CN209944799U - 一种喷气增焓系统以及空气源热泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热泵技术领域，提供了一种喷气增焓系统以及空气源热泵，喷气增焓系统包括喷气增焓旋涡压缩机、冷凝器以及经济器，喷气增焓旋涡压缩机的出气口连接冷凝器的进口，冷凝器的出口连接经济器的第一进口，经济器的第一出口连接喷气增焓旋涡压缩机的中间喷气口；空气源热泵包括上述的喷气增焓系统，其还包括蒸发器，经济器的第二出口连接蒸发器的进口，蒸发器的进口连接喷气增焓旋涡压缩机的进气口。喷气增焓系统可以使空气源热泵在低温蒸发温度时，增强热泵机组的低温制热能力，改善压缩机的可靠性，增大涡旋腔内气体的质量流量，保证动静涡旋之间有足够的油气润滑，增强热泵机组在寒冷地区的低温制热能力。

Description

一种喷气增焓系统以及空气源热泵

技术领域

本实用新型涉及热泵技术领域，更具体地说，是涉及一种喷气增焓系统以及空气源热泵。

背景技术

空气源热泵热水器由于具有安全、节能、环保、寿命长等诸多优点，受到了社会各界的广泛关注，其已在我国长江中下游等地区的应用中取得了显著效果。

空气热源泵热水器由压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀四大部件构成，制冷工质在蒸发器中吸收低温空气中的热量，压缩机将工质压缩，使其温度和压力相应增高，高温高压的过热工质随后被送入冷凝器，放出热量，对冷水进行加热，被加热后的冷水通过输送系统供给用户使用。最后工质通过节流膨胀阀节流降温降压，温度降到室外环境温度以下继而进入蒸发器内继续蒸发吸热，如此循环往复。

空气热源泵热水器内的循环过程只需供给压缩机一小部分电能，工质便可以从低温环境中吸收大量热量供给用户使用。

在北方寒冷地区相比于南方而言，环境温度的降低，制冷工质吸气比容增大，制冷剂的质量流量相应的下降，制热量也就相应的降低。因此相同匹数的系统，在低温环境下工作，表现出更小的制热量。目前政府也在倡导更加节能环保的采暖方式，因此研制推广适合我国国情的低温空气源热泵热水机组是我国建筑暖通行业需解决的迫切难题。

常规的空气源热泵在低温工况下工作时，蒸发温度下降，吸气比容增大，制热量急剧下降。同时，压缩机的压缩比增大，使排气温度过高，会导致机组无法正常运行。空气源热泵如果在零下15℃的环境温度下加热冷水至55℃，压缩比可达到15左右，压缩比的增大，涡旋压缩机涡旋体内气体泄漏量增大、一方面使输气系数降低，系统COP降低；另外一方面，由于重复压缩，使低温运行下本身已经很高的压缩机排气温度急剧升高，对压缩机的可靠性提出了巨大的挑战。

以上不足，有待改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种喷气增焓系统，以解决现有技术中存在的热泵机组的低温制热能力差、压缩机的排气温度过高、压缩机的可靠性差和低蒸发温度时涡旋腔内气体的质量流量小的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种喷气增焓系统，包括喷气增焓旋涡压缩机、冷凝器以及经济器；

