CN109900021A - 蓄热型热泵*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及热泵领域，提供了一种蓄热型热泵***，包括依次连接形成第一制冷剂循环回路的压缩机、室内换热器、节流装置、室外换热器，所述压缩机的外表面上设有蓄热器，位于所述室内换热器和室外换热器之间的所述第一制冷剂循环回路上连接第二制冷剂循环管路，所述第二制冷剂循环管路连接至所述蓄热器的入口，所述蓄热器的出口连接所述压缩机的进口端。本发明提供的蓄热型热泵***，充分利用压缩机余热，提高***制热量、强化制热。

Description

蓄热型热泵***

技术领域

本发明涉及热泵领域，特别是涉及一种蓄热型热泵***。

背景技术

热泵是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，也是倍受关注的新能源技术。热泵通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后再向人们提供可被利用的高品位热能。

热泵的种类按照热源种类不同分为：空气源热泵，水源热泵，地源热泵，双源热泵(如，水源热泵和空气源热泵结合)等多种。其中，空气源热泵的工作原理为：蒸发器从环境空气能中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸气经压缩机压缩后压力和温度上升，高温蒸气与换热设备换热后凝结成液体，回流到蒸发器中。

热泵在使用过程中，尤其是空气源热泵，当冬季室外环境温度较低、相对湿度较大时，空气源热泵经常处于结霜工况下运行，且热泵在较低的温度下运行时会影响吸气压力、吸气温度、制热量降低等，进一步，空气源热泵长期处于冬季寒冷环境中会引起热泵***无法继续运行的问题，强化制热成为低温空气源热泵的迫切要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：热泵的运行受到环境条件的影响，在低温寒冷环境中，热泵的制热量会降低，甚至会导致热泵***无法运行的问题。

本发明的目的是：提供一种蓄热型热泵***，充分利用压缩机余热，提高***制热量、强化制热，简化结构、降低成本。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种蓄热型热泵***，包括依次连接形成第一制冷剂循环回路的压缩机、室内换热器、节流装置、室外换热器，所述压缩机的外表面上设有蓄热器，位于所述室内换热器和室外换热器之间的所述第一制冷剂循环回路上连接第二制冷剂循环管路，所述第二制冷剂循环管路连接至所述蓄热器的入口，所述蓄热器的出口连接所述压缩机的进口端。

优选的是，所述第二制冷剂循环管路连接在所述节流装置与所述室外换热器之间；或所述节流装置包括第一节流装置和第二节流装置，所述第一节流装置连接在所述室内换热器与所述室外换热器之间，所述第二制冷剂循环管路连接在所述室内换热器与所述第一节流装置之间且所述第二制冷剂循环管路上设有第二节流装置。

在上述任意方案中优选的是，所述节流装置包括电子膨胀阀、毛细管或毛细芯。

在上述任意方案中优选的是，所述蓄热器的出口与所述室外换热器的出口连接有气液分离器。

在上述任意方案中优选的是，所述蓄热器的出口与所述室外换热器的出口汇集到所述压缩机的进口管路，所述蓄热器的出口与所述室外换热器的出口通过管路连接在所述压缩机的进口管路上的同一汇集点。

在上述任意方案中优选的是，所述气液分离器连接在所述压缩机的进口管路上。

在上述任意方案中优选的是，所述蓄热器的出口端设有单向电磁阀。

在上述任意方案中优选的是，所述蓄热器设为相变蓄热器。

在上述任意方案中优选的是，所述蓄热器包括蓄热材料和蓄热盘管，所述第二制冷剂循环管路的制冷剂通入所述蓄热盘管内，所述蓄热盘管外填充所述蓄热材料。

在上述任意方案中优选的是，所述蓄热材料包括固液相变材料。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

基于压缩机的壳体散热的特性，蓄热器对压缩机的壳体散热进行收集和储存，将压缩机的壳体散热用于制冷剂的蒸发过程，以在热泵***中形成两个蒸发供热管路，一部分制冷剂通过室外换热器吸热蒸发，一部分制冷剂通过蓄热器吸热蒸发，采用两个蒸发供热过程对制冷剂进行蒸发的形式，既充分利用压缩机的废热，又提高热泵***的制热量，从而提高了热泵***的制热能力，可以用于解决寒冷低温条件下制热能力不足的问题。

