CN109405131A - 一种通过改变空气状态改善空气源热泵的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过改变空气状态改善空气源热泵的方法及系统，本发明通过增加空气源热泵的空气源换热器的翅片管之间的空间间距，并在该空间间距内设置空气状态改变装置，构成复合型空气源换热系统，使得空气源热泵在制冷时冷凝温度降低，或在制热时蒸发温度升高，所谓的空气状态改变装置至少实现以下任意一项的改变：空气温度的改变，或空气中水的含量的改变。本发明提供的方法和系统，具有简单，经济，高效，实用等优点，可以方便地用于现有空气源热泵系统的改进。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过改变空气状态改善空气源热泵的方法及系统，尤其涉及一种通过对空气加湿来改善空气源热泵的方法及系统。
背景技术
目前的空调制冷系统的主机，基本上可以分为三种情况，其一为采用冷却塔的水冷冷水机，其二为空气源热泵系统，其三为采用蒸发式冷凝器的冷水机或热泵系统。采用的冷却塔的冷水机，其制冷效率高，但不能制热，冷却水系统复杂。采用蒸发式冷凝器的系统，制冷时其效率叫空气源风冷热泵系统效率高，制热效果差，蒸发式冷凝器采用金属板或金属管，通过其表面水蒸发冷却金属板内或金属管内的氟利昂。蒸发式冷凝器的主要缺点是成本较高，水易在金属表面产生结垢，影响换热效果，制热效果差。风冷空气源热泵系统的主要缺点是制冷效率低，但具有系统简单，成本低，可以有效利用环境空气制热。
发明内容
本发明利用现有空气源热泵的基本结构和零部件，通过改变空气状态的方法改善空气源热泵的制冷性能，同时保留了空气源热泵制热效果好，系统简单，成本低等优点。
本发明采用如下技术方案：一种通过改变空气状态改善空气源热泵的方法，增加空气源热泵的空气源换热器的翅片管之间的空间间距，并在该空间间距内设置空气状态改变装置，使得空气源热泵在制冷时冷凝温度降低，或在制热时蒸发温度升高，所谓的空气状态改变装置至少实现以下任意一项的改变：空气温度的改变，或空气中水的含量的改变。
进一步地，还在空气源换热器的上游设置一个空气状态改变装置，用于在空气与空气源换热器的翅片管换热器换热前，改变空气状态。
进一步地，所述的空气状态改变装置为等焓加湿装置，用于降低热泵制冷时的冷凝温度。作为优选方案，等焓加湿装置为填料加湿装置。更选优选地，热泵制热时，加湿装置采用升降装置升起，用于分隔空气源换热器的进气和排气。
一种复合型空气源换热系统，系统含有翅片管换热器和空气状态改变装置，翅片换热器含有多排翅片管，空气状态改变装置设置在两排翅片管之间，翅片管换热器为空气与氟利昂的换热器。作为优选方案，翅片管换热器的上游也设置了空气状态改变装置。
进一步地，所述的空气改变装置为加湿装置。
一种空气源热泵系统，进一步地，系统含有上述的复合型空气源换热系统、风机和换热器，换热器与复合型空气源换热系统通过位于制冷剂管道中的流体实现热交换；风机向复合型空气源换热系统引入空气；复合型空气源换热系统从环境空气中取热，或向环境空气散热，换热器完成氟利昂与需要换热的对象的换热。
进一步地，所述的复合型空气源换热系统中的空气状态改变装置为加湿器。
进一步地，加湿器为填料加湿装置。
进一步地，还包括用于对填料加湿装置进行升降的升降装置。
进一步地，还包括隔离板，用于隔离复合型空气源换热系统的进风与出风。
本发明的有益效果在于：本发明提供的方法和系统，具有简单，经济，高效，实用等优点，可以方便地用于现有空气源热泵系统的改进。
附图说明
图1为本发明基本原理图一；
图2为图1的焓湿图；
图3为本发明基本原理图二；
图4为图3的焓湿图；
图5为本发明基本原理图三；
图6为本发明基本原理图四；
图7、图8、图9为本发明的复合换热器的三种结构；
图10为本发明的热泵系统图一；
图11为本发明的热泵系统图二；
图12为本发明的热泵系统图三；
图13为本发明的热泵系统图四；
图14为本发明的热泵系统图五；
图15为本发明的热泵系统图六；
图16为本发明的热泵系统图七；
图17为本发明的热泵系统图八。
具体实施方式
如图1、图3，图5，图6所示，增加空气源热泵的空气源换热器的翅片管之间的空间间距，并在该空间间距内设置空气状态改变装置，使得空气源热泵在制冷时冷凝温度降低，或在制热时蒸发温度升高，所谓的空气状态改变至少包括以下任意一项的改变，空气温度的改变，或空气中水的含量的改变。对于目前空调系统常用的套装翅片管，则需要先将翅片分离，使得各个翅片管独立，翅片管之间预留一定空间间距，在该空间间距内设置空气状态改变装置。
图1中，空气源换热器2有两排排翅片管，在两排翅片管之间设置加湿器1，制冷时，环境空气A1先经过第一排翅片管被加热变为A2，然后经过加湿器1被加湿冷却变为A3,最后经过第二排翅片管被加热变为A4,热泵制冷时，其焓湿图过程如图2所示。
图3中在第一排翅片管上游增加了加湿器3，环境空气A1先经过加湿器3被冷却变为A2，再经过第一排翅片管被加热变为A3，然后经过加湿器1被加湿冷却变为A4,最后经过第二排翅片管被加热变为A5,其焓湿图过程如图4所示。
图3比较适合环境空气比较干燥的情况，对于环境湿度大的情况，加湿器3加湿效果不佳，所以可以采用图1的形式，而不设置加湿器3.
