CN107763891A - 一种空气循环压缩式空气源热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空气循环压缩式空气源热泵机组，主要包括回热器、压缩机、空气冷却器、膨胀机、驱动机等部件以及连接管路。回热器的吸热侧进口与环境大气相连，回热器的吸热侧出口与压缩机的进口相连；压缩机的出口与空气冷却器的放热侧进口相连，空气冷却器的放热侧出口与回热器放热侧进口相连；回热器放热侧出口与膨胀机的进口相连，膨胀机的出口与环境大气相连；驱动机用于补偿压缩机消耗功与膨胀机消耗功之差。由于采用了空气为介质，并利用膨胀机回收压缩功，因此本发明的热泵机组有效解决了现有技术的空气源热泵机组在环境温度降低时制热量衰减大，能效低等问题。
Description
技术领域
本发明属于节能设备技术领域，特别涉及一种从空气中吸热、以空气为循环介质的 压缩式热泵供热装置。
背景技术
目前，雾霾已经成为了我国北方地区最严重、最亟需解决的环境问题之一，给公众健康带来了严重威胁。大量的研究表明，雾霾与冬季燃煤供热密切相关，其中散煤燃烧 产生的排放占相当大的比例。散煤燃烧供热是北方广大农村地区主要的供热方式，具有 使用方便、总量大、煤质不受控、不便于监管等问题，而且由于大多数散煤燃烧没有采 取除尘、脱硫、脱硝等环保措施，因此存在单位质量排放高，消耗总量大等问题。为了 解决散煤燃烧的问题，大力推广空气源热泵等清洁采暖方式，经过近几年的发展，空气 源热泵采暖在我国华北地区已经开始较大规模应用，为节能减排作出了重要的贡献。
目前已广泛应用的空气源热泵以氟利昂为循环工质，其原理如图1所示，室外空气在风机的驱动下流过室外换热器，将热量传递给低温低压的氟利昂气液混合物，使其等 压蒸发为气体；氟利昂蒸汽再被压缩机吸入，压缩，升温升压后，进入冷凝器中，将热 量传递给循环的热水(热风)，冷凝为液体后再通过节流结构降温降压成为气液混合物后 进入室外换热器再吸热，如此往复循环。氟利昂压缩式热泵原理与氟利昂压缩式制冷机 基本一致，因此目前的氟利昂压缩式热泵机组所用技术、流程、结构和零部件几乎与制 冷机组相同或类似。然而氟利昂压缩式热泵机组与制冷机组在使用条件有非常大的差异， 在制冷工况下非常适合的氟利昂热泵机组在制热时存在下列问题：首先在制冷运行时， 氟利昂热泵从室内吸收热量，因此在整个运行过程中，蒸发温度基本不变，而制热运行 时，氟利昂热泵从室外环境中吸收热量，随着环境温度的降低蒸发温度会发生非常大的 变化，在初末寒期的蒸发温度为0℃左右(对应室外温度5℃)，在严寒期蒸发温度为-25℃ 左右(对应室外温度-20℃)，可见整个采暖季蒸发温度的变化范围之大，随着蒸发温度 的降低，吸入压缩机的氟利昂蒸汽的密度迅速降低，造成循环质量流量快速减少，从室 外吸收的热量迅速减少从而导致制热量衰减较大；其次随着蒸发温度的降低，压缩机的 压缩比(压缩比等于冷凝压力除以蒸发压力，为了保持室内供热效果，冷凝压力基本不 变或变化较小，而蒸发压力随着环境温度降低迅速降低，而且蒸发压力处于分数的分子， 因此蒸发压力的变化对于压缩比影响很大)迅速增大，在整个采暖季供热运行时系统所 需要的压缩比从初末寒期的3变化到严寒期的20，在如此大范围的变化使得压缩机很难 在全工况保持较好的效率，影响了制热效率；最后，较大的压缩比对于压缩机结构带来 很大的挑战，同时随着压缩比的增加，机组排气温度迅速上升，已经接近压缩机内置电 机用F级电机的绝缘破坏温度限制，因此压缩比不能无限增大，这也就限制了氟利昂热 泵使用环境温度的下限，GB/T25127.2-2010《低环境温度空气源热泵(冷水)机组第2 部分：户用及类似用途的热泵(冷水)机组》中对于低温运行的下限是-20℃，也说明了目 前氟利昂压缩式热泵不适合-20℃以下的环境运行。上述诸多问题阻碍了氟利昂压缩式热 泵的广泛应用。
