[实用新型]一种空气循环压缩式空气源热泵机组

说明书

本实用新型公开了一种空气循环压缩式空气源热泵机组，主要包括回热器、压缩机、空气冷却器、膨胀机、驱动机等部件以及连接管路。回热器的吸热侧进口与环境大气相连，回热器的吸热侧出口与压缩机的进口相连；压缩机的出口与空气冷却器的放热侧进口相连，空气冷却器的放热侧出口与回热器放热侧进口相连；回热器放热侧出口与膨胀机的进口相连，膨胀机的出口与环境大气相连；驱动机用于补偿压缩机消耗功与膨胀机消耗功之差。由于采用了空气为介质，并利用膨胀机回收压缩功，因此本实用新型的热泵机组有效解决了现有技术的空气源热泵机组在环境温度降低时制热量衰减大，能效低等问题。

技术领域

本实用新型属于节能设备技术领域，特别涉及一种从空气中吸热、以空气为循环介质的压缩式热泵供热装置。

背景技术

目前，雾霾已经成为了我国北方地区最严重、最亟需解决的环境问题之一，给公众健康带来了严重威胁。大量的研究表明，雾霾与冬季燃煤供热密切相关，其中散煤燃烧产生的排放占相当大的比例。散煤燃烧供热是北方广大农村地区主要的供热方式，具有使用方便、总量大、煤质不受控、不便于监管等问题，而且由于大多数散煤燃烧没有采取除尘、脱硫、脱硝等环保措施，因此存在单位质量排放高，消耗总量大等问题。为了解决散煤燃烧的问题，政府大力推广空气源热泵等清洁采暖方式，发改委等多部门联合印发了《“十三五”全民节能行动计划》，明确鼓励空气源热泵的发展，以北京为代表的全国多个省市都出台了力度较大补贴政策，经过近几年的发展，空气源热泵采暖在我国华北地区已经开始较大规模应用，为节能减排作出了重要的贡献。

目前已广泛应用的空气源热泵以氟利昂为循环工质，其原理如图1所示，室外空气在风机的驱动下流过室外换热器，将热量传递给低温低压的氟利昂气液混合物，使其等压蒸发为气体；氟利昂蒸汽再被压缩机吸入，压缩，升温升压后，进入冷凝器中，将热量传递给循环的热水(热风)，冷凝为液体后再通过节流结构降温降压成为气液混合物后进入室外换热器再吸热，如此往复循环。氟利昂压缩式热泵原理与氟利昂压缩式制冷机基本一致，因此目前的氟利昂压缩式热泵机组所用技术、流程、结构和零部件几乎与制冷机组相同或类似。然而氟利昂压缩式热泵机组与制冷机组在使用条件有非常大的差异，在制冷工况下非常适合的氟利昂热泵机组在制热时存在下列问题：首先在制冷运行时，氟利昂热泵从室内吸收热量，因此在整个运行过程中，蒸发温度基本不变，而制热运行时，氟利昂热泵从室外环境中吸收热量，随着环境温度的降低蒸发温度会发生非常大的变化，在初末寒期的蒸发温度为0℃左右(对应室外温度5℃)，在严寒期蒸发温度为-25℃左右(对应室外温度-20℃)，可见整个采暖季蒸发温度的变化范围之大，随着蒸发温度的降低，吸入压缩机的氟利昂蒸汽的密度迅速降低，造成循环质量流量快速减少，从室外吸收的热量迅速减少从而导致制热量衰减较大；其次随着蒸发温度的降低，压缩机的压缩比(压缩比等于冷凝压力除以蒸发压力，为了保持室内供热效果，冷凝压力基本不变或变化较小，而蒸发压力随着环境温度降低迅速降低，而且蒸发压力处于分数的分子，因此蒸发压力的变化对于压缩比影响很大)迅速增大，在整个采暖季供热运行时系统所需要的压缩比从初末寒期的3变化到严寒期的20，在如此大范围的变化使得压缩机很难在全工况保持较好的效率，影响了制热效率；最后，较大的压缩比对于压缩机结构带来很大的挑战，同时随着压缩比的增加，机组排气温度迅速上升，已经接近压缩机内置电机用F级电机的绝缘破坏温度限制，因此压缩比不能无限增大，这也就限制了氟利昂热泵使用环境温度的下限，GB/T25127.2-2010《低环境温度空气源热泵(冷水)机组第2部分：户用及类似用途的热泵(冷水)机组》中对于低温运行的下限是-20℃，也说明了目前氟利昂压缩式热泵不适合-20℃以下的环境运行。上述诸多问题阻碍了氟利昂压缩式热泵的广泛应用。