CN106969395A - 一种蓄热型空气源热泵直凝式地暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄热型空气源热泵直凝式地暖系统，压缩机排气口与高压保护开关、四通阀相连。四通阀的一个支路连接电磁阀和蓄热水箱下部换热器进口，下部换热器出口连接干燥过滤器，电子膨胀阀，储液器；另一个支路连接电磁阀和地暖盘管，地暖盘管出口连接干燥过滤器、电子膨胀阀，该支路经单向阀再分成两个支路：一个支路连接电磁阀和蓄热水箱上位进口，蓄热水箱上位出口连接单向阀，另一支路与电磁阀后连接储液器。储液器出口通过氟管路与干燥过滤器、电子膨胀阀、蒸发器连接。蒸发器出口的制冷剂管路，与蓄热水箱上位出口的制冷剂管路汇合与四通阀连接，四通阀连接气液分离器进口，气液分离器出口与低压保护开关连接，与压缩机进气口连接。

Description

一种蓄热型空气源热泵直凝式地暖系统

技术领域

本发明涉及一种辐射采暖领域，特别涉及一种蓄热型空气源热泵直凝式地暖系统。

背景技术

空气源热泵直凝式地板辐射采暖系统，它是以制冷剂为热媒，制冷剂直接在地暖盘管里冷凝放热，通过地暖盘管加热地板，地板作为散热面均匀向室内空间散热的采暖系统。但是常规空气源热泵直凝式地板辐射采暖系统在运行过程中富余能量不能储存，能效低；除霜时，除霜效率低，破坏室内环境；过渡季节时系统不运行，使用率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种蓄热型空气源热泵直凝式地板辐射采暖系统。该系统能够将富余的能量储蓄起来，在需要时释放，依靠制冷剂在地暖盘管直接冷凝实现辐射供暖，提高系统能效比；同时储热的热量还可以提供生活热水。特别是在除霜时，系统能够利用蓄热除霜，提高除霜效率，避免因除霜而造成室内环境恶化。

本发明通过下述技术方案来解决现有空气源热泵直凝式地板辐射采暖系统能效比低、除霜频繁，除霜效率低的问题，使用季节范围短的问题。

本发明的技术方案为：一种具有蓄热循环和蓄热箱的空气源热泵直凝式地暖系统，包括压缩机，高压保护开关，四通阀，电磁阀，地暖盘管，干燥过滤器，电子膨胀阀，单向阀，储液器，蒸发器，双盘管蓄热水箱，气液分离器，高、低压保护开关。它的特征在于，压缩机排气口通过制冷剂管路依次与高压保护开关、四通阀相连，四通阀的一个出口经制冷剂管路分成两个首级支路，一个支路依次连接电磁阀和蓄热水箱的下部换热器，该换热器的进口位于蓄热水箱下部，出口位于蓄热水箱中部，下部换热器出口通过制冷剂管路连接到干燥过滤器，电子膨胀阀，再与储液器连接。另一个支路依次连接电磁阀和地暖盘管，地暖盘管出口依次连接干燥过滤器、电子膨胀阀，再经单向阀分成两个次级支路：一个支路依次连接电磁阀和蓄热水箱上部换热器，该换热器的进口位于蓄热水箱上部，出口位于蓄热水箱中部，换热器出口经制冷剂管路连接单向阀；另一支路与电磁阀连接后与来自下部换热器的首级支路管路汇合并连接储液器。储液器出口通过制冷剂管路依次与干燥过滤器、电子膨胀阀、蒸发器连接。蒸发器出口的制冷剂管路，与来自蓄热水箱上部换热器出口的制冷剂管路汇合后与四通阀连接，从四通阀另一出口经制冷剂管路连接气液分离器，并与低压保护开关连接，最后与压缩机的进气口连接。

具体的，所述蓄热水箱为内置双换热器，并带电辅助加热的蓄热水箱，换热器为盘管式或蛇管式换热器，蓄热介质是水。

具体的，所述蓄热水箱蓄热时管路与地暖盘管管路之间是互相并联，在各自管路上都设置有干燥过滤器和电子膨胀阀，储存的热量是由制冷剂携带至下部换热器通过与水进行热交换储存于蓄热水箱中。