附图说明

图1为本发明蓄热型热泵***的一优选实施例的结构示意图；

图中，1、压缩机；2、室内换热器；3、室外换热器；4、节流装置；5、蓄热器；6、蓄热盘管；7、气液分离器；8、单向电磁阀；9、第二制冷剂循环管路；10、第一制冷剂循环管路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

针对现有的热泵***受环境温度影响而存在的制热量降低的问题，本发明提出了一种蓄热型热泵***，蓄存的压缩机壳体废热应用于热泵的制热运行中，充分利用压缩机外壳的废热，从而提高整个***的制热能力。

结合图1所示，本发明提供一种蓄热型热泵***的优选实施例，包括依次连接形成第一制冷剂循环回路的压缩机1、室内换热器2、节流装置4、室外换热器3，制冷剂在压缩机1内加热加压后形成高温高压气体进入室内换热器2，室内换热器2吸收制冷剂的热量来实现制热的功能，制冷剂在室内换热器2内放热后形成高压低温的液体状态，高压低温的液态制冷剂经过节流装置4降压后进入室外换热器3蒸发吸热，室外换热器3对低温低压的液态制冷剂进行加热蒸发后形成低压过热气态的制冷剂，制冷剂在蒸发循环内蒸发形成低压气体后再次进入压缩机1，进行下一个循环。

另外，制冷剂通过第一制冷剂循环回路进行供热的同时，在室内换热器2供热后的一部分制冷剂经过节流装置4降压后进入蓄热器5，进入蓄热器5的制冷剂是通过第二制冷剂循环管路9进行分流，液态制冷剂通过第二制冷剂循环管路9流入蓄热器5，蓄热器5设置在压缩机1的外表面，蓄热器5用于吸收压缩机1壳体释放的废热，且蓄热器5用于对第二制冷剂循环管路9内的制冷剂进行加热，蓄热器5的出口连接压缩机1的进口端，制冷剂在蓄热器5内吸热后形成低压过热气体后再次进入压缩机1，进行下一个循环。

压缩机1、室内换热器2、节流装置4、第一制冷剂循环管路10、室外换热器3形成第一制冷剂循环回路；压缩机1、室内换热器2、节流装置4、第二制冷剂循环管路9、蓄热器5形成第二制冷剂循环回路。第一制冷剂循环回路为制冷剂的主循环回路，第二制冷剂循环回路为制冷剂的辅助循环回路，充分利用压缩机1的壳体废热，增加制热量。室内换热器3和蓄热器5配合对制冷剂进行加热蒸发，一部分制冷剂在蓄热器5内吸热后形成低压过热气体，一部分制冷剂在室外换热器3内吸热后形成低压过热气体，低压过热气态的制冷剂进入压缩机1，制冷剂在压缩机1内进行加温加压，进行下一次制热过程。

室内换热器2、室外换热器3、压缩机1、蓄热器5以及节流装置4等各个设备之间通过管道连接。

本实施例，基于对压缩机1的壳体蓄热，提供一种双蒸发循环强化制热的热泵***，利用蓄热器5回收压缩机1的废热，并且通过设置两个蒸发管路的形式，将蓄热器5回收的热量用于一部分制冷剂的蒸发吸热过程，在蓄热器5内蒸发后的制冷剂通入压缩机1内，另外的制冷剂在室外换热器3内蒸发后通入压缩机1内，蓄热器5与室外换热器3配合对制冷剂加热蒸发，充分利用压缩机1的废热，同时保证***的制热量，提高制热能力。

