[发明专利]一种替代小型锅炉的楼宇式集中供暖热泵系统

说明书

技术领域

本发明涉及楼宇集中供暖技术领域，特别是替代小型锅炉的楼宇式集中供暖热泵系统。

背景技术

用电驱动的热泵系统作为建筑物的供暖手段，来代替传统的小型燃煤/燃油锅炉供暖，可以大幅度提高冬季采暖的能量利用效率，并能够有效减少或杜绝向大气排放污染物，特别是在气候比较寒冷地区的中心城市，使用电动热泵带来的这种效果尤其明显。要使电驱动的热泵系统能在寒冷气候条件下稳定高效运行，就要求热泵在产生较大温升时，它的发热量衰减较小、压缩机的排气温度稳定且比较低、能量利用效率较高。然而，传统的单级压缩热泵系统是无法满足上述要求的。

为了克服传统热泵系统存在的不足，中国发明专利2005 1 0063463.3提出了一种带喷射器和贮液过冷器的热泵或制冷系统，该热泵系统采用带补气功能的压缩机和贮液过冷器，用喷射器将它们之间连接起来，构成热泵系统的工作辅路，即补气回路。而压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器则构成其工作主路，即为传统热泵系统。用过冷贮液器上部的高压制冷剂蒸汽作为喷射器的工作流体，引射蒸发器出口的低压制冷剂蒸汽，在喷射器出口形成中压制冷剂蒸汽，并通过压缩机补气口直接喷入压缩腔或中间腔内，也即该热泵系统按照准二级压缩-喷射复合循环工作，能有效增大热泵的低温工况制热量和能效比。因此，该系统能够在寒冷地区高效、稳定地全年运行，可以作为传统采暖区清洁、高效、便利的采暖技术手段。

上述技术方案从技术原理上解决了热泵系统在寒冷气候区高效稳定运行的问题，但是它直接应用于工程实际中，还存在明显的不足之处。首先，它没有考虑热泵实际运行中的能量调节问题。建筑物供暖的需热量是随环境温度降低而增加，而热泵系统的制热量是随环境温度降低而降低，只有二者匹配良好时，热泵运行的经济性和节能效果才会有保证。其次，它没有考虑热泵在低温环境中运行的除霜问题。热泵冬季低温环境中运行，蒸发器结霜比较严重，直接影响到热泵运行的可靠性；其三，它没有考虑热泵实际运行中制热和制冷工作模式的转换问题。一般建筑物除了冬季供暖需求外，还会有夏季供冷的需求，如果增加制热/制冷工作模式转换的机构，可以在成本少许增加的情况下，扩大热泵的功用，提高设备的利用率。如果上述问题得不到合理解决，就会影响到专利2005 1 0063463.3的推广应用和效益发挥。

发明内容

本发明的目的，是针对上述现有技术中存在的问题，提供一种结构简单，便于能量调节和工作模式转换，除霜效果好，加工安装方便，能量利用效率高，可行性高，运行工况宽广的替代小型锅炉的楼宇式集中供暖热泵系统。

为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：一种替代小型锅炉的楼宇式集中供暖热泵系统，主要包括压缩机1、排气管路2、吸气管路3、补气管路4、供油管路5、油分离器6、水冷冷凝器7、贮液过冷器8、电磁阀A9、电磁阀B10、二级节流元件11、风冷蒸发器12、电磁阀C13、电磁阀D14、气液分离器15、排液桶16、工质泵17、一级节流元件18和贮油器19等。其特征是：每台压缩机1均带有补气口和供油口，多台压缩机1排气口与排气管路2相连接、吸气口与吸气管路3相连接、补气口与补气管路4相连接、供油口与供油管路5相连接；风冷蒸发器12为多台并联连接，每台风冷蒸发器12均配置相应的电磁阀A9、电磁阀B10、二级节流元件11、电磁阀C13、和电磁阀D14；排气管路2与油分离器6进口相接，油分离器6出口与水冷冷凝器7工质进口相接，冷凝器7工质出口与贮液过冷器8进口相接，贮液过冷器8出液口与电磁阀A9和电磁阀B10的进口相接，电磁阀B10后接二级节流元件11，二级节流元件11和电磁阀A9的出口与风冷蒸发器12进口相接，风冷蒸发器12出口与电磁阀C13和电磁阀D14的进口相接；电磁阀C13的出口通过气液分离器15与吸气管路3相接；电磁阀D14的出口通过排液桶16与工质泵17进口相接，工质泵17出口接到电磁阀B10和二级节流元件11之间的管路上；贮液过冷器8顶部的出气口通过一级节流元件18与补气管路4相接；油分离器6底部的出油口与贮油器19进口相接，贮油器19出口与供油管路5相接，贮油器19顶部与吸气管路3相通。

所述的楼宇式集中供暖热泵系统，可以通过增添四通换向阀20和相应的三通阀E21、三级节流元件22、三通阀F23和三通阀G24等若干个阀件，实现工质流向改变。四通换向阀连接方式如下：进口201与油分离器6出口相接，出口203与气液分离器15入口相接，接口202与风冷蒸发器12出口相接，接口204与水冷冷凝器7入口相接。