CN108662649A - 一种空气源温度可控的热泵供暖装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空气源温度可控的热泵供暖装置，该热泵供暖装置包括第一箱体，所述第一箱体被第一隔板和第二隔板从下往上依次分割成第一区域、第二区域和第三区域。所述的第一区域内设置有压缩机、气液分离器、贮液器和冷凝器。所述的第二区域内设置有水箱。所述的第三区域内设置有一上端开口的第二箱体，所述的第二箱体内从下往上依次设置有换热管和蒸发器。所述的水箱分别通过管路与太阳能集热器和换热管形成循环回路。所述第一箱体的顶部设置有风机。所述第一箱体和第二箱体左右两侧与换热管相对应的位置上分别设置有格栅板。该装置可以对进口空气进行加热，以保证进口空气的温度，避免低温环境导致的热泵性能衰减以及不能启动的问题。
Description
技术领域
本发明涉及热泵技术领域，具体地说是一种空气源温度可控的热泵供暖装置。
背景技术
为防霾治霾，清洁采暖呼吁下的“煤改电”、“煤改气”呼声日益高涨，在“煤改电”政策背景下，高效、节能、环境适应性强的供暖、供热产品需求量巨大，具有良好的市场前景。
空气源热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术，以制冷剂为媒介，压缩机把低温低压气态冷媒转换成高压高温气态，高温高压的气态冷媒在冷凝器中与水或者空气进行热交换，制取热水或热风，与此同时高温高压的气态冷媒被冷凝为液态。然后高压液态冷媒通过膨胀阀减压，压力下降，变为低温低压的液态冷媒，具有吸热蒸发的能力。低温低压的液态冷媒经过蒸发器吸收空气中的热量自身蒸发，由液态变为气态，变成低温低压的气态冷媒，再由压缩机吸入进行压缩，如此往复循环，不断地从空气中吸热，而在水侧(空气侧)换热器放热，制取热风或者热水。
通过上述原理可知，空气源热泵是以室外空气作为热源侧载能介质的冷热源设备，环境温度会严重影响热泵的效率。当室外环境温度低时，蒸发温度低、压缩比大导致制热量小、能效比低、压缩机排气温度过高，有时甚至出现不能启动的问题。另外环境温度过低还容易使室外换热器结霜，加剧性能的下降。
因此低温环境下的热泵性能改善和融霜问题一直是困扰其应用于寒冷地区供暖难题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种空气源温度可控的热泵供暖装置，该装置可以对环境空气进行加热，以保证进口空气的温度，避免低温环境导致的热泵性能衰减以及不能启动的问题。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种空气源温度可控的热泵供暖装置，包括第一箱体、第一隔板和第二隔板，所述的第一隔板和第二隔板将所述第一箱体的内部空间从下往上依次分割成第一区域、第二区域和第三区域；
所述的第一区域内设置有压缩机、气液分离器、贮液器和冷凝器；
所述的第二区域内设置有水箱，所述的水箱上分别设置有第一进水口、第一出水口、第二进水口和第二出水口；
所述的第三区域内设置有一上端开口的第二箱体，所述的第二箱体内从下往上依次设置有换热管和蒸发器；
所述的第一进水口通过第一管道与太阳能集热器的出水口相连，所述的第一出水口通过第二管道与太阳能集热器的进水口相连，所述的第一管道上设置有第一循环泵；
所述的第二出水口通过第三管道与换热管的进水口相连，所述的第二进水口通过第四管道与换热管的出水口相连，所述的第三管道上设置有第二循环泵；
所述第一箱体的顶部设置有风机；
所述第一箱体和第二箱体左右两侧与换热管相对应的位置上分别设置有格栅板。
进一步地，所述水箱的外侧设置有保温层。
进一步地，所述的水箱内转动设置有搅拌轮。
进一步地，所述的第一管道的出水口位于所述搅拌轮的右上方。
进一步地，所述搅拌轮的叶片的右侧设置有集水槽。
进一步地，所述的水箱内设置有加热管和温度传感器。
进一步地，所述的第二箱体内分别设置有进水室和出水室，所述第三管道的出水口与所述的进水室相连通，所述第四管道的进水口与所述的出水室相连通，所述的换热管为多条，且所述换热管的进水口和出水口分别与所述的进水室和出水室相连通。
进一步地，所述的蒸发器设置有两组，且呈镜像倾斜设置，所述的蒸发器通过U型支架与所述的第二箱体固定连接。
本发明的有益效果是：
1、可以根据环境温度对进口空气进行加热，使得空气源热泵的进口空气温度可调，避免了低温环境导致的热泵性能衰减以及不能启动的问题，保证了热泵性能的可靠性。