具体的，所述蓄热水箱放热时管路与蒸发器管路之间互相并联，其作用相当于蒸发器，储存在蓄热水箱中的热量是通过上部下部换热器释放给制冷剂进入热力循环中。

具体的，该系统可以实现六种运行模式包括供热运行模式、蓄热运行模式、供热和蓄热循环并联运行模式、蓄热水箱单独作为蒸发器运行模式、高负荷情况下蓄热水箱联合蒸发器运行模式、除霜运行模式。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：本发明通过上述技术方案实现在供暖时将系统低负荷工况下的富余能量储蓄起来，转移到系统高负荷工况下使用，提高系统的能效比；减缓空气源热泵机组结霜速度，同时利用蓄热除霜可以提高除霜效率；在非采暖季可供生活热水。

附图说明

图1为本发明的原理图。

上述附图中的标号说明：

1.压缩机 2.高压保护开关 3.四通阀 4/9/14/17.电磁阀 5.地暖盘管 6/11/15.干燥过滤器 7/12/16.电子膨胀阀 8/19.单向阀 10.储液器 13.蒸发器 18.蓄热水箱 20.气液分离器 21.低压保护开关。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

如图1所示为本发明的原理图，一种蓄热型空气源热泵直凝式地暖系统，系统的各组成部件的连接方式为：压缩机1通过管路与高压保护开关2连接，高压保护开关2通过管路与四通阀3的a端口连接，四通阀3的b端口通过管路分别与电磁阀4和电磁阀14连接。第一，电磁阀4通过管路与地暖盘管5的进口连接，地暖盘管5的出口与干燥过滤器6连接，干燥过滤器6通过管路与电子膨胀阀7连接，电子膨胀阀7通过管路与截止阀8连接，截止阀8通过管路分别与电磁阀9和电磁阀17连接：电磁阀9通过管路与储液器10连接，电磁阀17通过另一管路与蓄热水箱18上部换热器的g端口连接，上部换热器的h端口通过管路与单向阀19连接，单向阀19通过管路与四通阀3的c端口连接；第二，电磁阀14通过管路与蓄热水箱18下部换热器的e端口连接，下部换热器的f端口通过管路与干燥过滤器15连接，干燥过滤器15通过管路与电子膨胀阀16连接，电子膨胀阀16通过管路与储液器10连接。

储液器10通过管路与干燥过滤器11连接，干燥过滤器11通过管路与电子膨胀阀12连接，电子膨胀阀12通过管路与蒸发器13连接，蒸发器13通过管路分别与单向阀19和四通阀3的c端口连接。

四通阀3的d端口通过管路与气液分离器20连接，气液分离器20通过管路与低压保护开关21连接，低压保护开关11通过管路与压缩机1的进气口连接。

该系统的制冷剂采用R410，所述蓄热水箱为内置双换热器，并带电辅助加热的蓄热水箱，换热器为盘管式或蛇管式换热器，蓄热箱内采用水作为蓄热介质。

所述蓄热水箱蓄热时管路与地暖盘管管路之间是互相并联，在各自管路上都设置有干燥过滤器和电子膨胀阀，储存的热量是由制冷剂携带至下部换热器通过与水进行热交换储存于蓄热水箱中。

所述蓄热水箱放热时管路与蒸发器管路之间互相并联，其作用相当于蒸发器，储存在蓄热水箱中的热量是通过上部下部换热器释放给制冷剂进入热力循环中。

如图1所示，本发明可以通过六种运行模式实现所需的功能和效果。

运行模式1：供热运行，四通阀3处于制热位，电磁阀4、电磁阀9打开，电磁阀14、电磁阀17关闭，从压缩机1的排气口出来的制冷剂蒸汽依次经过高压保护开关2，四通阀3的a、b端口，再经过电磁阀4进入地暖盘管5，在地暖盘管里冷凝放热，冷凝放热后的制冷剂液体依次经过干燥过滤器6，电磁膨胀阀7，单向阀8，电磁阀9后进入储液器10，再经过干燥过滤器11后通过电磁膨胀阀12节流后变成低温低压的制冷剂液体，进入蒸发器13，在蒸发器13里蒸发吸热后变成制低温低压制冷剂蒸汽，再依次经过四通阀的c、d端口，气液分离器20和低压保护开关21后进入压缩机吸气口，完成一个供热循环，该模式在冬季常规采暖情况下运行。

