CN110332584A - 多个压缩机并联的热管式供热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了多个压缩机并联的热管式供热装置，该装置包括第一压缩机、第二压缩机、第一室外换热器、第二室外换热器、热管式辐射换热器、第一节流阀、第二节流阀及管路。系统内充注制冷剂。其主要发明点包括：首先，由多台压缩机并联驱动热管换热器进行供热，通过控制并联压缩机的启停，实现热泵驱动热管换热系统的容量调节；其次，在热泵驱动热管加热过程中实现除霜不停机，并利用部分机组制出来的热量来保证除霜期间室内的舒适性。

Description

多个压缩机并联的热管式供热装置
技术领域
本发明涉及一种多个压缩机并联的热管式供热装置，属于蒸汽压缩式制冷/热泵技术领域。
背景技术
热泵驱动热管式供热装置是一种新型节能环保的供暖设备，以消耗部分高品位能使热量从低品位热源流向高位热源的装置。对于目前，常见的热泵驱动热管式供热装置一般采用定频或变频压缩机来进行制冷剂的压缩及输送，对于定频压缩机存在频繁启停问题，并且主机的制冷量无法调节，对于变频压缩机来说节能效果也欠佳，因为带能量调节的单台压缩机在部分负荷条件下工作时，虽然制冷剂气体压缩功几乎是随制冷量减小而成比例地减少，但整台压缩机的机械功耗却几乎维持不变。除此之外，热泵驱动热管式供热装置在冬季除霜时采用制冷剂逆循环除霜，也会存在室内的温度波动问题。
综上，为了解决热管式供热装置的上述问题，即定频系统频繁启停、制冷量无法调节；变频系统功耗较大、不节能；除霜过程温度波动较大等技术问题，需要对现有的热泵驱动热管辐射供热装置进行进一步的改进与创新。
发明内容
本发明提供了一种多个压缩机并联的热管式供热装置，以解决现有热管辐射供热系统中存在的定频压缩机频繁启停、制冷量无法调节；变频压缩机功耗较大、不节能；系统除霜过程温度波动较大等技术问题。首先通过多台压缩机并联驱动热管换热器进行供热，控制并联压缩机的启停，实现热泵驱动热管换热系统的容量调节。其次在热泵驱动热管加热过程中实现除霜不停机，利用部分机组制出来的热量来保证除霜期间室内的舒适性。
本发明采用的技术方案为多个压缩机并联的热管式供热装置，包括第一压缩机(1)、第二压缩机(2)、第一室外换热器(3)、第二室外换热器(4)、第一节流阀(5)、第二节流阀(6)和热管式辐射换热器(7)。热管式辐射换热器(7)上设有热管式辐射换热器第一进口(8)、热管式辐射换热器第一出口(9)、热管式辐射换热器第二进口(10)和热管式辐射换热器第二出口(11)；
第一压缩机(1)的进出口与第一室外换热器(3)、热管式辐射换热器第一进口(8)相连，第二压缩机(2)的进出口与第二室外换热器(4)、热管式辐射换热器第二进口(10)相连，第一节流阀(5)的两个接口分别与第一室外换热器(3)和热管式辐射换热器第一出口(9)相连，第二节流阀(6)的两个接口分别与第二室外换热器(4)和热管式辐射换热器第二出口(11)相连。
热管式辐射换热器(7)由两个或多个单独的冷凝盘管组合而成，其中热管式辐射换热器第一进口(8)和热管式辐射换热器第一出口(9)与一个独立的冷凝盘管连通，热管式辐射换热器第二进口(10)与热管式辐射换热器第二出口(11)与另外一个独立的冷凝盘管连通。
第一压缩机(1)与热管式辐射换热器第一进口(8)相连，第二压缩机(2)与热管式辐射换热器第二进口(10)相连，组成两套独立的完整的制热系统。第一压缩机(1)与第二压缩机(2)中的一台也能够与热管式辐射换热器(7)的出口相连，对应的节流阀与热管式辐射换热器(7)的进口相连，实现反向循环供热。
组成独立系统的压缩机数量大于等于两台。
