CN113340026A - 一种部分负荷运行时的高能效空气源热泵 - Google Patents

一种部分负荷运行时的高能效空气源热泵 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种部分负荷运行时的高能效空气源热泵，包括对称布置的两个子系统，两个子系统共用一个壳管换热器，每个子系统均连接有两个翅片换热器，两个翅片换热器的进口前端通过第一Y型三通阀和第二Y型三通阀并联，两个翅片换热器的出口后端通过第三Y型三通阀和第四Y型三通阀并联，子系统包括压缩机、四通阀、平衡罐、双向干燥过滤器、经济器和气液分离器，经济器与第一Y型三通阀之间的管路上设置有主电子膨胀阀。本发明在部分负荷运行时，两个翅片换热器均工作，能力能效更高，同时在Y型三通阀前，制冷剂经过主电子膨胀阀节流后处于低压状态，在Y型三通阀处不会发生迁移，保证了制冷剂流量和润滑油循环量的稳定。

Description

一种部分负荷运行时的高能效空气源热泵
技术领域
本发明涉及空气源热泵技术领域，尤其涉及一种部分负荷运行时的高能效空气源热泵。
背景技术
目前，越来越多的集中供暖项目开始采用空气源热泵作为热源供暖，空气源热泵作为一种新兴的供热热源，具有冷热源合一，不需要设专门的冷冻机房、锅炉房，机组可任意放置屋顶或地面，不占用建筑的有效使用面积，施工安装十分简便的优势；空气源热泵型号繁多，对于双系统空气源热泵，目前主流分为两个系统之间相互独立的空气源热泵和压缩机并联，翅片换热器并联，壳管换热器并联的双系统并联空气源热泵。
系统相互独立的空气源热泵两个系统之间完全独立，运行时，翅片换热器各为所用，所以导致部分负荷运行时，另外系统的翅片换热器不起作用，未充分利用资源。而压缩机、翅片换热器、壳管换热器都进行并联的双系统并联空气源热泵，虽然在部分负荷运行时所有的换热器都在起作用，但是并联系统的节流装置不易调节，造成能效偏低，且部分负荷运行时，单压缩机运转，润滑油发生迁移，停机的压缩机润滑油减少，再次启动时造成压缩机干磨，容易烧毁压缩机。
发明内容
本发明的目的是提供一种部分负荷运行时的高能效空气源热泵，解决空气源热泵部分负荷运行时，一部分翅片换热器闲置，导致的能效偏低的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种部分负荷运行时的高能效空气源热泵，包括对称布置的两个子系统，两个所述子系统共用一个壳管换热器，每个所述子系统均连接有两个翅片换热器，两个所述翅片换热器的进口前端通过第一Y型三通阀和第二Y型三通阀并联，两个所述翅片换热器的出口后端通过第三Y型三通阀和第四Y型三通阀并联，所述子系统包括压缩机、四通阀、平衡罐、双向干燥过滤器、经济器和气液分离器，所述压缩机、所述四通阀、所述壳管换热器、所述平衡罐、所述双向干燥过滤器和所述经济器依次连接，所述经济器与所述第一Y型三通阀之间的管路上设置有主电子膨胀阀，所述翅片换热器与所述四通阀、所述气液分离器连接，所述气液分离器与所述压缩机连接。
进一步的，所述翅片换热器的旁边设置有风机。
再进一步的，所述压缩机和所述四通阀之间的管路上设置有高压开关，所述压缩机和所述气液分离器之间的管路上设置有低压开关。
再进一步的，所述第一Y型三通阀与所述主电子膨胀阀之间设置有过滤器。
再进一步的，所述经济器的主路冷媒进口与所述双向干燥过滤器连通，所述经济器的主路冷媒出口与所述主电子膨胀阀连通，所述经济器的主路冷媒出口与辅助冷媒进口之间设置有辅电子膨胀阀，所述经济器的辅助冷媒出口与所述压缩机连通。
再进一步的，所述主电子膨胀阀和所述经济器的一侧并联有一条冷媒通路，所述冷媒通路上设置有单向阀，所述单向阀的进口端与所述过滤器连通，所述单向阀的出口端与所述双向干燥过滤器连通。