进一步的，节流装置4的位置可以根据需要设置，其一，第二制冷剂循环管路9连接在节流装置4与室外换热器3之间，在制冷剂进入室外换热器3或蓄热器5之前进行降压，降压后再分别进入室内换热器3或蓄热器5换热，简化结构；其二，节流装置4包括第一节流装置和第二节流装置，第一节流装置连接在室内换热器2与室外换热器3之间，第二制冷剂循环管路9连接在室内换热器2与第一节流装置之间且第二制冷剂循环管路9上设有第二节流装置，根据第一制冷剂循环管路10与室外换热器3的承压能力、第二制冷剂循环管路9与蓄热器5的承压能力分别进行降压，降压后的制冷剂进入蓄热器5或室外换热器3。节流装置4设置在室内换热器2与第二制冷剂循环管路9的入口之间时，第一制冷剂循环管路10与第二制冷剂循环管路9均连接在节流装置4的出口，制冷剂经过节流装置4降压后形成低温低压液态制冷剂后进入室外换热器3或蓄热器5，低温低压液态制冷剂在室外换热器3或蓄热器5内加热形成气态制冷剂后进入压缩机1。

节流装置4设置在第一制冷剂循环管路10和第二制冷剂循环管路9内时，第二制冷剂循环管路9上连接有第二节流装置，第一制冷剂循环管路10上连接有第一节流装置，经过第一节流装置降压后的制冷剂直接进入室外换热器3，经过第二节流装置降压后的制冷剂进入蓄热器5，一部分制冷剂在蓄热器5内吸热后形成低压过热气体，一部分制冷剂在室外换热器3内吸热后形成低压过热气体，低压过热气态的制冷剂进入压缩机1，制冷剂在压缩机1内进行加温加压，进行下一次制热过程。

进一步的，蓄热器5的制冷剂出口与室外换热器3的制冷剂出口连接有气液分离器7。经过蓄热器5或室外换热器3加热的制冷剂中可能携带有制冷剂液滴，气液分离器7用于分离气态与液体的制冷剂，保证制冷剂以气态进入压缩机1，对压缩机1进行保护。

其中，气液分离器7可以在蓄热器5的制冷剂出口位置、室外换热器3的制冷剂出口位置分别设置，经过蓄热器5加热的制冷剂和经过室外换热器3加热的制冷剂在去液滴后再汇集通入压缩机1。

另外，气液分离器7还可以在压缩机1的进口位置设置，经过蓄热器5加热的制冷剂和经过室外换热器3加热的制冷剂先汇集后再进入气液分离器7进行去液滴，然后气液分离器7将气态的制冷剂通入压缩机1内。

更进一步的，压缩机1的进口位置连接有进口管路，蓄热器5的制冷剂出口流出的制冷剂与室外换热器3的制冷剂出口流出的制冷剂在压缩机1的进口管路上汇集，以便通入压缩机1。

制冷剂可以在进入进口管路前进行气液分离，还可以在通入进口管路混合后进行气液分离。

优选的，蓄热器5的制冷剂出口与室外换热器3的制冷剂出口均连接在压缩机1的进口管路的同一汇集点，即蓄热器5流出的制冷剂与室外换热器3流出的制冷剂在同一汇集点流入进口管路，气液分离器7连接在压缩机1的进口管路上，在进口管路内进行混合后进入气液分离器7，经过气液分离后再流入压缩机1。

进一步，蓄热器5的制冷剂出口端设有单向电磁阀8，防止制冷剂倒流，保证制冷剂稳定循环。

优选的，蓄热器5设为相变蓄热器，利用相变的蓄热材料，蓄热材料通过吸热改变材料状态而进行潜热蓄热。相变蓄热可以分为固–液相变、液–气相变和固–气相变，根据***规模、制热量需求等不同，选用不同的蓄热材料。优选的，蓄热材料包括固液相变材料，适用于低温相变蓄热过程，蓄热材料可以选用石蜡、膨胀石墨等。

蓄热器5嵌合在压缩机1的外表面，蓄热器5围覆在压缩机1的外壳上形成为空心结构，蓄热器5内形成腔体用于吸收和利用压缩机1废热。

蓄热器5包括蓄热材料和蓄热盘管6，第二制冷剂循环管路9的制冷剂通入蓄热盘管6内，蓄热盘管6外填充蓄热材料。蓄热材料填充在蓄热器5的腔体内，蓄热盘管6置于蓄热材料内，蓄热材料充分吸收压缩机1的废热，并且蓄热材料将热量传递给蓄热盘管6内的制冷剂。

