CN1865815A - 双压缩机混合动力燃气热泵空调系统 - Google Patents

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张小松
李应林
蔡亮
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Abstract

双压缩机混合动力燃气热泵空调系统是一种多功能、节能及环保的新型热泵空调系统，该系统发动机(1)与开式压缩机(2)通过轴或皮带连接，开式压缩机(2)的排气管与直流变频压缩机(9)的排气管合成一路与油分离器(3)接通，开式压缩机(2)的吸气管与直流变频压缩机(9)的吸气管合成一路与气液分离器(8)出口相通；油分离器(3)的输出端与四通阀(4)的进端A管道接通，四通阀(4)的第一出端C管道与气液分离器(8)入口接通；四通阀(4)的第二出端B管道与室内换热器(7)接通，室内侧换热器(7)的另一端与节流装置(6)接通，节流装置的另一端与室外换热器(5)接通，室外换热器的另一端与四通阀的第三出端D相连。

Description

双压缩机混合动力燃气热泵空调系统
技术领域
本发明涉及一种新型双压缩机混合动力燃气热泵空调系统，属于空气调节器制造的技术领域。
背景技术
我国一次能源消费中一直是煤炭占主导地位，煤炭大量使用带来严重的环境污染，给我国经济发展和环境保护带来很大压力。天然气是一种绿色能源，它洁净且可达到完全燃烧状态，提高天然气在我国能源使用中的比例，有助于调整能源结构。燃气空调与电力空调相比，在节约能源、减少大气污染、改善城市环境质量、调节电力峰谷平衡率、提高电力负载率方面具有明显的比较优势，还可平衡燃气季节峰谷，提高燃气管网利用率，降低供气综合成本，因而推广应用燃气空调具有显著的经济效益和社会效益。
目前，在燃气热泵应用过程中，当热泵空调系统的负荷变化频繁时，燃料发动机主要在部分负荷工况下运行，而且运行工况不断的随外界负荷而变化，通常偏离标定工况，燃料发动机工况的改变主要通过控制燃料流量的大小来实现，随着燃料流量的变化，发动机的工况在频繁地变动，发动机运行稳定性差，燃料经济性较低；同时，燃气热泵虽然主要以消耗燃料(如天然气，汽油等)为主，但空调系统中的风机、泵及控制电路等装置还需要额外的电能驱动，使得燃气热泵依赖于供电场所，限制了燃气热泵的应用范围。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种双压缩机混合动力燃气热泵空调系统，该燃气热泵空调系统将混合动力技术与制冷系统结合为有机整体，燃气发动机性能得到改善，能源利用率更高，系统可独立供能，燃气热泵应用领域更广。
技术方案：本发明的双压缩机混合动力燃气热泵空调系统由动力分配系统、余热回收系统和制冷系统等组成，发动机与开式压缩机通过轴或皮带连接，开式压缩机的排气管与直流变频压缩机的排气管合成一路与油分离器接通，开式压缩机的吸气管与直流变频压缩机的吸气管合成一路与气液分离器出口相通；发动机与发电机采用机械轴联，发电机与蓄电池组采用电气连接，蓄电池组与直流变频压缩机采用电气连接；油分离器的输出端与四通阀的进端A管道接通，四通阀的第一出端C管道与气液分离器入口接通；四通阀的第二出端B管道与室内换热器接通，室内侧换热器的另一端与节流装置接通，节流装置的另一端与室外换热器接通，室外换热器的另一端与四通阀的第三出端D相连。第一换热器有一组放热管和一组吸热管，流量控制阀的一端与自来水管相连，另一端与第一换热器的吸热管入口端相通，第一换热器的吸热管出口端与第二换热器的水管入口端相连，第二换热器的水管出口端与热水输出端相通，第一换热器的放热管通过泵与燃气发动机相连。
在本发明双压缩机混合动力燃气热泵空调系统中，开式压缩机是主压缩机，直流变频压缩机是辅助压缩机，发动机只在经济区范围内运行，发动机的输出负荷存在一个上临界负荷和一个下临界负荷。当制冷系统的需求负荷在发动机两个临界负荷之间时，发动机直接驱动开式压缩机运转，发电机和直流变频压缩机不工作，此时系统通过调节发动机的转速来匹配制冷系统需求负荷的波动；当制冷系统的需求负荷大于发动机上临界负荷时，发动机驱动开式压缩机运转，此时发动机保持在经济区范围内运行，差额负荷通过蓄电池组驱动直流变频压缩机运转来承担，此时两台压缩机并联运行，直流变频压缩机作为辅助压缩机，发电机不工作；当制冷系统的需求负荷小于发动机下临界负荷时，发动机保持在经济区范围内运行，超出部分的负荷用来驱动发电机发电，此时给蓄电池组充电，直流变频压缩机不工作；当制冷系统的需求负荷低于发动机下临界负荷且在辅助直流变频压缩机的最大输出功率范围内时，发动机和开式压缩机停止运转，系统由蓄电池组单独驱动直流变频压缩机来实现供热或制冷工况。
本发明用蓄电池组作为辅助动力，减小燃气发动机的排量，同时装置中的蓄能装置所存储的电能一部分向压缩机提供能力，另一部分给整个热泵空调系统提供必要的电能(如风机、水泵等)。
本发明系统采用了两台不同类型的压缩机，在保证发动机始终在经济区范围内运转的条件下，通过单独或同时开启这两台压缩机来匹配空调负荷的变化。本发明系统与单台压缩机混合动力燃气热泵空调系统相比，本发明系统只采用了发电机，没有采用电动机，因而不需要变速调节装置；系统的动力分配装置相对简单，初投资相对较小，能量转换环节少，因而能源利用效率更高。
有益效果：本发明的有益效果有：
(1)本发明以发动机带动开式压缩机为主，以变频压缩机为辅，发动机保持在经济区范围内运行，限制发动机怠速运转，可提高发动机效率、延长发动机寿命、降低发动机噪音及减少发动机排放。
(2)本发明系统中燃气发动机和蓄电池组联合驱动制冷系统，可以降低发动机排量，在给定负荷下，排量小的发动机摩擦损失、热损失和泵气损失都比较小，燃料热效率高。
(3)本发明与单压缩机型混合动力燃气热泵空调系统相比，不需要变速箱，减少了系统能量转化环节，可提高能源利用率。
(4)本发明系统中蓄电池组可以直接对空调系统的风机、泵以及控制元件等提供电能，从而使得混合动力燃气热泵空调不需要额外的电能也可以单独运行，使得燃气热泵空调无需任何电力输入，可以应用于野外等场合。
(5)本发明系统是一种多功能热泵空调系统，在实现供热或制冷工况时，还能提供生活热水。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。其中有：燃气发动机1、开式压缩机2、油分离器3、四通阀4，进端A，第一出端C，第二出端B，第三出端D、室外换热器5、节流装置6、室内换热器7、气液分离器8、直流变频压缩机9、发电机10、蓄电池组11、第一换热器12、流量调节阀13、泵14、第二换热器15。
具体实施方式
本发明双压缩机混合动力燃气热泵是一种将混合动力技术与制冷装置结合为有机整体的新型热泵空调装置，主要由燃气发动机1、开式压缩机2、油分离器3、四通阀4、室外换热器5、节流装置6、室内换热器7、气液分离器8、直流变频压缩机9、发电机10、蓄电池组11、第一换热器12、流量调节阀13、泵14、第二换热器15等设备组成。发动机1与开式压缩机2通过轴或皮带连接，开式压缩机2的排气管与直流变频压缩机9的排气管合成一路与油分离器3接通，开式压缩机2的吸气管与直流变频压缩机9的吸气管合成一路与气液分离器8出口相通；发动机1与发电机10采用机械轴联，发电机10与蓄电池组11采用电气连接，蓄电池组11与直流变频压缩机9采用电气连接；油分离器3的输出端与四通阀4的进端A管道接通，四通阀4的第一出端C管道与气液分离器8入口接通；四通阀4的第二出端B管道与室内换热器7接通，室内侧换热器7的另一端与节流装置6接通，节流装置6的另一端与室外换热器5接通，室外换热器5的另一端与四通阀4的第三出端D相连。第一换热器12有一组放热管和一组吸热管，流量控制阀13的一端与自来水管相连，另一端与第一换热器12的吸热管入口端相通，第一换热器12的吸热管出口端与第二换热器15的水管入口端相连，第二换热器15的水管出口端与热水输出端相通，第一换热器12的放热管通过泵14与燃气发动机1相连。
本发明装置可通过四通阀切换来实现制冷模式或供热模式运行。

