[发明专利]一种换热能力可调的空气源热泵蒸发/冷凝器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种空气源热泵蒸发/冷凝器，其制热时为蒸发器，制冷时为冷凝器，尤其是一种换热能力可调的蒸发/冷凝器。

技术背景：

空气源热泵主要由压缩机、蒸发/冷凝器、膨胀阀、冷凝/蒸发器、工质循环管道等几部分组成。它根据逆卡诺循环原理，采用电能驱动，通过传热工质把空气中低品位热能有效吸收，并将其提升至可用的高品位热能加以利用。其工作过程：传热工质进入蒸发/冷凝器，在蒸发/冷凝器中工质吸热蒸发，此时工质从低温热源中吸收热量后进入压缩机；工质经过压缩机的压缩、升温后，变成高温、高压的工质排出压缩机；工质进入冷凝/蒸发器，在冷凝/蒸发器中将吸收的热量传递给其他介质；高压工质经过膨胀阀降压后再次进入蒸发/冷凝器，依此不断地循环工作。制冷过程为制热的逆过程，空气源热泵的制冷、制热为成熟技术，不做详述。

现有技术蒸发/冷凝器的换热面积设计得较小，以空气源热泵形式的空调为例，其压缩机的输入功率与蒸发/冷凝器换热面积比值在6.5-8m²/KW之间，因此冬天摄取的能量有限，工质输入压力降低。环境温度在5-6℃时，空调的制热能力有限，要靠电辅助加热才能满足取暖要求。环境温度低于上述温度时，加热效果更差；空调制冷时，由于蒸发/冷凝器的换热面积较小，载热能力有限，风机送风带走的热量较少，影响空调的制冷效果和节能。换热面积计算公式：F＝R×T×L/S×[2(ab-π/4×a²)+πds]式中：a-孔管距(mm)  b-孔排距(mm)d-翅片孔成型后直径(mm) S-翅片间距(mm) R-排数 T-孔数 L-翅片管的长度mm片数，所以L/S即为翅片之数。

再如空气源热泵热水机，其压缩机的输入功率与蒸发/冷凝器换热面积比值在8m²/KW左右，在28℃左右的环境温度下，上述换热面积的蒸发/冷凝器吸热能力较高，基本能满足要求，在28℃以下的环境温度，随着温度的降低能效比降低。但又因要兼顾高温天气使用，不能用增大蒸发/冷凝器换热面积的方法来提高系统采集热量的能力，满足冬天环境温度较低的地区的需要。在风量恒定、蒸发/冷凝器换热面积超过8m²/KW、环境温度高于32℃、系统运行较长时间时，压缩机负荷增大、压力增高、功耗增加、能效比降低。严重时会影响压缩机使用寿命；同时工质压力增大到压缩机内置过压保护设置压力时(28-30kgf/cm²)会造成压缩机过压保护停机，要人工操作重新启动，给人们的生活、生产带来不便。

我公司研制开发的空气源热泵热风机在夏天使用时，也存在压缩机工质压力高、负荷大等问题。

发明内容

为了解决上述弊端，本发明所要解决的技术问题是：提供一种换热能力可调的空气源热泵蒸发/冷凝器，其能够保证空气源热泵在不同环境温度下平稳工作，能效比高，消除压缩机在夏天因环境温度高产生的压缩机工质压力高、负荷大、保护停机等问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种换热能力可调的空气源热泵蒸发/冷凝器，由蒸发/冷凝器、蒸发/冷凝器风机组成，所述蒸发/冷凝器换热面积与压缩机输入功率的比值在9.5-18m²/KW之间，所述蒸发/冷凝器风机为风量可调的风机。

所述风量可调的风机可以是调速风机；也可以通过装置多台恒速风机，控制投入运转的风机台数以实现风量的调节。

作为本发明的一种优选，所述风机采用调速风机，以实现风量的可调可控。

作为上述优选的一种改进，所述调速风机设有温度/压力传感器，所述传感器的温度/压力测量探头装置在压缩机工质输出端或输入端，探头测得工质的温度/压力信号反馈至调速风机，自动或手动调整控制风机转速。也可以用温度测量探头采集环境温度信号，探头测得的环境温度信号反馈至调速风机，自动或手动调整控制风机的转速。

根据传感器测得的信息，自动或手动调节风机转速，以获得不同的风量。通过蒸发/冷凝器的风量大，从蒸发/冷凝器吸收或带走的热量多，适应于在环境温度小于30℃时的制热，如空气源热泵热风机、空调制热等。当环境温度大于30℃时，由于蒸发/冷凝器换热面积增大，就通过调速风机来调整工质的吸热量，使风机转速变慢或停转，压缩机继续工作。

本发明通过风量调节，彰显增大蒸发/冷凝器换热面积对空气源热泵提高能效比的作用；增大风量，可对蒸发/冷凝器换热面积不足起补偿作用，提高工质吸热能力；减小风量，消除压缩机保护停机的不利影响，极大地挖掘了空气源热泵的潜力。