[实用新型]带经济器的低温空气源热泵系统

说明书

所属技术领域

本实用新型属于热泵技术领域，涉及一种空气源热泵系统，尤其是一种带经济器的低温空气源热泵系统。

背景技术

热泵空调机组尤其是空气源热泵空调机组在我国长江中下游地区得到了广泛应用，这些地区冬季室外温度一般不低于零下5℃，室内需热量不大，夏季气温较高，一般有制冷的要求，当采用空气源热泵系统时，使用方便、能量利用效率高、对使用地区不产生什么污染。在我国北方寒冷地区，长期依靠燃煤、燃油采暖，严重的空气污染对环境带来了巨大压力，探索一种洁净、节能的取暖方式已成为当务之急。

然而，空气源热泵系统如果不作任何改进就加以推广到北方寒冷地区，因冬季采暖季节随着环境温度的降低，其制热系数受蒸汽压缩循环特性的限制，会迅速衰减，系统的制热量随着外温的下降而迅速下降，而需热量却随着外温的下降而迅速上升，当外界温度很低时，系统的制热量将小到无法满足这些地区的冬季采暖需求。长期以来，国内的工程设计，除了增设辅助热源(燃油、燃气锅炉房)外，一直依靠加装辅助电加热器来解决低温环境下制热量不足的问题。如果能够开发出一种空气源热泵既能保证在其冬季最大运行时段所对应的效率最高，同时当室外温度较低时，仍能安全、经济运行，这样就可以省去辅助热源，无论从初投资还是实际运行费用来看都是用户最希望看到的。

发明内容

本实用新型的目的是针对常规空气源热泵系统用于我国北方寒冷地区，需加装辅助电加热器解决低温环境下所存在的制热量不足的问题，而提供一种带经济器的低温空气源热泵系统。

本实用新型的技术解决方案是：一种带经济器的低温空气源热泵系统，主要由涡旋压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀以及经济器组成，涡旋压缩机设有吸气口、补气口及出气口，吸气口、补气口，出气口分别与蒸发器、经济器、冷凝器相连，经济器设置主回路进出口和补气回路进出口，主回路进口与冷凝器相连，主回路出口与热力膨胀阀B、蒸发器相连，补气回路进口与冷凝器、热力膨胀阀A相连，补气回路出口与涡旋压缩机的补气口相连，其主要特征是：冷凝器出来的制冷剂循环分为主回路循环和补气回路循环，且涡旋压缩机带有补气口。

本实用新型技术解决方案中所述的制冷剂循环，可分为主回路循环和补气回路循环，如果切断补气回路循环上的热力膨胀阀A，则该机组按照普通热泵系统工作，和常规的单级压缩热泵系统没有区别；考虑到系统在低温环境下运行时，涡旋压缩机由于压缩比增大，必然会产生很高的排气温度，为此，系统采取了补气回路，即补气回路循环的措施：在低温工况运行时，投用补气回路循环，在涡旋压缩机的压缩空腔中直接喷入从冷凝器来的液体制冷剂，解决空气源热泵的低温工况运行可行性问题，此时，如果开启补气回路上的热力膨胀阀A，该回路投入运行，那么该机组按照带经济器的系统来进行工作。

本实用新型技术解决方案中所述的制冷剂主回路循环，其主回路为制冷回路，系普通热泵制冷剂循环，冷凝器出来的制冷剂在经济器内换热后过冷，经热力膨胀阀B进入蒸发器，最后被涡旋压缩机吸气口吸入。

本实用新型技术解决方案中所述的制冷剂补气回路循环，系制冷剂中冷凝器出来后经热力膨胀阀A进入经济器，冷却主回路的制冷剂后变为气态，最后被涡旋压缩机的补气口喷入压缩腔。

本实用新型技术解决方案中所述的涡旋压缩机，其补气口的开设，可与涡旋压缩机制造公司的设计人员共同研究，通过对带经济器的涡旋热泵系统进行分析，建立带经济器热泵系统用涡旋压缩机的数学模型，并根据这一模型的仿真结果分析补气口位置对经济器系统性能的影响和补气口大小的确定方法，并给出补气口起始的角度和补气口面积的计算式。仿真结果表明：对于实际涡旋压缩机，为了保证热泵系统在冬季低温工况下的制热性能以及夏季高温工况下的制冷性能最佳，并防止泄露，最佳开设角度可在靠近吸气腔刚刚闭合处的角度附近；设计压缩机补气口时，应考虑经济器热泵的使用环境，同时兼顾涡旋压缩机的结构特点以及加工方法等因素的限制，故应选取尽可能大的补气口，并开成圆孔。