CN1525119A

CN1525119A - 一种空气源热泵空调系统

Info

Publication number: CN1525119A
Application number: CNA031052371A
Authority: CN
Inventors: ϣ; 江希年
Original assignee: Beijing China Sciences Energy High Tech Co Ltd
Current assignee: Beijing China Sciences Energy High Tech Co Ltd
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-01

Abstract

本发明涉及一种空气源热泵空调系统，其至少包括室内换热器、膨胀阀、室外换热器以及压缩机，室外换热器的外侧附加一空气加热器，其热源由辅助热源提供，该辅助热源能够升高与室外换热器换热的空气的温度。利用本发明的空气源热泵空调系统，可以通过提高空气源的温度，提高寒冷的冬季供暖的效率，满足室内的供热需求，使空气源热泵空调系统可以适用于冬季温度较低的地区。

Description

一种空气源热泵空调系统

所属领域

本发明涉及一种采用热泵的空调系统，具体地讲是一种辅助空气源热泵空调系统。

背景技术

空调是日常生活中用于调节局部空间温度的一种常用电器，随着科技的发展，冷暖空调越来越广泛地被人们应用。空调的调温原理主要是利用逆卡诺循环，工质从低温热源中吸收热量，在高温热源中放出热量，通过不断吸热、放热循环，达到制冷或供暖的目的。目前常用的空调机组一般由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器构成，在供暖循环中，冷凝器与室内换热循环换热，蒸发器与室外换热循环换热，机组内的循环工质与室外换热循环换热，吸收热量而被气化，经压缩机压缩后升温升压，然后在冷凝器中与室内换热循环换热，冷凝并向室内放热，通过不断循环，达到向室内的供暖目的。在此供暖过程中，循环工质的低温热源为室外的空气，在寒冷的冬季，室外空气的温度较低(低于0℃时)，随着气温的下降，空调的运行效率也急剧下降，在室外温度低于-10℃时，甚至不能供热或者供热能力大大下降，不能满足冬季室内供热的需要。为满足室内的供热需求，有人在室内安装电加热器，来提供热量，但由于电能转换为热能的效率较低，需消耗大量的电能才能，满足室内的供暖需求，能耗高，供暖成本大幅增加。

另外，在相对湿度较高的地方，即使环境温度不太低，如气温为0-5℃，热泵在运行时，室外与空气换热的蒸发器在换热过程中积霜严重，影响室外换热器与室外空气的换热效率。而要解决该问题，就要频繁地除霜，即在蒸发器内反冲热的氟里昂来化霜，从而消耗大量的电能。

因此，有必要提供一种新型空调系统，以克服现有空调系统的不足，提高冬季供暖效率，防止积霜。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种辅助空气源热泵空调系统，提高寒冷的冬季供暖的效率，满足室内的供热需求。

本发明的目的可采用如下技术方案来实现，一种空气源热泵空调系统，至少包括室内换热器、膨胀阀、室外换热器以及压缩机，室外换热器的外侧附加一空气加热器，其热源由辅助热源提供，该辅助热源能够升高与室外换热器换热的空气的温度。

所述的辅助热源可为电加热器，或者为太阳能加热器。

本发明的太阳能加热器可包括太阳能集热器和储热水箱，太阳能集热器与储热水箱下部的热交换器连接，与水箱内的水换热；该储热水箱由上部的热交换器与室外换热器的附加空气加热器连接，通过传热工质循环把储热水箱内的热量传递给附加空气加热器。

上述的储热水箱内可设有一个或一个以上的辅助电加热元件。

本发明的室外换热器为翅片管换热器。

本发明效果是显著的，其一，由于本发明的空气源热泵空调系统的室外换热器附加了一空气加热器，在冬季供暖时，由辅助热源加热与室外换热器换热的空气的温度，从而营造一个环境温度相对较高的空气源，提高运行效率，使本发明的空气源热泵空调系统能够在环境温度较低的情况下使用。

