CN109357438A - 余热回收式的低温空气源热泵除霜系统 - Google Patents

余热回收式的低温空气源热泵除霜系统 Download PDF

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杨建忠
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Abstract

本发明提出了一种余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，包括主路循环制热系统，其特征在于，还包括辅路循环制热系统；所述主路循环制热系统包括主路压缩机、使用侧冷凝器、蓄热式热交换器、主路气液分离器、翅片式换热器；所述翅片式换热器上还设有化霜专用通道，所述化霜专用通道与辅路循环制热系统连接。本发明的辅路循环制热系统利用化霜压缩机将冷媒剂升温，并不直接从制热系统中提取热量，保证了制热系统的稳定运行，同时避免了使用侧水温的波动，从而保证使用侧的舒适度，从而避免能效衰减，提高能效。

Description

余热回收式的低温空气源热泵除霜系统
技术领域
本发明涉及空气源热泵机组技术领域，特别涉及一种余热回收式的低温空气源热泵除霜系统。
背景技术
目前常规空气源热泵存在以下问题：
1、直接利用制热系统产生的热量进行化霜，导致使用侧水温波动，供热不稳定；
2、系统启动频繁，影响主机使用寿命；
3、机组用电负荷瞬间增大，对电网产生冲击；
4、供热系统既要满足使用侧热负荷，又要满足机组化霜所需的热负荷，耗电量大，能效比低；
5、极寒恶劣天气，受化霜时间限制，系统化霜不彻底，导致能效严重衰减；
6、控制逻辑复杂，需要反向化霜模式和制热模式切换。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，解决了使用侧水温波动，供热不稳定的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，包括主路循环制热系统，其特征在于，还包括辅路循环制热系统；所述主路循环制热系统包括主路压缩机、使用侧冷凝器、蓄热式热交换器、主路气液分离器、翅片式换热器；所述主路压缩机的输出端接使用侧冷凝器的输入端，所述使用侧冷凝器的输出端接蓄热式热交换器的左侧输入端，所述蓄热式热交换器的左侧输出端接翅片式换热器的输入端，所述翅片式换热器的输出端接主路气液分离器的输入端，所述主路气液分离器的输出端接回主路压缩机的输入端；所述翅片式换热器上还设有化霜专用通道，所述化霜专用通道与辅路循环制热系统连接。
优选的是，所述辅路循环制热系统包括化霜压缩机、辅路气液分离器。
在上述任一方案中优选的是，所述化霜专用通道的一端与化霜压缩机的输出端连接，所述化霜压缩机的输入端接辅路气液分离器的输出端，所述辅路气液分离器的输入端接所述蓄热式热交换器的右侧输出端，所述蓄热式热交换器的右侧输入端与所述化霜专用通道的另一端连接。
在上述任一方案中优选的是，所述蓄热式热交换器的右侧输入端与所述化霜专用通道的另一端之间还设有辅路节流装置。
在上述任一方案中优选的是，所述翅片式换热器的输入端与蓄热式热交换器的左侧输出端之间还设有主路节流装置。
在上述任一方案中优选的是，所述化霜专用通道上设有温度采集器。
在上述任一方案中优选的是，还包括控制系统，所述控制系统分别连接主路循环制热系统、辅路循环制热系统的控制端。
在上述任一方案中优选的是，所述控制系统分别连接主路压缩机、使用侧冷凝器、蓄热式热交换器、主路气液分离器、翅片式换热器的控制端。
在上述任一方案中优选的是，所述蓄热式热交换器的左侧输入端与右侧输入端的方向相反。
在上述任一方案中优选的是，所述化霜专用通道设置于翅片式换热器易结霜位置。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的辅路循环制热系统是利用化霜压缩机将冷媒剂升温，并不直接从制热系统中提取热量，保证了制热系统的稳定运行，同时避免了使用侧水温的波动，从而保证使用侧的舒适度。
2、本发明的主路循环制热系统负责提供采暖或生活热水，辅路循环制热系统主要负责翅片换热器的化霜工作。为了避免翅片式换热器结霜，辅路循环制热系统中的化霜压缩机启动工作，从蓄热式热交换器中吸收余热，利用蓄热式热交换器中的余热与辅路循环制热系统中的冷媒剂进行换热，使得蓄热式热交换器温度降低，从而增加了过冷度，有利于机组运行，且经过化霜压缩机压缩后进入化霜专用通道，对翅片换热器进行化霜，从而提高整体的工作效率。
3、本发明的辅路循环制热系统与主路循环制热系统相辅相成，能够避免主路循环制热系统结霜，从而保证主路循环制热系统一直工作，避免由于结霜断电。
4、本发明结构简单，无需换向除霜，并且各部件数量较少，能够大大降低制造成本，还可以大范围推广使用。