2、可有效避免低温下蒸发器结霜导致的换热性能下降问题，通过提高进口空气的温度达到防止结霜、除霜的目的。
3、本装置通过太阳能对进口空气进行加热，节能环保。
4、通过在水箱内设置搅拌轮，可以对水箱内的水进行搅拌，以保证水箱内水温的一直，另外该搅拌轮在转动的过程中不需要消耗任何能源，即可达到搅拌的目的，节能环保。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A部分的放大结构示意图；
图3为图1中B部分的放大结构示意图；
图4为图1中C部分的放大结构示意图；
图5为搅拌轮的立体结构示意图；
图6为第二箱体的右视图；
图7为蒸发器和U型支架连接的结构示意图。
图中：1-第一箱体，11-第一隔板，12-第二隔板，21-压缩机，22-气液分离器，23-贮液器，24-冷凝器，3-水箱，31-搅拌轮，311-斜板，312-堵板，4-第二箱体，41-换热管，42-蒸发器，421-U型支架，43-进水室，44-出水室，51-第一管道，52-第二管道，53-第三管道，54-第四管道，6-风机，7-格栅板。
具体实施方式
为了方便描述，现定义坐标系如图1所示。
如图1所示，一种空气源温度可控的热泵供暖装置包括第一箱体1，所述的第一箱体1内从下往上依次设置有第一隔板11和第二隔板12，所述的第一隔板11和第二隔板12将所述第一箱体1的内部空间从下往上依次分割成第一区域、第二区域和第三区域。
作为一种具体实施方式，本实施例中所述的第一箱体1由框架和包覆于所述框架外侧的板材组成，所述的框架由型钢焊接而成。
所述的第一区域内设置有压缩机21、气液分离器22、贮液器23和冷凝器24。
所述的第二区域内设置有水箱3，所述水箱3的右侧面上设置有第一进水口和第一出水口，所述的水箱3的左侧面上设置有第二进水口和第二出水口。其中所述的第一进水口通过第一管道51与太阳能集热器的出水口相连，所述的第一出水口通过第二管道52与太阳能集热器的进水口相连。所述的水箱3和太阳能集热器形成一个闭式的循环系统，且所述水箱3和太阳能集热器的循环管路上设置有第一循环泵。作为一种具体实施方式，本实施例中所述的第一管道51上设置有第一循环泵(图中未视出)。
在这里所述的太阳能集热器即为常说的太阳能热水器，属于现有技术在此不再赘述。
所述的第三区域内设置有一上端开口的第二箱体4，所述的第二箱体4内从下往上依次设置有换热管41和蒸发器42。
所述换热管41的进水口通过第三管道53与所述水箱3的第二出水口相连，所述换热管41的出水口通过第四管道54与所述水箱3的第二进水口相连。所述的换热管41和水箱3形成了一个闭式的循环系统，且所述换热管41和水箱3之间的循环管路上设置有第二循环泵。作为一种具体实施方式，本实施例中所述的第三管道53上设置有第二循环泵(图中未视出)。
如图6和图7所示，所述的蒸发器42设置有两组，且呈镜像倾斜设置。所述蒸发器42的左、右两侧分别设置有截面呈U型的U型之间，所述的蒸发器42通过U型支架421与所述的第二箱体4固定连接。
所述第一箱体1的顶部设置有风机6。
所述第一箱体1和第二箱体4左右两侧与换热管41相对应的位置上分别设置有允许空气通过的格栅板7。
在这里，所述的压缩机21、气液分离器22、贮液器23、冷凝器24和蒸发器42属于现有热泵设备中常用的组成单元，其之间的连接关系也与现有热泵设备相同，属于现有技术，在此不再赘述。
工作时：
1、在压缩机21、气液分离器22、贮液器23、冷凝器24和蒸发器42所形成的循环系统内：气态制冷剂在压缩机21内为高温高压的状态，后经过冷凝器24液化放热，放出的热量传给水或者空气，获取热水或者热风用于供暖。放热后的制冷剂经过膨胀阀减压，变成低温低压的液态后，经过蒸发器42吸收空气中的热量自身蒸发，由液态变为气态。
2、在水箱3和太阳能集热器所形成的循环系统内：水在太阳能集热器内被加热，并通过第一循环泵输送到水箱3内，从而对水箱3内的水进行加热。
3、在换热管41和水箱3所形成的循环系统内：通过第二循环泵将水箱3内的热水输送到换热管41内。与此同时，通过风机6的作用，外界的空气通过格栅板7进入第二箱体4内，并与第二箱体4内的换热管41进行换热，然后被加热的空气向上运动与蒸发器42发生热交换，对蒸发器42内的低温低压的液态冷媒进行加热，使其变成气态冷媒。换热管41内经过换热后的水在第二循环泵的作用下再回到水箱3内。