为了解决上述问题，技术和科研人员做了大量的工作，目前的研究主要集中在如下 几个方面：1、在压缩机方面，多采用两级(多级)压缩，以适应制热时系统所需压缩比 增大的问题，可以扩展机组的低温使用范围，例如专利CN102900669A，CN203201799U 等；2、在工质上，探索采用R417A、R32等高压工质，以减少压比，增加低温制热量； 3、在循环上，采用双级压缩中间补气或者单级压缩中间补气的循环，例如专利 CN201510207791.X，CN201620654797.1，CN201511017313.9等。这些技术研究的应用， 有效的扩展了氟利昂压缩式热泵的应用范围、效率和能效，然而这些技术方法没有本质 上解决压缩比变化大、工质密度随着蒸发温度降低迅速降低(带来低温制热量衰减)等 问题，这也就限制了氟利昂压缩式热泵在东北、西北地区的使用，以及在华北地区的高 水温工况下的使用。
为了从本质上解决压缩比变化大、工质密度随着蒸发温度降低迅速降低的问题，本 发明专利提出了采用空气为循环工质的压缩式热泵系统，由于吸热和放热过程均没有相 变发生，所以机组的容积制冷量太小而耗功大，因此采用膨胀机回收部分压缩耗功以提高能效，由于以空气为循环工质，可以将机组做成开式系统，既可以减少换热传热环节 而且又可以有效的降低成本，为此可以得到如下的原理性机组系统如图2所示，该系统 包括回热器2、压缩机4、驱动机9、空气冷却器5和膨胀机7以及连接管路，来自环境 的大气先进入回热器2的吸热侧，吸收来自放热侧的气体热量后，温度升高，再被压缩 机4吸入，压缩升温升压后进入空气冷却器5中放热，温度降低后，进入回热器2的放 热侧，将热量释放，温度降低后再进入膨胀机7降压降温后排入环境大气中。在该系统 中，进入系统的空气与离开系统空气之间的焓差即为该系统从低温环境中吸收的热量， 消耗的驱动功等于压缩耗功与回收的膨胀功之差。
另外，在飞机空调领域还有采用空气压缩膨胀进行制冷的技术，该技术将来自发动 机压气机的高压高温空气，先与外界环境进行换热降温后，再进入膨胀机中进行膨胀，对外输出功后，空气的温度降低，然后送至空调区域，该技术中进行压缩、膨胀的空气 并不是来自于空调区域，是单向过程，没有形成循环，同时回收的膨胀功也没有补充到 压气机中用于提高压缩的效率。
发明内容
本发明提供了一种空气循环压缩式空气源热泵机组，包括回热器2、压缩机4、空气冷却器5、膨胀机7、驱动机9以及连接管路。回热器2的吸热侧进口与环境大气相连， 回热器2的吸热侧出口与压缩机4的进口相连；压缩机4的出口与空气冷却器5的放热 侧进口相连，空气冷却器5的放热侧出口与回热器2放热侧进口相连；回热器2放热侧 出口与膨胀机7的进口相连，膨胀机7的出口与与环境大气相连；驱动机9用于补偿压 缩机4消耗功与膨胀机7消耗功之差。
进一步，压缩过程级数为单级、双级或多级；当级数为单级时不设置压缩级间冷却， 当级数为双级或多级时可设置压缩级间冷却；膨胀过程级数为单级、双级或多级，当级数为单级时不设置级间再热，当级数为双级或多级时可设置级间再热。