所述喷气增焓旋涡压缩机的出气口连接所述冷凝器的进口，所述冷凝器的出口连接所述经济器的第一进口，所述经济器的第一出口连接所述喷气增焓旋涡压缩机的中间喷气口；

所述冷凝器的出口与所述经济器的第二进口之间设置有电磁阀和第一膨胀阀。

在一个实施例中，所述冷凝器的出口连接所述电磁阀，所述电磁阀连接所述第一膨胀阀，所述第一膨胀阀连接所述经济器的第二进口。

在一个实施例中，所述第一膨胀阀为电子膨胀阀。

在一个实施例中，所述第一膨胀阀的数量为一个或两个。

在一个实施例中，所述冷凝器的出口与所述经济器的第一进口之间设置有第二膨胀阀。

在一个实施例中，所述第二膨胀阀为电子膨胀阀。

本实用新型的目的还在于提供一种空气源热泵，包括上述的喷气增焓系统；

所述空气源热泵还包括蒸发器，所述经济器的第二出口连接所述蒸发器的进口，所述蒸发器的出口连接所述喷气增焓旋涡压缩机的进气口。

在一个实施例中，所述蒸发器的进口与所述经济器的第二出口之间设置有第三膨胀阀。

在一个实施例中，所述经济器包括中间器。

在一个实施例中，所述第三膨胀阀为外平衡式膨胀阀。

本实用新型提供的一种喷气增焓系统的有益效果至少在于：

(1)本实用新型的喷气增焓系统可以使空气源热泵在低温蒸发温度时，增强涡旋腔内的气体质量流量，进而大大增强喷气增焓系统的低温制热能力。

(2)本实用新型的喷气增焓系统采用喷气增焓旋涡压缩机，喷气增焓涡旋压缩机腔中喷入蒸汽，冷却涡旋腔内的压缩气体，降低排气温度，改善压缩机的可靠性。

(3)在低蒸发温度时，增大涡旋腔内气体的质量流量，保证动静涡旋之间有足够的油气润滑，达到增强喷气增焓系统在寒冷地区的低温制热能力的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的喷气增焓系统的方案示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的喷气增焓系统的方案示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的空气源热泵的方案示意图一；

图4为本实用新型实施例提供的空气源热泵的方案示意图二；

图5为本实用新型实施例提供的喷气增焓旋涡压缩机的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1-喷气增焓旋涡压缩机； 11-中间喷气口；

12-进气口； 13-出气口；

2-冷凝器； 3-电磁阀；

4-第一膨胀阀； 5-经济器；

6-第二膨胀阀； 7-蒸发器；

8-第三膨胀阀。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，一种喷气增焓系统，包括喷气增焓旋涡压缩机1、冷凝器2以及经济器5，喷气增焓旋涡压缩机1的出气口13连接冷凝器2的进口，冷凝器2的出口连接经济器5的第一进口，经济器5的第一出口连接喷气增焓旋涡压缩机1的中间喷气口11；冷凝器2的出口与经济器5的第二进口之间设置有电磁阀3和第一膨胀阀4。

请参阅图1和图5，本实施例提供的喷气增焓系统包括喷气增焓旋涡压缩机1、冷凝器2和经济器5。目前，当室外温度很低时，室外机热交换能力下降，压缩机正常回气口的回气量减少，压缩机功率降低，不能发挥最好效果。本实施例提供的喷气增焓系统采用喷气增焓旋涡压缩机1，通过中间压力回气喷射口补充制冷气体，从而增加压缩机排气量，室内机热交换器制热的循环制冷剂量增加，实现制热量增加。且本实施例提供的喷气增焓系统更加适用于寒冷地区。

本实施例提供的喷气增焓旋涡压缩机1设有一个进气口12和一个中间喷气口11，中间喷气口11与经济器5的第一出口相连，通过中间喷气口11，增加压缩机排气量(吸气量与中间喷气量之和)，从而增加冷凝器2内制冷剂流量；通过经济器5对工质深度过冷，增强从低温取热的能力。带有喷气增焓技术的喷气增焓系统能大大增强热泵机组的低温制热能力；对涡旋压缩腔喷入蒸汽，冷却涡旋内的压缩气体，降低排气温度，改善压缩机的可靠性；在低蒸发温度时，增强涡旋内气体的质量流量，保证动静涡旋之间有足够的油气润滑。

本实施例提供的喷气增焓系统的压缩机采用旋涡式压缩机，涡旋压缩机没有吸、排气阀，提高了高速运转的可靠性。旋涡式压缩机的多个压缩腔同时工作，相邻压缩腔之间的气体压差小，气体泄漏量少，容积效率高，可达98％。涡旋式压缩机体积小重量轻。动涡盘与主轴等运动部件的受力变化小，整机振动小。涡旋压缩机运转可靠。涡旋压缩机的压缩腔是由涡旋型线构成的，为多室压缩机构，当动涡盘中心绕静涡盘中心作圆周运动时，各压缩腔容积随主轴转角发生变化，将相应地减小或扩大，由此实现气体的吸入、压缩和排气过程，由于吸排气过程几乎连续进行，整机噪声很低。轴向和径向柔性结构提高了涡旋压缩机的生产效率，且保证轴向间隙和径向间隙的密封效果，不因摩擦和磨损而降低，即涡旋压缩机有可靠和有效的密封性，所以其制冷系数不是随运行时间的增加而减小，而是略有提高。涡旋压缩机有着良好的工作特性，性能主要受自身压缩比和吸气压力的影响。