采用的多台压缩机的容量大小、可以一致也可以不一致，可以采用定频压缩机也可以采用变频压缩机。
热管式辐射换热器的数量可以是单台也可以是多台，可以采用串联结构也可以采用并联结构。
热管系统中充注的制冷剂包括R134a、R410A等环保制冷工质，也可以是水溶液、乙醇或R600a等无机工质或混合物。
本发明专利首次提出了带有多个压缩机并联的热管式供热机组的循环原理及构造方法。传统的多个压缩机并联系统都是应用在大中型空气源热泵或中央空调系统中，其构造原理是多台压缩机共用同一路水路，或多台压缩机的氟路混合在一起。热泵驱动热管供热装置是一种新型的家用供热装置。本发明提出的多台压缩机并联的思路，旨在解决其能量调节、除霜时温度波动的问题，并提升多台室内机末端表面温度均匀性的问题。
具体优势及原理如下：
1、采用多台并联后，可以避免单台启停带来的暖气片表面温暖的大幅度波动，进而避免室内温度发生较大的波动，提高采暖舒适度。多台并联机的每一台压缩机都相对较小，多个压缩机轮换启停。这样，即便存在某一台压缩机的启停，由于冷凝端共用，暖气片表面的温度波动程度会大幅度降低。
2、采用多台并联后，如果其中的一台采用变频控制，基本能够彻底消除暖气表面的温度波动。
3、多台并联后，多个压缩机可以停机轮换除霜，这样不仅能够充分利用共用的冷凝器中的热量，使得除霜更加彻底，而且能够减小除霜时引起的暖气片表面温度波动。
4、多台并联的热管制热机组中，多个压缩机进入热管组的方向可以同向也可以从不同的方向进入到热管机组内。当进入到热管机组内的方向不同时(即逆向进入热管末端)，能够消除多个串联热管末端温度的差异，使得多个末端的温度更加均匀。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
图1是本发明提供的两台压缩机并联的热管式辐射供热装置的结构示意图，带一台室内机。
图2是本发明提供的一种热管式室内换热器结构示意图。
图中，8、热管辐射换热器第一进口，9、热管辐射换热器第一出口，10、热管辐射换热器第二进口，11、热管辐射换热器第二出口，19、热管式辐射换热器壳体，20、第一冷凝盘管，21、第二冷凝盘管，22、制冷工质，23、热管式辐射换热器填料。
图3是本发明提供的三台压缩机并联的热管式辐射供热装置的结构示意图。
图中，1、第一压缩机，2、第二压缩机，3、第一室外换热器，4、第二室外换热器，5、第一节流阀，6、第二节流阀，7、热管辐射换热器，8、热管辐射换热器第一进口，9、热管辐射换热器第一出口，10、热管辐射换热器第二进口，11、热管辐射换热器第二出口，12、第三压缩机，13、第三室外换热器，14、第三节流阀，15、热管辐射换热器第三进口，16、热管辐射换热器第三出口。
图4是本发明提供的两台压缩机并联的热管式辐射供热装置的结构示意图，带三台串联的室内机。
图中，1、第一压缩机，2、第二压缩机，3、第一室外换热器，4、第二室外换热器，5、第一节流阀，6、第二节流阀，7、热管辐射换热器a，8、热管辐射换热器第一进口，9、热管辐射换热器第一出口，10、热管辐射换热器第二进口，11、热管辐射换热器第二出口，17、热管辐射换热器b，18、热管辐射换热器c。
图5是本发明提供的两台压缩机并联的热管式辐射供热装置除霜过程的结构示意图。
图中，1、第一压缩机，2、第二压缩机，3、第一室外换热器，4、第二室外换热器，5、第一节流阀，6、第二节流阀，7、热管辐射换热器，8、热管辐射换热器第一进口，9、热管辐射换热器第一出口，10、热管辐射换热器第二进口，11、热管辐射换热器第二出口。
图6是本发明提供的两台压缩机并联的热管式辐射供热装置存在反向连接时的结构示意图。