进一步，当压缩过程级数为双级时，来自环境大气的低温常压空气a1进入回热器2的吸热侧，吸收来自回热器2放热侧空气的热量后，温度升高，成为离开回热器放热侧 的空气a2l；离开回热器吸热侧的空气a2l再进入压缩机第一级4a，在压缩机第一级4a 内被升温升压后成为高温中压的从压缩机第一级中排出的空气a4h，压缩过程需要消耗压 缩功；然后进入空气冷却器第一级5a的放热侧，与来自供热区域的回水或空气进行热交 换，将热量传递给热水或空气后，温度降低，压力基本不变，成为中压中温的离开空气 冷却器第一级的空气a4m；再进入压缩机第二级4b，在压缩机第二级4b内被升温升压 后成为高温高压的从压缩机第二级中排出的空气a4l，压缩过程需要消耗压缩功；然后进 入空气冷却器第二级5b的放热侧，与来自供热区域的回水或空气进行热交换，将热量传 递给热水或空气后，温度降低，压力基本不变，成为高压中温的离开空气冷却器第二级 的空气a5l；离开空气冷却器第二级的空气a5l再进入回热器2的放热侧，与吸热侧的空 气a1进行热交换，将热量传递给离开空气过滤器的空气a1后，温度降低，压力基本不 变，成为离开回热器放热侧的空气a2h；离开回热器放热侧的空气a2h再进入膨胀机7， 进行膨胀，温度、压力均降低，成为从膨胀机中排出的空气a7，膨胀过程产生的功由膨 胀机进行回收；从膨胀机中排出的空气a7排入环境大气中，其中消耗的压缩功与回收的 膨胀功之间不足部分由驱动机9提供。
进一步，所述热泵机组还包括进气过滤器1，此时进气过滤器1的出口与回热器2的吸热侧进口相连，其他部件连接方式不变。
进一步，所述热泵机组还包括加湿器3，此时回热器2的吸热侧出口与加湿器3的进口相连，加湿器3的出口与压缩机4的进口相连，其他部件连接方式不变。
进一步，所述热泵机组还包括水-气分离器6，此时回热器2的放热侧出口与水-气分 离器6的进口相连，水-气分离器6的空气出口与膨胀机7的进口相连，水-气分离器6 的出水口连接到排水管路，其他部件连接方式不变。
进一步，其特征在于，来自环境大气的低温常压空气a1进入进气过滤器1，其中的杂质被进气过滤器1过滤，空气的温度不变；离开进气过滤器的空气a1l进入回热器2 的吸热侧，吸收来自回热器2放热侧空气的热量后，温度升高，成为离开回热器吸热侧 的空气a2l；离开回热器吸热侧的空气a2l进入加湿器3中，被喷水加湿，成为离开加湿 器的空气a3；离开加湿器的空气a3进入压缩机4，在压缩机4内被升温升压后成为高温 高压的从压缩机中排出的空气a4，压缩过程需要消耗压缩功；然后进入空气冷却器5的 放热侧，与来自供热区域的回水或空气进行热交换，将热量传递给热水或空气后，温度 降低，成为高压中温的离开空气冷却器的空气a5；离开空气冷却器的空气a5再进入回热 器2的放热侧，与离开进气过滤器的空气a1l进行热交换，将热量传递给离开进气过滤器 的空气a1l后，温度降低，成为离开回热器放热侧的空气a2h；离开回热器放热侧的空气 a2h进入水-气分离器6中，将绝大部分液态水分离出来，成为离开气-水分离器的空气a6； 离开气-水分离器的空气a6再进入膨胀机7，进行膨胀，温度、压力均降低，成为从膨胀 机中排出的空气a7，膨胀过程中空气里的部分水凝固，释放的凝固热相当于中间补热， 减少了膨胀过程的不可逆损失，膨胀过程产生的功由膨胀机进行回收，从膨胀机中排出 的空气a7再进入排气口8后，成为离开排气口的空气a8排入环境大气中，其中消耗的 压缩功与回收的膨胀功之间不足部分由驱动机9提供。
进一步，所述空气冷却器5中的换热介质为空气与水或空气与空气；换热流向为顺流、逆流或既有顺流又有逆流的叉流。
进一步，所述压缩机4为离心式、混流式或轴流式的透平压缩机，或者为活塞式、转子、涡旋、螺杆式的压缩机；所述膨胀机7为向心透平膨胀机、轴流膨胀机、活塞膨 胀机、螺杆膨胀机或转子膨胀机
进一步，所述压缩机4、膨胀机7和驱动机9设置成同轴方式或不同轴方式。
本发明的有益效果是：采用空气为循环工质不仅减少了热力循环所需压缩比，使得 系统效率较高，且低温制热量衰减减少，而且减少了换热环节，而且效果更好。