请参阅图1，进一步地，冷凝器2的出口连接电磁阀3，电磁阀3连接第一膨胀阀4，第一膨胀阀4连接经济器5的第二进口。

本实施例提供的喷气增焓系统的冷凝器2的出口与经济器5的第二进口之间依次连接电磁阀3的第一膨胀阀4。电磁阀3起管路通和闭的功能。第一膨胀阀4起着节流降压和调节流量的作用，从冷凝器2的出口流出的中液态制冷工质经过第一膨胀阀4变成较高温度和压力的气液混合物。同时第一膨胀阀4还起到防止流体逆流的功能。从冷凝器2的出口流出的液态制冷工质只能单向地流向经济器5的第二进口，不能经济器5的第二进口流向冷凝器2的出口。第一膨胀阀4可以有效的防止逆流，能够有效的提高本实用新型的喷气增焓系统的稳定性。

进一步地，第一膨胀阀4为电子膨胀阀。

本实施例提供的喷气增焓系统的第一膨胀阀4采用电子膨胀阀，电子膨胀阀由于热力膨胀阀的关键点就是它集成了压力传感器和温度传感器，通过这个来感知环境并转换信号输送给控制器，来实现系统供液量和过热度的控制。电子膨胀阀利用被调节参数产生的电信号，控制施加于膨胀阀的电压或电流，进而达到调节供液量的目的。无级变容量制冷系统制冷供液量调节范围宽，要求调节反应快，传统的节流装置(如热力膨胀阀)难以良好胜任，而电子膨胀阀可以很好地满足要求。

请参阅图2，进一步地，冷凝器2出口与经济器5的第一进口之间设置有第二膨胀阀6。

本实用新型的喷气增焓系统在冷凝器2出口与所述经济器5的第一进口之间设有第二膨胀阀6。

进一步地，所述第一膨胀阀4设置有一个或两个。

本实施例提供的的喷气增焓系统的第一膨胀4可以设置有一个，第一膨胀阀的作用是节流降压、调节流量和放置逆流的作用。本实施例提供的第一膨胀阀4还可以设置有两个，设置两个第一膨胀阀4的效果要比设置一个所述第一膨胀阀4的效果更佳，能够更精准的对流量进行调节，对流体进行加压膨胀，并且可以更好地防止倒流。应当理解的是，本实施例提供的的第一膨胀阀4还可以设置有三个或三个以上，并不仅限于上述的情形。

进一步地，第二膨胀阀6为电子膨胀阀。

本实施例提供的的喷气增焓系统的有益效果至少在于：

(1)本实施例提供的的喷气增焓系统采用喷气增焓旋涡压缩机1，通过中间压力回气喷射口补充制冷气体，从而增加压缩机排气量。

(2)本实施例提供的喷气增焓系统的旋涡压缩机的排气温度地，压缩机的可靠性提高，从而可以增加喷气增焓系的可靠性。

(3)本实施例提供的喷气增焓系统的旋涡压缩机在低蒸发温度时，增强涡旋内气体的质量流量，保证动静涡旋之间有足够的油气润滑。

(4)本实施例提供的喷气增焓系统的膨胀阀可以有效的防止逆流，能够有效的提高本实用新型的喷气增焓系统的稳定性。

请参阅图3，本实施例的目的还在于提供一种空气源热泵，包括上述的喷气增焓系统，还包括蒸发器7，经济器5的第二出口连接蒸发器7的进口，蒸发器7的出口连接喷气增焓旋涡压缩机1的进气口12。

本实施例提供的空气源热泵的运行是利用空气能，空气能是指空气中所蕴含的低品位热能量，又称空气源。能量守恒定律告诉我们能量不会凭空产生，也不会凭空消失；空气中的低品位热能是空气吸收太阳光散发的热量产生的。所以气温越高，空气能越丰富。

热泵是一种从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电能做功，转化为可供人们使用的高品位热能的装置，空气源热泵即利用热泵将空气中的低品位热能转为高品位热能的技术装置。

