CN201476406U - 低温准双级空气源热泵装置 - Google Patents

低温准双级空气源热泵装置 Download PDF

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Abstract

一种低温准双级空气源热泵装置，可在寒冷地区稳定、高效运行。该装置采用了中间补气涡旋压缩机、经济器、中间补气电子膨胀阀、特殊融霜管路及排水结构、主路电子膨胀阀等，通过中间补气电子膨胀阀的特殊控制，可在-20℃以上的低温环境中长期稳定、高效地运行，制备50℃以上的热水，满足北方寒冷地区冬季采暖和卫生热水的要求，其最低制热性能系数不低于1.8(-20℃环境)，具有显著的节能效果和环保意义。

Description

低温准双级空气源热泵装置
技术领域
本实用新型涉及一种可在低环境温度下可靠、高效运行产生热水，满足冬季采暖或者全年生活热水需求的空气源热泵装置。
背景技术
我国北方寒冷地区冬季普遍采暖，多数采用燃煤集中供热的方式，同时存在少量分散区域锅炉房和个人用的电加热器和小型燃煤、燃油、燃气锅炉等进行冬季取暖。当前集中供热系统中的锅炉效率一般不超过70％，管网输送效率90％，因此整个采暖系统一次能源利用率不到63％，这就意味着利用煤这种高位能向房间提供采暖用的低温热量的过程中能源利用效率极低。加上用户末端温度调节困难，能源浪费的同时带来的是对环境污染的不断加剧。
空气中蕴含着巨大的低品位能源，空气源热泵提取空气中的能量，作为一种节能环保技术，具有良好的安全性，且安装、使用方便，在世界范围内尤其是欧美、日本等国家得到了广泛的应用。在我国长江流域及以南地区应用也较为广泛，主要用于夏季空调、冬季采暖和热水场合。由于空气源热泵受室外环境温度的影响，普通空气源热泵机组在低于零下5℃的环境中不能正常运行。除了环境温度的限制，现有空气源热泵融霜性能也很难适应北方寒冷地区的运行工况，主要表现为误融霜、融霜水不易排净导致室外换热器底部冻结成冰、结霜时间过长等。这些限制了空气源热泵这一节能技术在北方寒冷地区的使用。
如果将普通空气源热泵技术进行改进，使其适用于北方寒冷地区的低温环境，并将其用于采暖及热水用途，可以降低采暖能耗，彻底解决分户采暖、分户计量的问题，可以根据室内温度的要求自动调节，室内温度波动较小、供热品质好，满足舒适性要求，对建设经济节约型、环境友好型社会具有重要的现实意义。
发明内容
为克服普通空气源热泵在寒冷地区应用的局限性，本实用新型提供一种低温准双级空气源热泵装置，可以稳定工作于-20℃以上的低温环境中，制备50℃热水，供给室内采暖或制备生活热水。
本实用新型通过以下技术方案实现：它包括普通空气源热泵的基础部件，而压缩机采用中间补气涡旋压缩机，增设经济器、补气单向阀和中间补气电子膨胀阀。中间补气涡旋压缩机排气管路与冷凝器的进口h相连，冷凝器的出口j与储液罐相连。储液罐出口管路上安装干燥过滤器，然后分成两路，一路a与经济器1端相连，另一路b经中间补气电子膨胀阀与经济器o端相连。经济器n端与主路电子膨胀阀相连，主路电子膨胀阀与蒸发器的分液器相连。蒸发器出口与电磁三通阀e端相连，电磁三通阀d端与气液分离器相连。气液分离器出口与中间补气涡旋压缩机吸气管路相连。经济器m端与补气管路和补气单向阀相连，向中间补气涡旋压缩机中间腔补充气态制冷剂，提高压缩机的排气量，减小压缩比，降低排气温度，提高制热量。补气单向阀接近压缩机补气口，可以保证中间补气涡旋压缩机以正常状态启动和运行。冷凝器i端与热水管路供水管相连，k端与热水管路回水管相连。
融霜管路在中间补气涡旋压缩机排气管加融霜电磁阀与经济器1端相连，蒸发器出口加电磁阀与经济器o端相连，经济器m端与电磁三通阀f端相连，蒸发器底部结构固定电加热带。融霜开始时，融霜电磁阀打开，电磁阀打开，中间补气电子膨胀阀关闭，电磁三通阀d、f导通，主路电子膨胀阀开至最大，电加热带通电。中间补气涡旋压缩机排气进入经济器1端，经分液器进入蒸发器进行融霜，从蒸发器出来的制冷剂经电磁阀进入经济器o端，m端与电磁三通阀f端连接。
本实用新型的有益效果是：该装置采用了中间补气涡旋压缩机、经济器、中间补气电子膨胀阀、特殊融霜管路及排水结构、主路电子膨胀阀，通过中间补气电子膨胀阀的特殊控制，可在-20℃以上的低温环境中长期稳定、高效地运行，制备50℃以上的热水，满足北方寒冷地区冬季采暖和卫生热水的要求，其最低制热性能系数不低于1.8(-20℃环境)，具有显著的节能效果和环保意义。
附图说明
图1是本实用新型结构原理平面示意图。
图2是制热运行制冷剂管路连接示意图。
图3是蒸发器底部电加热带示意图。
图1-3中，1.中间补气涡旋压缩机，2.冷凝器，3.蒸发器，4.储液罐，5.气液分离器，6.经济器，7.主路电子膨胀阀，8.中间补气电子膨胀阀，9.融霜电磁阀，10.电磁阀，11.电磁三通阀，12.补气单向阀，13.干燥过滤器，14.分液器，15.加热带，16.排水孔，17.蒸发器底部。
具体实施方式
如图2所示，制热运行时，中间补气涡旋压缩机1排出的制冷剂蒸汽由板式换热器2的h端口进入板式换热器2与水系统进行热交换，从板式换热器2出口j流出的高温高压制冷剂，经干燥过滤器13后分为a、b两路。a路进入经济器6的1端，在经济器中被过冷后从n端出来，经过主路电子膨胀阀7节流后，通过分液器14进入室外换热器3中。制冷剂在室外换热器3中吸收空气中热量后，进入气液分离器5中，被压缩机1吸入后进行下一循环。另一路b先经中间电子膨胀阀8节流到合适的中间压力，进入中间换热器6，与a路制冷剂在经济器6换热后，经过单向阀12进入中间补气涡旋压缩机1补气口。
制热运行时，主路电子膨胀阀7按照蒸发器设定过热度，利用微电脑进行控制调节；中间补气电子膨胀阀8根据蒸发温度、冷凝温度、环境温度、排气温度四个参数由微电脑进行控制，以制热性能系数和排气温度同时作为控制目标，当排气温度不超过压缩机限定值时，以最佳制热性能系数作为主控目标，当排气温度超过压缩机限定值时，以排气温度作为主控目标。控制方式既能保证制热运行时较高的性能系数，又能保证极端情况下压缩机排气温度不超过压缩机限定值。
冬季温度在0℃以下结霜时，如图1所示，融霜电磁阀9开启，主路电子膨胀阀7开至最大，中间补气电子膨胀阀8关闭，电磁阀10打开，电磁三通阀电磁阀11通电d、f接通，电加热带15通电。压缩机排气经过融霜电磁阀9进入经济器6的1端，换热后从n端出进入室外换热器3，将热量散发至霜层进行融霜，从室外换热器出来的制冷剂经过电磁阀10进入中间换热器6进行换热，换热后的制冷剂以气态形式进入气液分离器5后被压缩机1吸入，进行下一次循环。当室外换热器3的翅片温度达到30℃时，融霜完成，切换到制热模式。融霜过程不需要制热、制冷模式切换，对负荷侧影响小，同时保证压缩机吸气为过热气体，融霜过程可靠稳定运行。
如图3所示，融霜过程中，加热带15通电加热，保证融霜过程中产生的水在室外换热器3的底部不会低于0℃而冻结成冰，能从排水孔16顺利排出。

