4，从储液罐4流出后经冷媒球阀42及夜视镜43，在流经夜视镜43后，制冷剂分成两路，其中一路制冷剂通过所述第三级中间补气增焓组件73，具体而言，其同时流过第一制冷剂电磁阀711和第二制冷剂电磁阀721、第一热力膨胀阀712和第二制冷剂电磁阀721以及第一单向阀713和第二单向阀723后，再依次流过所述第二经济器9、闪蒸管64、第四单向阀65进入压缩机1的中间补气口，形成一个循环；另外一路制冷剂通过第三热力膨胀阀6进行节流蒸发，并流经第七单向阀68后进入蒸发器5，从蒸发器5流出后通过第三制冷剂电磁阀805、第一经济器8、第三单向阀63、四通阀2流入所述气液分离器61，从气液分离器61流出后通过低压压力表124、低压压力传感器123、低压压力开关122、吸气温度传感器121进入压缩机1的吸气口12，以此形成一个循环。在上述过程中，不断有冷水流入冷凝器3，而流经冷凝器3的高温高压制冷剂则与冷水进行换热，使冷凝器3能够供给高温热水。
环境温度在10℃以下时，热泵装置化霜模式为：压缩机1压缩制冷剂形成高温高压制冷剂，高温高压制冷剂经过排气温度传感器111、高压压力开关112、高压压力传感器113及高压压力表114流进四通阀2，从四通阀2流出后通过第五制冷剂电磁阀102流入蒸发器5(此时作为冷凝器)，从蒸发器5流出后通过第八单向阀905、第二经济器9进入储液罐4，从储液罐4流出后经冷媒球阀42及夜视镜43，通过第三热力膨胀阀6进行节流蒸发，并通过第五单向阀66流入冷凝器3，从冷凝器3流出后通过高压安全阀306、冷媒球阀307、四通阀2进入流入所述气液分离器61，从气液分离器61流出后通过低压压力表124、低压压力传感器123、低压压力开关122、吸气温度传感器121进入压缩机1的吸气口12，以此形成一个循环。
当热源侧蒸发器表面温度低于冰点温度(0℃以下)或人为设定温度，保持一段时间后(时间人为可调整)，四通阀切换利用热气除霜，当热传感器感应温度到达20℃以上且连续30秒，重新切换回工作制热模式(温度和时间可人为调整)。
环境温度在10℃以上时，热泵装置化霜模式为：压缩机1压缩制冷剂形成高温高压制冷剂，高温高压制冷剂经过排气温度传感器111、高压压力开关112、高压压力传感器113后被分成两路，其中一路制冷剂流经第四制冷剂电磁阀101后流入蒸发器5，从蒸发器5流出后经过第三制冷剂电磁阀805、第一经济器8、第三单向阀63、四通阀2流入所述气液分离器61，从气液分离器61流出后通过低压压力表124、低压压力传感器123、低压压力开关122、吸气温度传感器121进入压缩机1的吸气口12，以此形成一个循环；另外一路制冷剂流经高压压力表114流进四通阀2，从四通阀2流出后经过冷媒球阀307及高压安全阀306流入冷凝器3，从冷凝器3流出后经过第六单向阀67、第一经济器8、第二经济器9进入储液罐4，从储液罐4流出后经冷媒球阀42及夜视镜43，通过第三热力膨胀阀6进行节流蒸发，并流经第七单向阀68后进入蒸发器5，从蒸发器5流出后通过制冷剂电磁阀805、第一经济器8、第三单向阀63、四通阀2流入所述气液分离器61，从气液分离器61流出后通过低压压力表124、低压压力传感器123、低压压力开关122、吸气温度传感器121进入压缩机1的吸气口12，以此形成一个循环。在上述过程中，不断有冷水流入冷凝器3，而流经冷凝器3的高温高压制冷剂则与冷水进行换热，使冷凝器3能够供给高温热水。此外，当蒸发器表面温度到1℃，上述第四制冷剂电磁阀101打开，使第一路制冷剂导通而直接流经蒸发器5而不流经冷凝器，向蒸发器喷射高温制冷剂使其温度迅速升高，形成旁路喷气増焓预防结霜法，此种方式仅限于环境温度10℃以上使用，本发明空气源热泵装置会根据实际测量环境温度自行切换化霜或预结霜方式，旁路喷气増焓的好处是保证供热源头不会因为化霜突然切换成制冷导致忽冷忽热。
本发明是基于逆卡诺循环原理设计生产的一种节能、环保制热装置，是一种可以替代常压锅炉的供暖设备和超高温热水、蒸汽装置。空气源取热制热及采暖技术是目前世界上最先进的制热技术之一，以制冷剂为媒介，制冷剂在翅片式蒸发器中蒸发吸收空气中的低品位热量，再经压缩机等熵压缩增压升温后制热，通过换热装置将热量传递给水，来制取热水，热水通过外接的水循环系统送入用户散热器进行采暖，或其它应用中直接用于超高温热水、少量蒸汽供应，整个系统集热效率极高。
本发明利用空气源取热采暖、制热水、蒸汽技术主要有以下优势：
1、高效节能：本发明运行采暖是以空气作为能源来源的，受环境影响小，集热效率高，运行平稳，运行成本低，与其它同类产品相比用电量是电热水器的四分之一至五分之一。
2、绿色环保：本发明运行无任何的燃烧物及排放物。空气低品位热源是一种广泛存在、可自由利用的低品位能源，利用该系统循环技术提高其能源品位，是高新科技的结晶，代表未来发展方向。
3、安全可靠：本发明运行无传统锅炉燃油、燃气、电锅炉中可能存在的易燃、易爆、中毒、短路等危险，是一种安全可靠的空气热能高效、高温制热装置。该装置运行过程中控制系统全方位自动保护。
4、低温运行：无论是阴雨天还是北方极寒冷冬季，本发明的智能化霜功能都可以保证全天候产生超高温热水和少量低压蒸汽。
5、本发明能够代替常压锅炉，全年出热水、高温热水、开水、少量100℃以上蒸汽。