固液相变的蓄热材料用于吸收压缩机1运转时向外散出的壳体热，蓄热材料逐渐由固态转变成液态用于储存其废热，当装置进行制热运行时，制冷剂流经蓄热器5内的蓄热盘管6，制冷剂吸收蓄热材料的相变潜热，蓄热材料逐渐由液态转变成固态。

蓄热盘管6形成为螺旋结构，蓄热盘管6环形缠绕压缩机1壳体。

更进一步的，蓄热器5内还可以设有电加热组件，在压缩机1的废热不足以供给制冷剂热量需求时，通过电加热进行辅助，保证第一蒸发循环的稳定运行。电加热组件优选为嵌设在蓄热盘管6内的加热盘管，快速加热制冷剂，同时蓄热材料可以吸收加热盘管的散热量用于补充加热。优选的，加热盘管设置在蓄热盘管6的内部。

节流装置4包括电子膨胀阀、毛细管或毛细芯等，适用于制冷剂降压的节流结构均适用。

具体的工作过程：

蓄热器5嵌合在压缩机1的外表面，蓄热器5内填充固液相变的蓄热材料，蓄热器5内的蓄热盘管6盘旋在蓄热材料里面，蓄热材料吸收压缩机1运转时向外散出的热量，蓄热材料由固态逐渐转变成液态储存压缩机1的壳体热。

热泵在进行制热运行时，压缩机1流出的高温高压的制冷剂流经室内换热器2和节流装置4后，从a点分流，一部分制冷剂直接流经室外换热器3，另一部分制冷剂流经蓄热器5内的蓄热盘管6进行蒸发吸热，此时蓄热材料由液态逐渐转变成固态，最后两部分制冷剂在b点汇合，经气液分离器7进入压缩机1进行下一个循环。

上述实施例的热泵***，将压缩机1壳体废热进行回收利用，并且将此废热运用到热泵***的制热过程中，从而提高了热泵***的制热能力。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蓄热型热泵***，其特征在于，包括依次连接形成第一制冷剂循环回路的压缩机、室内换热器、节流装置、室外换热器，所述压缩机的外表面上设有蓄热器，位于所述室内换热器和室外换热器之间的所述第一制冷剂循环回路上连接第二制冷剂循环管路，所述第二制冷剂循环管路连接至所述蓄热器的入口，所述蓄热器的出口连接所述压缩机的进口端。

2.根据权利要求1所述的蓄热型热泵***，其特征在于，所述第二制冷剂循环管路连接在所述节流装置与所述室外换热器之间；或所述节流装置包括第一节流装置和第二节流装置，所述第一节流装置连接在所述室内换热器与所述室外换热器之间，所述第二制冷剂循环管路连接在所述室内换热器与所述第一节流装置之间且所述第二制冷剂循环管路上设有所述第二节流装置。

3.根据权利要求1所述的蓄热型热泵***，其特征在于，所述节流装置包括电子膨胀阀、毛细管或毛细芯。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的蓄热型热泵***，其特征在于，所述蓄热器的出口与所述室外换热器的出口连接有气液分离器。

5.根据权利要求4所述的蓄热型热泵***，其特征在于，所述蓄热器的出口与所述室外换热器的出口汇集到所述压缩机的进口管路，所述蓄热器的出口与所述室外换热器的出口通过管路连接在所述压缩机的进口管路上的同一汇集点。

6.根据权利要求5所述的蓄热型热泵***，其特征在于，所述气液分离器连接在所述压缩机的进口管路上。

7.根据权利要求1所述的蓄热型热泵***，其特征在于，所述蓄热器的出口端设有单向电磁阀。

8.根据权利要求1所述的蓄热型热泵***，其特征在于，所述蓄热器设为相变蓄热器。

9.根据权利要求8所述的蓄热型热泵***，其特征在于，所述蓄热器包括蓄热材料和蓄热盘管，所述第二制冷剂循环管路的制冷剂通入所述蓄热盘管内，所述蓄热盘管外填充所述蓄热材料。

10.根据权利要求9所述的蓄热型热泵***，其特征在于，所述蓄热材料包括固液相变材料。