附图说明
图1为现有技术的以氟利昂为介质的压缩式空气源热泵原理图；
图2为本发明的空气循环压缩式空气源热泵机组的原理图；
图3为本发明的空气循环压缩式空气源热泵机组的设置加湿功能的原理流程图；
图4为本发明的空气循环压缩式空气源热泵机组的设置级间冷却的原理流程图；
图5为本发明的空气循环压缩式空气源热泵机组的空气冷却器不同的换热流程图；
图6为本发明的空气循环压缩式空气源热泵机组的不设置回热器的流程图；
图7为本发明的空气循环压缩式空气源热泵机组的具体实施例之一的流程图；
图中附图标记为，
1-进气过滤器；2-回热器；3-加湿器；4-压缩机；4a-压缩机第一级；4b-压缩机第二级；5-空气冷却器；5a-空气冷却器第一级；5b-空气冷却器第二级；6-水-气分离器；7- 膨胀机；8-排气口；9-驱动机；a1-低温常压空气；a1l-离开进气过滤器的空气；a2l-离开 回热器吸热侧的空气；a3-离开加湿器的空气；a4-从压缩机中排出的空气；a4h-从压缩机 第一级中排出的空气；a4l-从压缩机第二级中排出的空气；a5-离开空气冷却器的空气； a4m-离开空气冷却器第一级的空气；a5l-离开空气冷却器第二级的空气；a2h-离开回热器 放热侧的空气；a6-离开气-水分离器的空气；a7-从膨胀机中排出的空气；a8-离开排气口 的空气。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的 附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域 普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保 护的范围。在对全部附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元件。同时应该理解， 如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项的任意和所有组合。
下面结合附图对本发明的实施例进行说明。
在本发明的一个宽泛的实施例中，如图7所示，回热器(2)的吸热侧进口与环境大气相连，回热器(2)的吸热侧出口与压缩机(4a)的进口相连；压缩机(4a)的出口与 空气冷却器(5a)的放热侧进口相连，空气冷却器(5a)的放热侧出口与压缩机(4b) 的进口相连；压缩机(4b)的出口与空气冷却器(5b)的放热侧进口相连，空气冷却器 (5b)的放热侧出口与回热器(2)放热侧进口相连；回热器(2)放热侧出口与膨胀机 (7)的进口相连，膨胀机(7)的出口与与环境大气相连；，本发明的新型的空气循环压 缩式空气源热泵机组的工作过程如下，
来自环境大气的低温常压空气(a1)进入回热器(2)的吸热侧，吸收来自回热器(2)放热侧空气的热量后，温度升高，压力不变，成为离开回热器放热侧的空气(a2l)；离开 回热器吸热侧的空气(a2l)再进入压缩机第一级(4a)，在压缩机第一级(4a)内被升温 升压后成为高温中压的从压缩机第一级中排出的空气(a4h)，压缩过程需要消耗压缩功； 然后进入空气冷却器第一级(5a)的放热侧，与来自供热区域的回水进行热交换，将热 量传递给热水后，温度降低，压力不变，成为高压中温的离开空气冷却器第一级的空气 (a4m)；再进入压缩机第二级(4b)，在压缩机第二级(4b)内被升温升压后成为高温 高压的从压缩机第二级中排出的空气(a4l)，压缩过程需要消耗压缩功；然后进入空气冷 却器第二级(5b)的放热侧，与来自供热区域的回水进行热交换，将热量传递给热水后， 