运行模式2：蓄热运行，四通阀3处于制热位，仅电磁阀14打开，电磁阀4、9、17均关闭，从压缩机1的排气口出来的制冷剂蒸汽依次经过高压保护开关2，四通阀a、b端口和电磁阀14后，由蓄热水箱下部a端口进入位于蓄热水箱18下部的盘管式换热器，制冷剂蒸汽在蓄热水箱18内通过盘管与水进行热交换，经冷凝放热后变成液体，并从蓄热水箱的中部b端口流出，依次经过干燥过滤器15，电子膨胀阀16，储液器10，在经过干燥过滤器11后经电磁膨胀12节流变成低温低压的制冷剂液体，进入蒸发器13，在蒸发器13里蒸发吸热后变成制低温低压冷剂蒸汽，再依次经过四通阀的c、d端口，气液分离器20和低压保护开关21后进入压缩机吸气口，完成一个蓄热循环。该模式在室内热负荷很小情况下运行，可将优质的热量储蓄起来。

运行模式3：供热和蓄热循环并联运行，四通阀处于制热位，电磁阀4、9、14均打开，电磁阀17关闭，从压缩机1的排气口出来的制冷剂蒸汽依次经过高压保护开关2，四通阀a、b端口后，分别通过电磁阀4和14进入地暖盘管5和蓄热水箱18的下部换热器，在地暖盘管5和蓄热水箱18下部换热器内冷凝放热后变成制冷剂液体，两路制冷剂液体分别依次通过干燥过滤器6，电磁膨胀阀7，单向阀8，电磁阀9和干燥过滤器15，电子膨胀阀16后混合成一路制冷剂液体进入储液器10，从储液器10出来的制冷剂液体再经过干燥过滤器11后通过电磁膨胀12节流后变成低温低压的制冷剂液体，进入蒸发器13，在蒸发器13里蒸发吸热后变成制低温低压冷剂蒸汽，再依次经过四通阀3的c、d端口，气液分离器20和低压保护开关21后进入压缩机吸气口，完成一个同时供热和蓄热循环。该模式在室内热负荷较小情况下运行，可将富余的热量储蓄起来。

运行模式4：蓄热水箱单独作为蒸发器运行，此时储存在蓄热水箱的热量通过使制冷剂蒸发回到循环并在地暖盘管中释放。该种模式下，四通阀3处于制热位，电磁阀4、17打开，电磁阀9、14关闭，从压缩机1的排气口出来的制冷剂蒸汽依次经过高压保护开关2，四通阀a、b端口后，再经过电磁阀4进入地暖盘管5，在地暖盘管里冷凝放热，冷凝放热后的制冷剂液体依次经过干燥过滤器6，电磁膨胀阀7，单向阀8，电磁阀17后，由蓄热水箱18上部的c端口进入蓄热箱上部换热器，在蓄热水箱里通过换热盘管与热水换热蒸发成低温低压的制冷剂蒸汽，从蓄热水箱18中部的d端口出来的低温低压的制冷剂蒸汽依次经过单向阀19，四通阀3的c、d端口，气液分离器20和低压保护开关21后进入压缩机吸气口，完成一个蓄热水箱单独作为蒸发器时供热循环。该模式在室外环境温度低，室内热负荷较高情况下运行，蒸发温度高，提高系统供热的cop。

