CN104879819B - 一种利用直热式超导暖气片的空气能供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气能热泵领域，具体是一种利用直热式超导暖气片的空气能供暖系统，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、储液罐、过滤器、膨胀阀，冷凝器与过滤器之间有回气管，回气管处于蒸发器的下方，膨胀阀与蒸发器之间有电辅式增焓器，冷凝器为直热式超导暖气片。本发明通过回气管、电辅式增焓器，使经过冷凝器的传热媒介较高的温度对蒸发器进行加热，在防止蒸发器结霜的同时，有效提高了热量的利用效率，本发明通过直热式超导暖气片进行散热，增加了暖气片的散热效率，是空气能热泵运用更加实用和广泛。

Description

一种利用直热式超导暖气片的空气能供暖系统

技术领域

本发明涉及空气能热泵领域，具体是一种利用直热式超导暖气片的空气能供暖系统。

背景技术

近年来，随着我国城镇化的发展，城乡建设步伐的加快，房地产业在快速推进，北方城市及乡村冬季供热问题矛盾越来越突出。我国目前供热方式主要是燃煤，其次是燃气，也有部分地区使用电加热、太阳能、生物能等几种常规加热方式。

但资源短缺和环境污染越来越成为制约经济社会发展的主要障碍。由于使用化石燃料（尤其是污染较重的燃煤）供热导致环境污染日益加剧，环保压力加大，保护环境的呼声日益高涨，催生了国家限制化石燃料使用的多项政策，各地纷纷出台限制燃煤锅炉使用的措施。同时，各级政府对环保节能产品的开发与应用不断给予大力的支持，采用节能环保的供热产品已是当前的主流，也促进了节能产业的蓬勃发展，空气源热泵技术便是近年急速发展的典范。

原理：空气源热泵利用冷媒（R22、R410、R417A等）与外界环境存在较大温差的特性，利用存在的温差，从空气和自然界中吸收热量后在蒸发器内部气化，并通过压缩机被压缩成为高温高压气体后，在热交换器中将从空气中吸收来的热量传递给冷水，从而将冷水升温加热。而冷媒液化后又重新吸热气化，再释放热能被液化，周而复始，不断从空气中吸收热能。

常规的空气源热泵无法摆脱传统供热方式，都是以“水”为介质，来传递热量，实现供热。空气源热泵采用“水”循环供暖系统，与其它燃煤、燃气、电热等采暖方式比较，尽管有许多优点,诸如: 环保、自动化程度高、使用寿命长、维护费用低等等，但缺点还是不容忽视的。首先，因制热水温过低，只能适合地暖使用，不能带暖气片（现在有些厂家又推出带暖气片空气能热泵，效果也不尽人意），决定了该产品应用范围变窄，适应性差；其次，一次投资成本过高、用户望而却步。第三、安装管路复杂，工期长、费用高。第四、使用过程中水泵循环、换热水损失较多热能，抵消了部分能效。第五、怕停电，一旦停电时间过长，将致使整个循环系统损毁、崩溃等等。这是多年来该产品推广不开的原因。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何解决在北方冬季很寒冷的条件下使用空气能热泵，提高热泵的性能，如何解决传统水系统循环模式不能满足空气能热泵散热的需要的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种利用直热式超导暖气片的空气能供暖系统，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、储液罐、过滤器、膨胀阀，冷凝器与过滤器之间有回气管，回气管处于蒸发器的下方，膨胀阀与蒸发器之间有电辅式增焓器，冷凝器为直热式超导暖气片。

作为一种优选方式：电辅式增焓器是一个双层管，内管里有电加热器，双层管间隔层为传热媒介通道。

作为一种优选方式：直热式超导暖气片，包括暖气片壳体、安装在暖气片壳体下部的密封腔体、与密封腔体相联通成竖直结构的多个传热通道、安装在密封腔体中央的热流体通道，热流体通道与密封腔体不联通，密封腔体内部充有沸点温度小于热流体温度大于环境温度的导热液。

作为一种优选方式：热流体通道为一根耐高温高压适合蒸汽传导的内外有螺旋纹的铜管。

作为一种优选方式：该供暖的空气能热泵系统还包括控制芯片、输入装置、显示装置、安装在室外的第一温度传感器，安装在室内的第二温度传感器、安装在冷凝器上的第三温度传感器。控制芯片连接输入装置、显示装置、第一温度传感器（室外温度传感器）、第二温度传感器（室内温度传感器）、第三温度传感器（安装在冷凝器顶端）、压缩机、电辅式增焓器，通过输入装置输入需要温度后，根据室内温度和室外温度和冷凝器温度的实际情况控制电辅式增焓器、压缩机的开启，从而实现全自动控制、智能化控制。

本发明的有益效果是：本发明通过在冷凝器与储液罐之间安装回气管，并且把回气管安装在蒸发器的下方，使经过冷凝器的传热媒介较高的温度对蒸发器进行加热，在防止蒸发器结霜的同时，有效提高了热量的利用效率。电辅式增焓器本身可以使电能转化成的热能被传热媒介吸收，同时在北方冬季很寒冷的条件下，提高了空气能热泵的压缩机性能，使得空气能热泵能在极寒的气候条件下正常使用，扩大了应用领域。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的电辅式增焓器示意图；