其二，由于辅助热源的加热作用，将与室外换热器换热的空气源的环境温度相对升高，其相对湿度相应降低，从而减少换热器上的积霜，减少了化霜的能耗，节约了电能。

其三，本发明中，太阳能加热器时的储热水箱内被太阳能集热器加热的热水还可以作为生活热水，在提高空气源热泵空调系统的运行效率的同时，给人们提供热水。

附图说明

图1 本发明实施例1的工作原理示意图；

图2 空气源热泵空调系统的运行效率曲线图；

图3 本发明实施例2的工作原理示意图；

图4 本发明实施例3的工作原理示意图；

图5 本发明实施例4的工作原理图。

具体实施方式

如图1、图3、图4、图5所示，本发明的空气源热泵空调系统，至少包括室内换热器1、膨胀阀2、室外换热器3以及压缩机4，其构成热泵机组，通过不断循环，达到向室内供暖或制冷的目的。本发明的关键在于，本发明于室外换热器3外侧设置一附加空气加热器31，该加热器由辅助热源供热，能够升高与室外换热器3换热的空气的温度。这样，在冬季供暖时，该辅助热源可加热与室外换热器3换热的空气的温度，从而营造一个环境温度相对较高的空气源，提高运行效率，使本发明的空气源热泵空调系统能够在环境温度较低的情况下使用。

如图2所示，为空气源热泵空调系统的运行效率(COP)曲线图，其表示了运行效率在不同空气源温度下的变化趋势。当空气源温度小于0℃，特别是小于零下5℃时，空气源热泵空调系统的运行效率(COP)下降加剧。本发明正是基于上述原理，利用辅助热源提高与室外换热器3换热的空气源的特点，使本发明的空气源热泵空调系统在温度较低的地区也能保持较高的运行效率，满足室内供暖的需要。图2中的B曲线为普通空气源热泵空调系统的运行效率变化曲线，A曲线为本发明提高空气源温度后的运行效率变化曲线。通过A、B曲线的对比可明显看出，本发明的空气源热泵空调系统在温度较低的地区同样具有较高的运行效率。

另外，由于辅助热源的加热作用，将与室外换热器3换热的空气源的环境温度相对升高，其相对湿度也相应降低，从而消除换热器3上的积霜现象，减少了化霜的能耗，节约了电能。

在本发明中，所述的室外换热器3可具体为翅片管换热器。

在本发明中，该辅助热源可为太阳能热源、电热源等多种形式，下面以几个具体实施例进行详细的描述。

实施例1

如图1所示，在本实施例中，所述的辅助热源为太阳能加热器6，该太阳能加热器6包括太阳能集热器61和储热水箱62，太阳能集热器61的热量输出端与储热水箱62下部热交换器651连接，与水箱62内的水换热；该储热水箱62内上部热交换器631通过循环泵63与室外换热器3的附加空气加热器31连接。这样，当太阳照射在太阳能集热器61的集热元件上时，该太阳能集热器61获得的热量可首先通过其热量输出端传递给储热水箱62中的水，加热该储热水箱62中的水，然后通过上部热交换器631将部分热量传递给附加空气加热器31，空气通过31升温后再进入室外换热器3，从而提高本发明的空气源热泵空调系统的运行效率，满足室内供暖的需要。该储热水箱62上可设有冷水入口621和热水出口622，该储热水箱62内被太阳能集热器61加热的热水可以作为生活热水从热水出口622中引出，并从冷水入口621不断补充冷水，构成太阳能热水器，使本发明的系统在提高空气源热泵空调系统的运行效率的同时，给人们提供热水。

在夏季，热泵机组进行制冷运行，关掉循环泵63，使储热水箱62与附加空气加热器31的空气源停止换热。此时太阳能集热器和储热水箱仅作为太阳能热水器，为人们供应热水。

如图1所示，所述的太阳能集热器61设有通过换热工质输出热量的换热循环管路65，该换热循环管路65上串接有强制换热工质循环的循环泵66，该换热循环管路65的热交换器651与储热水箱62换热。

如图1所示，在本实施例中，储热水箱62内可进一步设有一个或一个以上的辅助电加热元件67。在没有阳光阴天或夜晚，储热水箱62中的温度较低时，可使该辅助电加热元件67工作，电加热储热水箱62的水，使之达到所需要的温度。

实施例2

如图3所示，在本实施例中，所述的辅助热源为太阳能加热器5，该太阳能加热器5包括一太阳能集热器51，该太阳能集热器51的热量输出端与室外换热器3的附加空气加热器31连接，从而加热与室外换热器3换热的空气源，提高空气源的温度，提高供热的运行效率。

