CN101865569A - 一种高效节能的空气源热泵及其使用方法 - Google Patents

一种高效节能的空气源热泵及其使用方法 Download PDF

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南远新
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Abstract

本发明属于一种高效节能的空气源热泵及其使用方法。所要解决的技术问题就是背景技术存在的效率低、耗能高、消耗资源且污染环境的问题。解决该问题所采用的技术方案要点是：接水盘通过水管路分别与冷却水电磁阀、化霜溶液电磁阀、排水电磁阀连接。制冷时，冷却水循环泵将冷却水喷淋到翅片盘管换热器上，冷却水电磁阀打开，化霜溶液电磁阀和排水电磁阀关闭。制热时，当翅片盘管换热器不结霜时，排水电磁阀打开排凝结水，冷却水电磁阀和化霜溶液电磁阀关闭；当翅片盘管换热器上结霜时，化霜溶液电磁阀打开，排水电磁阀和冷却水电磁阀关闭，化霜溶液循环泵运行。本发明可用于对空气源热泵的制造和使用，具有提高效率、节约能源、降低污染、保护设备等显著优点。

Description

一种高效节能的空气源热泵及其使用方法
技术领域：本发明属于空气源热泵及其使用方法。
背景技术：目前的空气源热泵(也称风冷热泵)，主要是利用空气中所含的能量作为热泵机组的热源来实现夏季制冷、冬季制热。夏季制冷时，热泵机组的翅片换热器(此时为冷凝器)与空气进行热交换，换热管外的空气吸收换热管内高温高压气体制冷工质的热量将其冷凝成高压液体；冬季制热时，翅片换热器(此时为蒸发器)与空气进行热交换，换热管内的低温低压液体制冷工质通过吸收换热管外空气中的热量变成低压气体。简言之，空气源热泵夏季向空气中放热，冬季从空气中吸热。现有的空气源热泵机组的基本组成是：压缩机通过制冷工质管路连接四通换向阀、单向阀、贮液器、干燥过滤器、电磁阀、节流装置、热交换器以及空气侧换热器(翅片盘管换热器)。
常规空气源热泵的优点是：热源取之不尽、用之不竭，安装使用方便，因此近几十年空气源热泵得到了广泛应用。
常规空气源热泵的缺点是：空气源热泵在夏季制冷时需要向空气中排放热量，由于空气的比热容小，传热性能差，因此热泵机组的效率较低，环境温度越高，机组效率越低，而此时用户需要的冷量却越大。空气源热泵在冬季制热时需要从空气中吸收热量，当翅片换热器外表面温度低于0℃时，翅片管表面上会结霜(一般情况下当空气温度低于5℃时翅片换热器外表面就开始结霜)，霜层越厚传热效率越低，制热能力下降，甚至不能使用，所以空气源热泵在制热工况时都要定期除霜，目前的空气源热泵的除霜大多采用热气融霜的方式，即在除霜时，将蒸发器转换成冷凝器，利用高温高压的制冷工质蒸气将霜融化，然后再转回正常状态，机组在除霜时，不仅不能正常制热，还要制冷。而且环境温度较低、湿度较大时，机组更容易结霜，此时机组的制热能力和效率大幅下降，而此时用户需要的热量却越大。近几年也有采用电加热融霜方式，但由于这种方式要消耗大量的电能，因此应用的并不多。
在现有技术中，还有一种采用热源塔热泵***进行空气换热的技术，其方案是：由常规的水源热泵机组通过载冷剂(通常夏季为水、冬季为防冻液)管路与水泵及热源塔连接起来，水源热泵机组包括压缩机、蒸发器、冷凝器、干燥过滤器、节流装置等通过制冷工质管路连接组成。这种热源塔热泵***在制冷工况运行时，载冷剂(冷却水)在冷凝器中通过换热管与制冷工质进行热交换(吸取制冷工质的热量)，然后通过水泵进入热源塔，与空气进行热交换后(向空气中放出热量)又回到冷凝器中，升温后的空气则由风机排入大气中；制热工况运行时，载冷剂(防冻液)在蒸发器中通过换热管与制冷工质进行热交换(向制冷工质放出热量)，然后通过水泵进入热源塔，与空气进行热交换后(吸收空气中的热量)又回至蒸发器，降温后的空气则由风机排入大气中。从上述工作原理中可以看出，不论是制冷工况运行还是制热工况运行，热泵机组的放热与吸热均是通过载冷剂(通常夏季为水、冬季为防冻液)与空气进行二次换热，由于二次换热温差的存在，不可避免地在制冷时冷凝温度升高，制热时蒸发温度降低，大大降低了热泵***的运行效率。采用这种技术方案还有一个更为严重的问题：即该***在制热工况运行时，是靠载冷剂(防冻液)来传递热量的，由于空气中含有大量水份，在换热过程中这些空气中的水份就会源源不断地凝结到防冻液中，从而稀释防冻液的浓度。而这些载冷剂在蒸发器中与制冷工质进行热交换时，由于制冷工质的蒸发温度要低于载冷剂的温度，为防止载冷剂在蒸发器中结冰、冻坏换热器，就必须保证载冷剂(防冻液)具有一定的浓度(其冰点要低于制冷工质的蒸发温度)。因此，为达到防冻目的就必须源源不断地大量补充浓度较高的防冻液，以维持防冻液的浓度，环境温度越低，需要的防冻液的浓度也就越高，这样就必然要消耗大量的防冻液，使得该***的运行成本大大升高，不仅浪费大量资源，还存在潜在的环境污染问题。
