CN2615599Y - 一种低温风冷热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低温风冷热泵机组，其中的压缩机为具有辅助进气口的结构，在通常的循环系统中的风侧换热器和水侧换热器之间还包括一个经济换热器，其中设有两个通过间壁隔开的通道，构成冷热流体的进口和出口；在所述水侧换热器后面连接所述储液罐，在储液罐后面的管路上设有两个分支管路，未减压支路和中间减压支路而中间减压支路通向压缩机的靠近排气口的辅助进气口。使该循环系统在制热循环中一部分制冷剂经过中间膨胀减压而直接回到压缩机中，这样可以提高本热泵系统在低温工况下的性能系数(COP)和避免压缩机在低温工况下运行时由于排气温度过高而造成电机过热。

Description

一种低温风冷热泵机组

技术领域

本实用新型提供一种风冷热泵机组，尤其是一种适用于低温工况下的低温风冷热泵机组。

背景技术

90年代以来，空气源风冷热泵机组在长江中下游、华南以及西南等传统的非采暖区得到广泛的应用，它以较低的能耗很好的满足了该地区冬季采暖的要求，同时其对环境的影响也较小，应用效果良好。黄河流域、华北地区等传统的采暖区一直是以燃油和燃煤作为冬季采暖的主要手段，但是这种采暖方式具有能量利用效率低以及污染城市环境的缺点，因此，就有了能否将空气源风冷热泵应用于这些地区；在使用中发现，由于黄河流域以及华北地区冬季采暖期较长而且环境温度较低，所以传统的风冷热泵系统无法在这样的低温环境中正常工作，主要表现为：首先，低温工况下COP较低，无法满足寒冷地区冬季采暖的需求；其次，低温工况下不能可靠的工作，排气温度不断升高，长时间运行会严重损坏或者烧毁压缩机。

其原因主要是，在冬季工况下，随着室外环境温度的降低，蒸发温度必然随之降低，从而引起压缩机的压比增大，耗功随之增加，排气温度随之升高，性能系数COP降低。

发明内容

本实用新型的目的在于改进现有技术中的不足，提供一种使风冷热泵机组能够在低温环境中仍然可以高效、稳定、可靠运行的低温风冷热泵机组。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型提供的低温风冷热泵机组包括压缩机、四通阀、气液分离器、风侧换热器、膨胀阀、储液罐和水侧换热器，所述压缩机上设有吸气口和排气口，另外还设有辅助进气口，该压缩机最好是螺杆式压缩机，其辅助进气口设于接近所述排气口处；所述吸气口和排气口通过管路与所述四通阀和气液分离器相连接，所述四通阀通过管路分别与所述风侧换热器和水侧换热器相连通，在风侧和水侧换热器之间，由风侧换热器向水侧换热器方向导通的管路上连通设有储液罐和制冷膨胀阀，在由水侧换热器向风侧换热器方向导通的管路上设有储液罐和制热膨胀阀，除此之外，还包括一个经济换热器，其中设有两个通过间壁隔开的通道，构成冷热流体的进口和出口；在所述水侧换热器后面连接所述储液罐，在储液罐后面的管路上设有两个分支管路，未减压支路和中间减压支路：

所述未减压支路连通所述经济换热器的热流体通道的进口，该经济换热器热流体的出口设管路连接所述制热膨胀阀，继而与风侧换热器相连通；

所述中间减压支路上连接一中间膨胀阀，该支路中间膨胀阀之后连接所述经济换热器的冷流体通道的进口，该经济换热器的冷流体通道的出口设管路连接所述压缩机的辅助进气口。

本热泵在制热循环过程中，来自水侧换热器的制冷剂分别进入所述两个支路，再分别进入所述经济换热器的两个流道，由于流经未减压支路的制冷剂未经膨胀减压吸热能力低，温度高，而流经中间减压支路的制冷剂经过部分膨胀减压，吸热能力高，温度低，因此，在经济换热器中通过间壁有热量的传递，中间减压支路来的制冷剂被加热而部分气化，但是其温度仍然较低，再通过压缩机的辅助进气口进入压缩机，这样可以改善热泵在低温工况下不能可靠的工作，排气温度不断升高的问题，而未经减压的制冷剂在经济换热器中被冷却，再经过制热膨胀阀的减压到风侧换热器，这样可以降低压缩机在高压缩比下的功耗，从而提高系统的性能系数COP。

