專利名稱：帶經(jīng)濟(jì)器的低溫空氣源熱泵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于熱泵技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種空氣源熱泵系統(tǒng)，尤其是一種帶經(jīng)濟(jì)器 的低溫空氣源熱泵系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
熱泵空調(diào)機(jī)組尤其是空氣源熱泵空調(diào)機(jī)組在我國長江中下游地區(qū)得到了廣泛應(yīng) 用，這些地區(qū)冬季室外溫度一般不低于零下5°C，室內(nèi)需熱量不大，夏季氣溫較高，一般有制 冷的要求，當(dāng)采用空氣源熱泵系統(tǒng)時，使用方便、能量利用效率高、對使用地區(qū)不產(chǎn)生什么 污染。在我國北方寒冷地區(qū)，長期依靠燃煤、燃油采暖，嚴(yán)重的空氣污染對環(huán)境帶來了巨大 壓力，探索一種潔凈、節(jié)能的取暖方式已成為當(dāng)務(wù)之急。然而，空氣源熱泵系統(tǒng)如果不作任何改進(jìn)就加以推廣到北方寒冷地區(qū)，因冬季采 暖季節(jié)隨著環(huán)境溫度的降低，其制熱系數(shù)受蒸汽壓縮循環(huán)特性的限制，會迅速衰減，系統(tǒng)的 制熱量隨著外溫的下降而迅速下降，而需熱量卻隨著外溫的下降而迅速上升，當(dāng)外界溫度 很低時，系統(tǒng)的制熱量將小到無法滿足這些地區(qū)的冬季采暖需求。長期以來，國內(nèi)的工程設(shè) 計(jì)，除了增設(shè)輔助熱源(燃油、燃?xì)忮仩t房)外，一直依靠加裝輔助電加熱器來解決低溫環(huán) 境下制熱量不足的問題。如果能夠開發(fā)出一種空氣源熱泵既能保證在其冬季最大運(yùn)行時段 所對應(yīng)的效率最高，同時當(dāng)室外溫度較低時，仍能安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，這樣就可以省去輔助熱 源，無論從初投資還是實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用來看都是用戶最希望看到的。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對常規(guī)空氣源熱泵系統(tǒng)用于我國北方寒冷地區(qū)，需加裝輔 助電加熱器解決低溫環(huán)境下所存在的制熱量不足的問題，而提供一種帶經(jīng)濟(jì)器的低溫空氣 源熱泵系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種帶經(jīng)濟(jì)器的低溫空氣源熱泵系統(tǒng)，主要由渦 旋壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、熱力膨脹閥以及經(jīng)濟(jì)器組成，渦旋壓縮機(jī)設(shè)有吸氣口、補(bǔ)氣口及 出氣口，吸氣口、補(bǔ)氣口，出氣口分別與蒸發(fā)器、經(jīng)濟(jì)器、冷凝器相連，經(jīng)濟(jì)器設(shè)置主回路進(jìn) 出口和補(bǔ)氣回路進(jìn)出口，主回路進(jìn)口與冷凝器相連，主回路出口與熱力膨脹閥B、蒸發(fā)器相 連，補(bǔ)氣回路進(jìn)口與冷凝器、熱力膨脹閥A相連，補(bǔ)氣回路出口與渦旋壓縮機(jī)的補(bǔ)氣口相 連，其主要特征是冷凝器出來的制冷劑循環(huán)分為主回路循環(huán)和補(bǔ)氣回路循環(huán)，且渦旋壓縮 機(jī)帶有補(bǔ)氣口。本實(shí)用新型技術(shù)解決方案中所述的制冷劑循環(huán)，可分為主回路循環(huán)和補(bǔ)氣回路循 環(huán)，如果切斷補(bǔ)氣回路循環(huán)上的熱力膨脹閥A，則該機(jī)組按照普通熱泵系統(tǒng)工作，和常規(guī)的 單級壓縮熱泵系統(tǒng)沒有區(qū)別；考慮到系統(tǒng)在低溫環(huán)境下運(yùn)行時，渦旋壓縮機(jī)由于壓縮比增 大，必然會產(chǎn)生很高的排氣溫度，為此，系統(tǒng)采取了補(bǔ)氣回路，即補(bǔ)氣回路循環(huán)的措施在低 溫工況運(yùn)行時，投用補(bǔ)氣回路循環(huán)，在渦旋壓縮機(jī)的壓縮空腔中直接噴入從冷凝器來的液 體制冷劑，解決空氣源熱泵的低溫工況運(yùn)行可行性問題，此時，如果開啟補(bǔ)氣回路上的熱力膨脹閥A，該回路投入運(yùn)行，那么該機(jī)組按照帶經(jīng)濟(jì)器的系統(tǒng)來進(jìn)行工作。