[发明专利]一种高效除霜的燃料热泵系统及其运行方法

说明书

本发明涉及空调领域，提供一种高效除霜的燃料热泵系统及其运行方法。该系统包括燃料热泵单元、余热供热单元、除霜单元；燃料热泵单元包括燃料发动机机及其驱动的热泵机组、至少两个风冷模块、用户；余热供热单元包括燃料发动机的缸套和第一烟气换热器；除霜单元包括第二烟气换热器和包括补热换热器的防冻液箱；烟气中的低品位余热在第二烟气换热器处得以回收用于风冷换热器除霜；该系统包括三种运行模式：正常供暖运行模式、除霜供暖运行模式、补热除霜供暖运行模式。本发明将回收的包含大量潜热的低品位烟气余热用于风冷换热器除霜，可有效提升热泵系统的制热量和系统能效比。

技术领域

本发明涉及空调领域，尤其涉及一种高效除霜的燃料热泵系统及其运行方法。

背景技术

燃料热泵系统利用燃料发动机驱动热泵机组的压缩机，一方面可以利用热泵机组从低温环境取热向用户供暖，另一方面可直接利用燃料燃烧后发动机的缸套水及高温烟气中存在的大量余热进行供暖。因此，该系统具有优良的供热性能。

然而，燃料发动机驱动的空气源热泵机组在温度较低、湿度较大的环境中运行时，室外风冷换热器存在严重的结霜现象，导致系统能效降低，制热量减小，甚至无法正常运行。若采用制冷剂逆向循环等传统除霜方式，将从热泵制取的热量中提取除霜用热量，不仅会影响用户的供暖效果，而且还导致系统的制热能效比降低。因此，中国专利申请号为201510780817.X的“一种空气源柔性燃料热泵机组及其运行方法”的发明专利，提出了利用燃料发动机余热的除霜方法，解决了上述问题。但该发明专利仍存在以下不足：（1）用于除霜的热量全部来自用户供暖侧的高温热水，存在能量品位的浪费，且影响用户的供暖效果；（2）烟气余热未能充分回收，经回收高温显热后的排烟的温度和含湿量仍较高，仍具有大量的潜热未被回收利用。因此，进一步回收烟气潜热用于室外风冷换热器的除霜，不仅可保证系统的供热水温、实现稳定供热，而且还能提升热泵系统的能效。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题和不足，为此，提出一种高效除霜的燃料热泵系统及其运行方法，将发动机烟气的余热分成高温与低温的两部分分别回收。高温余热用于给用户供暖；低温余热虽然温度不满足用户供暖需求，但可用于室外侧的风冷换热器除霜，且通常情况下包含了大量烟气潜热热量的低温余热足够满足除霜需求，对用户侧供暖效果不造成影响的同时，系统能效进一步提升。

本发明的技术方案如下：

一种高效除霜的燃料热泵系统，包括燃料热泵单元、余热供热单元，所述的燃料热泵单元包括至少两组由风机和风冷换热器组成的风冷模块，所述的风冷换热器通过其两端的第一阀门并联在第一防冻液管路上；所述的余热供热单元包括第二热水管路及连接在第二热水管路上的用户、燃料发动机的缸套及第一烟气换热器，所述第二热水管路上串连有第三循环泵，其特征是还包括有除霜单元，所述的除霜单元包括第二烟气换热器、与所述第二烟气换热器通过第三防冻液管路连接的内部装有补热换热器的防冻液箱，所述第三防冻液管路上还设置有第四循环泵；设置有与所述第三防冻液管路并联的第二防冻液管路，所述风冷换热器还通过第二阀门并联在第二防冻液管路上并通过第二防冻液管路与所述第三防冻液管路并联，所述第二防冻液管路上设置有第五阀门，所述第三防冻液管路上设置有第六阀门，所述的第五阀门和第六阀门择一导通；所述的安装在风冷换热器两端的第一阀门与第二阀门择一导通。

所述的一种高效除霜的燃料热泵系统，其特征是还设置有补热除霜单元，所述的补热除霜单元包括置于所述防冻液箱内的补热换热器及与所述补热换热器进出水管相连的第三热水管路，所述第三热水管路并联连接在所述第二热水管路上，所述第二热水管路上设置有第三阀门，所述第三热水管路上设置有第四阀门，所述的第三阀门与第四阀门择一导通。

所述的一种高效除霜的燃料热泵系统，其特征是所述的风冷换热器进出水管路上的第一阀门与第二阀门合并，由风冷换热器三通阀取代；所述第二热水管路中的第三阀门与第三热水管路中的第四阀门合并，由热水管路三通阀取代；所述第二防冻液管路中的第五阀门与第三防冻液管路中的第六阀门合并，由防冻液管路三通阀取代。