在所述经济换热器的热流体出口连接的管路上膨胀阀的前面还可以设有一喷液支路，其与所述经济换热器上的所述冷流体的出口连接的管路相连通，在该喷液支路上连接一喷液中间膨胀阀，在该支路上还设有一个阀门，该阀门最好是电磁阀。

该喷液支路的作用是：其可以在前述经中间膨胀后送往压缩机的辅助进气口的制冷剂的基础上再将一定量的温度比较低的制冷剂送往压缩机，由此可进一步地对压缩机进行降温，该喷液支路上设有的膨胀阀或电磁阀可以随时根据压缩机排气温度来调节开启度，从而及时对压缩机的温度进行调整。

由于压缩机的温度较高，故压缩机上的油冷却装置中的冷却油的温度也就较高，为了降低压缩机的温度，本实用新型还可以对压缩机上的油冷却装置进行了改进，即油冷却装置为一间壁式换热器，其中一个流道为冷却油流道，其上进出口与压缩机上的冷却装置通道的进出口相连接，间壁式换热器的另一个流道为冷媒流道，其中可设水冷却剂，该流道的进出口分别设管路连接水侧换热器的循环水的进口和出口，这样，将被压缩机加热了的油冷却剂通过该间壁式换热器而降温，对压缩机的降温有利，同时，用冷媒将油冷却剂中的热量带走，同时补充到水侧换热器的循环水管路中，使压缩机产生的热量也被利用起来了，因此，在确保压缩机在制热循环中正常工作的同时提高了热能利用率。

喷液支路和油冷却系统可以保证最佳的喷油温度并有效防止压缩机在低温工况下运行时由于排气温度过高造成电机过热。

本实用新型提供的低温风冷热泵机组具有以下优点：

1、所述经济器以及未减压支路和中间减压支路构成的系统实现了“准二级”压缩过程，可以降低热泵系统在低温工况运行时的功耗，从而提高系统的性能系数COP值。

2、加设的喷液冷却系统利用螺杆制冷压缩机对湿行程不敏感的特点，即不怕带湿运行而进行的，可以有效地防止低温工况压缩机排气温度过高的缺点，这种系统虽然部分制冷剂由于吸收压缩热而未直接参与制冷，但是可以根据排气温度的高低通过阀门来调节该支路的流量，因此，其对制冷量影响很小。

3、本热泵系统的单独的油冷却系统可以使压缩机得到最佳的喷油温度，同时，将油温的热量可并到水侧换热器中被加热的循环水中，对这部分热量给予了很好的利用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型提供的低温风冷热泵机组的一个较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供的低温风冷热泵机组包括螺杆制冷压缩机1、四通阀2、与四通阀相连的气液分离器3、风侧换热器4、和水侧换热器12，在风侧换热器4和水侧换热器12之间设有经济换热器11及其经济器系统。其为：

风侧换热器4的后面设有两条支路：

其中一条支路上连接一个单向阀5(正向连接)和一个单向阀5’(反向连接)，单向阀5’进液口上联管路连通水侧换热器12的一个在制热循环中制冷剂的出口12_冷出。在两个单向阀中间的管路上设有一个支路，在该支路上连接储液罐8和干燥过滤器9，在该管路上还设有视镜10，该管路分成两个支路：

一个支路即为中间减压支路，其上连接中间膨胀阀7’和一个电磁阀7，该支路与经济换热器11的冷流体流道的进口11_冷进连接，经济换热器11的冷流体流道的出口11_冷出上设管路与压缩机1的靠近排气口1a的辅助进气口1b连接，在该支路上设有一个单向阀d。

另一个支路即为未减压支路，其与经济换热器11的热流体流道的进口11_热进连接，经济换热器11的热流体流道的出口11_热出上连接管路，在该管路连接制冷膨胀阀61的入口端，在该出口端上设管路与水侧换热器12的制冷剂通道的在制热循环中制冷剂的出口12_冷出连接。水侧换热器12的制冷剂通道的另一个端口12_冷进上设管路与同压缩机1相连的四通阀2相连接。

风侧换热器4后面的另一条支路上连接制热膨胀阀6的出口端，该进口端上设管路连接到经济换热器的热流体流道的出口11_热出。

在经济换热器11的热流体出口11_热出上还设有一个支路，在该支路上连接一个电磁阀7”，在该电磁阀7”的后面连接另一中间膨胀阀7的进口端，该中间膨胀阀7的出口端与由经济换热器的冷流体流道的出口11_冷出引出的连通压缩机1的辅助进气口1b的管路连通，由此构成喷液冷却回路，该支路上还可设有一视镜10’。