当需要对空气的加热温度进行调节时，可以通过改变第一循环泵的功率，从而改变太阳能集热器内水的流速，通过控制水在太阳能集热器内存在的时间来改变水的温升，从而控制水箱3中水的温度，进而控制换热管41内水的温度，最终使空气的温度得到控制。
进一步地，提高水箱3的保温效果，避免热量流失，所述水箱3的外侧设置有保温层，所述的保温层由岩棉、珍珠棉或聚氨酯制作而成。
进一步地，为了保证水箱3内水温的均匀，如图1所示，所述的水箱3内设置有沿前后方向布置的搅拌轮31，所述的搅拌轮31与所述的水箱3转动连接。所述的第一管道51的出水口位于所述搅拌轮31的右半部分的上方。这样，当太阳能集热器内的水通过第一管道51流入水箱3内时，便会向下冲击搅拌轮31的叶片，从而使搅拌轮31转动，将位于搅拌轮31右侧的热水拨动到搅拌轮31的左侧，从而保证水箱3内水温的均匀。
进一步地，由于在实际的使用过程中，需要调整太阳能集热器内的水的流速来调节水的温升，因此会存在水流速度较慢的情况，从而导致从第一管道51内流出的水不足以冲击搅拌轮31的叶片使其转动。为了解决这一问题，如图4和图5所示，所述搅拌轮31的叶片的右侧设置有向右上方倾斜的斜板311，所述的斜板311和叶片之间位于所述叶片的前、后两端分别设置有堵板312，所述的叶片、斜板311和堵板312共同形成了集水槽。这样，即使从第一管道51流出的水不足以冲击搅拌轮31的叶片使其转动，但是从第一管道51流出的水会储存在集水槽内，由于所述的集水槽是偏置的，因此当储存的水达到一定的重量时，会在重力的作用下使搅拌轮31发生转动。
进一步地，为了提高本装置的适应性，所述的水箱3内设置有加热管和温度传感器，温度传感器向控制器发出信号，控制器通过温度传感器发出的反馈信号控制加热器对水箱3内的水进行加热。这样当遇到阴天的时候，可以通过加热管对水箱3内的水进行加热。
进一步地，为了加大换热管41的换热面积，如图2和图3所示，所述的第二箱体4内分别设置有进水室43和出水室44，所述第三管道53的出水口与所述的进水室43相连通，所述第四管道54的进水口与所述的出水室44相连通。所述的换热管41为多条，且多条所述换热管41的进水口分别与所述的进水室43相连通，多条换热管41的出水口分别与所述的出水室44相连通。
Claims (8)
1.一种空气源温度可控的热泵供暖装置，其特征在于：包括第一箱体、第一隔板和第二隔板，所述的第一隔板和第二隔板将所述第一箱体的内部空间从下往上依次分割成第一区域、第二区域和第三区域；
所述的第一区域内设置有压缩机、气液分离器、贮液器和冷凝器；
所述的第二区域内设置有水箱，所述的水箱上分别设置有第一进水口、第一出水口、第二进水口和第二出水口；
所述的第三区域内设置有一上端开口的第二箱体，所述的第二箱体内从下往上依次设置有换热管和蒸发器；
所述的第一进水口通过第一管道与太阳能集热器的出水口相连，所述的第一出水口通过第二管道与太阳能集热器的进水口相连，所述的第一管道上设置有第一循环泵；
所述的第二出水口通过第三管道与换热管的进水口相连，所述的第二进水口通过第四管道与换热管的出水口相连，所述的第三管道上设置有第二循环泵；
所述第一箱体的顶部设置有风机；
所述第一箱体和第二箱体左右两侧与换热管相对应的位置上分别设置有格栅板。
2.根据权利要求1所述的一种空气源温度可控的热泵供暖装置，其特征在于：所述水箱的外侧设置有保温层。
3.根据权利要求1所述的一种空气源温度可控的热泵供暖装置，其特征在于：所述的水箱内转动设置有搅拌轮。
4.根据权利要求3所述的一种空气源温度可控的热泵供暖装置，其特征在于：所述的第一管道的出水口位于所述搅拌轮的右上方。
5.根据权利要求4所述的一种空气源温度可控的热泵供暖装置，其特征在于：所述搅拌轮的叶片的右侧设置有集水槽。
6.根据权利要求1所述的一种空气源温度可控的热泵供暖装置，其特征在于：所述的水箱内设置有加热管和温度传感器。
7.根据权利要求1所述的一种空气源温度可控的热泵供暖装置，其特征在于：所述的第二箱体内分别设置有进水室和出水室，所述第三管道的出水口与所述的进水室相连通，所述第四管道的进水口与所述的出水室相连通，所述的换热管为多条，且所述换热管的进水口和出水口分别与所述的进水室和出水室相连通。
8.根据权利要求1所述的一种空气源温度可控的热泵供暖装置，其特征在于：所述的蒸发器设置有两组，且呈镜像倾斜设置，所述的蒸发器通过U型支架与所述的第二箱体固定连接。
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