Claims (2)

1.一种低温准双级空气源热泵装置，它包括普通空气源热泵的基础部件，其特征在于：它采用中间补气涡旋压缩机(1)，增设经济器(6)、补气单向阀(12)和中间补气电子膨胀阀(8)；中间补气涡旋压缩机(1)排气管路与冷凝器(2)的进口h相连，冷凝器(2)的出口j与储液罐(4)相连；储液罐出口管路上安装干燥过滤器(13)，然后分成两路，一路a与经济器(6)l端相连，另一路b经中间补气电子膨胀阀(8)与经济器(6)o端相连；经济器(6)n端与主路电子膨胀阀(7)相连，主路电子膨胀阀(7)与蒸发器的分液器(14)相连；蒸发器出口与电磁三通阀(11)e端相连，电磁三通阀(11)d端与气液分离器(5)相连；气液分离器(5)出口与中间补气涡旋压缩机(1)吸气管路相连；经济器(6)m端与补气管路和补气单向阀(12)相连，补气单向阀接近中间补气涡旋压缩机补气口；冷凝器(2)i端与热水管路供水管相连，k端与热水管路回水管相连。
2.如权利要求1所述的低温准双级空气源热泵装置，其特征在于：融霜管路在中间补气涡旋压缩机(1)排气管加融霜电磁阀(9)与经济器(6)l端相连，蒸发器(3)出口加电磁阀(10)与经济器(6)o端相连，经济器(6)m端与电磁三通阀(11)f端相连，蒸发器底部结构(17)固定电加热带(15)，设有排水孔(16)。
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