CN109780749A - 利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组，所述机组包括准二级（双级）压缩机、室内换热器、经济器、主电子膨胀阀、室外换热器、第一辅助电子膨胀阀、第二辅助电子膨胀阀、蓄能水箱、第一电磁阀、第二电磁阀、循环水泵、四通换向阀、气液分离器。一天当中，在室外气温不是很低的中午，机组有多余的制热量，蓄存在蓄能水箱中；当夜晚室外气温很低时，机组采用蓄热来加热气化压缩机补气，机组从外界吸收的热量相当于室外换热器从环境中吸收的热量与补气从蓄热水中吸收的热量之和，在压缩机工作状态不变时，机组制热量可以提高32%甚至更高，满足机组在超低温环境下的制热要求，从而平衡室外温度的日较差。

Description

利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组

技术领域

本发明涉及一种空气源热泵机组，具体涉及一种在超低温环境时利用蓄热来加热气化压缩机补气、平衡室外温度日较差的准二级（双级）压缩空气源热泵机组。

背景技术

带中间补气的准二级（双级）压缩空气源热泵在室外温度超低时存在制热量不足的问题。如果选用制热量更大的机组型号，虽然能够满足超低温环境时房间的供热需求，但购买空气源热泵的成本会增加；而且，在整个供暖季中超低环境温度的时间并不长，在室外温度较高时机组就不得不以低转速运行，使机组能效比较低，会导致机组的供热季节性能系数下降。

发明内容

针对带中间补气的准二级（双级）压缩空气源热泵存在的上述问题，本发明提供了一种在超低温环境时利用蓄热来加热气化压缩机补气的准二级（双级）压缩空气源热泵机组。一天当中，在室外气温不是很低的中午，准二级（双级）压缩空气源热泵机组有多余的制热量，蓄存在蓄能水箱中；当夜晚室外气温很低时，准二级（双级）压缩空气源热泵机组采用蓄热来加热气化压缩机补气，机组从外界吸收的热量相当于室外换热器从环境中吸收的热量与补气从蓄热水中吸收的热量之和，在压缩机工作状态不变时，机组制热量可以提高32%甚至更高，满足机组在超低温环境下的制热要求，从而平衡室外温度的日较差。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组，包括括准二级（双级）压缩机、室内换热器、经济器、室外换热器、蓄能水箱、循环水泵、四通换向阀和气液分离器，其中：

所述四通换向阀的第一接口与准二级（双级）压缩机的出气口连接，四通换向阀的第二接口与室内换热器的制冷剂进口连接，四通换向阀的第三接口与气液分离器的进口连接，四通换向阀的第四接口与室外换热器的出口连接，在制热模式时，所述四通换向阀的第一接口与第二接口连通，第三接口与第四接口连通；在制冷模式时，第一接口与第四接口连通，第二接口与第三接口连通；

所述气液分离器的出口与准二级（双级）压缩机的进气口连接；

所述室内换热器的出水口一路经第一电磁阀与蓄能水箱的出水口相交后与循环水泵连接，室内换热器的出水口另一路经第二电磁阀与蓄能水箱的进水口连接；

所述室内换热器的进水口与回水连接；

所述室内换热器的制冷剂出口一路经第一辅助电子膨胀阀与经济器的补气支路进口连接，室内换热器的制冷剂出口另一路与经济器的主制冷剂环路的进口连接，室内换热器的制冷剂出口第三路经第二辅助电子膨胀阀与蓄能水箱的制冷剂进口连接；

所述经济器的补气支路出口和蓄能水箱的制冷剂出口相交后与准二级（双级）压缩机的补气口连接；

所述经济器的主制冷剂环路的出口经主电子膨胀阀与室外换热器的进口连接。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明的利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组通过机组在中午室外温度较高时蓄存的热量，在环境温度超低的夜间用来加热气化压缩机补气，来提高机组的制热量，平衡室外气温日较差，满足超低环境温度下房间的热负荷需求。