本實(shí)用新型技術(shù)解決方案中所述的制冷劑主回路循環(huán)，其主回路為制冷回路，系 普通熱泵制冷劑循環(huán)，冷凝器出來的制冷劑在經(jīng)濟(jì)器內(nèi)換熱后過冷，經(jīng)熱力膨脹閥B進(jìn)入 蒸發(fā)器，最后被渦旋壓縮機(jī)吸氣口吸入。本實(shí)用新型技術(shù)解決方案中所述的制冷劑補(bǔ)氣回路循環(huán)，系制冷劑中冷凝器出來 后經(jīng)熱力膨脹閥A進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器，冷卻主回路的制冷劑后變?yōu)闅鈶B(tài)，最后被渦旋壓縮機(jī)的補(bǔ) 氣口噴入壓縮腔。本實(shí)用新型技術(shù)解決方案中所述的渦旋壓縮機(jī)，其補(bǔ)氣口的開設(shè)，可與渦旋壓縮 機(jī)制造公司的設(shè)計(jì)人員共同研究，通過對帶經(jīng)濟(jì)器的渦旋熱泵系統(tǒng)進(jìn)行分析，建立帶經(jīng)濟(jì) 器熱泵系統(tǒng)用渦旋壓縮機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)這一模型的仿真結(jié)果分析補(bǔ)氣口位置對經(jīng)濟(jì) 器系統(tǒng)性能的影響和補(bǔ)氣口大小的確定方法，并給出補(bǔ)氣口起始的角度和補(bǔ)氣口面積的計(jì) 算式。仿真結(jié)果表明對于實(shí)際渦旋壓縮機(jī)，為了保證熱泵系統(tǒng)在冬季低溫工況下的制熱性 能以及夏季高溫工況下的制冷性能最佳，并防止泄露，最佳開設(shè)角度可在靠近吸氣腔剛剛 閉合處的角度附近；設(shè)計(jì)壓縮機(jī)補(bǔ)氣口時，應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)器熱泵的使用環(huán)境，同時兼顧渦旋壓 縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及加工方法等因素的限制，故應(yīng)選取盡可能大的補(bǔ)氣口，并開成圓孔。本實(shí)用新型技術(shù)解決方案中所述的渦旋壓縮機(jī)，其壓縮過程可分三個階段一是 補(bǔ)氣前的內(nèi)壓縮。來自蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽進(jìn)入入壓縮機(jī)壓縮腔后，內(nèi)壓縮過程開始，隨 著動渦盤的旋轉(zhuǎn)，封閉的壓縮腔達(dá)到補(bǔ)氣口位置，制冷劑蒸汽被壓縮到一級內(nèi)壓縮過程結(jié) 束的狀態(tài)；二是中間補(bǔ)氣過程。來自經(jīng)濟(jì)器的制冷劑蒸汽通過補(bǔ)氣口進(jìn)入渦旋壓縮機(jī)壓縮 腔，與腔內(nèi)已處于一級內(nèi)壓縮結(jié)束狀態(tài)的原有氣體進(jìn)行混合，而后邊補(bǔ)氣、邊混合、邊壓縮， 直至工作腔與補(bǔ)氣口脫離，這時壓縮腔內(nèi)混合制冷劑蒸汽變?yōu)槎墐?nèi)壓縮結(jié)束狀態(tài)，補(bǔ)氣 過程結(jié)束；三是補(bǔ)氣后的內(nèi)壓縮。渦旋壓縮機(jī)工作腔與補(bǔ)氣口脫離后，工作腔內(nèi)的制冷劑蒸 汽依靠基元容積的減少繼續(xù)壓縮，直至與排氣腔相連通，而后通過出氣口進(jìn)入冷凝器。