[发明专利]双效热泵循环三效换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气源冷暖热泵循环室外换热器及其防霜、增强制冷制热效能、节能装置。

背景技术

目前，大多数的空气源热泵制热循环系统，在冬季制热循环的时候往往因为环境温度过低、相对湿度过高而导致其室外换热器表面结霜。如不能够有效防止及清除，霜层增长过厚则造成换热器传热系数迅速下降，导致整个热泵系统的COP性能下降恶化，能源的利用率降低。现今，已经有的类似用途的专利技术是采用辅助电加热器、燃(油)气加热器、太阳能加热器给热泵室外换热器提供补充热量，以达到给换热器除霜或者减少结霜的目的。这些现有技术仅仅提供了使得室外换热器少结霜的措施，但是，没有解决为了防止结霜而又额外消耗大量电能、辅助燃气能源及太阳能的日照时段局限性的问题。防止和消除结霜的本来目的之一就是要提高热泵循环的能效比COP系数，而现有的类似技术没有达到这个目标的全部初衷。

发明内容

为了使空气源热泵循环系统在冬季环境温度过低、相对湿度过高的条件下其室外换热器不容易结霜或者降低其结霜的可能性和危害程度，发明设计了一种“双效热泵循环三效换热器”及其“热泵式除霜双效翅片换热器”，在不额外增加电能或者燃(油)气能源消耗的前提下，借助环境空气的低品位热能利用热泵技术加热空气进风的方式有效防止热泵循环系统在环境温度过低、相对湿度过高的条件下其室外换热器结霜或者降低其结霜的可能性和危害程度，保证冬季热泵热循环正常高效运转，提高整个空气源热泵循环系统的热能及全年制冷及制热循环电能利用率。

要解决的技术问题

本发明主要解决现有空气源热泵循环系统冬季运行当中室外换热器之除霜辅助电热器、燃(油)气加热器、太阳能加热器消耗大量额外电能、辅助燃气能源及太阳能的日照时段局限性的问题。通过本发明的“双效热泵循环三效换热器”，在不额外消耗有偿能源的情况下，可以随室外环境温度的降低从环境空气当中获得更多的低品位热能用于除霜或者防止结霜，以保证冬季热泵热循环正常高效运转，降低整个系统的电能和燃(油)气额外消耗；同时，提高整个空气源制冷热泵循环系统的热能和全年制冷及制热循环电能利用率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一、依据热力学热泵工作的原理：从温度相对较低的液态制冷剂当中提取从前传统热泵技术流程认为已经无用的、闲余的大量低品位热能；二、再依据传热学原理：热量由高向低传递；三、空气热力学：结霜随环境温度降低、相对湿度增高而容易产生。利用这三个原理，通过构建一种高效“双效热泵循环三效换热器”就可以有效提高空气源热泵热循环的室外换热器(此时用作“蒸发器”)的进风空气温度、降低进风空气相对湿度控制在一定的不容易结霜的范围内，使得空气源热泵热循环的室外换热器因为结霜而降低传热效率的可能性减少。本发明应用热力学、空气热力学和传热学原理开发了一种双效热泵循环三效换热器及其热泵式除霜双效翅片换热器(见附图图1)。它改变了传统空气源热泵室外换热器非冷即热的循环结构及单一传热方式，把热泵室外换热器设计成为处在同一个制冷剂热力学热泵循环回路之中的两个不同流程当中同时分别进行制冷(吸热)、散热流程的部件，而在制冷剂热力学循环的流程上又彼此相通、相互紧密联系、发生交互影响作用，通过空气及翅片彼此间进行着传热交换的多功能部件之集合。

其技术结构特征：

1.在制热循环工况时，它把热泵室外换热器设计成为处在同一个制冷剂热力学热泵循环回路之中的两个不同流程当中同时分别进行制冷(吸热)、散热流程的部件，而在制冷剂热力学循环的流程上又彼此相通、相互紧密联系、发生交互影响作用，通过空气及翅片彼此间进行着传热交换的多功能部件之集合。(见附图图1、图2、图3、图4、图6、图8)

2.对于双效热泵循环三效换热器在系统制热循环的工况时，外部低温(T₀，Φ₀)空气进入方向是首先穿过与常规翅片换热器(9)平行连接的热泵式除霜双效翅片换热器(8)“ABCD”表面使得其通过的管路中的来源自室内冷凝器排出的(38～47℃)高温高压饱和(汽)液态制冷剂进一步降温到接近于室外环境温度的低温高压液态饱和过冷状态，与此同时，其释放出的“闲余”热量把室外进风空气加热[到T₁(>T₀)，Φ₁(<Φ₀)]后再与常规翅片换热器(9)“CDEF”表面接触通过。(见附图图1、图2、图3、图4、图6、图8)