本实施例提供的空气源热泵在蒸发温度比较低(-25℃以下)的工况下，普通压缩机的效率降低、制冷量减小、排气温度较高。来自冷凝器2的高压液态制冷剂在进入经济器5后分为两部分，一部分通过节流，以热量膨胀的方式进行进一步冷却，去降低另一部分的温度，令其过冷。被稳定下来的过冷液体通过供液阀直接进蒸发器7制冷，而另一部分未冷却的气态制冷剂通过经济器5与压缩机的连通管道，重新进入压缩机继续压缩，进入循环。它通过膨胀制冷的方式来稳定液态制冷介质，以提高系统容量和效率。

本实施例提供的空气源热泵的工作原理如下：

本实施例提供的空气源热泵是按照“逆卡诺”的原理进行工作的，通过热泵机组的通电工作，将周围空气中的低温热量吸收到经济器5上，通过经济器5，将热量通过热传递原理传递到水里，达到加热的作用。空气能热泵机组工作时，在风机的吸力作用下，室外普通空气从进风口进入机组内部，经过经济器5，此时空气中的低温热量被经济器5吸收，并转移到保温水箱中，给水加热；失去热量的空气温度降低，变成冷空气从风机吹出来。

请参阅图4，进一步地，蒸发器7进口与经济器5第二出口之间设置有第三膨胀阀8。

进一步地，第三膨胀阀8可以为外平衡式膨胀阀。

本实施例提供的空气源热泵的第三膨胀阀8采用外平衡式膨胀阀。原因如下：热力膨胀阀是控制蒸发器7出口气态制冷剂的过热度来控制进入蒸发器7的制冷剂流量。按照平衡方式不同，膨胀阀分为外平衡式和内平衡式。由于蒸发器7有分路并采用莲蓬头分液器，压降比较大，造成蒸发器7的进口和出口温度各不相同。在这种情况下，使用内平衡式膨胀阀会因蒸发器7出口温度过低而造成热力膨胀阀过度关闭，以至膨胀阀丧失对蒸发器7的供液调节功能。本实施例提供的第三膨胀阀8采用外平衡式膨胀阀，采用外平衡式可以避免膨胀阀过度关闭的情况，保证有压降的蒸发器7也得到正常的供液。应当理解的是，在其他实施例中，第三膨胀阀8还可以为其他形式，此处不做限制。

进一步地，经济器5包括中间器。

本实施例提供的空气源热泵的中间器为中间冷却器，中间冷却器是适用于双级压缩制冷系统的压力容器，它对确保双级压缩制冷系统的安全运行，达到制热系统运行的最佳状态极为重要。

本实施例提供的空气源热泵的中间冷却器主要起三个方面的作用：

(1)降低压缩机低压级气缸的排气温度，使排气温度冷却到在中间压力下的干饱和蒸汽，再被制冷压缩机的高压级气缸吸入，以免高压级出现过高的排气温度；

(2)使从冷凝器2出来的高温、高压液体在节流前得到过冷，减少节流过程中产生的闪发气体，以提高蒸发器7的换热效率；

(3)在一定程度上起到油分离的作用，可以将从制冷压缩机低压级排气带出的润滑油，通过改变流动方向，降低流速、洗涤和降温作用分离出来，并通过中间冷却器的放油管定期排放至集油器。

本实施例提供的空气源热泵的循环过程是低压气态冷媒进入喷气增焓旋涡压缩机1，经过喷气增焓旋涡压缩成为高温高压气体，这时冷媒沸点随压力的升高而升高。高沸点的冷媒进入冷凝器2开始液化，这时冷媒放出热量，变成液体。接下来在进入蒸发器7前先经过膨胀阀(节流阀)，膨胀阀又使冷媒压力降低，压力降低的冷媒在蒸发器7中又开始蒸发，这时冷媒吸收热量，又变为低压的气体。再次进入喷气增焓旋涡压缩机1，整个冷媒循环系统就这样形成。