当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种空气源热泵装置，其包括：一压缩机(1)以及依次循环连接的四通阀(2)、冷凝器(3)、储液罐(4)、第三热力膨胀阀(6)和蒸发器(5)，其特征在于：该蒸发器(5)连接所述四通阀(2)及一气液分离器(61)后与所述压缩机(1)连接；该冷凝器(3)上设置有冷水进水口(31)及高温出水口(32)；
还包括有：若干级用于对压缩机(1)的中间腔补充中压气体的中间补气增焓结构(7)，该中间补气增焓结构(7)设置于储液罐(4)和压缩机(1)之间。
2.根据权利要求1所述的一种空气源热泵装置，其特征在于：所述压缩机(1)上设置有一排气口(11)、吸气口(12)及中间补气口(13)，该排气口(11)连接所述冷凝器(3)，该吸气口(12)连接所述气液分离器(61)，该中间补气口(13)连接所述中间补气增焓结构(7)。
3.根据权利要求1所述的一种空气源热泵装置，其特征在于：所述冷凝器(3)与储液罐(4)之间还设置有相互连接的第一经济器(8)及第二经济器(9)，所述中间补气增焓结构(7)设置于该第二经济器(9)与储液罐(4)的出液口之间；所述储液罐(4)的出液口还依次连接有干燥过滤器(41)、冷媒球阀(42)及夜视镜(43)，所述的中间补气增焓结构(7)连接于夜视镜(43)后端。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种空气源热泵装置，其特征在于：所述的中间补气增焓结构(7)包括第一级中间补气增焓组件(71)，该第一级中间补气增焓组件(71)包括依次连接于储液罐(4)与压缩机(1)之间的第一制冷剂电磁阀(711)、第一热力膨胀阀(712)以及第一单向阀(713)。
5.根据权利要求4所述的一种空气源热泵装置，其特征在于：所述的中间补气增焓结构(7)还包括第二级中间补气增焓组件(72)，该第二级中间补气增焓组件(72)并联安装于该第一级中间补气增焓组件(71)上，其包括依次连接于储液罐(4)与压缩机(1)之间的第二制冷剂电磁阀(721)、第二热力膨胀阀(722)以及第二单向阀(723)。
6.根据权利要求5所述的一种空气源热泵装置，其特征在于：所述的中间补气增焓结构(7)还包括第三级中间补气增焓组件(73)，该第三级中间补气增焓组件(73)由所述第一级中间补气增焓组件(71)和第二级中间补气增焓组件(72)组合构成。
7.根据权利要求3所述的一种空气源热泵装置，其特征在于：所述第一经济器(8)的壳程入口(801)通过一第六单向阀(67)与冷凝器(3)连接，该第一经济器(8)的壳程出口(802)与第二经济器(9)的壳程入口(901)连接，该第一经济器(8)的管程入口(803)与蒸发器(5)连接，该第一经济器(8)的管程出口(804)连接一第三单向阀(63)后与所述四通阀(2)连接；所述第二经济器(9)的壳程出口(902)与储液罐(4)的进液口连接；该第二经济器(9)的管程入口(903)与所述中间补气增焓结构(7)连接，该第二经济器(9)的管程出口(904)连接一闪蒸管(64)后与所述压缩机(1)上设置的中间补气口(13)连接，其中，所述闪蒸管(64)包括：由粗铜管成的密封罐和安装于密封罐上端的接气管。
8.根据权利要求2所述的一种空气源热泵装置，其特征在于：所述压缩机(1)上的中间补气口(13)处还设置有用于防止压缩机在停机瞬间发生反转现象和/或减少压缩机的余隙容积的第四单向阀(65)；所述排气口(11)处还设置有排气温度传感器(111)、高压压力开关(112)、高压压力传感器(113)及高压压力表(114)；所述吸气口(12)处还设置有吸气温度传感器(121)、低压压力开关(122)、低压压力传感器(123)及低压压力表(124)。
9.根据权利要求1所述的一种空气源热泵装置，其特征在于：所述冷凝器(3)于冷水进水口(31)与高温出水口(32)之间的3/7位置处设置有一中温出水口(33)。
10.根据权利要求1所述的一种空气源热泵装置，其特征在于：所述冷凝器(3)为一种串联结构的长套管式换热器，该长套管式换热器包括高效螺旋内铜管(301)及嵌套于高效螺旋内铜管(301)外围的不锈钢光管(302)，该高效螺旋内铜管(301)及不锈钢光管(302)均为扁平状，其中，该高效螺旋内铜管(301)内部形成一供水流过的管程间隙，该不锈钢光管(302)与高效螺旋内铜管(301)之间形成有一供制冷剂流过的壳程间隙，其中，管程间隙的横截面积小于壳程间隙的横截面积。
CN201510161796.3A 2015-04-04 2015-04-04 一种空气源热泵装置 Active CN104748442B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510161796.3A CN104748442B (zh) 2015-04-04 2015-04-04 一种空气源热泵装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510161796.3A CN104748442B (zh) 2015-04-04 2015-04-04 一种空气源热泵装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104748442A true CN104748442A (zh) 2015-07-01
CN104748442B CN104748442B (zh) 2017-08-29