温度降低，压力不变，成为高压中温的离开空气冷却器第二级的空气(a5l)；离开空气冷 却器第二级的空气(a5l)再进入回热器(2)的放热侧，与吸热侧的空气(a1)进行热交 换，将热量传递给离开空气过滤器的空气(a1)后，温度降低，压力不变，成为离开回 热器放热侧的空气(a2h)；离开回热器放热侧的空气(a2h)再进入膨胀机(7)，进行膨 胀，温度、压力均降低，成为从膨胀机中排出的空气(a7)，膨胀过程产生的功由膨胀机 进行回收；从膨胀机中排出的空气(a7)排入环境大气中，其中消耗的压缩功与回收的 膨胀功之间不足部分由驱动机(9)提供。应当意识到，根据实际运行调节和结构的需求， 压缩过程的级数可以是如上述实施例所示为单级，也可以为双级或多级，例如如图4所 示，将压缩机4设置成包括压缩机第一级4a和压缩机第二级4b，与之对应的，冷却方式 可以如上述实施例所示不设置压缩级间冷却的方式，也可以设置压缩级间冷却的方式， 例如如图4所示，将空气冷却器5设置成包括空气冷却器第一级5a和空气冷却器第二级 5b；与此同时，膨胀过程的级数也可以是单级、双级或多级，其中可以不设置级间再热， 也可以设置级间再热的方式。
应当意识到，如图5所示，根据实际运行调节和技术的需求，空气冷却器4中的换热介质可以是空气与水或空气与空气，换热流向可以是逆流、顺流或既有顺流部分也有 逆流部分的叉流等各种方式。
应当意识到，根据实际运行调节和技术的需求，压缩过程采用的压缩机4可以设置成透平压缩机，如离心式压缩机、混流式压缩机或轴流式压缩机，也可以设置成容积式 压缩机，如活塞式压缩机、转子压缩机、涡旋压缩机或螺杆式压缩机；膨胀过程采用的 膨胀机7可以设置成向心透平膨胀机、轴流膨胀机、活塞膨胀机、螺杆膨胀机、转子膨 胀机等。
应当意识到，根据实际运行调节和技术的需求，压缩机4、膨胀机7和驱动机9可以设置成同轴的方式，这样结构比较简单，常用于中小型热泵机组中，也可以设置成不同 轴的方式，这样均可按最佳需求来独立调节转速，常用于大型热泵机组中。
应当意识到，根据实际运行调节和技术的需求，可以设置或不设置加湿器3和水-气 分离器6，其中设置加湿器6主要是为了降低压缩机排气温度，减少压缩过程中的不可逆损失，并降低平均放热温度。
应当意识到，根据实际运行调节和技术的需求，可以设置回热器2，也可以如图6所示不设置回热器2，不设置回热器2虽然对于系统能效有影响，但可以较大幅度的减少 空气流量。
下面结合附图7对本发明列举的实施例之一进行详细说明。
一种空气循环压缩式空气源热泵机组，进气过滤器(1)、回热器(2)、压缩机(4a)、空气冷却器(5a)、压缩机(4b)、空气冷却器(5b)、膨胀机(7)、排气口(8)等部件 以及连接管路。在环境温度为-20℃，用户热水需求为40℃/45℃的工况要求下，其运行 过程和参数描述如下。
来自环境大气的低温常压空气a1(-20℃)先进入进气过滤器(1)，其中的灰尘等被进气过滤器(1)过滤，空气的压力和温度等状态基本不变；离开进气过滤器(1)的 空气a1l(温度：-20℃，压力：103kPa)进入回热器(2)的吸热侧，吸收来自回热器(2) 放热侧空气的热量后，温度升高，压力基本不变，成为离开回热器(2)吸热侧的空气a2l (温度：40℃，压力：103kPa)；空气a2l再进入压缩机第一级(4a)，在压缩机第一级 (4a)内被升温升压后成为高温中压的从压缩机第一级(4a)中排出的空气a4h(温度： 85℃，压力：130kPa)，压缩过程需要消耗压缩功；然后进入空气冷却器第一级(5a)的 放热侧，与来自供热区域的回水(或空气)进行热交换，将热量传递给热水(或空气) 