图中，1、第一压缩机，2、第二压缩机，3、第一室外换热器，4、第二室外换热器，5、第一节流阀，6、第二节流阀，7、热管辐射换热器，8、热管辐射换热器第一进口，9、热管辐射换热器第一出口，10、热管辐射换热器第二进口，11、热管辐射换热器第二出口。
图7暖气片表面温度分布图。
图8结除霜过程暖气片表面温度分布图。
图9不同暖气片表面温度分布图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
实施例1：
如图1所示，一种多个压缩机并联的热管式供热装置，包括第一压缩机(1)、第二压缩机(2)、第一室外换热器(3)、第二室外换热器(4)、第一节流阀(5)、第二节流阀(6)、热管式辐射换热器(7)。第一压缩机(1)的进出口与第一室外换热器(3)、热管式辐射换热器第一进口(8)相连，压缩机(2)的进出口与第二室外换热器(4)、热管式辐射换热器第二进口(10)相连，第一节流阀(5)的两个接口分别与第一室外换热器(3)和热管式辐射换热器第一出口(9)相连，第二节流阀(6)的两个接口分别与第二室外换热器(4)和热管式辐射换热器第二出口(11)相连。
所述的一种多个压缩机并联的热管式供热装置，其特征在于：热管式辐射换热器由2个或多个单独的冷凝盘管组合而成，其中第一进口和第一出口与一个独立的冷凝盘管连通，第二进口与第二出口与另外一个独立的冷凝盘管连通。
所述的一种多个压缩机并联的热管式供热装置，其特征在于：第一压缩机(1)与热管式辐射换热器第一进口(8)相连，第二压缩机(2)与热管式辐射换热器第二进口(10)相连，组成两套独立的完整的制热系统。其中的一台压缩机也可以与热管式辐射换热器的出口相连，对应的节流阀与热管式辐射换热器的进口相连，实现反向循环供热。
所述的一种多个压缩机并联的热管式供热装置，其特征在于：组成独立系统的压缩机数量可以是两台或多台。
所述的一种多个压缩机并联的热管式供热装置，其特征在于：采用的多台压缩机的容量大小、可以一致也可以不一致，可以采用定频压缩机也可以采用变频压缩机。
所述的一种多个压缩机并联的热管式供热装置，其特征在于：热管式辐射换热器的数量可以是单台也可以是多台，可以采用串联结构也可以采用并联结构。
所述的一种多个压缩机并联的热管式供热装置，其特征在于：热管系统中充注的制冷剂包括R134a、R410A等常用环保制冷工质，也可以是水溶液、乙醇、R600a等无机工质或混合物。
实施例2：
两个压缩机并联的热管式辐射供热装置，其室内换热器结构示意图，如图2所示。热管式辐射换热器底端由2个并联的冷凝盘管组成，每个冷凝盘管进行单独的冷凝换热后将热量传至重力式热管的蒸发端进而通过热管散热器向室内散热。
实施例3：
在图1所示实施例中，增加一组并联装置，实现三个压缩机并联工作，其构造原理如图3所示。增加一组并联装置使得系统调节范围增大，此类系统适合向昼夜温差较大的地区供热。温度低时压缩机同时工作，温度较高时单个压缩机工作，保证全天候室内温度均衡。
实施例4：
在图1所示实施例中，增加2台串联的热管式辐射换热器。其构造原理如图4所示。此类系统适合向三个房间同时供暖。
实施例5：
在图1所示实施例中，当系统进行逆循环除霜时，其构造原理如图5所示。当对第一室外换热器(3)进行除霜时，第一压缩机(1)开启逆循环运行，第二压缩机(2)正常运行进行制热，实现了热泵驱动热管装置中的除霜不停机功能。
实施例6：
在图1所示实施例中，将第一压缩机(1)与第一节流阀(5)互换位置，实现反向循环供热，其构造原理如图6所示。此类系统适合多台热管式辐射换热器串联时使用，保证了每台散热器表面温度的均匀性。
实施效果：
图7所示为单个压缩机系统和多台并联系统暖气片表面温度分布图。由图可知，单个压缩机系统随着机组的启停，温度波动较大，约从17℃到40℃。采用多台并联后，波动范围明显减小，约从26℃到38℃。