其中，1、压缩机，2、直热式超导暖气片，3、控制阀门，4、回气管，5、储液罐，6、过滤器，7、膨胀阀，8、电辅式增焓器，9、蒸发器，10、电辅式增焓器进口，11、电辅式增焓器出口，12、间隔层，13、电加热器，14、进口通道，15、出口通道，16、传热通道，17、热流体通道。

具体实施方式

如图1所示，从压缩机出来的高温高压蒸汽传热媒介（R22、R410、R417A等）通过直热式超导暖气片后，直热式超导暖气片相变传热，高温高压蒸汽传热媒介从热流体通道的进口通道进入，从出口通道流出，密封腔体内封装的导热液（可以是沸点为30度的脂肪酸也可以是其他沸点为30度左右的其它物质），受热沸腾，气化的导热液顺着传热通道上升，在上升过程或者上升到顶部时与传热通道壁接触，与环境进行热交换，冷凝成液体，顺着传热通道流回密封腔体，注意的是热流体通道必须是一种耐高温耐高压的管道，此处采用耐高温耐高压的铜管，并且为了增加传热效率，铜管的内外有螺纹状突起，直热式超导暖气片通过相变进行传热，传热效率高。从直热式超导暖气片（冷凝器）出来的低温高压液气混合传热媒介进入回气管，对蒸发器进行加热提高压缩机性能（也就是提高了空气能热泵性能），同时传热媒介温度进一步降低，低温高压液气混合传热媒介全部转换成低温低压的液体传热媒介，回气管的作用起到了使气液混合传热媒介全部转变为液体传热媒介的作用，提高了本系统效率，然后通过过滤器过滤（膨胀阀孔很小防止堵塞）、膨胀阀变成低温低压的气雾混合传热媒介在电辅式增焓器被加热后（选择使用，只有在极其寒冷的条件下才开动电辅式增焓器），电辅式增焓器在低温下能够有效增加系统的效率（使从膨胀阀出来的气雾混合传热媒介进一步转换成气体传热媒介，增大了此处的压强，增加了系统的效率），进入蒸发器进一步被底部的回气管加热（增大了此处的压强，增加了系统的效率），然后从周围空气吸热，进入压缩机再次开始循环。

本发明不同于市场上部分地区使用的热泵直热式地板辐射采暖装置，克服了直热式地板辐射采暖装置系统安装管路复杂、工期长、管路泄漏无法修复、房屋二次装修报废、初投资高等缺点，具备安装简便，使用灵活，容易替换（对于旧式传统暖气供热系统）初投资低等优点。

本发明克服了以往传统以“水”为介质的供热方式，将热泵（空气能热泵）产生的热能，通过直热式超导暖气片，原原本本地输出给建筑物，为建筑物提供热源。除具备节能、环保、全天候运行、运行安全可靠、舒适方便外，还具备自动化、智能化程度高、使用寿命长、维护费用低等空气源应有的优点，较现有的空气源热泵更为节能（不用循环水，减少了水泵电耗及水换热过程的热损耗），还具备防冻（-30℃不结冰）、安装方便、应用地域广等优点。同时，大大降低了一次投资及运行费用。使产品更接地气，成为大众买得起、用得起的采暖产品。为了适应“直热”需求，在空气源热泵的基础上，优化了制热。为了降低本发明的排气温度，在蒸发器下端设置了两排回气管，将回气管通过蒸发器后再回压缩机，降低了回气温度，不仅制热过程中有效地保护了压缩机，而且增加了热焓，使得本发明更节能。提高了性价比和产品的竞争力。在极端寒冷的区域（-20℃）本发明增设冷媒电辅增焓系统，保证冷媒在寒冷条件下的正常蒸发，确保了本发明的能效比及建筑物供热温度。在散热方式上，为了改变传统水系统循环模式，开发了适用于空气能的直热式超导暖气片，直接将空气能热泵系统传热媒介引入直热式超导暖气片，使暖气片（10分钟内可达到50℃以上）迅速传热，对建筑物进行加热。

Claims (2)

1.一种利用直热式超导暖气片的空气能供暖系统，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、储液罐、过滤器、膨胀阀，其特征在于：冷凝器与过滤器之间有回气管，回气管处于蒸发器的下方，膨胀阀与蒸发器之间有电辅式增焓器，冷凝器为直热式超导暖气片；电辅式增焓器是一个双层管，内管里有电加热器，双层管间隔层为传热媒介通道；直热式超导暖气片包括暖气片壳体、安装在暖气片壳体下部的密封腔体、与密封腔体相联通成竖直结构的多个传热通道、安装在密封腔体中央的热流体通道，热流体通道与密封腔体不联通，密封腔体内部充有沸点温度小于热流体温度大于环境温度的导热液；热流体通道为一根耐高温高压适合蒸汽传导的内外有螺旋纹的铜管；电辅式增焓器选择使用，只有在小于等于-20℃的条件下才开动。

2.根据权利要求1所述的一种利用直热式超导暖气片的空气能供暖系统，其特征在于：该供暖的空气能热泵系统还包括控制芯片、输入装置、显示装置、安装在室外的第一温度传感器，安装在室内的第二温度传感器、安装在冷凝器上的第三温度传感器。