2、本发明的利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组可以使机组在较高环境温度下保持较高转速，从而达到较高的能效比；而在持续时间较短的超低温环境时，通过蓄热增加机组的制热量，从而提高机组的供热季节性能系数。

3、本发明的利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组可以减小空气源热泵的装机容量，降低初投资。

附图说明

图1为本发明利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组的结构示意图，图中：1-准二级（双级）压缩机；2-室内换热器；3-经济器；4-主电子膨胀阀；5-室外换热器；6-第一辅助电子膨胀阀；7-第二辅助电子膨胀阀； 8-蓄能水箱；9-第一电磁阀；10-第二电磁阀；11-循环水泵；12-四通换向阀；13-气液分离器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

如图1所示，本发明提供的在超低温环境时利用蓄热来加热气化压缩机补气、平衡室外温度日较差的准二级（双级）压缩空气源热泵机组包括准二级（双级）压缩机1、室内换热器2、经济器3、主电子膨胀阀4、室外换热器5、第一辅助电子膨胀阀6、第二辅助电子膨胀阀7、蓄能水箱8、第一电磁阀9、第二电磁阀10、循环水泵11、四通换向阀12、气液分离器13。以制热模式为例，机组各部件的连接关系如下：

所述四通换向阀12的第一接口与准二级（双级）压缩机1的出气口连接，四通换向阀12的第二接口与室内换热器2的制冷剂进口连接，四通换向阀12的第三接口与气液分离器13的进口连接，四通换向阀12的第四接口与室外换热器5的出口连接，且第一接口与第二接口连通，第三接口与第四接口连通；

所述气液分离器13的出口与准二级（双级）压缩机1的进气口连接；

所述室内换热器2的出水口一路通过第一电磁阀9与蓄能水箱8的出水口连接，室内换热器2的出水口另一路通过第二电磁阀10与蓄能水箱8的进水口连接；

所述蓄能水箱8的出水口与循环水泵11连接，如果开启电磁阀9，关闭电磁阀10，两者是串联关系；

所述室内换热器2的制冷剂出口一路通过第一辅助电子膨胀阀6与经济器3的补气支路进口连接，室内换热器2的制冷剂出口另一路与经济器3的主制冷剂环路的进口连接，室内换热器2的制冷剂出口第三路通过第二辅助电子膨胀阀7与蓄能水箱8的制冷剂进口连接；

所述室内换热器2的进水口与回水连接；

所述经济器3的补气支路出口和蓄能水箱8的制冷剂出口相交后与准二级（双级）压缩机1的补气口连接；

所述经济器3的主制冷剂环路出口通过主电子膨胀阀4与室外换热器5的进口连接。

上述准二级（双级）压缩空气源热泵机组的工作过程如下：

1、超低温供暖工况

该热泵机组室外机安装有监测室外环境温度的热电阻，在中午12:00时，若机组监测到的环境温度低于某一值（如-15℃），此时，机组判定为夜间会出现超低温情况，机组开始蓄热。蓄热时，主电子膨胀阀4、第一辅助电子膨胀阀6及第二电磁阀10处于打开状态，而第二辅助电子膨胀阀7和第一电磁阀9处于关闭状态，此时机组的部分制热量被蓄存在蓄能水箱8中，待蓄能水箱8内水温升高到一定值时（如43℃），机组停止蓄热，打开第一电磁阀9，关闭第二电磁阀10。

夜间，当环境温度低于某一值（如-20℃），同时机组的供水（或回水）低于水温设定值3℃时，即认为机组处于超低环境温度，且制热量不足，机组开启利用蓄能水箱8蓄热加热气化压缩机补气模式。此时，主电子膨胀阀4、第二辅助电子膨胀阀7和第一电磁阀9处于开启状态，而第一辅助电子膨胀阀6和第二电磁阀10处于关闭状态。压缩机的补气从蓄能水箱8中吸收热量，从而增大机组的制热量，满足超低环境温度下房间的热负荷需求。

