[实用新型]一种超低温空气制取高温热水自动变负荷空气源热泵

说明书

本实用新型提出了超低温空气制取高温热水自动变负荷空气源热泵，属于电动热泵应用范畴。配备有变工质充注量和变工质配比的两级汽液分离器和储液罐，其可以工作在超低温空气（‑40℃以下）制取高温热水（80℃以上）满足供热及工艺生产用热水的需求，该热泵采用高压级氟利昂循环、低压级氟利昂循环和工质分离及充注循环，该热泵采用混合工质，可以根据不同的室外温度改变循环工质的流量以及改变混合工质的配比，该热泵解决了严寒地区的空气源热泵应用性能过低的难题，并且具有较好的运行能耗。

技术领域

本实用新型属于能源利用技术领域，特别是涉及超低温空气(-40℃以下) 制取高温热水(80℃以上)的自动变负荷的空气源热泵。

背景技术

空气源热泵技术作为一种节能技术已经越来越得到推广应用，空气源热泵可以从室外低温空气中提取热量给房间供热，由于其COP(性能系数)大于1，所以1份电力可以产生高于1份的热量，所以相比电锅炉等方式具有显著的性能优势，但由空气源热泵循环限制，当室外空气温度降低时，在保持相同热水出口温度情况下热泵的COP会显著降低，尤其是极寒天气(-30℃)以下常规空气源热泵的COP接近于1，所以热泵的制热量显著减少，而极寒天气下房间所应需的供热量更多，而此时热泵的供热量减少导致其不能满足房间的供热需求。

由于在整个采暖季过程中，室外的空气温度变化较为显著，导致房间供热所需负荷以及热泵的供热量产生显著变化，而随着室外温度下降，房间需要的供热量增加，而热泵的实际供热量却不断下降，由于现有空气源热泵的内部氟利昂工质充注量为定值，因此随着热泵COP的下降其供热量也相应下降，因此本申请提出一种针对严寒地区适用的空气源热泵技术，采用两级压缩和变工质循环量变工质配比的空气源热泵。

实用新型内容

该实用新型提出了一种两级空气源热泵，配备有变工质充注量和变工质配比的两级汽液分离器和储液罐，其可以工作在超低温空气(-40℃以下)制取高温热水(80℃以上)满足供热及工艺生产用热水的需求，该热泵采用高压级氟利昂循环、低压级氟利昂循环和工质分离及充注循环，设置双相变换热器，低压级蒸发器从空气中提取热量，通过双相变换热器将低压级循环提取的空气热量释放给高压级循环，最终通过高压级循环的冷凝器加热热水。该空气源热泵采用混合工质，能够在换热温差较大的工况下获得更好的COP，为了匹配不同使用时间的变化较大的室外空气温度，通过改变混合工质的循环量和配比的方法，一方面改变热泵的换热量，满足在不同室外温度下的不同的热负荷需求；另一方面改变循环工质的配比，获得在不同室外温度下更好的COP，以获得在该负荷下更低的耗电量。该热泵所采用的混合工质由两种、三种或者四种纯质氟利昂配制而成，其中纯质氟利昂的沸点不同。在室外空气温度较高时，用户所需的热负荷较低时，开启高压和低压分离阀门，高压和低压循环的氟利昂循环工质的一部分进入汽液分离器，在汽液分离器中气相从顶部离开返回继续循环，液相从底部离开而进入储液装置，由于混合工质中的纯质工质沸点不同，在气相中沸点低的成分较高，在液相中沸点高的成分较高，所以该汽液分离器不仅实现了降低混合工质中高沸点浓度的比例，也实现了将部分循环工质分离出循环的效果，从而改变了工质配比和循环量，减小了热泵的负荷。在室外空气温度较低时，用户所需热负荷较高，该热泵需要更多的工质循环量，此时，关闭高压和低压分离阀门，为了能够使得储液装置中的储存的氟利昂返回系统继续循环，采用部分制取的热水旁通给储液装置加热的方式，加热储液装置的液态氟利昂使之变成蒸汽，再由高压和低压充注阀门控制往高压级循环和低压级循环的充注量，由于循环的工质量增加，热泵所制取的热量有所上升，同时充注后也改变了循环工质的组分配比，更加适配该工况，虽然室外温度产生了较大的变化，也能获得较为优越的COP。