[发明专利]一种燃气空气源热声热泵系统

说明书

本发明提供一种燃气空气源热声热泵系统，包括燃气与空气混合装置、高温燃烧器、热声发动机、谐振子、热声热泵和四通阀，高温燃烧器的一端连接燃气与空气混合装置，高温燃烧器的另一端通过高温换热器连接热声发动机的一端，热声发动机的另一端通过谐振子连接热声热泵；第一四通阀的C口连接低温换热器，第一四通阀的A口通过第一水泵分别与热声发动机换热器和中温换热器连接，第一四通阀的B口连接室外换热器，第一四通阀的D口连接室内换热器。本发明利用天然气和空气混合燃烧获得的高温热源驱动热声发动机，并利用热声发动机带动热声热泵，热声热泵连接低温换热器，热声热泵通过低温换热器从室外环境中吸取热量，并通过室内换热器输出热量。

技术领域

本发明涉及清洁供暖与能源高效利用领域，特别涉及一种燃气空气源热声热泵系统。

背景技术

燃气热泵技术是一种新型热泵技术，以燃气作为驱动能源，将室外环境中的热量泵送到高温端，实现供热的效能，具有节能环保，无污染的优点，响应了国家的煤改气号召，因此具有广泛的应用前景。而现有的燃气热泵技术主要是溴化锂—水吸收式热泵技术以及氨系工质对吸收式热泵技术，传统吸收式热泵的核心部件包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液泵、膨胀阀以及溶液换热器。在燃气锅炉产生的高温热水或者蒸汽(常利用200℃以下的热量)的驱动下，发生器产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入冷凝器中放热，冷凝后的液体制冷剂通过膨胀阀节流降压后进入蒸发器，在蒸发器中蒸发为制冷剂蒸汽的同时从周围的空气中提取低品位热能，然后进入吸收器中被含制冷剂小的溶液吸收，并放出吸收热。溶液吸收制冷剂蒸汽后变为浓溶液，被溶液泵升压后进入溶液换热器与流出发生器的含制冷剂较少的高温溶液换热，升温后进入发生器，然后在外界热源的驱动下产生新的蒸汽，实现不断循环，从而实现能量的放大与高效利用，并通过吸收器和冷凝器制取所需要的热量供给用户。溴化锂热泵技术目前已经非常成熟，在工业余热回收等场合获得了广泛的应用。但如果将吸收式热泵用于燃气取暖供热将产生三个问题：一是溴化锂热泵采用水作工作介质，因此其工作温度不能低于0℃，否则将发生凝固；二是当泵热温差较大时，吸收式热泵的效率急剧下降，在温差为50℃以上时几乎不能工作,且制热系数小于1；三是溴化锂热泵只能利用200℃以下的热量，因此不能充分利用天然气燃烧后产生的高温热因此大温差下燃料消耗大,运行成本较高。

为了克服上述溴化锂—水吸收式燃气热泵的不足，扩大燃气热泵的使用温区，有人提出了氨系工质对吸收式热泵技术，来解决溴化锂—水工质对无法适用于蒸发温度低于0℃的情况。但由于制冷剂氨气和吸收剂水的沸点差较小(氨的沸点是-33.3℃)，从发生器出来的氨蒸汽中混有水蒸气，需要采用精馏装置来提高进入冷凝器的氨蒸汽浓度，但会造成系统的结构复杂。而使用硝酸锂作为吸收剂，由于制冷剂与吸收剂的沸点差较大，因此可以不需要使用精馏装置。但该方法会随着室外气温的下降，工作性能急剧降低，因此其使用受到了约束。为此有人提出采取在蒸发器与吸收器之间或发生器与冷凝器之间增加一个压缩机，从而实现低压增压或高压增压，克服低温下性能剧减的不足。但由于此方法增加了系统的复杂性，也因此受到了制约。

也有人提出采用双级空气源吸收式热泵和双级耦合式吸收式热泵技术，但由于系统过于复杂，尺寸过大，不够紧凑，成本增加以及氨工质有毒易爆不适合家庭分散式供热，也因此没有被广泛利用。

也有人提出采用压缩式空气源热泵技术，但该技术内部机械运动部件较多，尺寸过大，受到效率和寿命以及尺寸的制约，也因此没有被广泛利用。

发明内容

本发明为解决传统技术的上述缺陷，提供一种燃气空气源热声热泵系统。

本发明提供一种燃气空气源热声热泵系统，包括燃气与空气混合装置、高温燃烧器、热声发动机、谐振子、热声热泵和四通阀，所述四通阀包括第一四通阀和第二四通阀，所述高温燃烧器的一端连接所述燃气与空气混合装置，所述高温燃烧器的另一端通过高温换热器连接所述热声发动机的一端，所述热声发动机的另一端通过谐振子连接所述热声热泵；