[发明专利]一种双向混合工质热泵系统

说明书

本发明涉及一种双向混合工质热泵系统，属于加热技术领域。其中，热泵系统基于非共沸混合工质进行工作，包括制热回路、除霜回路及用于有选择地切换从压缩机输出工质的流向以允许工质朝制热回路循环流动而形成制热循环或朝除霜回路循环流动而形成除霜循环的制热/除霜切换装置。通过切换装置，在室外换热器出现结霜而影响热泵系统的运行效率时，使系统反向运行进行除霜，以确保热泵系统的运行效率，可广泛应用于不同热源的制热领域中。

技术领域

本发明涉及供热系统技术领域，具体地说，涉及一种双向混合工质热泵系统。

背景技术

随着煤炭资源的日渐耗竭与环境污染的日益严重，采用空气源热泵等电能驱动的热泵系统替代传统燃煤供暖系统成为解决前述能源与环境问题的主要手段之一。

现有应用较为成熟的热泵系统为单级蒸汽压缩式热泵系统，受热源温度以及系统本身性能的限制，其出水温度通常在50℃以下，因而不适用于对热源侧与使用侧具有较大温差要求的场合。

因此，在实际高温使用场合中，仍然使用热效率不高于100％的电加热方式或污染严重的燃煤制热方式。

自复叠制冷/制热技术采用非共沸工质，使用单个压缩机即可实现大温差制冷/制热，现已广泛应用于低温保存箱及热泵热水器等多种制冷/制热设备。由于自复叠热泵系统在工作过程中需进行气液两相工质分离，因此无法采用与普通空调一样的技术手段实现双向循环，在同一台机器中同时实现制热/制冷效果。这样就限制了自复叠热泵系统在冬天环境温度低于0℃地区的使用，因为通常需在室外换热器上增设一套电热除霜系统，减少室外换热器结霜而对其运行性能造成影响，不仅除霜能耗大，且效果较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向混合工质热泵系统，在提高热泵的制热温差的同时，可基于自身系统进行除霜，以提高其运行效率及减少成本投资。

为了实现上述目的，本发明提供的热泵系统基于非共沸混合工质进行工作，包括制热回路、除霜回路及用于有选择地切换从压缩机输出工质的流向以允许工质朝制热回路循环流动而形成制热循环或朝除霜回路循环流动而形成除霜循环的制热/除霜切换装置；制热回路包括通过管路连接的压缩机、室内换热器、精馏柱、主节流装置、副节流装置、相互串联的第一回热器与第二回热器及室外换热器；除霜回路包括通过管路顺序连接的压缩机、所述室外换热器、除霜节流装置及所述室内换热器。

通过制热/除霜切换装置的切换，可在室外换热器出现结霜时，反向运行对其进行除霜，从而可提高其运行效率；同时，在制热系统中，基于节流装置与两个串联布置的回热器，可有效地提高其制热温差。

第一个具体的方案为精馏柱与压缩机间旁接有分存管路，分存管路包括储液罐，储液罐的一端通过截止阀与精馏柱的底部排液端口连通，另一端通过截止阀与压缩机的进口端连通，以根据实际需要，从回路中分存出部分多余的工质，或在回路中工质偏少时充入部分存储在储液罐中的工质，以满足实际工况需要。此外，可利用该分存管路对工作回路中工质浓度进行调整，以优化工况。

第二个具体的方案为压缩机两端并联有开机保护管路，开机保护管路包括通过管路依次串联的出口端截止阀、储气罐及进口端截止阀。通过增设开机保护管路，以实现压缩机低压启动。

第三个具体的方案为第一回热器热流体通道的进口端与精馏柱的顶部排气端口连通，冷流体通道的出口端通过精馏柱的釜顶换热器与压缩机的进口端连通；第二回热器的热流体通道的出口端与主节流装置的进口端连通，冷流体通道的进口端与制热/除霜切换装置连通；精馏柱的底部排液端口与第一回热器的冷流体通道间通过副节流装置连通。从而该方案可对两个回热器的热流体通道内工质进行两次预冷并进行节流制冷，同时对回流回压缩机的工质进行两次预热，从而提高整个热泵的运行效率；并且经副节流装置节流制冷后的工质与第二回热器内工质混合后对第一回热器热流体通道内的工质进行预冷，预冷效果更好。