CN207865525U - 一种预热式空气能采暖系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种预热式空气能采暖系统,包括蒸发器,蒸发器内并排设置有预热器和第一换热器,预热器的进口与蓄热罐的出液口相连,预热器的出口与蓄热罐的进液口相连,蓄热罐的底部设置有加热器,第一换热器的出口与压缩机的进口连接,压缩机的出口与冷凝器的工作介质入口相连,冷凝器的工作介质出口与膨胀阀的进口连接,膨胀阀的出口与第一换热器的进口连接,冷凝器的出水口与用户供暖管路的去路相连接,冷凝器的进水口与用户供暖管路的回路相连接,蒸发器外壁上的空气进口位于靠近预热器的一侧。该预热式空气能采暖系统,解决了空气热源泵采暖系统在低温高湿下工作,热泵蒸发器内的换热器表面容易结霜的问题。

Description

一种预热式空气能采暖系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于供暖设备技术领域,尤其是涉及一种预热式空气能采暖系统。
背景技术
[0002] 空气源热栗作为热栗机组的形式之一,是以室外空气为热源的热泵型整体式装 置,因其安装使用十分方便,对环境的污染较小,近年来得到广泛的应用。然而,理论与实践 都表明:机组在低温高湿的工况下运行,热栗蒸发器很容易结霜,霜在热泵蒸发器内的换热 器表面沉积会使制冷剂与空气之间的传热热阻增大,恶化传热效果;同时,随着霜层的增 长,产生的阻塞作用大大增加了空气流过换热器的阻力,造成气流流量下降,风机功耗增 加,使得空气源热栗系统制热量下降,压缩机工作状况恶化易发生液击,导致运行的不稳定 和可靠性差,阻碍了空气源热栗产品在北方寒冷地区的推广应用。
[0003] 目前空气源热栗最常用的传统除霜方式是逆循环除霜和热气旁通除霜。其中逆循 环除霜的速度较快,但除霜过程中需要从室内侧吸收热量,同时四通阀频繁换向会影响其 可靠性及寿命;热气旁通除霜过程中不会吸收室内侧热量,除霜能量主要来自压缩机耗功, 因此除霜速度较慢,且容易造成除霜过程中压缩机吸气带液。
[0004] 为了提高除霜效率,许多学者在除霜方面进行了一些改进,如将低温太阳能热水 系统与空气源热栗系统复合利用,利用集热介质吸收的热量直接传递给加热对象或作为蒸 发器热源经热泵循环升温后再加热物体。该系统无法抑制霜层的产生,仍通过传统方式除 霜,即利用压缩机的耗功产生的热量除霜;此外,该系统改良情况下可利用产生的热水为室 外侧换热器除霜,但用量难以掌握。还有一种提出的用于办公楼的太阳能辅助空气源热栗 供暖、空调与供热水的三联供系统,该系统虽然具有技术可行性,满负荷运行时室内温度在 i9°c-2rc可保证房间的热舒适度,但此种方式过于依赖太阳能,无蓄能装置,制热运行时 的C0P不理想,不能保证系统的连续运行,不符合真正意义上节能的要求。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是提供一种预热式空气能采暖系统,解决空气热源泵采暖系统 在低温高湿下工作,热泵蒸发器内的换热器表面容易结霜的问题。
[0006] 为了达到上述目的,本实用新型所采用的技术方案是,一种预热式空气能采暖系 统,包括蒸发器,所述蒸发器内并排设置有预热器和第一换热器,所述预热器的进口与蓄热 罐的出液口相连,预热器的出口与蓄热罐的进液口相连,所述蓄热罐的底部设置有加热器, 所述第一换热器的出口与压缩机的进口连接,所述压缩机的出口与冷凝器的工作介质入口 相连,冷凝器的工作介质出口与膨胀阀的进口连接,膨胀阀的出口与第一换热器的进口连 接,冷凝器的出水口与用户供暖管路的去路相连接,冷凝器的进水口与用户供暖管路的回 路相连接,所述蒸发器外壁上的空气进口位于靠近预热器的一侧。
[0007] 本实用新型的技术方案,还具有以下特点:
[0008] 还包括太阳能平板集热器,所述太阳能平板集热器的出液口分四路,第一路与太 阳能平板集热器的进液口之间依次连接有第三电磁阀和第四电磁阀,第二路与所述蓄热罐 的进液口连接,第三路与蓄热罐的出液口之间连接有第一电磁阀,第四路与所述预热器的 进口连接,蓄热罐的进液口还设置有与第一电磁阀并联的第二电磁阀,所述第二电磁阀的 进口分两路,一路与第三电磁阀和第四电磁阀之间连接有循环栗,另一路与预热器的出口 连接。
[0009]所述冷凝器包含第二换热器,所述预热器、所述第一换热器以及所述第二换热器 均为螺旋式结构。
[0010]所述蒸发器内设置有隔板,所述隔板上设置有多个通孔,所述预热器位于隔板的 一侧,所述第一换热器位于隔板的另一侧。
[0011] 所述冷凝器的外壁上设置有保温层。
[0012] 本实用新型的有益效果是:本实用新型的预热式空气能采暖系统,通过对进入蒸 发器的空气进行预热,使其温度得到提升来从根本上杜绝结霜现象的发生,该预热式空气 能采暖系统整体结构简单,便于操作,具有较好的市场推广前景。
附图说明