Family

ID=53588506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510161796.3A Active CN104748442B (zh) 2015-04-04 2015-04-04 一种空气源热泵装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104748442B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105402925A (zh) * 2015-12-15 2016-03-16 江苏朗肯空气空调有限公司 一种低环温喷液式空气源三联供机组
CN105466067A (zh) * 2015-12-28 2016-04-06 许德虎 一种低温型智能三联供热泵机组
CN105466068A (zh) * 2015-12-28 2016-04-06 许德虎 一种智能三联供热泵机组
CN105758071A (zh) * 2016-03-14 2016-07-13 康景安 水箱冷凝管降容防垢高效空调热水器一体机及其工作方法
CN108547718A (zh) * 2018-05-03 2018-09-18 许馨元 一种空气源热泵发动机冷起动辅助装置
CN111503940A (zh) * 2020-04-17 2020-08-07 太原理工大学 一种两级补气低温空气源热泵系统
CN113418316A (zh) * 2021-06-08 2021-09-21 瀚润联合高科技发展（北京）有限公司 一种引射增焓水冷却风冷热泵模块机组
CN113623889A (zh) * 2021-07-30 2021-11-09 青岛海尔空调电子有限公司 用于空气源热泵机组的控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101303184A (zh) * 2008-06-30 2008-11-12 上海源知电器有限公司 高效蒸发冷凝套管式换热器
CN201488279U (zh) * 2009-09-07 2010-05-26 浙江正理生能科技有限公司 空气源低温热泵热水器
CN103954067A (zh) * 2014-04-15 2014-07-30 珠海格力电器股份有限公司 制冷装置
KR20140124915A (ko) * 2013-03-22 2014-10-28 주식회사 일진이플러스 3중 열교환을 이용한 수열원 히트펌프 시스템
CN104121722A (zh) * 2014-07-23 2014-10-29 庹明慧 一种电动或混合动力车的热泵空调系统
CN104236287A (zh) * 2014-10-15 2014-12-24 广州德能热源设备有限公司 一种北方专用热泵烘干机组