5、本发明通过温度采集器来检测翅片式换热器内的温度，不受化霜时间控制，实现高效彻底化霜。
6、本发明利用蓄热式热交换器中的余热和少部分电能进行化霜，增加机组过冷度，降低机组耗电量；同时电负荷波动较小，减小对电网的冲击。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图中，1、主路压缩机；2、使用侧冷凝器；3、蓄热式热交换器；4、主路节流装置；5、翅片式换热器；6、主路气液分离器；7、化霜压缩机；8、辅路气液分离器；9、辅路节流装置；
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其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。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。
本发明提供一种余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，参考附图1所示，包括主路循环制热系统、辅路循环制热系统；主路循环制热系统包括主路压缩机1、使用侧冷凝器2、蓄热式热交换器3、主路气液分离器6、翅片式换热器5；主路压缩机1的输出端接使用侧冷凝器2的输入端，使用侧冷凝器2的输出端接蓄热式热交换器3的左侧输入端，蓄热式热交换器3的左侧输出端接翅片式换热器5的输入端，翅片式换热器5的输出端接主路气液分离器6的输入端，主路气液分离器6的输出端接回主路压缩机1的输入端；翅片式换热器5上还设有化霜专用通道，化霜专用通道与辅路循环制热系统连接。翅片式换热器5的输出端与蓄热式热交换器3的左侧输入端之间还设有主路节流装置4。
工作原理：主路循环制热系统工作时，主路压缩机1将进入的冷媒剂气体进行压缩，将冷媒剂气体压缩成高温的冷媒剂液体，高温的冷媒剂液体进入到使用侧冷凝器2中与水进行换热，负责提供采暖或生活热水，将高温的冷媒剂液体的温度降低，降温后的冷媒剂液体进入到蓄热式热交换器3进行再次换热，使得冷媒剂温度进一步降低，然后冷媒剂温度进入到主路节流装置4，由主路节流装置4进行降温降压调节，平衡系统的压力，从主路节流装置4流出的冷媒剂的温度低于室温，因此冷媒剂经翅片式换热器5进行换热，将冷媒剂的温度提高至室温，并将冷媒剂由液体转化为气体；转化后的冷媒剂在进入到主路气液分离器中进行气液分离，气液分离后的冷媒剂再回到主路压缩机1的输入端进行再次的制热循环。
另外，由于翅片式换热器5是将低温的冷媒剂转化为室温，而当室温温度较低时翅片式换热器5容易结霜，从而影响主路循环制热系统的正常制热，因此，本发明在翅片式换热器5内部设置化霜专用通道，利用辅路循环制热系统将产生的热量输送给化霜专用通道，通过化霜专用通道向翅片式换热器5供热，避免翅片式换热器5结霜，从而保证主路循环制热系统的正常制热，避免由于结霜断电，浪费能耗。
下面对辅路循环制热系统进行详细描述：
辅路循环制热系统包括化霜压缩机7、辅路气液分离器8；化霜专用通道的一端与化霜压缩机7的输出端连接，化霜压缩机7的输入端接辅路气液分离器8的输出端，辅路气液分离器8的输入端接蓄热式热交换器3的右侧输出端，蓄热式热交换器3的右侧输入端与化霜专用通道的另一端连接。蓄热式热交换器3的右侧输入端与化霜专用通道的另一端之间还设有辅路节流装置9。
辅路循环制热系统工作时，化霜压缩机7将输入端进入的冷媒剂气体进行压缩，将冷媒剂气体压缩成高温度的冷媒剂液体，高温度的冷媒剂液体进入到化霜专用通道内，给翅片式换热器5内部供热，避免翅片式换热器5结霜，经过化霜专用通道后的冷媒剂温度降低，然后在进入辅路节流装置9进行降温调压，调压后的冷媒剂液体进入到蓄热式热交换器3后与主系统中的冷媒剂进行换热，将辅路循环制热系统中的冷媒剂升温，由液体变为气体，冷媒剂气体在进入到辅路气液分离器8进行气液分离，气液分离后的冷媒剂气体在回到化霜压缩机7的输入端，进行再次循环化霜。
本发明的主路循环制热系统负责提供采暖或生活热水，辅路循环制热系统主要负责翅片换热器的化霜工作。为了避免翅片式换热器结霜，辅路循环制热系统中的化霜压缩机启动工作，将辅路循环制热系统中的冷媒剂由气体压缩至高温液体，然后输送至化霜专用通道，进行化霜；此外，主路循环制热系统循环后，蓄热式热交换器中冷媒剂温度仍高达50℃；利用蓄热式热交换器中的余热与辅路循环制热系统中的冷媒剂进行换热，使得主路循环制热系统中的冷媒剂温度降低，从而增加了过冷度，有利于机组运行。
本发明的辅路循环制热系统是利用化霜压缩机将冷媒剂升温，并不直接从制热系统中提取热量，保证了制热系统的稳定运行，同时避免了使用侧水温的波动，从而保证使用侧的舒适度。
本发明的另一个实施例中，为了检测翅片式换热器5是否结霜，化霜专用通道上设有温度采集器。
工作时，通过温度采集器可以采集化霜专用通道的温度，温度过低，则启动辅路循环制热系统，温度正常，则关闭辅路循环制热系统。