[0013] 图1是本实用新型的一种预热式空气能采暖系统的结构示意图。
[0014] 图中,1.太阳能平板集热器,2 •蓄能器,3.第一电磁阀,4.蒸发器,5.压缩机,6.冷 凝器,7.第二换热器,8.膨胀阀,9.第一换热器,10.预热器,11.第二电磁阀,12.第三电磁 阀,13.循环栗,14.第四电磁阀,15.隔板。
具体实施方式
[0015] 以下结合附图说明和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步地详细说明。
[0016] 如图1所示,本实用新型的一种预热式空气能采暖系统,包括蒸发器4,蒸发器4内 并排设置有预热器1〇和第一换热器9,预热器1〇的进口与蓄热罐2的出液口相连,预热器10 的出口与蓄热罐2的进液口相连,蓄热罐2的底部设置有加热器,第一换热器9的出口与压缩 机5的进口连接,压缩机5的出口与冷凝器6的工作介质入口相连,冷凝器6的工作介质出口 与膨胀阀8的进口连接,膨胀阀8的出口与第一换热器9的进口连接,冷凝器6的出水口与用 户供暖管路的去路相连接,冷凝器6的进水口与用户供暖管路的回路相连接,蒸发器4外壁 上的空气进口位于靠近预热器1〇的一侧。
[0017] 加热器不断对蓄热罐2内的液体进行加热,之后先从第一换热器10的进口流入,再 从第一换热器10的出口流出重新回到蓄热罐2中,形成循环。由于蒸发器4外壁上的空气进 口位于靠近预热器10的一侧,故而当低温高湿空气进入蒸发器3时会先经过预热器10预热, 使空气的温度得到较大提升,从而避免在第一换热器9上发生结霜现象。
[0018] 如图1所示,还包括太阳能平板集热器1,太阳能平板集热器1的出液口分四路,第 一路与太阳能平板集热器1的进液口之间依次连接有第三电磁阀12和第四电磁阀14,第二 路与蓄热罐2的进液口连接,第三路与蓄热罐2的出液口之间连接有第一电磁阀3,第四路与 预热器10的进口连接,蓄热罐2的进液口还设置有与第一电磁阀3并联的第二电磁阀11,第 二电磁阀11的进口分两路,一路与第三电磁阀12和第四电磁阀14之间连接有循环泵13,另 —路与预热器10的出口连接。 LOO19」本买用新型的饿热式空气能米暖系统,将太阳能集热、蓄热系统和空气源热泵系 统进行了科学合理的结合,设计成一体式结构的太阳能耦合空气源热泵新系统。在进行热 栗循环时,既可以同时利用空气源和太阳能低温热媒作为热栗热源,又可以单独利用空气 源作为热泵热源。该系统还可实现白天储存太阳能集热量供热栗夜间使用,解决太阳能具 有间歇性,夜间无法直接利用的问题,从而实现制热兼蓄热、串联联合供热、蓄热供热等多 工况之间的转化。采用供暖运行模式如下:制热兼蓄热,当太阳辐射强度充足时,打开第二 电磁阀11和第四电磁阀14,关闭第一电磁阀3和第三电磁阀i 2,实现第一换热器10与蓄热罐 2并联,室外冷空气经第一换热器10预热达到7°C后可将余热储存在蓄热罐2中;串联联合供 热,当太阳辐射强度较弱不足以提供预热空气的热量时,打开第一电磁阀3和第四电磁阀 14,关闭第二电磁阀11和第三电磁阀12,实现第一换热器1〇与蓄热罐2串联,室外冷空气经 第一换热器10可同时与太阳能平板集热器1、蓄热罐2的释能进行热交换,以充分达到预热 效果;蓄热供热,当无太阳辐射或夜间使用时,打开第一电磁阀3和第三电磁阀12,关闭第二 电磁阀11和第四电磁阀14,实现蓄热罐2的释能预加热冷空气,满足正常运行的要求。
[0020] 如图1所示,冷凝器6包含第二换热器7,预热器10、第一换热器9以及第二换热器7 均为螺旋式结构,通过增加工作介质的流动路程和接触面积来提高换热效率。
[0021] 如图1所示,蒸发器4内设置有隔板15,隔板15上设置有多个通孔,预热器10位于隔 板15的一侧,第一换热器9位于隔板15的另一侧,通过隔板15作为一道风屏,可增加空气在 预热器10附近进行预热的时间,确保空气在预热后具有较高的温度。
[0022]如图1所示,冷凝器6的外壁上设置有保温层,通过减少冷凝器6的热损失来提高工 作介质与冷却水之间的换热效率。
[0023]因此,本实用新型的预热式空气能采暖系,统针对寒冷地区空气源热栗用于供暖 存在的结霜问题,实现了太阳能与空气热能的优势互补,即对于单一太阳能供暖系统来说, 耦合空气源热泵系统供暖,可减小单一太阳能供暖系统所需的集热器面积和蓄热水池的体 积,有效降低了系统初投资和安装要求;对于单一空气源热泵系统来说,采用空气预热器可 以避免空气源热泵在低温条件下运行存在的问题,提高了系统供暖可靠性。该系统可以独 立保障供暖效果,无需锅炉等辅助热源,同时在该系统中由于空气源热栗在室外冷空气温 度提升后运行,机组C0P随冷空气温度升高而升高,因此可以不用按照供暖期最低温度和最 大热负荷确定容量,大大降低了空气源热泵的初投资,保证了空气源热栗系统在无霜的条 件下安全稳定运行,解决了目前在传统除霜过程中存在的过程可靠性差、能耗损失过大的 问题,而且节能、经济性也较为可观。