后，温度降低，压力基本不变，成为高压中温的离开空气冷却器第一级的空气a4m(温 度：48℃，压力：130kPa)；，再进入压缩机第二级(4b)，在压缩机第二级(4b)内被 升温升压后成为高温高压的从压缩机第二级中排出的空气a4l(温度：90℃,压力：156kPa)， 压缩过程需要消耗压缩功；然后进入空气冷却器第二级(5b)的放热侧，与来自供热区 域的回水(或空气)进行热交换，将热量传递给热水(或空气)后，温度降低，压力基 本不变，成为高压中温的离开空气冷却器第二级的空气a5l(温度：45℃，压力：156kPa)； 空气a5l再进入回热器(2)的放热侧，与吸热侧的空气a1l进行热交换，将热量传递给 空气a1l后，温度降低，压力基本不变，成为离开回热器放热侧的空气a2h(温度：-18℃， 压力：156kPa)；空气a2h再进入膨胀机(7)，进行膨胀，温度、压力均降低，成为从膨 胀机(7)中排出的空气a7(温度：-45℃，压力：104kPa)，膨胀过程产生的功由膨胀机 (7)进行回收；空气a7再进入排气口(8)后，成为离开排气口(8)的空气a8排入环 境大气中。如此往复循环，消耗的压缩功与回收的膨胀功之间不足部分由驱动机(9)提 供。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依 然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同 替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案 的精神和范围。
Claims (10)
1.一种空气循环压缩式空气源热泵机组，包括回热器(2)、压缩机(4)、空气冷却器(5)、膨胀机(7)、驱动机(9)以及连接管路，其特征在于，
回热器(2)的吸热侧进口与环境大气相连，回热器(2)的吸热侧出口与压缩机(4)的进口相连；压缩机(4)的出口与空气冷却器(5)的放热侧进口相连，空气冷却器(5)的放热侧出口与回热器(2)放热侧进口相连；回热器(2)放热侧出口与膨胀机(7)的进口相连，膨胀机(7)的出口与与环境大气相连；驱动机(9)用于补偿压缩机(4)消耗功与膨胀机(7)消耗功之差。
2.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，压缩过程级数为单级、双级或多级；当级数为单级时不设置压缩级间冷却，当级数为双级或多级时可设置压缩级间冷却；膨胀过程级数为单级、双级或多级，当级数为单级时不设置级间再热，当级数为双级或多级时可设置级间再热。
3.根据权利要求2所述的热泵机组，其特征在于，当压缩过程级数为双级时，来自环境大气的低温常压空气(a1)进入回热器(2)的吸热侧，吸收来自回热器(2)放热侧空气的热量后，温度升高，成为离开回热器吸热侧的空气(a2l)；离开回热器吸热侧的空气(a2l)再进入压缩机第一级(4a)，在压缩机第一级(4a)内被升温升压后成为高温中压的从压缩机第一级中排出的空气(a4h)，压缩过程需要消耗压缩功；然后进入空气冷却器第一级(5a)的放热侧，与来自供热区域的回水或空气进行热交换，将热量传递给热水或空气后，温度降低，压力基本不变，成为中压中温的离开空气冷却器第一级的空气(a4m)；再进入压缩机第二级(4b)，在压缩机第二级(4b)内被升温升压后成为高温高压的从压缩机第二级中排出的空气(a4l)，压缩过程需要消耗压缩功；然后进入空气冷却器第二级(5b)的放热侧，与来自供热区域的回水或空气进行热交换，将热量传递给热水或空气后，温度降低，压力基本不变，成为高压中温的离开空气冷却器第二级的空气(a5l)；离开空气冷却器第二级的空气(a5l)再进入回热器(2)的放热侧，与吸热侧的空气(a1)进行热交换，温度降低，压力基本不变，成为离开回热器放热侧的空气(a2h)；离开回热器放热侧的空气(a2h)再进入膨胀机(7)，进行膨胀，温度、压力均降低，成为从膨胀机中排出的空气(a7)，膨胀过程产生的功由膨胀机进行回收；从膨胀机中排出的空气(a7)排入环境大气中，其中消耗的压缩功与回收的膨胀功之间不足部分由驱动机(9)提供。
