[发明专利]一种利用回热器热量防止蒸发器结霜的空气源CO2

说明书

本发明涉及热泵技术领域，具体涉及一种利用回热器热量防止蒸发器结霜的空气源CO₂热泵系统。本发明空气源CO₂热泵系统，主要包括空气源热泵系统、蓄热型换热罐和冷却泵通过一个蓄热型换热罐，一方面进一步增大系统回热温降，降低节流损失，提高系统性能，另一方面，将回热温降的热量用于蓄热除霜和过热温升，避免将热量都用于过热温升导致过热度偏大，系统性能衰减，同时为蒸发器防止结霜提供热量。本发明的空气源CO₂热泵系统，将蓄热型换热罐和空气源二氧化碳热泵相结合，有效提升了变负荷工况下空气源二氧化碳热泵的性能和解决了蒸发器表面结霜的问题，实现了机组的稳定高效供热。而且本发明的蓄热型换热罐结构简单、紧凑，经济性好，利于推广应用。

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，具体涉及一种利用回热器热量防止蒸发器结霜的空气源 CO₂热泵系统。

背景技术

为提高北方地区取暖清洁化水平，减少大气污染物排放，国家发展改革委、能源局等 10部门制定了《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021年)》，规划指出到2021年，电供暖面积到15亿平方米，其中热泵供暖5亿平方米。2018年3月热泵技术入选发展改革委最新发布的《国家重点节能低碳技术推广目录》，被视为重点推广的节能技术。传统氟利昂工质，都有较高的全球气候变暖潜能(GWP)，造成强烈的温室效应，采用以CO₂为代表的自然工质是应对越来越严重的气候问题的必然趋势。

CO₂热泵与传统氟利昂热泵相比，属于类显热放热。回水温度的变化对系统性能的影响较大。在实际工程中利用热泵进行采暖往往使系统选型与热负荷的需求之间存在“大马拉小车”的问题。对于定频热泵机组会出现频繁起停，能耗增加，启停噪音较大且系统易损坏；对于变频热泵机组会长时间工作在部分负荷下，负荷变化使系统回水温度逐渐升高，性能衰减严重，整体耗电较大，节能效果差。

另外，空气源热泵在低温高湿工况下的结霜问题制约着它的高效运行。因为风冷蒸发器表面霜层的不断累积,吸排气压力、制热量不断减小,耗电量则不断增加,从而导致系统性能下降,制热能力差，甚至使机组出现运行故障。

因此，变负荷下系统性能差和结霜问题，是空气源CO₂热泵实现稳定高效运行亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的是提出一种利用回热器热量防止蒸发器结霜的空气源CO₂热泵系统，通过一个蓄热型换热罐，进一步增大系统回热温降，同时将回热温降的热量用于蓄热除霜和过热温升，以解决系统结霜和变负荷性能波动带来的性能下降问题。

本发明提出的利用回热器热量防止蒸发器结霜的空气源CO₂热泵系统，包括空气源热泵系统、蓄热型换热罐和冷却泵；所述的空气源热泵系统由压缩机、气体冷却器、膨胀阀、风冷蒸发器、干燥过滤器和气液分离器组成，所述的蓄热型换热罐的罐体内充满相变蓄热材料，蓄热型换热罐的罐体内设有套管式回热管和单螺旋翅片管冷却液换热管，套管式回热管和单螺旋翅片管冷却液换热管相互间隔成螺旋形安装，套管式回热管内设有内管；

所述的气体冷却器的进口与蓄热型换热罐中套管式回热管的高压流体进口相连，蓄热型换热罐中套管式回热管的低压流体出口通过气液分离器和压缩机与气体冷却器的出口相连；

所述的蓄热型换热罐中单螺旋翅片管冷却液换热管的冷却液进口、风冷蒸发器的高温冷却液通道和单螺旋翅片管冷却液换热管的冷却液出口构成冷却液循环回路，所述的冷却泵设置在该回路的靠近冷却液出口处；

所述的蓄热型换热罐中套管式回热管的高压流体出口、风冷蒸发器的制冷剂通道和套管式回热管的低压流体进口构成低压回热循环回路，所述的干燥过滤器和膨胀阀依次置于该回路的靠近高压流体出口处。

本发明提出的利用回热器热量防止蒸发器结霜的空气源CO₂热泵系统，其优点是：