Claims (5)

1. 一种预热式空气能采暖系统,其特征在于,包括蒸发器(4),所述蒸发器(4)内并排设 置有预热器(10)和第一换热器(9),所述预热器(10)的进口与蓄热罐(2)的出液口相连,预 热器(10)的出口与蓄热罐(2)的进液口相连,所述蓄热罐(2)的底部设置有加热器,所述第 一换热器⑼的出口与压缩机⑸的进口连接,所述压缩机⑸的出口与冷凝器⑹的工作介 质入口相连,冷凝器⑹的工作介质出口与膨胀阀⑻的进口连接,所述膨胀阀⑻的出口与 第一换热器⑼的进口连接,冷凝器⑹的出水口与用户供暖管路的去路相连接,冷凝器(6) 的进水口与用户供暖管路的回路相连接,所述蒸发器(4)外壁上的空气进口位于靠近预热 器(10)的一侧。
2. 根据权利要求1所述的预热式空气能采暖系统,其特征在于,还包括太阳能平板集热 器⑴,所述太阳能平板集热器⑴的出液口分四路,第一路与太阳能平板集热器⑴的进液 口之间依次连接有第三电磁阀(12)和第四电磁阀(14),第二路与所述蓄热罐⑵的进液口 连接,第三路与蓄热罐⑵的出液口之间连接有第一电磁阀(3),第四路与所述预热器(10) 的进口连接,蓄热罐⑵的进液口还设置有与第一电磁阀(3)并联的第二电磁阀(11),所述 第二电磁阀(11)的进口分两路,一路与第三电磁阀(12)和第四电磁阀(14)之间连接有循环 泵(13),另一路与预热器(1〇)的出口连接。
3. 根据权利要求1所述的预热式空气能采暖系统,其特征在于,所述冷凝器(6)包含第 二换热器(7),所述预热器(1〇)、所述第一换热器⑼以及所述第二换热器均为螺旋式结 构。
4. 根据权利要求1所述的预热式空气能采暖系统,其特征在于,所述蒸发器(4)内设置 有隔板(15),所述隔板(15)上设置有多个通孔,所述预热器(10)位于隔板(15)的—侧,所述 第一换热器⑼位于隔板(15)的另一侧。
5. 根据权利要求1所述的预热式空气能采暖系统,其特征在于,所述冷凝器(6)的外壁 上设置有保温层。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109539570A (zh) * 2018-10-23 2019-03-29 东南大学 一种适合高原地区的太阳能热电联供污水处理装置

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