对于环境湿度大的情况，尽管加湿效果不佳，仍然可以利用加湿器3产生液态微雾水到空气中，加湿器可采用离心加湿器，超声波加湿器等，液体微雾水会在翅片管换热过程中蒸发，图4中的A2至A3的过程就不是等湿升温过程，而是加湿升温过程。微雾水的蒸发有可能会导致翅片表面的腐蚀或者结垢等，对翅片表面进行处理可以避免腐蚀等问题。
图4中的焓湿图显示，采用本发明的方法，空气温度最高为环境温度，而常规的空气源热泵制冷时，环境空气经过空气源换热器后，升高温度一般为8-10℃，举例来说，如果环境温度为35℃，环境空气经过常规热泵系统的空气源换热器，即冷凝器后，升高温度至43-45℃，其热泵冷凝温度约为50-52℃。而采用本发明图3，图4所示系统，环境空气经过空气源换热器器后，温度仍然为35℃，冷凝温度为42℃左右，冷凝温度大大降低。
图5中在两排翅片管之间设置了换热装置5，可以利用空气源以外的冷热源，如在热泵制热时，可以部分利用地热，太阳能等，在热泵制冷时，可以利用地冷，或者其它冷却水等，同时，在制热时，也可以利用热泵本身产生的热水，进行除霜等，在制冷时，也可以利用热泵本身产生的冷水降低冷凝温度，提高机组的可靠性，特别在高温，如中东沙漠地区。
图6与图1、图3和图5不同，在于其有三排翅片管，三排翅片管分开后，设置了两个加湿装置。
图7中由翅片管和加湿器构成的复合型空气源换热系统，“口”字型布置，四周进风，中间排风。
图8中由翅片管和加湿器构成的复合型空气源换热系统，“L”字型布置。
图9中由翅片管和加湿器构成的复合型空气源换热系统，“U”字型布置
图10为本发明的热泵系统一，热泵系统100含有复合型空气源换热系统、风机103、压缩机101、节流结构102，制冷剂管道R，换热器，及框架等。复合型空气源换热系统，由加湿器1和翅片管2，水槽105、水管106，水泵107。制冷时，复合型空气源换热系统向环境空气散热，来自环境的空气，即进风经过第一排翅片管被氟利昂加热，然后经过加湿器被加湿冷却，然后经过第二排翅片管升温，水槽中的水在泵107驱动下通过水管106送到加湿器上部，加湿器可为填料加湿器，水和空气接触被加湿降温。水槽上连接有排水管可以定期排水，同时连接有补水管。
热泵制热时，复合型空气源换热系统从环境空气中取热，加湿器不工作，可以抽出，或者如图14所示，升至顶部，用于隔离进气和排气。
换热器一般用来加热或冷却空气，或者水，当然也可以用来加热其它对象，如直接加热或冷却建筑物的墙体，或直接加热冷却工艺过程的物质等。
图11的系统110与图10不同在于增加了隔离板104，用于隔离进气和排气，避免二者的混合，尤其对于冬季制热工况有意义，制热时，排气温度低，而温度低的空气会下沉，导致进气和排气混合，隔离板104引导排气向上，避免混合。
图12的系统120与图10不同在于增加了辅助换热器108，可对循环水进行加热或者冷却。
图13与图10不同在于，直接从外部拥入水，而无需采用泵。
图14将复合型空气换热系统在冬季制热时升至顶部，用于隔离进气和排气，其作用与图11中的隔离板104相同，同时也减少了复合型空气换热系统在冬季制热运行时的空气阻力。
图15与图10唯一不同在于，在翅片管上游直接了加湿器
图16与图17与图10不同在于，复合型空气换热系统分为两组，对称布置。
图16与图17不同，一个的复合型空气换热系统为垂直布置，一个为倾斜布置。
Claims (10)
1.一种通过改变空气状态改善空气源热泵的方法，其特征在于，增加空气源热泵的空气源换热器的翅片管之间的空间间距，并在该空间间距内设置空气状态改变装置，使得空气源热泵在制冷时冷凝温度降低，或在制热时蒸发温度升高，所谓的空气状态改变装置至少实现以下任意一项的改变：空气温度的改变，或空气中水的含量的改变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还在空气源换热器的上游设置一个空气状态改变装置，用于在空气与空气源换热器的翅片管换热器换热前，改变空气状态。
3.根据权利要求1，2所述的方法，其特征在于，所述的空气状态改变装置为等焓加湿装置，用于降低热泵制冷时的冷凝温度。作为优选方案，等焓加湿装置为填料加湿装置。更选优选地，热泵制热时，加湿装置采用升降装置升起，用于分隔空气源换热器的进气和排气。
4.一种复合型空气源换热系统，其特征在于，系统含有翅片管换热器和空气状态改变装置，翅片换热器含有多排翅片管，空气状态改变装置设置在两排翅片管之间，翅片管换热器为空气与氟利昂的换热器。作为优选方案，翅片管换热器的上游也设置了空气状态改变装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的空气改变装置为加湿装置。
6.一种空气源热泵系统，其特征在于，系统含有权利要求4所述的复合型空气源换热系统、风机和换热器，换热器与复合型空气源换热系统通过位于制冷剂管道中的流体实现热交换；风机向复合型空气源换热系统引入空气；复合型空气源换热系统从环境空气中取热，或向环境空气散热，换热器完成氟利昂与需要换热的对象的换热。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的复合型空气源换热系统中的空气状态改变装置为加湿器。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，加湿器为填料加湿装置。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括用于对填料加湿装置进行升降的升降装置。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括隔离板，用于隔离复合型空气源换热系统的进风与出风。
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