本實(shí)用新型的有益效果是帶經(jīng)濟(jì)器的空氣源熱泵系統(tǒng)設(shè)置了補(bǔ)氣回路循環(huán)，氣 態(tài)制冷劑由渦旋壓縮機(jī)的補(bǔ)氣口噴入壓縮腔，可降低排氣比焓，從而可降低渦旋壓縮機(jī)的 排氣溫度，同時能把單級壓縮變?yōu)闇?zhǔn)二級壓縮，這樣可避免機(jī)組應(yīng)用于低溫工況下由于壓 縮比增大而使系統(tǒng)不能正常工作的問題；制冷劑的噴射可增加渦旋壓縮機(jī)的排氣量，從而 提高熱泵系統(tǒng)總的制熱量；補(bǔ)氣回路循環(huán)中的高壓液體在經(jīng)濟(jì)器內(nèi)蒸發(fā)，使得主回路循環(huán) 的高壓液體進(jìn)一步過冷，從而單位制冷量增加，且流經(jīng)蒸發(fā)器的制冷劑質(zhì)量不變，所以該系 統(tǒng)應(yīng)用于夏季制冷時，總制冷量將增加。當(dāng)然，由于制冷劑的噴射，渦旋壓縮機(jī)補(bǔ)氣后的制 冷劑量增大，這使渦旋壓縮機(jī)總的功耗有所增加，不過增長率要小于制熱量和制冷量的增 加，故系統(tǒng)制熱和制冷性能系數(shù)將增加。因此，補(bǔ)氣回路的制冷劑噴射除了可提高渦旋熱泵 系統(tǒng)的變工況低溫制熱性能外，對于變工況高溫制冷同樣適用。總之，本實(shí)用新型通過對補(bǔ) 氣回路循環(huán)的投停，熱泵系統(tǒng)既能在常溫工況下高效正常運(yùn)行，又能在低溫工況下安全可 靠運(yùn)行。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
圖1是本實(shí)用新型熱泵系統(tǒng)流程示意圖。[0014]圖中1、渦旋壓縮機(jī)吸氣管線；2、補(bǔ)氣前制冷劑蒸汽一級內(nèi)壓縮結(jié)束；2'、補(bǔ)入 的制冷劑蒸汽與主回路制冷劑蒸汽混合結(jié)束；3、混合制冷劑二級內(nèi)壓縮結(jié)束后進(jìn)入冷凝器 的管線；4、冷凝器出口制冷劑管線；4'、熱力膨脹閥A至經(jīng)濟(jì)器進(jìn)口的制冷劑管線；5、經(jīng)濟(jì) 器主回路熱力膨脹閥B的進(jìn)口管線；5'、經(jīng)濟(jì)器補(bǔ)氣回路熱力膨脹閥A的出口管線；6、渦 旋壓縮機(jī)補(bǔ)氣進(jìn)口管線；7、蒸發(fā)器；8、渦旋壓縮機(jī)；9、冷凝器；10、熱力膨脹閥A ；11、經(jīng)濟(jì) 器；12、熱力膨脹閥B ;13、吸氣口 ；14、補(bǔ)氣口 ；15、出氣口。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)施例如圖1所示。系統(tǒng)主要由渦旋壓縮機(jī)(8)、冷凝器(9)、蒸發(fā)器(7)、熱力膨脹閥A(IO)、熱力膨 脹閥B(12)以及經(jīng)濟(jì)器(11)組成，渦旋壓縮機(jī)⑶設(shè)有吸氣口(13)、補(bǔ)氣口(14)和吸氣 口(13)，吸氣口(13)由渦旋壓縮機(jī)吸氣管線⑴與蒸發(fā)器(7)相連，補(bǔ)氣口(14)與經(jīng)濟(jì) 器(11)相連，出氣口(1 由混合制冷劑二級內(nèi)壓縮結(jié)束后進(jìn)入冷凝器的管線( 與冷凝 器(9)相連，經(jīng)濟(jì)器(11)設(shè)置主回路進(jìn)出口或補(bǔ)氣回路進(jìn)出口，主回路進(jìn)口與冷凝器(9) 相連，主回路出口與熱力膨脹閥B(12)、蒸發(fā)器(7)相連，補(bǔ)氣回路進(jìn)口與熱力膨脹閥A(IO) 相連，補(bǔ)氣回路出口通過渦旋壓縮機(jī)補(bǔ)氣進(jìn)口管線(6)與渦旋壓縮機(jī)補(bǔ)氣口(14)相連，其 主要特征是冷凝器(9)出來的制冷劑循環(huán)分為主回路循環(huán)和補(bǔ)氣回路循環(huán)，且渦旋壓縮 機(jī)(8)帶有補(bǔ)氣口(14)。本實(shí)用新型可分為主回路循環(huán)和補(bǔ)氣回路循環(huán)，主回路循環(huán)系普通熱泵制冷劑循 環(huán)，從冷凝器(9)出來的制冷劑在經(jīng)濟(jì)器(11)內(nèi)換熱后過冷，經(jīng)熱力膨脹閥B(U)進(jìn)入蒸 發(fā)器(7)，最后被渦旋壓縮機(jī)(8)吸氣口(13)吸入。補(bǔ)氣回路循環(huán)系帶經(jīng)濟(jì)器的熱泵制冷 劑循環(huán)，從冷凝器(9)出來的制冷劑經(jīng)熱力膨脹閥A(IO)后進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器(11)，冷卻主回路的 制冷劑后變?yōu)闅鈶B(tài)，最后由渦旋壓縮機(jī)(8)的補(bǔ)氣口(13)噴入壓縮腔。如果切斷補(bǔ)氣回路 循環(huán)上的熱力膨脹閥A (10)，則該機(jī)組按照普通熱泵系統(tǒng)工作，和常規(guī)的單級壓縮熱泵系統(tǒng) 沒有區(qū)別；如果補(bǔ)氣回路上的熱力膨脹閥A(IO)打開，該回路投入運(yùn)行，那么該機(jī)組按照帶 經(jīng)濟(jì)器(11)的系統(tǒng)來進(jìn)行工作。