本实施例提供的空气源热泵的工作过程如下：

(1)高温高压的气态制冷工质经过冷凝器2时放热供暖给冷水，经过冷凝器2冷凝后的制冷工质分为两路：主回路和辅助回路。主回路为制冷回路；辅助回路为补气回路。

(2)经过冷凝器2冷凝后的液态制冷工质通过第一膨胀阀4，通过第一膨胀阀4的液态制冷工质降低一定压力后变为较高温度和压力的气液混合物。上述过程的辅助回路，即辅助回路为冷凝器2的出口、电磁阀3、第一膨胀阀4和经济器5的第二进口连通的回路。

(3)经过冷凝器2冷凝后的温度较高的液态制冷工质进入经济器5的第一进口。上述过程为主回路，主回路为冷凝器2的出口、第二膨胀阀6和经济器5的第一进口连通的回路。

(4)辅助回路中的气液混合物和主回路中的温度较高的液态制冷工质进入经济器5内，且在经济器5内完成换热。辅助回路中的气液混合物中的液态制冷工质吸热后气化，气化后的气体和辅助回路中的气液混合物中的气体通过喷气增焓旋涡压缩机1的中间喷气口11补入喷气增焓旋涡压缩机1内。

(5)主回路中的制冷工质通过中间器对制冷工质深度过冷，深度过冷后的制冷工质经过第三膨胀阀8进入蒸发器7。在蒸发器7中，主回路中的制冷工质吸收低温环境中的热量而气化，气化后的制冷工质通过喷气增焓旋涡压缩机1的进气口12进入喷气增焓旋涡压缩机1内。

(6)主回路中气化后的制冷工质进入喷气增焓旋涡压缩机1吸气腔，经过一段时间压缩后，主回路和所述辅回路的制冷工质在喷气增焓旋涡压缩机1工作腔中混合，持续边压缩边混合直至混合过程结束，再经过喷气增焓旋涡压缩机1进一步压缩后排出喷气增焓旋涡压缩机1。

本实施例提供的空气源热泵的有益效果至少在于：

(1)本实施例提供的喷气增焓系统可以使空气源热泵在低温蒸发温度时，增强涡旋腔内的气体质量流量进而大大增强热泵机组的低温制热能力。

(2)本实施例提供的空气源热泵的中间器为中间冷却器，确保双级压缩制冷系统的安全运行，达到制热系统运行的最佳状态极为重要。

(3)利用本实施例提供的喷气增焓系统的空气源热泵在低蒸发温度时，增大涡旋腔内气体的质量流量，保证动静涡旋之间有足够的油气润滑，达到增强热泵机组在寒冷地区的低温制热能力的目的。

Claims (10)

1.一种喷气增焓系统，其特征在于：包括喷气增焓旋涡压缩机、冷凝器以及经济器；

所述喷气增焓旋涡压缩机的出气口连接所述冷凝器的进口，所述冷凝器的出口连接所述经济器的第一进口，所述经济器的第一出口连接所述喷气增焓旋涡压缩机的中间喷气口；

所述冷凝器的出口与所述经济器的第二进口之间设置有电磁阀和第一膨胀阀。

2.如权利要求1所述的喷气增焓系统，其特征在于：所述冷凝器的出口连接所述电磁阀，所述电磁阀连接所述第一膨胀阀，所述第一膨胀阀连接所述经济器的第二进口。

3.如权利要求1所述的喷气增焓系统，其特征在于：所述第一膨胀阀为电子膨胀阀。

4.如权利要求1所述的喷气增焓系统，其特征在于：所述第一膨胀阀的数量为一个或两个。

5.如权利要求1～4任一项所述的喷气增焓系统，其特征在于：所述冷凝器的出口与所述经济器的第一进口之间设置有第二膨胀阀。

6.如权利要求5所述的喷气增焓系统，其特征在于：所述第二膨胀阀为电子膨胀阀。

7.一种空气源热泵，其特征在于：包括权利要求1-6中任意一项所述的喷气增焓系统；

所述空气源热泵还包括蒸发器，所述经济器的第二出口连接所述蒸发器的进口，所述蒸发器的出口连接所述喷气增焓旋涡压缩机的进气口。

8.如权利要求7所述的空气源热泵，其特征在于：所述蒸发器的进口与所述经济器的第二出口之间设置有第三膨胀阀。

9.如权利要求8所述的空气源热泵，其特征在于：所述经济器包括中间器。

10.如权利要求8所述的空气源热泵，其特征在于：所述第三膨胀阀为外平衡式膨胀阀。

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