再进一步的，所述四通阀包括D、C、S、E四个通口，所述压缩机、所述壳管换热器、所述翅片换热器和所述气液分离器分别与D、C、E、S四个通口连通。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明一种部分负荷运行时的高能效空气源热泵，包括对称布置的两个子系统，两个子系统共用一个壳管换热器，每个子系统均连接有两个翅片换热器，两个翅片换热器的进口前端通过第一Y型三通阀和第二Y型三通阀并联，两个翅片换热器的出口后端通过第三Y型三通阀和第四Y型三通阀并联，子系统包括压缩机、四通阀、平衡罐、双向干燥过滤器、经济器和气液分离器，压缩机、四通阀、壳管换热器、平衡罐、双向干燥过滤器和经济器依次连接，经济器与第一Y型三通阀之间的管路上设置有主电子膨胀阀，翅片换热器与四通阀、气液分离器连接，气液分离器与压缩机连接；本发明每个子系统的主电子膨胀阀在部分负荷运行或者全部负荷运行情况下都独立起作用，以保证调节更准确；在两个翅片换热器进口前通过两个Y型三通阀进行并联，使每个子系统都可以连接两个翅片换热器，在两台翅片换热器出口后通过两个Y型三通阀进行并联，使两个翅片换热器制冷剂汇合后可以进入正在运转的系统；在部分负荷运行即单台压缩机运行时，两个翅片换热器均工作，充分利用了翅片换热器，以获得更高的能力能效，同时在Y型三通阀前，制冷剂经过主电子膨胀阀节流后处于低压状态，在Y型三通阀处不会发生迁移，保证了制冷剂流量和润滑油循环量的稳定。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明部分负荷运行时的高能效空气源热泵结构示意图；
图2为本发明制热循环结构示意图；
附图标记说明：1、压缩机；2、四通阀；3、壳管换热器；4、平衡罐；5、双向干燥过滤器；6、经济器；7、主电子膨胀阀；8、过滤器；9、翅片换热器；10、风机；11、气液分离器；12、单向阀；13、辅电子膨胀阀；14、第一Y型三通阀；15、第二Y型三通阀；16、第三Y型三通阀；17、第四Y型三通阀。
具体实施方式
如图1-2所示，一种部分负荷运行时的高能效空气源热泵，包括对称布置的两个子系统，两个所述子系统共用一个壳管换热器3，每个所述子系统均连接有两个翅片换热器9，两个所述翅片换热器9的进口前端通过第一Y型三通阀14和第二Y型三通阀15并联，两个所述翅片换热器9的出口后端通过第三Y型三通阀16和第四Y型三通阀17并联，所述子系统包括压缩机1、四通阀2、平衡罐4、双向干燥过滤器5、经济器6和气液分离器11，所述压缩机1、所述四通阀2、所述壳管换热器3、所述平衡罐4、所述双向干燥过滤器5和所述经济器6依次连接，所述经济器6与所述第一Y型三通阀14之间的管路上设置有主电子膨胀阀7，所述翅片换热器9与所述四通阀2、所述气液分离器11连接，所述气液分离器11与所述压缩机1连接；每个子系统的主电子膨胀阀在部分负荷运行或者全部负荷运行情况下都独立起作用，以保证调节更准确；本发明在两个翅片换热器进口前通过两个Y型三通阀进行并联，使每个子系统都可以连接两个翅片换热器，在两台翅片换热器出口后通过两个Y型三通阀进行并联，使两个翅片换热器制冷剂汇合后可以进入正在运转的系统；在部分负荷运行即单台压缩机运行时，两个翅片换热器均工作，充分利用了翅片换热器，以获得更高的能力能效，同时在Y型三通阀前，制冷剂经过主电子膨胀阀节流后处于低压状态，在Y型三通阀处不会发生迁移，保证了制冷剂流量和润滑油循环量的稳定。
具体来说，所述翅片换热器9的旁边设置有风机10。
所述压缩机1和所述四通阀2之间的管路上设置有高压开关，所述压缩机1和所述气液分离器11之间的管路上设置有低压开关。
所述第一Y型三通阀14与所述主电子膨胀阀7之间设置有过滤器8。
所述经济器6的主路冷媒进口与所述双向干燥过滤器5连通，所述经济器6的主路冷媒出口与所述主电子膨胀阀7连通，所述经济器6的主路冷媒出口与辅助冷媒进口之间设置有辅电子膨胀阀13，所述经济器6的辅助冷媒出口与所述压缩机1连通。
所述主电子膨胀阀7和所述经济器6的一侧并联有一条冷媒通路，所述冷媒通路上设置有单向阀12，所述单向阀12的进口端与所述过滤器8连通，所述单向阀12的出口端与所述双向干燥过滤器5连通。
所述四通阀2包括D、C、S、E四个通口，所述压缩机1、所述壳管换热器3、所述翅片换热器9和所述气液分离器11分别与D、C、E、S四个通口连通。