Claims (2)

1.一种双压缩机混合动力燃气热泵空调系统，其特征在于发动机(1)与开式压缩机(2)通过轴或皮带连接，开式压缩机(2)的排气管与直流变频压缩机(9)的排气管合成一路与油分离器(3)接通，开式压缩机(2)的吸气管与直流变频压缩机(9)的吸气管合成一路与气液分离器(8)出口相通；发动机(1)与发电机(10)采用机械轴联，发电机(10)与蓄电池组(11)采用电气连接，蓄电池组(11)与直流变频压缩机(9)采用电气连接；油分离器(3)的输出端与四通阀(4)的进端A管道接通，四通阀(4)的第一出端C管道与气液分离器(8)入口接通；四通阀(4)的第二出端B管道与室内换热器(7)接通，室内侧换热器(7)的另一端与节流装置(6)接通，节流装置(6)的另一端与室外换热器(5)接通，室外换热器(5)的另一端与四通阀(4)的第三出端D相连。
2.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于第一换热器(12)有一组放热管和一组吸热管，流量控制阀(13)的一端与自来水管相连，另一端与第一换热器(12)的吸热管入口端相通，第一换热器(12)的吸热管出口端与第二换热器(15)的水管入口端相连，第二换热器(15)的水管出口端与热水输出端相通，第一换热器(12)的放热管通过泵(14)与燃气发动机(1)相连。
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