4.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述热泵机组还包括进气过滤器(1)，此时进气过滤器(1)的出口与回热器(2)的吸热侧进口相连，其他部件连接方式不变。
5.根据权利要求4所述的热泵机组，其特征在于，所述热泵机组还包括加湿器(3)，此时回热器(2)的吸热侧出口与加湿器(3)的进口相连，加湿器(3)的出口与压缩机(4)的进口相连，其他部件连接方式不变。
6.根据权利要求5所述的热泵机组，其特征在于，所述热泵机组还包括水-气分离器(6)，此时回热器(2)的放热侧出口与水-气分离器(6)的进口相连，水-气分离器(6)的空气出口与膨胀机(7)的进口相连，水-气分离器(6)的出水口连接到排水管路，其他部件连接方式不变。
7.根据权利要求6所述的热泵机组，其特征在于，来自环境大气的低温常压空气(a1)进入进气过滤器(1)，其中的杂质被进气过滤器(1)过滤，空气的温度不变；离开进气过滤器的空气(a1l)进入回热器(2)的吸热侧，吸收来自回热器(2)放热侧空气的热量后，温度升高，成为离开回热器吸热侧的空气(a2l)；离开回热器吸热侧的空气(a2l)进入加湿器(3)中，被喷水加湿，成为离开加湿器的空气(a3)；离开加湿器的空气(a3)进入压缩机(4)，在压缩机(4)内被升温升压后成为高温高压的从压缩机中排出的空气(a4)，压缩过程需要消耗压缩功；然后进入空气冷却器(5)的放热侧，与来自供热区域的回水或空气进行热交换，将热量传递给热水或空气后，温度降低，成为高压中温的离开空气冷却器的空气(a5)；离开空气冷却器的空气(a5)再进入回热器(2)的放热侧，与离开进气过滤器的空气(a1l)进行热交换，将热量传递给离开进气过滤器的空气(a1l)后，温度降低，成为离开回热器放热侧的空气(a2h)；离开回热器放热侧的空气(a2h)进入水-气分离器(6)中，将绝大部分液态水分离出来，成为离开气-水分离器的空气(a6)；离开气-水分离器的空气(a6)再进入膨胀机(7)，进行膨胀，温度、压力均降低，成为从膨胀机中排出的空气(a7)，膨胀过程中空气里的部分水凝固，释放的凝固热相当于中间补热，减少了膨胀过程的不可逆损失，膨胀过程产生的功由膨胀机进行回收，从膨胀机中排出的空气(a7)再进入排气口(8)后，成为离开排气口的空气(a8)排入环境大气中，其中消耗的压缩功与回收的膨胀功之间不足部分由驱动机(9)提供。
8.根据权利要求1-7任一项所述的热泵机组，其特征在于，所述空气冷却器(5)中的换热介质为空气与水或空气与空气；换热流向为顺流、逆流或既有顺流又有逆流的叉流。
9.根据权利要求1-7任一项所述的热泵机组，其特征在于，所述压缩机(4)为离心式、混流式或轴流式的透平压缩机，或者为活塞式、转子、涡旋、螺杆式的压缩机；所述膨胀机(7)为向心透平膨胀机、轴流膨胀机、活塞膨胀机、螺杆膨胀机或转子膨胀机。
10.根据权利要求1-7任一项所述的热泵机组，其特征在于，所述压缩机(4)、膨胀机(7)和驱动机(9)设置成同轴方式或不同轴方式。
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