其中，辅路循环制热系统与主路循环制热系统的工作可以通过手动调节控制，也可以通过自动控制。
本发明的另一个实施例中，为了实现自动化控制，还包括控制系统，控制系统分别连接主路循环制热系统、辅路循环制热系统的控制端。
通过控制系统可以实现控制主路循环制热系统、辅路循环制热系统的工作状态。
本发明的另一个实施例中，控制系统分别连接主路压缩机1、使用侧冷凝器2、蓄热式热交换器3、主路气液分离器6、翅片式换热器5的控制端。
此外，控制系统还分别连接化霜压缩机7、辅路气液分离器8、辅路节流装置9，用来控制化霜压缩机7、辅路气液分离器8、辅路节流装置9的工作状态。
本发明的另一个实施例中，温度采集器还可以与控制系统连接，通过温度采集器检测化霜专用通道的温度，进而将检测的温度信号传递给控制系统，由控制系统根据温度值判断翅片式换热器5是否结霜，如果温度过低，则会结霜，由控制系统控制辅路循环制热系统工作，如果温度正常，则不会结霜，辅路循环制热系统不工作。
本发明的另一个实施例中，蓄热式热交换器3的左侧输入端与右侧输入端的方向相反。即蓄热式热交换器3的左侧流向为从上向下，而右侧的流向为从下向上，这样的设计，便于最大化的提高换热效率。
本发明的另一个实施例中，化霜专用通道设置于翅片式换热器5易结霜位置，以便于有针对性的进行化霜，避免浪费能源。
本发明采用双制热循环系统，辅助化霜系统独立进行化霜工作，主路循环制热系统产生的热量仅用于使用侧供热，使用侧水温不受干扰，系统稳定运行。
为了避免辅路循环制热系统结霜，辅路循环制热系统通过蓄热式热交换器3来获取热量，使得冷媒剂的温度不至于过低，从而避免结霜。
本发明还可以减少系统启动频率，延长机组使用寿命。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，包括主路循环制热系统，其特征在于，还包括辅路循环制热系统；所述主路循环制热系统包括主路压缩机、使用侧冷凝器、蓄热式热交换器、主路气液分离器、翅片式换热器；所述主路压缩机的输出端接使用侧冷凝器的输入端，所述使用侧冷凝器的输出端接蓄热式热交换器的左侧输入端，所述蓄热式热交换器的左侧输出端接翅片式换热器的输入端，所述翅片式换热器的输出端接主路气液分离器的输入端，所述主路气液分离器的输出端接回主路压缩机的输入端；所述翅片式换热器上还设有化霜专用通道，所述化霜专用通道与辅路循环制热系统连接。
2.如权利要求1所述的余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，其特征在于，所述辅路循环制热系统包括化霜压缩机、辅路气液分离器。
3.如权利要求2所述的余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，其特征在于，所述化霜专用通道的一端与化霜压缩机的输出端连接，所述化霜压缩机的输入端接辅路气液分离器的输出端，所述辅路气液分离器的输入端接所述蓄热式热交换器的右侧输出端，所述蓄热式热交换器的右侧输入端与所述化霜专用通道的另一端连接。
4.如权利要求2或3所述的余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，其特征在于，所述蓄热式热交换器的右侧输入端与所述化霜专用通道的另一端之间还设有辅路节流装置。
5.如权利要求1所述的余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，其特征在于，所述翅片式换热器的输入端与蓄热式热交换器的左侧输出端之间还设有主路节流装置。
6.如权利要求1所述的余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，其特征在于，所述化霜专用通道上设有温度采集器。
7.如权利要求1所述的余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统分别连接主路循环制热系统、辅路循环制热系统的控制端。
8.如权利要求7所述的余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，其特征在于，所述控制系统分别连接主路压缩机、使用侧冷凝器、蓄热式热交换器、主路气液分离器、翅片式换热器的控制端。
9.如权利要求1所述的余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，其特征在于，所述蓄热式热交换器的左侧输入端与右侧输入端的方向相反。
10.如权利要求1所述的余热回收式的低温空气源热泵除霜系统，其特征在于，所述化霜专用通道设置于翅片式换热器易结霜位置。
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