權(quán)利要求1.一種帶經(jīng)濟(jì)器的低溫空氣源熱泵系統(tǒng)，主要由渦旋壓縮機(jī)(8)、冷凝器(9)、蒸發(fā)器 (7)、熱力膨脹閥A(IO)、熱力膨脹閥B(U)以及經(jīng)濟(jì)器(11)組成，渦旋壓縮機(jī)⑶設(shè)有吸氣 口 (13)和補(bǔ)氣口(14)，吸氣口 (13)與蒸發(fā)器(7)相連，補(bǔ)氣口 (14)與經(jīng)濟(jì)器(11)相連， 出氣口(15)與冷凝器(9)相連，經(jīng)濟(jì)器(11)設(shè)置主回路進(jìn)出口或補(bǔ)氣回路進(jìn)出口，主回路 進(jìn)口與冷凝器(9)相連，主回路出口與熱力膨脹閥B(12)、蒸發(fā)器(7)相連，補(bǔ)氣回路進(jìn)口 與冷凝器(9)、熱力膨脹閥A(IO)相連，補(bǔ)氣回路出口與渦旋壓縮機(jī)(8)的補(bǔ)氣口(14)相 連，其主要特征是冷凝器(9)出來的制冷劑循環(huán)分為主回路循環(huán)和補(bǔ)氣回路循環(huán)，且渦旋 壓縮機(jī)⑶帶有補(bǔ)氣口(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶經(jīng)濟(jì)器的低溫空氣源熱泵系統(tǒng)，其特征在于所述的 制冷劑主回路循環(huán)，系冷凝器(9)出來的制冷劑在經(jīng)濟(jì)器(11)內(nèi)換熱后過冷，經(jīng)熱力膨脹 閥B(12)進(jìn)入蒸發(fā)器(7)，最后被渦旋壓縮機(jī)(8)的吸氣口(13)吸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶經(jīng)濟(jì)器的低溫空氣源熱泵系統(tǒng)，其特征在于所述的 制冷劑補(bǔ)氣回路循環(huán)，系從冷凝器(9)出來的制冷劑經(jīng)熱力膨脹閥A(IO)后進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器 (11)，冷卻主回路的制冷劑后變?yōu)闅鈶B(tài)，最后被渦旋壓縮機(jī)(8)的補(bǔ)氣口(1 噴入壓縮腔。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種帶經(jīng)濟(jì)器的低溫空氣源熱泵系統(tǒng)，主要由渦旋壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、熱力膨脹閥以及經(jīng)濟(jì)器組成，渦旋壓縮機(jī)設(shè)有吸氣口、補(bǔ)氣口及出氣口，吸氣口、補(bǔ)氣口，出氣口分別與蒸發(fā)器、經(jīng)濟(jì)器、冷凝器相連，經(jīng)濟(jì)器設(shè)置主回路進(jìn)出口和補(bǔ)氣回路進(jìn)出口，主回路進(jìn)口與冷凝器相連，主回路出口與熱力膨脹閥B、蒸發(fā)器相連，補(bǔ)氣回路進(jìn)口與冷凝器、熱力膨脹閥A相連，補(bǔ)氣回路出口與渦旋壓縮機(jī)的補(bǔ)氣口相連，其主要特征是冷凝器出來的制冷劑循環(huán)分為主回路循環(huán)和補(bǔ)氣回路循環(huán)，且渦旋壓縮機(jī)帶有補(bǔ)氣口。本實(shí)用新型通過對補(bǔ)氣回路循環(huán)的投停，熱泵系統(tǒng)既能在常溫工況下高效正常運(yùn)行，又能在低溫工況下安全可靠運(yùn)行。
文檔編號F25B1/04GK201837136SQ201020261648
公開日2011年5月18日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者尹洪禮, 敖君山, 王華文, 王文慧, 胡玲 申請人:湖北東橙新能源科技有限公司