本发明的使用过程如下：
在空气源热泵制热部分负荷运行时，压缩机1运转，将冷媒(制冷剂)压缩成高温高压气体后从压缩机1的排气口排出，高温高压的气态冷媒通过四通阀2进入壳管换热器3，高温高压的气态冷媒与水进行热交换，高压的冷媒在常温下被冷却、冷凝为液态，这个过程中，冷媒放出热量用来加热水，使水升温变成热水；换热完成后，高压液态冷媒通过平衡罐4、双向干燥过滤器5、经济器6等辅件后，经主电子膨胀阀7节流后变成低温低压的气液两相混合物，经过过滤器8后，低温低压冷媒通过第一Y型三通阀14和第二Y型三通阀15后均匀的分流到两个翅片换热器9当中，在风机10的作用下，大量的空气流过翅片换热器9的外表面，空气中的能量被冷媒所吸收，冷媒吸收空气中的热量后蒸发成低温低压过热蒸汽，两个翅片换热器9中的冷媒通过第三Y型三通阀16汇合后，经过第四Y型三通阀17进入管道，冷媒通过四通阀2后进入气液分离器11，通过气液分离器11进行气、液分离后，被分离出的气态冷媒进入压缩机1重新压缩，整个循环周而复始地循环，不断地从空气中吸热，而在壳管换热器3放热，制取热水。
在空气源热泵制冷(化霜)部分负荷运行时，压缩机1运转，将冷媒(制冷剂)压缩成高温高压气体后从压缩机1的排气口排出，高温高压的气态冷媒通过四通阀2进入翅片换热器9，将热量排放到大气环境中，气态冷媒被冷凝成液体，液态冷媒通过过滤器8、单向阀12、双向干燥过滤器5、平衡罐4后进入壳管换热器3，液态冷媒吸收使用水的热量后蒸发成过热冷媒蒸汽，通过四通阀2后进入气液分离器11，通过气液分离器11进行气、液分离后，被分离出的气态冷媒进入压缩机1重新压缩，整个循环周而复始地循环，不断地从水中吸热，将热量排到大气环境中，从而达到制冷的目的。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种部分负荷运行时的高能效空气源热泵，其特征在于：包括对称布置的两个子系统，两个所述子系统共用一个壳管换热器，每个所述子系统均连接有两个翅片换热器，两个所述翅片换热器的进口前端通过第一Y型三通阀和第二Y型三通阀并联，两个所述翅片换热器的出口后端通过第三Y型三通阀和第四Y型三通阀并联，所述子系统包括压缩机、四通阀、平衡罐、双向干燥过滤器、经济器和气液分离器，所述压缩机、所述四通阀、所述壳管换热器、所述平衡罐、所述双向干燥过滤器和所述经济器依次连接，所述经济器与所述第一Y型三通阀之间的管路上设置有主电子膨胀阀，所述翅片换热器与所述四通阀、所述气液分离器连接，所述气液分离器与所述压缩机连接。
2.根据权利要求1所述的部分负荷运行时的高能效空气源热泵，其特征在于：所述翅片换热器的旁边设置有风机。
3.根据权利要求1所述的部分负荷运行时的高能效空气源热泵，其特征在于：所述压缩机和所述四通阀之间的管路上设置有高压开关，所述压缩机和所述气液分离器之间的管路上设置有低压开关。
4.根据权利要求1所述的部分负荷运行时的高能效空气源热泵，其特征在于：所述第一Y型三通阀与所述主电子膨胀阀之间设置有过滤器。
5.根据权利要求1所述的部分负荷运行时的高能效空气源热泵，其特征在于：所述经济器的主路冷媒进口与所述双向干燥过滤器连通，所述经济器的主路冷媒出口与所述主电子膨胀阀连通，所述经济器的主路冷媒出口与辅助冷媒进口之间设置有辅电子膨胀阀，所述经济器的辅助冷媒出口与所述压缩机连通。
6.根据权利要求4所述的部分负荷运行时的高能效空气源热泵，其特征在于：所述主电子膨胀阀和所述经济器的一侧并联有一条冷媒通路，所述冷媒通路上设置有单向阀，所述单向阀的进口端与所述过滤器连通，所述单向阀的出口端与所述双向干燥过滤器连通。
7.根据权利要求1所述的部分负荷运行时的高能效空气源热泵，其特征在于：所述四通阀包括D、C、S、E四个通口，所述压缩机、所述壳管换热器、所述翅片换热器和所述气液分离器分别与D、C、E、S四个通口连通。
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