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101303184A (zh) * 2008-06-30 2008-11-12 上海源知电器有限公司 高效蒸发冷凝套管式换热器
CN201488279U (zh) * 2009-09-07 2010-05-26 浙江正理生能科技有限公司 空气源低温热泵热水器
KR20140124915A (ko) * 2013-03-22 2014-10-28 주식회사 일진이플러스 3중 열교환을 이용한 수열원 히트펌프 시스템
CN103954067A (zh) * 2014-04-15 2014-07-30 珠海格力电器股份有限公司 制冷装置
CN104121722A (zh) * 2014-07-23 2014-10-29 庹明慧 一种电动或混合动力车的热泵空调系统
CN104236287A (zh) * 2014-10-15 2014-12-24 广州德能热源设备有限公司 一种北方专用热泵烘干机组

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105402925A (zh) * 2015-12-15 2016-03-16 江苏朗肯空气空调有限公司 一种低环温喷液式空气源三联供机组
CN105466067A (zh) * 2015-12-28 2016-04-06 许德虎 一种低温型智能三联供热泵机组
CN105466068A (zh) * 2015-12-28 2016-04-06 许德虎 一种智能三联供热泵机组
CN105758071A (zh) * 2016-03-14 2016-07-13 康景安 水箱冷凝管降容防垢高效空调热水器一体机及其工作方法
CN108547718A (zh) * 2018-05-03 2018-09-18 许馨元 一种空气源热泵发动机冷起动辅助装置
CN111503940A (zh) * 2020-04-17 2020-08-07 太原理工大学 一种两级补气低温空气源热泵系统
CN113418316A (zh) * 2021-06-08 2021-09-21 瀚润联合高科技发展（北京）有限公司 一种引射增焓水冷却风冷热泵模块机组
CN113418316B (zh) * 2021-06-08 2022-06-21 瀚润联合高科技发展（北京）有限公司 一种引射增焓水冷却风冷热泵模块机组
CN113623889A (zh) * 2021-07-30 2021-11-09 青岛海尔空调电子有限公司 用于空气源热泵机组的控制方法
WO2023005246A1 (zh) * 2021-07-30 2023-02-02 青岛海尔空调电子有限公司 用于空气源热泵机组的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104748442B (zh) 2017-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104748442A (zh) 一种空气源热泵装置
CN101476774B (zh) 空气源、水源双热源热泵热水器
CN106016771A (zh) 太阳能空气源热泵三联供系统及其控制方法
CN105157270A (zh) 带过冷回路的低环境温度空气源热泵系统
CN206540334U (zh) 太阳能蓄热型空气源热泵除霜系统
CN103196262A (zh) 一种空气源热泵热水器热气旁通除霜装置
CN103175324A (zh) 带热回收的平行流蒸发式冷凝制冷机组
CN102419025A (zh) 一种双级增焓空调系统
CN101949585A (zh) 一种双热源喷气增焓热泵热水器
CN201351999Y (zh) 空气源、水源双热源热泵热水器
CN205897575U (zh) 太阳能空气源热泵三联供系统
CN202757346U (zh) 中央空调和热水一体机
CN102705927B (zh) 一种冰蓄冷蓄热超低温热泵空调
CN106196382A (zh) 超低环境温度空气源热泵机组
CN104315751B (zh) 一种太阳能集热结合超低温空气源热泵的供热与制冷系统
CN206094374U (zh) 一种分体低温变频三联供热泵系统
CN205026983U (zh) 带过冷回路的低环境温度空气源热泵系统
CN103499163A (zh) 一种直膨式太阳能热泵空调系统
CN204593958U (zh) 空气源热泵装置用中间补气增焓装置
CN101382354A (zh) 双功效全天候高温水-水热泵热水机组
CN203848548U (zh) 空气源热泵多用机组
CN203550280U (zh) 一种直膨式太阳能热泵空调系统
CN105674375A (zh) 空气源多级蒸发双级增焓直热式供暖装置
CN2816694Y (zh) 即热式空气源热泵热水器
CN201757537U (zh) 一种蒸发式冷凝液泵供液循环冷热水机组

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Li Chang

Inventor after: Zheng Jianze

Inventor before: Li Chang

Inventor before: Zou Lifeng

Inventor before: Zheng Jianze

COR Change of bibliographic data
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20170117

Address after: Nancheng Street Golden Road 523000 Guangdong city of Dongguan province No. 1 days of the digital city building C1 1304

Applicant after: SUZHOU HOTFROM HEAT PUMP EQUIPMENT TECHNOLOGY CO., LTD.

Address before: Room 11B Building No. 1 Jiangnan family C11 523000 in Guangdong Province, Southern District of Dongguan City Jinfeng Road

Applicant before: Zou Lifeng

Applicant before: Zheng Jianze

Applicant before: Li Chang

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant