[发明专利]一种减少空气源热泵热水机组冬季结霜量的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种能减少空气源热泵热水机组蒸发器冬季结霜量的废热利用方法及系统。

背景技术

空气源热泵热水机组通过热泵循环吸收周围空气中的低品位热能，从而制取生活热水，具有节能、安全、环保、占地面积少等优点，是近年来蓬勃兴起的一种供热水方式，已经在相当多的供热水工程中得到应用。但是，空气源热泵热水机组的制热量随气温的降低而下降较快，当冬季气温降低到一定的程度，蒸发器表面的温度低于0℃，且低于空气的露点温度时，蒸发器表面会结霜。结霜不但会使机组的制热量急剧下降，机组还需要定时除霜。目前的空气源热泵热水机组通常采用电辅助加热的方法来解决冬季供热量不足的问题。目前的除霜方法都采用反向循环的方法，此时机组停止制热，进入制冷工况，使压缩机排出的热气直接进入蒸发器化霜。结霜严重时，平均每半个小时化一次霜，一次化霜的时间约5分钟，由于化霜会使机组的供热量减少约17％，严重影响系统运行的可靠性和稳定性。而且除霜过程中压缩机照常运转，需要消耗电能，增加了系统的运行能耗。据测算，由于结霜和化霜会导致机组的运行能耗约增加10％。因此，对于一个冬季采用电辅助加热的系统，综合考虑结霜和化霜所导致的能耗增加以及化霜期间供热量减少，系统的总能耗会增加27％左右。

空气相对湿度是影响蒸发器结霜速度的最主要因素。同样的气温下，相对湿度越大，蒸发器越容易结霜。当相对湿度大于75％时，气温低于5℃就会出现结霜；如果相对湿度低于65％，且迎面风速达到2.5m/s，可以忽略结霜对热泵机组制热性能的影响。因此，如果能够将蒸发器进风的相对湿度降低到65％左右，则可以使结霜的可能性大大降低。以长江中下游地区为例，该地区大多数城市冬季最冷月的平均相对湿度在75％-80％之间，欲将进风的相对湿度降低到65％左右，就要求至少将进风温度提高2-3℃。有人曾提出依靠冷凝后的制冷剂液体过冷所排出的显热加热空气，这种方法会减少机组的制热量，而且只能将进风温度提高0.5℃左右，根本达不到要求；另外，在一年中大部分时间内蒸发器是不会结霜的，在气温较高时将蒸发器进风加热反而会使压缩机的进气、排气温度和压力升高，对压缩机不利。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有技术中所存在的上述问题，提供一种利用生活热水在使用后(沐浴、盥洗及洗涤等)的废热水热量，来加热蒸发器的进风，使进风的相对湿度降低，从而使空气源热泵热水机组蒸发器结霜量减少的方法。本发明的第二个目的是提供一种能够减少空气源热泵热水机组蒸发器冬季结霜量的系统。

本发明的第一个目的是通过如下的技术方案来实现的：该减少空气源热泵热水机组冬季结霜量的方法包括如下顺序的步骤：

(1)将使用后的生活热水用废水箱收集后，抽入废水换热器内，与废水换热器内的中介水进行热交换后，再回流到废水箱；

(2)将第(1)步所得进行热交换后的中介水抽入一个相变蓄热装置里，当空气源热泵热水机组蒸发器的会结霜时，让从相变蓄热装置里出来的中介水再流入一个安装于空气源热泵热水机组蒸发器的进风侧的空气加热器内，同时将空气源热泵热水机组蒸发器的调速风机调到高档转速；而当空气源热泵热水机组蒸发器的不会结霜时，将空气加热器卸下，并将相变蓄热装置与水源热泵机组蒸发器之间联通，同时，将空气源热泵热水机组蒸发器的调速风机调到低档转速；

(3)在第(2)步中所述的两种情况下，从空气加热器内出来的中介水或是直接从相变蓄热装置里出来的中介水再流入到水源热泵机组的蒸发器内，然后回流到废水换热器。

本发明的第二个目的是通过如下的技术方案来实现的：该减少空气源热泵热水机组冬季结霜量的系统，包括空气源热泵热水机组、水源热泵机组，空气源热泵热水机组和水源热泵机组并联后与热水箱联通；它还包括一个废水循环环路和一个中介水循环环路，废水循环环路包括一个废水箱，与废水箱连接的废水泵，废水泵与废水换热器的废水进水口联通，废水换热器的废水出水口与废水箱联通；中介水循环环路包括一个相变蓄热装置，相变蓄热装置通过中介水循环泵与废水换热器的中介水出水口相连；在空气源热泵热水机组的蒸发器的进风侧安装有空气加热器，空气源热泵热水机组蒸发器另一侧安装有调速风机；空气加热器的进水口通过柔性管与相变蓄热装置的出水口相连，空气加热器的出水口通过柔性管与水源热泵机组的蒸发器的进水口相连，空气加热器两端的管路上设有阀门；相变蓄热装置的出水口还与水源热泵机组的蒸发器的进水口直接连接，其管路上也设有阀门；水源热泵机组的蒸发器的出水口与废水换热器的中介水进水口相连。