[发明专利]一种不结霜的空气源热泵系统

说明书

本发明提供一种不结霜的空气源热泵系统，包括中间换热器，中间换热器分别与压缩机一、膨胀装置通过管路连接构成低温端制热循环；所述中间换热器与压缩机二、冷凝器、节流膨胀装置依次通过管路连接构成高温端制热循环；所述低温端制热循环与高温端制热循环串级连接；低温端制热循环为开式压缩空气制热循环；高温端制热循环为湿蒸汽压缩制热循环；低温端制热循环和高温端制热循环经共同的中间换热器交换热量。本发明通过控制高温制热循环的蒸发温度，使其高于中间换热器压力下水的凝固点温度，可以保证本双级压缩制热循环中不会产生水的凝固现象，从而真正实现空气源热泵系统不结霜运行。

技术领域

本发明涉及空气源热泵制热技术领域，更具体地，涉及一种不结霜的空气源热泵系统。

背景技术

空气源热泵利用空气作为低温热源制热，是一种高效、环保、节能的制热装置。随着环保意识的增强，国家煤改电政策的不断推进，空气源热泵的应用越来越广。

空气源热泵应用中有以下两个比较突出的问题：

一个问题在于蒸发器结霜，由空气含有少量水蒸汽，当常规空气源热泵蒸发器温度低于0℃时，蒸发器的外表面产生结霜的现象。结霜将导致蒸发温度持续降低，效率下降直至无法正常工作。目前常用的蒸发器除霜方法是利用热量除霜，通常可以分为以下几种：电加热除霜或者利用制热系统本身的热量除霜。电热除霜是在蒸发器旁边设置电热丝；除霜时，暂停制热循环，通电加热蒸发器使蒸发器上的冰融化。利用制热循环系统自身热量融霜的方法有如下几种：一种是在压缩机出口与蒸发器入口之间设置一条专门热气旁通管道，将压缩机出口的高温热气通入蒸发器循环进行蒸发器除霜；另外一种热量除霜是采用四通阀换向作用，使制热循环反向运行，制冷剂在蒸发器中冷凝放热，完成蒸发器除霜。以上几种除霜的方式各有弊端，采用电热除霜方式时，原来的制热循环须停止，供热须中断；还需要耗费多余电能且可能造成过热起火。采用热气旁通和四通阀反向除霜时，制热循环须中断，还容易导致压缩机“液击”。

另一个问题在于常规空气源热泵的制热量随温度降低而减少。由热力学定律可知，当外界温度降低时，热泵制热循环的效率降低，在输入能源一定的情况下，制热能力下降，这是空气源热泵系统应用过程中效果不佳的一个方面。另外一方面，也时更重要的原因是：当蒸发温度下降，蒸发压力随之降低，这导致压缩机的压缩比增大。压缩机的压缩效率下降。针对压缩机压缩效率下降，目前业内开发了喷气增焓等措施，该技术能改善压缩机高压缩比状态下压缩性能下降。但是喷气增焓对压缩机有特殊要求，技术适用性要求高。

发明内容

本发明针对常用的空气源热泵由于结霜导致的反复融霜、制热不连续、压缩比大、制热效率低的问题，提供一种不结霜的空气源热泵系统。

一种不结霜的空气源热泵系统，包括中间换热器，中间换热器分别与压缩机一、膨胀装置通过管路连接构成低温端制热循环；中间换热器与压缩机二、冷凝器、节流膨胀装置依次通过管路连接构成高温端制热循环；所述低温端制热循环与高温端制热循环串级连接。

进一步的，高温端制热循环在中间换热器中的蒸发温度高于低温端制热循环在中间换热器的压缩空气状态下水的凝固温度。

进一步的，中间换热器设置有温度测量装置，测量温度以调节低温端压缩空气流量。

进一步的，在中间换热器上设置有冷凝水排放装置。

进一步的，低温端制热循环中膨胀装置主轴与压缩机一同轴机械连接，膨胀装置回收的压缩空气的能量直接用于压缩机压缩空气。

进一步的，高温端制热循环中间换热器和冷凝器之间设置有膨胀节流装置，膨胀节流装置配合高温端压缩机一起，可实现根据工作工况条件调整通过流量的大小。

进一步的，低温端制热循环中压缩机一入口设置过滤器，空气经过滤后进入压缩机。

进一步的，低温端制热循环工质采用空气，高温端制热循环工质采用常用制冷剂。