在本实施例中，所述的太阳能集热器51可设有通过换热工质输出热量的换热循环管路52，该换热循环管路52上串接有强制换热工质循环的循环泵53，该换热循环管路52直接与附加空气加热器31连接。当太阳照射在太阳能集热器51上时，该太阳能集热器51将太阳能转换为热能，并将热量传递给换热循环管路52中的换热工质，该换热工质在附加空气加热器31中将进入空调机组室外换热器3的空气加热，如此，该换热工质在循环泵53的作用下不断循环，不断将太阳能集热器51吸收太阳能转换的热量传递给室外换热器3的空气源，从而提高该空气源的温度，提高本发明的空气源热泵空调系统的运行效率，满足室内供暖的需要。同时，由于空气源温度的提高，提高了空气源的相对湿度，消除了积霜现象。

实施例3

如图4所示，在实施例中，所述的辅助热源可为电加热器7。在寒冷的冬季，可启动该电加热器7工作，电加热器7与室外换热器3的附加空气加热器31相连，提高该空气源的温度，从而营造一个环境温度相对较高的空气源，提高运行效率，使本发明的空气源热泵空调系统能够在环境温度较低的情况下使用。同时，提高空气源的温度后，该空气远的相对湿度大大降低，避免了室外换热器上的积霜现象。

本实施例中的采用的电加热器7构成的辅助热源加热空气源所消耗的电能要远低于直接在室内采用电加热器所消耗的电能。这是因为本实施例中的电加热器7加热空气源后，随着空气源温度的升高，空气源热泵空调系统的运行效率(COP)也得到提高，而该运行效率(COP)大于1，因此经空气源热泵空调系统转换后输送到室内的热量大于电加热器7提供给空气源的热量。而在室内采用电加热器直接加热所获得的热量仅仅是电加热器本身所提供的热量，因此，向室内提供相同的热量时，本发明的电加热器7所消耗的电能要远低于直接采用电加热器在室内加热所消耗的电能。

实施例4

如图5所示，在本实施例中，所述的辅助热源为电加热储热水箱8，该电加热储热水箱包括辅助电加热器81和82，该储热水箱上部热交换器84通过循环泵85与室外换热器3的附加空气加热器31连接。在冬季气温较低时，启动辅助电加热器81、82和循环泵85，从而通过附加空气加热器31提高进入热泵室外换热器3的空气的温度，提高供热的运行效率，同时可以降低进入室外换热器3的空气的相对湿度，消除积霜现象。

如实施例2所述，本实施例中采用的电加热储热水箱8构成的辅助热源加热空气源所消耗的电能要远低于直接在室内采用电加热器所消耗的电能。

因为环境温度一般在夜间达到最低，而此时一般是用电低峰，所以在实行用电分时段计费的地区，使用本装置在用电低峰时通过电加热器81、82向储热水箱8蓄热，在气温较低时为室外换热器3的附加空气加热器31提供热源，可以使运行费用大大降低。

本实施例中的辅助热源为电加热储热水箱8同时是一个家庭热水中心，可以全年提供生活热水。

上述实施例为本发明的几种具体实施方式，仅用于说明本发明，而非用于限制本发明。

Claims

1、一种空气源热泵空调系统，至少包括室内换热器、膨胀阀、室外换热器以及压缩机，其特征在于，室外换热器的外侧附加一空气加热器，其热源由辅助热源提供，该空气加热器能够升高与室外换热器换热的空气的温度。

2、如权利要求1所述的一种空气源热泵空调系统，其特征在于，所述的辅助热源可为电加热器。

3、如权利要求1所述的一种空气源热泵空调系统，其特征在于，所述的辅助热源可为太阳能加热器。

4、如权利要求3所述的一种空气源热泵空调系统，其特征在于，所述的太阳能加热器包括太阳能集热器和储热水箱，该储热水箱的下部设有热交换器，太阳能集热器该热交换器与水箱内的水换热，该储热水箱内上部也设有热交换器，该热交换器和室外换热器的附加空气换热器连接，把水箱的热量传递给空气加热器。

5、如权利要求4所述的一种空气源热泵空调系统，其特征在于，所述的储热水箱内设有一个或一个以上的辅助电加热元件。

6、如权利要求3所述的一种空气源热泵空调系统，其特征在于，所述的太阳能加热器主要包括太阳能集热器，该太阳能集热器的热量输出端与空气加热器连接。

7、如权利要求3所述的一种空气源热泵空调系统，其特征在于，所述的辅助热源可为电加热储热水箱，该电加热储热水箱内设有连接于空气加热器的热交换器。

8、如权利要求1所述的一种空气源热泵空调系统，其特征在于，所述的室外换热器为翅片管换热器。