[实用新型]带双喷射器的直膨式地源热泵系统回油装置

说明书

本实用新型涉及地源热泵技术领域，公开了一种带双喷射器的直膨式地源热泵系统回油装置，该系统回油装置包括压缩机、油分离器、冷凝器/气体冷却器、中间换热器、第一喷射器、气液分离器、第一电磁阀、第二喷射器、第二电磁阀、节流阀、井下换热器、回油管、油位传感器和控制器。本实用新型将喷射器应用于直膨式地源热泵系统，在回油工况下中间换热器出口的高压制冷剂工质通过第二喷射器引射收集于回油管的U型弯头中的液态润滑油，在不增加外部输入功的情况下，使得润滑油顺利返回压缩机，其不但能解决直膨式地源热泵系统在供热工况下的压缩机回油问题，还可降低节流损失，节省压缩机输入功，且适用于所有制冷剂工质。

技术领域

本实用新型涉及地源热泵技术领域，更具体的说，是涉及一种直膨式地源热泵系统的回油装置。

背景技术

在我国北方地区，冬季城镇采暖能耗占全国城镇建筑能耗的40％，是建筑能耗的主要组成部分。在采暖方式上，主要采用集中供热和热电联产，两者所用燃料主要为燃煤。而以燃煤为主的供暖方式不仅消耗了大量的煤资源，还造成了严重的环境污染。因此，开发清洁的、高效的、节能的可再生能源供暖技术尤为重要。而作为一种新型的地质体跨季节储能用能技术，直膨式地源热泵技术兼具清洁、高效和节能等诸多优点。

直膨式地源热泵系统是将铜管环路直接埋于地下土壤中，流动于其中的制冷剂工质直接与土壤或地下水换热。在供热工况下，埋于土壤中的铜管(也称井下换热器，一般为U型管)可作为热泵系统的蒸发器，制冷剂工质直接在井下换热器中蒸发吸热。由于井下换热器中存在相变过程，因此换热系数大大提高，这也使得系统效率得以提升。但是在冬季供暖工况下，系统运行过程中压缩机的润滑油会随液态制冷剂工质一起进入井下换热器中，液态制冷剂工质吸收土壤或地下水的热量转变为气态，而润滑油仍保持液态。由于液态润滑油密度远大于气态制冷剂密度，因此在重力作用下井下换热器上升立管中制冷剂蒸气很难携带润滑油上升，尤其是当上升立管中的制冷剂蒸气流速较小时，这就导致大部分润滑油滞留于井下换热器U型弯的底部。润滑油的存在不仅增加了流动阻力，还削弱了地下换热过程。同时，随着系统的不断运行，滞留于井下换热器底部的润滑油越来越多，而压缩机内的润滑油越来越少，造成压缩机回油困难、耗功增大，最终导致系统不能正常运行，压缩机极易损坏。

针对直膨式地源热泵系统中的压缩机回油困难问题，现阶段主要的解决方法有：

1)在井下换热器的上升立管上每隔一定距离设置一个回油弯，利用回油弯中制冷剂工质较大的流速促进润滑油回流。但当系统在低负荷状态下连续运行时，井下换热器中制冷剂流速较低，压缩机回油问题依旧无法得到解决。此外，当直膨式地源热泵系统中井下换热器的立管长度达到上百米时，多个回油弯的设置必定给井下换热器的制造工艺带来不便；

2)在压缩机出口设置油分离器，减少进入井下换热器中润滑油的量，但该方法只能延缓润滑油在井下换热器底部聚集的速度，无法从根本上解决回油问题。再者，当制冷剂工质为二氧化碳时，在压缩机出口二氧化碳一般为超临界流体，在该状态下，二氧化碳与润滑油的相溶性较好，油分离器的作用不明显；

3)将压缩机出口节流后的高压制冷剂引入井下换热器，利用压差将滞留于井下换热器底部的润滑油冲回压缩机。该方法有一定的可行性，但节流损失较大，系统效率不高，尤其不适用于二氧化碳直膨式地源热泵系统。

由此可见，上述现有的直膨式地源热泵系统的回油装置在结构、方法和使用条件上仍存有缺陷与限制，因此研发一种新型的直膨式地源热泵系统的回油装置，使其不但能解决直膨式地源热泵系统在供热工况下的压缩机回油问题，还可降低节流损失，节省压缩机输入功，且不受制冷剂种类限制，已成为当前直膨式地源热泵领域的首要任务。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的缺陷与限制，本实用新型提供一种带双喷射器的直膨式地源热泵系统回油装置，其不但能解决直膨式地源热泵系统在供热工况下的压缩机回油问题，还可降低节流损失，节省压缩机输入功，且适用于所有制冷剂工质。