2、低温供暖工况

当环境温度低于5℃且不是超低温供暖工况时，机组的全天制热量均比较充足，此时采用补气模式即可满足热负荷要求，机组主电子膨胀阀4、第一辅助电子膨胀阀6和第一电磁阀9打开，而第二辅助电子膨胀阀7和第二电磁阀10关闭。

3、常规供暖工况

当环境温度大于5℃，机组按照常规空气源热泵运行模式进行供暖即可，不进行补气，机组主电子膨胀阀4、第一电磁阀9打开，而第一辅助电子膨胀阀6和第二辅助电子膨胀阀7及第二电磁阀10关闭。

4、夏季制冷工况

在夏季制冷时，四通换向阀换向，压缩机的高温排气流向室外换热器，而室内换热器成为了蒸发器，制取低温水对房间进行冷却。当室外温度低于某一温度值（如33℃）时，机组主电子膨胀阀4和电磁阀9打开，而第一辅助电子膨胀阀6和第一辅助电子膨胀阀7及第二电磁阀10关闭，机组按普通制冷模式运行；而当环境温度高于该温度值时，机组主电子膨胀阀4、第一辅助电子膨胀阀6及第一电磁阀9打开，而第二辅助电子膨胀阀7和第二电磁阀10关闭，机组按照中间补气模式进行制冷，以提高机组的制冷量。由于制冷工况时，室内外温差一般不会超过20℃，无需采用蓄能水箱。

Claims (7)

1.一种利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组，其特征在于所述机组包括括准二级（双级）压缩机、室内换热器、经济器、室外换热器、蓄能水箱、循环水泵、四通换向阀和气液分离器，其中：

所述四通换向阀的第一接口与准二级（双级）压缩机的出气口连接，四通换向阀的第二接口与室内换热器的制冷剂进口连接，四通换向阀的第三接口与气液分离器的进口连接，四通换向阀的第四接口与室外换热器的出口连接；

所述气液分离器的出口与准二级（双级）压缩机的进气口连接；

所述室内换热器的出水口一路与蓄能水箱的出水口相交后与循环水泵连接，室内换热器的出水口另一路与蓄能水箱的进水口连接；

所述室内换热器的进水口与回水连接；

所述室内换热器的制冷剂出口一路与经济器的补气支路进口连接，室内换热器的制冷剂出口另一路与经济器的主制冷剂环路的进口连接，室内换热器的制冷剂出口第三路经第二辅助电子膨胀阀与蓄能水箱的制冷剂进口连接；

所述经济器的补气支路出口和蓄能水箱的制冷剂出口相交后与准二级（双级）压缩机的补气口连接；

所述经济器的主制冷剂环路的出口与室外换热器的进口连接。

2.根据权利要求1所述的利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组，其特征在于所述机组在制热模式时，四通换向阀的第一接口与第二接口连通，第三接口与第四接口连通；在制冷模式时，第一接口与第四接口连通，第二接口与第三接口连通。

3.根据权利要求1所述的利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组，其特征在于所述室内换热器的出水口经第一电磁阀与蓄能水箱的出水口相交后与循环水泵连接。

4.根据权利要求1所述的利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组，其特征在于所述室内换热器的出水口经第二电磁阀与蓄能水箱的进水口连接。

5.根据权利要求1所述的利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组，其特征在于所述室内换热器的制冷剂出口经第一辅助电子膨胀阀与经济器的补气支路进口连接。

6.根据权利要求1所述的利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组，其特征在于所述室内换热器的制冷剂出口经第二辅助电子膨胀阀与蓄能水箱的制冷剂进口连接。

7.根据权利要求1所述的利用蓄热平衡室外温度日较差的超低环温空气源热泵机组，其特征在于所述经济器的主制冷剂环路的出口经主电子膨胀阀与室外换热器的进口连接。