[实用新型]一种低温环境下带混合工质补气的空气源热泵热水器系统

说明书

技术领域

本实用新型属于空气源热泵热水器技术领域，特别是涉及一种适用于低温环境下（≥-20℃）运行的空气源热泵热水器系统。

背景技术

空气源热泵热水器系统有效利用低品位的热能产生高品位热能作为热源供热，与燃油燃气锅炉相比，具有能量利用率高、无污染、使用安全等诸多优点，是最有可能取代锅炉供暖的技术。而北方冬季较低的室外环境温度使得热泵在冬季运行时存在压缩机排气温度较高、制热效率较低等问题，极大的限制了空气源热泵热水器系统的应用和发展。

随着科学技术的发展，技术人员提出了如下几种解决低温环境下空气源热泵热水器所存在问题的方法，然而，这些空气源热泵热水器在低温环境下运行仍然不甚理想：(1)压缩机变频技术。对热泵系统专用的压缩机实施变频控制以达到对应低温环境温度下制热量的匹配问题。但该技术成本偏高且无法保证系统的能效比。(2)双级耦合技术。虽然较好地解决了传统空气源热泵在低温工况下启动困难、工作温度范围小等问题，但是机构复杂，成本很高。(3)使用混合工质带辅助电加热。热泵系统使用非共沸工质，在较低环境温度下制热运行时，热泵系统内自带的精馏塔会除去工质中的低压组分，增加剩余组分的挥发性。但使用辅助电加热后，热泵系统变得复杂，且增加了耗电量，阻碍了推广应用。(4)在传统的空气源热泵系统中增加补气系统后，系统中流经冷凝器的制冷剂流量增大，从而增加了总体制热量。但排气温度较高的问题仍无法得到较好的解决。

实用新型内容

针对上述情况，为更好的解决低温环境下空气源热泵系统的问题，本实用新型提出了一种带混合工质补气的空气源热泵热水器系统，能很好地适用于低温环境下运行。

本实用新型是通过下述技术方案予以实现。

一种低温环境下带混合工质补气的空气源热泵热水器系统，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、储液器、过滤器、板式换热器、主热力膨胀阀、气液分离器和电气控制装置；所述压缩机的排气口依次与冷凝器、蒸发器底部过冷段、储液器、过滤器、板式换热器、主热力膨胀阀、蒸发器上部蒸发段、气液分离器和压缩机的吸气口连接构成循环回路；其特征在于，还包括补气电子膨胀阀、手动截止阀和补气电磁阀，所述压缩机设有补气口，在所述的循环回路上过滤器后板式换热器前设有补气管口，所述补气管口依次与补气电子膨胀阀、手动截止阀、板式换热器、补气电磁阀和压缩机的补气口连接构成补气管路；并且，还包括喷液电磁阀和喷液毛细管，在所述的循环回路上主热力膨胀阀前设有喷液管口，所述喷液管口依次与喷液电磁阀和喷液毛细管连接并连接至气液分离器前的管路上构成喷液管路。

本实用新型采用以R22与R600a按一定比例混合而成的制冷剂为工质，同时增设补气管路并增设喷液管路。本实用新型运行时，混合工质的主要循环回路有：

一路，从压缩机排气口经冷凝器、蒸发器底部过冷段、储液器、过滤器、板式换热器、主热力膨胀阀、蒸发器上部蒸发段和气液分离器至压缩机的吸气口进入压缩机。

另一路，由循环回路上过滤器后板式换热器前所设补气管口分流经补气管路至压缩机的补气口，即从压缩机排气口经冷凝器、蒸发器底部过冷段、储液器、过滤器、补气电子膨胀阀、手动截止阀、板式换热器和补气电磁阀至压缩机的补气口进入压缩机。

第三路，由循环回路上主热力膨胀阀前所设喷液管口分流经喷液管路至压缩机的吸气口，即从压缩机排气口经冷凝器、蒸发器底部过冷段、储液器、过滤器、板式换热器、喷液电磁阀、喷液毛细管和气液分离器至压缩机的吸气口进入压缩机。

本实用新型有三种运行模式：即普通制热模式、补气制热模式和补气（+喷液）制热模式。

本实用新型采用了混合工质，其运行特点是：

补气管路的增加，使系统压缩机在未达到最大吸气点时启动，而后自动转为二次压缩运行，改善或提高机组的制热运行能力。喷液管路的增加，在常温状态下不会进行启动，只有当进入低温环境时，且系统排气温度达到一定数值时，该喷液管路才启动工作。混合工质的加入可起到进一步降低排气温度及工作压力的作用。

本实用新型补气管路，是通过在制热运行时，流经冷凝器的混合工质制冷剂，分流一部分，通过板式换热器和补气电子膨胀阀的组合实现节流要求，再补入压缩机内，实现补气提升制热量的效果，满足低温环境下正常制热的要求。

本实用新型喷液管路，是通过在制热运行时，低温环境0℃以下时，根据排气温度的变化实施喷液控制，排气温度降低到一定数值后关闭喷液电磁阀，恢复正常制热状态。

本实用新型的积极效果：