发明内容：本发明目的就是提出一种高效节能的空气源热泵及其使用方法的技术方案，以解决背景技术存在的热泵运行效率低、除霜耗能或操作不便、以及消耗资源且污染环境的问题。解决该技术问题所采用的技术方案是：一种高效节能的空气热源泵，通过制冷工质管路连接压缩机、四通换向阀、热交换器、工质管路单向阀、储液器、工质管路干燥过滤器、电磁阀、节流装置、工质分液器以及空气侧换热装置中的翅片盘管换热器，空气侧换热装置的箱体内至上而下设置风机、挡水板、淋水装置、翅片盘管换热器、空气过滤网、接水盘，其特征在于接水盘通过水管路分别与冷却水电磁阀、化霜溶液电磁阀、排水电磁阀连接；其中，冷却水电磁阀通过水管路连接到带有液位控制器的储水箱，储水箱通过水管路与软化水装置、补水阀连接，储水箱还通过水管路经过滤器、冷却水循环泵、水管路单向阀连接到淋水装置；化霜溶液电磁阀通过水管路连接到化霜溶液箱，化霜溶液箱通过水管路经过滤器、化霜溶液循环泵、水管路单向阀连接到淋水装置；排水电磁阀通过水管路与外界连通。
一种如上所述一种高效节能的空气热源泵的使用方法，其特征在于制冷工况时，冷却水循环泵运行，将冷却水喷淋到翅片盘管换热器上，此时冷却水电磁阀打开，化霜溶液电磁阀和排水电磁阀关闭；制热工况时，当翅片盘管换热器上不结霜时，排水电磁阀打开将冷凝水排掉，此时冷却水电磁阀和化霜溶液电磁阀关闭；当翅片盘管换热器上结霜时，化霜溶液电磁阀打开，排水电磁阀和冷却水电磁阀关闭，化霜溶液循环泵运行，当化霜结束时化霜溶液循环泵停止运行，化霜溶液电磁阀关闭，排水电磁阀打开。其中，在制冷工况时，可将化霜溶液箱中的化霜溶液喷淋到翅片盘管换热器上，将浓度低的化霜溶液浓缩。
本发明与背景技术比较所具有的有益效果是：由于采取上述技术方案，热泵在夏季制冷时，采取在翅片盘管换热器的外表面均匀地喷淋水的方式，利用水在空气中蒸发时的潜热来直接吸收制冷工质放出的热量，达到降低热泵机组冷凝温度、提高机组效率的目的。热泵在冬季制热时，当翅片盘管换热器结霜、造成热泵效率下降时，通过在翅片盘管换热器外表面均匀地喷淋防冻液的方式来融霜，从而消除了常规空气源热泵融霜方式(包括热气融霜和电加热融霜)所造成的大量能耗，从而有效地提高热泵机组的运行效率；本发明还在于通过喷淋方法的创新，达到提高机组效率、节约运行成本的目的。即通过管路切换，在夏季制冷时喷淋软化水；在冬季制热时只有当热泵机组翅片盘管换热器外表面结霜、造成热泵效率下降时才喷淋防冻液进行融霜，而在翅片盘管换热器外表面未结霜或结霜较轻时，则不喷淋防冻液，此时将凝结水直接排至下水道，从而有效避免了凝结水对防冻液的稀释，避免了防冻液的大量消耗，节约运行成本，显著降低了环境污染程度。另外，本方案中喷淋的防冻液直接作用于翅片盘管换热器的外表面，完全排除了热源塔热泵***中由于防冻液浓度降低而造成的冻坏水源热泵机组蒸发器的潜在危险。
附图说明：图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式：参考图1，一种高效节能的空气热源泵，通过制冷工质管路连接压缩机1、四通换向阀2、热交换器3、工质管路单向阀4、储液器5、工质管路干燥过滤器6、电磁阀7、节流装置8、工质分液器9以及空气侧换热装置中的翅片盘管换热器10，空气侧换热装置的箱体11内至上而下设置风机12、挡水板13、淋水装置14、翅片盘管换热器10、空气过滤网15、接水盘16，其特征在于接水盘16通过水管路分别与冷却水电磁阀17、化霜溶液电磁阀18、排水电磁阀19连接；其中，冷却水电磁阀17通过水管路连接到带有液位控制器22的储水箱21，储水箱21通过水管路与软化水装置23、补水阀28连接，储水箱21还通过水管路经过滤器24、冷却水循环泵27、水管路单向阀26连接到淋水装置14；化霜溶液电磁阀18通过水管路连接到化霜溶液箱20，化霜溶液箱20通过水管路经过滤器24、化霜溶液循环泵25、水管路单向阀26连接到淋水装置14；排水电磁阀19通过水管路与外界连通。
一种如上所述一种高效节能的空气热源泵的使用方法，其特征在于制冷工况时，冷却水循环泵27运行，将冷却水喷淋到翅片盘管换热器10上，此时冷却水电磁阀17打开，化霜溶液电磁阀18和排水电磁阀19关闭；制热工况时，当翅片盘管换热器10上不结霜时，排水电磁阀19打开将凝结水排掉，此时冷却水电磁阀17和化霜溶液电磁阀18关闭；当翅片盘管换热器10上结霜时，化霜溶液电磁阀18打开，排水电磁阀19和冷却水电磁阀17关闭，化霜溶液循环泵25运行，当化霜结束时化霜溶液循环泵25停止运行，化霜溶液电磁阀18关闭，排水电磁阀19打开。在制冷工况时，可将化霜溶液箱20中的化霜溶液喷淋到翅片盘管换热器10上，将浓度低的化霜溶液浓缩。

