[发明专利]热回收式空气源热泵热水器循环系统及工作方法

说明书

本发明公开了一种热回收式空气源热泵热水器循环系统及工作方法，该系统包括制冷剂管路上连接的压缩机、冷凝器、过冷器、膨胀机构、蒸发器和附属的风机、风道及储水箱；压缩机出口与冷凝器入口相连接；冷凝器出口与过冷器入口相连接；过冷器出口与膨胀机构入口相连；膨胀机构出口与蒸发器入口连接；蒸发器出口与压缩机入口相连接；过冷器和蒸发器都在风道内，风机使空气先流经过冷器再进入蒸发器。本发明利用过冷器增大了循环的过冷度，降低了进入蒸发器的制冷剂干度，提高了循环系统蒸发器的换热性能；同时过冷器释放出的热量被蒸发器再次吸收回系统中，实现了热量的回收利用；采用过冷器对进入蒸发器前的空气进行预热，可以提高蒸发温度，从而提高了循环系统的制热性能系数。

技术领域

本发明属于空气源热泵与空调技术领域，涉及一种蒸气压缩式热泵热水器循环系统，具体涉及一种利用风冷过冷器实现热回收的空气源热泵热水器循环系统及工作方法。

背景技术

蒸气压缩式热泵循环系统广泛应用于空气源(水源、地源)热泵热水器、太阳能直接膨胀式热泵热水器及相应的热泵空调器等领域。它具有系统结构简单、紧凑并且高效节能等特点。近年来随着能源需求迅速增长，环境气候问题日益突出以及低碳经济的发展，空气源热泵技术作为一种节能、环保的制热技术在提高能源的利用效率、减少温室气体的排放及为人类生活与工作创造更舒适的环境等方面更显现出它突出的技术优点。因此，空气源热泵的发展十分迅速，尤其是空气源热泵热水器的市场占有率不断提高，热泵技术的相关研究也在应用的导向下不断创新。

目前，影响空气源热泵热水器技术发展的最主要问题是空气源热泵热水器制热量和制热性能系数随着环境空气温度的降低而降低，以及随着储水箱水温的不断升高而降低；因此空气源热泵热水器的使用受到环境温度的限制以及自身循环特性的影响，它的低温环境适应性和连续制热性能已成为实际应用中的技术屏障，改善循环系统性能系数和提高制热量也就成为这一技术领域中重要的研究发展方向。

常规蒸气压缩式空气源热泵热水器循环系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀机构和蒸发器组成。在常规的蒸气压缩式空气源热泵热水器循环系统中，随着蒸发温度的降低(即环境空气温度降低)，压缩机的吸气压力下降，压缩机的吸气比容增大，压比也将升高，从而使得循环系统的单位容积制热量下降，压缩机耗功增加，会导致热泵制热能力和制热性能系数显著降低。空气源热泵热水器所处的环境空气温度通常是地域性的、季节性的、不可控的，相比之下，空气源热泵热水器冷凝温度的升高(随着储水箱内水温的升高)是普遍的、周期性的和可以预期的。随着冷凝温度的不断升高，压缩机的排气温度和压力升高，压比不断增大，压缩机耗功增加，会导致热泵制热能力和制热性能系数显著降低。

为解决上述工况下热泵性能降低问题，有研究者提出了两级压缩和复叠循环形式，可以有效解决大温差制热时压比过大问题，但双压缩机系统无疑大大增加了系统的复杂程度和故障率，因此多用于高温热泵领域。在此基础上，有研究者提出了几种单压缩机准二级压缩循环形式，包括带闪发器和带经济器(过冷器)的两种喷气增焓循环系统，以及带喷射器的中间补气循环系统。这几种准二级压缩循环形式相比于双压缩机系统大有简化，然而，都需要采用带辅助进气口的压缩机，有一定的加工和设计难度，不适用于普通涡旋压缩机或未带辅助进气口的压缩机。