[发明专利]空气源热泵能源站

说明书

本发明公开了一种空气源热泵能源站，包括自然能源提取侧模块、热泵机组模块和用户能源供给侧模块，所述自然能源提取侧模块与热泵机组模块通过防冻液循环管道连接，自然能源提取侧模块与热泵机组模块远距离独立分离设置。本发明实现了空气源热泵能源站大型化，大型化的空气源热泵能源站得以充分体现出规模化效应，换热器能力被充分利用，系统能效比提高。

技术领域

本发明属于热泵系统技术领域，特别涉及空气源热泵能源站。

背景技术

空气源热泵机组也称为风冷热泵机组，是空气—空气热泵，空气—水热泵的总称。其特点包括：一机两用，具有夏季供冷和冬季供热的双重功能；环境能量取自自然环境的空气，能量来源限制因素少；安装方便，建筑物顶层或室外开阔场地露天安放；一次性投资低，因此得到广泛应用。

但是，目前空气源热泵系统用于制热时环境空气换热器均采用空气-制冷剂液—汽相变直接换热，制冷剂液—汽相变单位体积吸收的热量很大，以R22为例，液—汽相变的热焓为2.78×10⁵KJ/m³，而空气比热仅0.78KJ/m³·K，如果空气换热温差达到10K，3.5×10⁴m³空气的换热能力与1m³制冷剂发生液—汽相变吸收的热量相当，换热界面的介质流量差距达到4个数量级。同时，制冷剂液—汽相变只发生在液—汽相变的界面，即制冷剂液—汽相变区域只能分布在换热器很小的局部，即使增加空气--制冷剂液—汽相变换热器体积，可发生制冷剂液—汽相变的有效换热面积很难随着增加，因此采用空气介质与制冷剂相变直接换热的换热器在理论上存在瓶颈，无法通过大型化提高换热能力。

因此，传统空气源热泵，受空气-制冷剂液—汽相变换热器换热能力的限制，热泵换热功率都比较小，大型单体换热器和热泵一般功率都在6匹马力左右。由于空气介质与制冷剂相变直接换热量的增加通过增加换热器表观面积无法有效增加换热器有效面积，空气-制冷剂液—汽相变换热器通过串并联增加面积的实际意义不大，因此传统空气-制冷剂液—汽相变换热器与压缩机是一对一配置，即制热时空气-制冷剂液—汽相变换热器(蒸发器)与压缩机是一对一配置，制冷时空气-制冷剂液—汽相变换热器(冷凝器)与压缩机是一对一配置。

因此，传统空气源热泵的采用空气-制冷剂液—汽相变换热器与压缩机是一对一配置的方法，由此构成的单体机组功率最大只有6匹马力左右；而且单体机组将大体积的空气-制冷剂液—汽相变换热器与小体积、高功率的压缩机、水-制冷剂汽-液相变换热器、膨胀阀组合成一个模块，并外加一个保护壳体。传统空气源热泵的大型化就是通过大量这种单体机组简单并联实现，大型化是小模块的简单叠加，空气-制冷剂液—汽相变换热器与压缩机是一对一配置，压缩机的停/开对应空气-制冷剂液—汽相变换热器的停/开，大体积的空气-制冷剂液—汽相变换热器在压缩机处于不饱和运行状态时，其过剩换热能力没有被充分利用，故大型化没带来相应的规模效应。而且将大体积的空气-制冷剂液—汽相变换热器与小体积、高功率的压缩机等组合成一个模块，并外加一个保护壳体，极易引起腔体共鸣；同时构成大型机组的保护壳体也限制了机组布置、摆放的位置与空间选择，极易产生冷热岛效应。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种可以有效提高单体功率、充分发挥大型化规模效应的空气源热泵能源站，将传统空气源热泵系统由一级换热变为二级换热，即环境空气-防冻液换热、防冻液-制冷剂液-汽相变换热。

防冻液-制冷剂液-汽相变换热器两侧换热介质热焓差距小，可以自身小型化设计，可以与多台压缩机并联配置，实现一对多。

环境空气-防冻液换热器换热介质为防冻液温差换热，可以有效大型化；无论压缩机如何工作，任意大型化的环境空气-防冻液换热器都可以全面投入工作，使换热能力得到充分发挥，获得规模化效应。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：