[发明专利]一种节能型无霜空气源空调热泵系统

说明书

技术领域

本发明属于蒸汽压缩式空气源热泵技术领域，特别涉及一种节能型无霜空气源空调热泵系统。

背景技术

热泵通过消耗机械功把低品位的热能提升为较高品位的热能，把本来已没有利用价值的环境热量变成有用的热能，是一种高效的节能技术。但是，空气源热泵冬季运行时受气象条件影响其蒸发器表面会结霜而不能连续制热，这严重制约了其使用范围。

目前热泵除霜的主流技术均以加热除霜为主；也有提出复叠式系统，但是系统繁杂不适用。“十一五”国家科技支撑计划重大项目《空气源热泵关键技术研究》的研究成果仍然是加热除霜的思路。加热除霜要消耗额外的能量，降低了热泵的制热效率；除霜时热泵的制热过程要中断，影响供热过程的连续性和舒适性，这个问题成了热泵技术发展中尚未解决的技术难题。

近年来，一些研究者将除霜研究转向系统的无霜研究，即不结霜也就无所谓除霜。典型的工作如浙江大学陈光明教授进行的无霜热泵研究（国家自然科学基金项目“无霜型空气源热泵及其基础问题研究”，基金号：NO50976097）。该项目采用LiCl水溶液为载热介质建立溶液塔吸收室外低温空气热量，再把LiCl水溶液的热量传给热泵的蒸发器，避免了蒸发器换热面与低温空气接触而结霜。但是，LiCl溶液吸热时，会因吸收空气中的水分而被稀释，该研究中LiCl水溶液的浓缩再生仍然采取加热法，且其能耗比直接加热除霜还大，这是个重大缺点。哈尔滨工业大学姚杨、姜益强教授以甘油为载热介质，进行无霜热泵的试验研究（2010年高校博士点专项基金项目“无霜型空气源热泵系统创新及其机理研究”基金号：20102302110045）。但是，甘油也是一种水溶性载热介质，其浓缩再生仍然是个问题，该项研究提出夏季集中再生的方法，也仍是加热浓缩的思路。此外，一些企业也试图解决上述问题。如广州华德工业有限公司提出专利申请“一种带防冻溶液再生热回收装置的空调热泵机组”，试图用余热回收的方法来降低防冻液的再生热耗。杭州华碧能源科技有限公司申请的“一种空气聚能塔热泵系统抗冻液浓缩系统”专利，提出采用减压闪蒸方法来进行防冻液的浓缩再生，其实质仍然是加热法。减压闪蒸虽可降低浓缩热源的温度，但耗热量基本上不能减少，仍然解决不了节能问题。专利“新型空气源热泵空调”（申请号：200910075056.2）中的载热介质也是采用乙二醇水溶液和盐水，仍然存在水溶性防冻液再生耗能的问题。水溶性防冻液浓缩再生时的能耗过大已成为上述无霜热泵技术发展的重要障碍。

发明内容

本发明为解决目前空调热泵采用的水溶性防冻液需要浓缩再生而产生的能耗高、成本高的问题，提出采用适于热泵空调系统的憎水性液体低温载热介质作为换热循环介质及其配套设备的方案，具体如下：

一种节能型无霜空气源空调热泵系统，包括制冷制热回路和换热回路，所述的制冷制热回路包括压缩机，四通换向阀、室内换热器、膨胀阀、室外换热器；所述的换热回路包括室外换热器、直接接触换热器、分离装置、载热介质循环泵，所述换热回路中所使用的是憎水性液态低温载热介质，如二甲基硅油、丙二酸二乙酯或正已醇。

所述的直接接触换热器是一个无填料的气、液直接接触换热设备，包括箱体、引风机、喷淋管排、热交换空间，在箱体的一侧设置引风口，在箱体的另一侧设置出风口，所述的引风机设置在出风口，所述的喷淋管排设置在箱体的上部。

所述的分离装置用于除去混入载热介质中的冰晶或水分，包括重力分离池和分子筛吸湿器，所述的重力分离池设置在直接接触换热器的下部，所述的分子筛吸湿器一端与重力分离池连通，另一端与连接室外换热器的管道连通，在管道上设置载热介质循环泵。

本发明采用憎水性低温液态载热介质的技术路线，克服了目前热泵空调系统采用的水溶性防冻液需要浓缩再生，能耗高的技术难题，将无霜热泵技术引向节能、舒适、简单、易行的方向，不但实现了节能降耗、而且使设备简单、使用方便。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

图2为本发明的直接接触换热器和分离装置的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的系统结构示意图。如图所示，包括制冷制热回路和换热回路，所述的制冷制热回路包括压缩机1，四通换向阀2、室内换热器3、膨胀阀4、室外换热器5；换热回路包括室外换热器5、直接接触换热器6、分离装置7、载热介质循环泵8，在换热回路中所使用的是憎水性液态低温载热介质。