在图1所示的热泵机组是这样工作的：

当制热时，由压缩机的排气口1a出来的制冷剂经四通阀流到水侧换热器12的制冷剂通道进口12_冷进，然后由制冷剂通道出口12_冷出流出，经单向阀5’、储液罐8和干燥过滤器9来到中间减压支路和未减压支路分叉处。根据管径大小制冷剂分成流量不等的两股，其中一股走未减压支路进入经济换热器11的热流体流道，然后出来到制热膨胀阀6减压进风侧换热器4，再回四通阀2经气液分离器3进压缩机1的吸气端1c。另一股走中间减压支路，经电磁阀7和中间减压膨胀阀7’进经济换热器11的冷流体流道，然后出来经一单向阀d到压缩机1的辅助进气口1b。如果电磁阀7”开启，从经济换热器11的热流体流道的出口11_热出排出到总膨胀阀6的制冷剂中的一部分还要分流，经电磁阀7”和中间膨胀阀7汇入通往压缩机的辅助进气口的流道中。

当制冷时，首先要关闭电磁阀7，然后制冷剂的流动情况就如现有技术中的制冷循环一样了，在本机组中是：制冷剂由压缩机1的排出口1a排出，经四通阀2到风侧换热器4，从风侧换热器出来的制冷剂通过单向阀5，经储液罐8、干燥过滤器9和未减压支路进入经济换热器的热流体流道进口11_热进，在从热流体流道出口11_热出排出后，分两条支路，一条经喷液膨胀阀到压缩机辅助进气口1b，一条到制冷膨胀阀61，然后进入水侧换热器12的制冷剂流道的一个端口12_冷出，再从另一个端口12_冷进出来通过四通阀2和气液分离器3回到压缩机1的吸入口1c。

压缩机1上的冷却油的管路的进出口连接一个油冷却器13的一个流道，该冷却器13的另一个流道上设管路与水侧换热器12的另一个与制冷剂流道间隔的流道相连通，在该管路上设有一个水量调节阀14，以根据压缩机的排气温度和所产生的热量的多少来调节冷媒的流量。

Claims (6)

1、一种低温风冷热泵机组，包括压缩机、四通阀、气液分离器、风侧换热器、膨胀阀、储液罐和水侧换热器，所述压缩机上设有吸气口和排气口，所述吸气口和排气口通过管路与所述四通阀和气液分离器相连接，所述四通阀通过管路分别与所述风侧换热器和水侧换热器相连通，其特征在于：所述压缩机还设有辅助进气口，其辅助进气口设于接近所述排气口处；在风侧和水侧换热器之间，由风侧换热器向水侧换热器方向导通的管路上连通设有储液罐和制冷膨胀阀，在由水侧换热器向风侧换热器方向导通的管路上设有储液罐和制热膨胀阀，另外，还包括一个经济换热器，其中设有两个通过间壁隔开的通道，构成冷热流体的进口和出口；在所述水侧换热器后面连接所述储液罐，在储液罐后面的管路上设有两个分支管路，未减压支路和中间减压支路：

所述未减压支路连通所述经济换热器的热流体通道的进口，该经济换热器热流体的出口设管路连接所述制热膨胀阀，继而与风侧换热器相连通；

所述中间减压支路上连接一中间膨胀阀和一阀门，该支路中间膨胀阀之后连接所述经济换热器的冷流体通道的进口，该经济换热器的冷流体通道的出口设管路连接所述压缩机的辅助进气口。

2、根据权利要求1所述的低温风冷热泵机组，其特征在于：在所述经济换热器的热流体出口连接的管路上膨胀阀的前面还设有一喷液支路，其与所述经济换热器上的所述冷流体的出口连接的管路相连通，在该喷液支路上连接一喷液中间膨胀阀，在该支路上还可以设有一个阀门。

3、根据权利要求1或2所述的低温风冷热泵机组，其特征在于：所述压缩机上的油冷却装置为一间壁式换热器，其中一个流道为冷却油流道，其上进出口与压缩机上的冷却装置通道的进出口相连接，间壁式换热器的另一个流道为冷媒流道，该流道的进出口分别设管路连接水侧换热器的循环水的进口和出口，

4、根据权利要求1所述的低温风冷热泵机组，其特征在于：所述压缩机是螺杆式压缩机。

5、根据权利要求1所述的低温风冷热泵机组，其特征在于：所述中间减压支路上所设的阀门是电磁阀。

6、根据权利要求2所述的低温风冷热泵机组，其特征在于：所述喷液支路上所设的阀门是电磁阀。