图8所示为单个压缩机系统和多台并联系统，结除霜过程暖气片表面温度分布图。由图可知，随着结霜过程的进行，单个系统和多台并联的系统均随着运行的进行而温度降低。除霜开始后，单个压缩机系统的暖气表面温度急剧下降，供热停止。多台压缩机并联的机组，能够维持表面温度30℃左右，能在除霜的过程保证供热不间断。
图9所示为单个压缩机系统和多台并联系统，多组暖气片表面温度分布图，暖气片编号1#～10#共10片，彼此首尾串联连接。其中，多台并联的系统压缩机的进气方向为逆向。由图9可知，单个系统的1#暖气片表面温度最高，达到57℃，2#次之。其主要原因是高温的气态制冷剂先进入的1#和2#。3#～8#暖气片温度基本一致，但在9#和10#温度又下降。多台并联的系统由于进气方向相反，温度较高的排气与相对低的液态工质发生热交换，能够使得所有的暖气片表面温度整体趋向均匀。
以上所述，仅是本发明较佳可行的实施例，不能因此即局限本发明的权利范围，对熟悉本领域的普通技术人员来说，举凡运用本发明的技术方案和技术构思做出其他各种相应的改变和变形都应属在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.多个压缩机并联的热管式供热装置，其特征在于：包括第一压缩机(1)、第二压缩机(2)、第一室外换热器(3)、第二室外换热器(4)、第一节流阀(5)、第二节流阀(6)和热管式辐射换热器(7)；热管式辐射换热器(7)上设有热管式辐射换热器第一进口(8)、热管式辐射换热器第一出口(9)、热管式辐射换热器第二进口(10)和热管式辐射换热器第二出口(11)；
第一压缩机(1)的进出口与第一室外换热器(3)、热管式辐射换热器第一进口(8)相连，第二压缩机(2)的进出口与第二室外换热器(4)、热管式辐射换热器第二进口(10)相连，第一节流阀(5)的两个接口分别与第一室外换热器(3)和热管式辐射换热器第一出口(9)相连，第二节流阀(6)的两个接口分别与第二室外换热器(4)和热管式辐射换热器第二出口(11)相连。
2.根据权利要求1所述的多个压缩机并联的热管式供热装置，其特征在于：热管式辐射换热器(7)由两个或多个单独的冷凝盘管组合而成，其中热管式辐射换热器第一进口(8)和热管式辐射换热器第一出口(9)与一个独立的冷凝盘管连通，热管式辐射换热器第二进口(10)与热管式辐射换热器第二出口(11)与另外一个独立的冷凝盘管连通。
3.根据权利要求1所述的多个压缩机并联的热管式供热装置，其特征在于：第一压缩机(1)与热管式辐射换热器第一进口(8)相连，第二压缩机(2)与热管式辐射换热器第二进口(10)相连，组成两套独立的完整的制热系统；第一压缩机(1)与第二压缩机(2)中的一台也能够与热管式辐射换热器(7)的出口相连，对应的节流阀与热管式辐射换热器(7)的进口相连，实现反向循环供热。
4.根据权利要求1所述的多个压缩机并联的热管式供热装置，其特征在于：组成独立系统的压缩机数量大于等于两台。
5.根据权利要求1所述的多个压缩机并联的热管式供热装置，其特征在于：采用的多台压缩机的容量大小一致或者不一致，采用定频压缩机或者采用变频压缩机。
6.根据权利要求1所述的多个压缩机并联的热管式供热装置，其特征在于：热管式辐射换热器的数量是单台或者是多台，采用串联结构或者采用并联结构。
7.根据权利要求1所述的多个压缩机并联的热管式供热装置，其特征在于：热管系统中充注的制冷剂包括R134a、R410A制冷工质，或者是水溶液、乙醇或R600a无机工质或混合物。
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