运行模式5：高负荷情况下蓄热水箱联合蒸发器运行，四通阀3处于制热位，只有电磁阀14关闭，电磁阀4、9、17均打开，从压缩机1的排气口出来的制冷剂蒸汽依次经过高压保护开关2，四通阀3的a、b端口后，再经过电磁阀4进入地暖盘管5，在地暖盘管里冷凝放热，冷凝放热后的制冷剂液体依次经过干燥过滤器6，电磁膨胀阀7，单向阀8后分成两路，一路通过电磁阀9，储液器10，干燥过滤器10，电子膨胀阀12进入蒸发器13，在蒸发器13里蒸发吸热，变成低温低压的制冷剂蒸汽与另一路依次经过电磁阀17，蓄热水箱18，经上部换热器换热蒸发得到并从端口d流出的低温低压制冷剂蒸汽混合后，依次经过单向阀19，四通阀3的c、d端口，气液分离器20和低压保护开关21后进入压缩机吸气口，完成一个强热循环。该模式在室外环境温度极低，室内热负荷很高的极端情况下运行，可满足极端天气的供热运行。

运行模式6：除霜运行，四通阀3处于制冷位，只有电磁阀14打开，电磁阀4、9、17均关闭，从压缩机1出来的制冷剂蒸汽依次经过高压保护开关2，四通阀3的a、c端口后，进入蒸发器13，在蒸发器13里冷凝放热变成制冷剂液体，然后依次经过电子膨胀阀12，干燥过滤器11，储液器10，电子膨胀阀16，干燥过滤器15后从蓄热水箱中部的b端口进入下部换热器，通过盘管与热水换热蒸发，变成低温低压的制冷剂蒸汽后从蓄热水箱下部的a端口出来，再依次经过电磁阀14，四通阀3的b、d端口，气液分离器20和低压保护开关21后进入压缩机吸气口，完成一个除霜循坏。该模式在系统除霜情况下运行。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种蓄热型空气源热泵直凝式地暖系统，包括压缩机，高压保护开关，四通阀，电磁阀，地暖盘管，干燥过滤器，电子膨胀阀，单向阀，储液器，蒸发器，内置双换热器的蓄热水箱，气液分离器，低压保护开关，其特征在于：所述压缩机排气口通过制冷剂管路依次与所述高压保护开关、所述四通阀相连，所述四通阀的一个接口经制冷剂管路分成两个支路，一个支路依次连接所述电磁阀和所述蓄热水箱下部换热器进口，下部换热器出口通过制冷剂管路连接到所述干燥过滤器，所述电子膨胀阀，再与所述储液器连接；另一个支路依次连接所述电磁阀和所述地暖盘管，所述地暖盘管出口依次连接所述干燥过滤器、所述电子膨胀阀，再经所述单向阀分成两个支路，一个支路依次连接所述电磁阀和所述蓄热水箱内置的上部换热器，经制冷剂管路连接单向阀，另一支路依次与所述电磁阀后再连接所述储液器，所述储液器出口通过制冷剂管路依次与所述干燥过滤器、所述电子膨胀阀、所述蒸发器连接，所述蒸发器出口的制冷剂管路，与所述蓄热水箱上部换热器出口的制冷剂管路汇合后与所述四通阀连接，所述四通阀经制冷剂管路连接所述气液分离器的进口，所述气液分离器出口与所述低压保护开关连接，最后与所述压缩机的进气口连接。

2.根据权利要求1所述的一种蓄热型空气源热泵直凝式地暖系统，其特征在于：所述蓄热水箱为内置双换热器，并带电辅助加热的蓄热水箱，换热器为盘管式或蛇管式换热器，蓄热介质是水。

3.根据权利要求1所述的一种蓄热型空气源热泵直凝式地暖系统，其特征在于：所述蓄热水箱蓄热时管路与地暖盘管管路之间是互相并联，在各自管路上都设置有干燥过滤器和电子膨胀阀，储存的热量是由制冷剂携带至下部换热器通过与水进行热交换储存于蓄热水箱中。

4.根据权利要求1所述的一种蓄热型空气源热泵直凝式地暖系统，其特征在于：所述蓄热水箱放热时管路与蒸发器管路之间互相并联，其作用相当于蒸发器，储存在蓄热水箱中的热量是通过上部下部换热器释放给制冷剂进入热力循环中。

5.根据权利要求1所述的一种蓄热型空气源热泵直凝式地暖系统，其特征在于：该系统可以实现的运行模式包括供热运行模式、蓄热运行模式、供热和蓄热循环并联运行模式、蓄热水箱单独作为蒸发器运行模式、高负荷情况下蓄热水箱联合蒸发器运行模式、除霜运行模式。