Claims (3)

1.一种高效节能的空气热源泵，通过制冷工质管路连接压缩机(1)、四通换向阀(2)、热交换器(3)、工质管路单向阀(4)、节流装置(8)以及空气侧换热装置中的翅片盘管换热器(10)，空气侧换热装置的箱体(1)内至上而下设置风机(12)、挡水板(13)、淋水装置(14)、翅片盘管换热器(10)、接水盘(16)，其特征在于接水盘(16)通过水管路分别与冷却水电磁阀(17)、化霜溶液电磁阀(18)、排水电磁阀(19)连接；其中，冷却水电磁阀(17)通过水管路连接到带有液位控制器(22)的储水箱(21)，储水箱(21)通过水管路与软化水装置(23)连接，储水箱(21)还通过水管路经冷却水循环泵(27)、水管路单向阀(26)连接到淋水装置(14)；化霜溶液电磁阀(18)通过水管路连接到化霜溶液箱(20)，化霜溶液箱(20)通过水管路经化霜溶液循环泵(25)、水管路单向阀(26)连接到淋水装置(14)；排水电磁阀(19)通过水管路与外界连通。
2.一种如权利要求1所述一种高效节能的空气热源泵的使用方法，其特征在于制冷工况时，冷却水循环泵(27)运行，将冷却水喷淋到翅片盘管换热器(10)上，此时冷却水电磁阀(17)打开，化霜溶液电磁阀(18)和排水电磁阀(19)关闭；制热工况时，当翅片盘管换热器(10)上不结霜时，排水电磁阀(19)打开将冷凝水排掉，此时冷却水电磁阀(17)和化霜溶液电磁阀(18)关闭；当翅片盘管换热器(10)上结霜时，化霜溶液电磁阀(18)打开，排水电磁阀(19)和冷却水电磁阀(17)关闭，化霜溶液循环泵(25)运行，当化霜结束时化霜溶液循环泵(25)停止运行，化霜溶液电磁阀(18)关闭，排水电磁阀(19)打开。
3.根据权利要求2所述一种如权利要求1所述一种高效节能的空气热源泵的使用方法，其特征在于在制冷工况时，可将化霜溶液箱(20)中的化霜溶液喷淋到翅片盘管换热器(10)上，将浓度低的化霜溶液浓缩。
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