基于壓縮機(jī)殼體蓄熱的低溫空氣源熱泵強(qiáng)化制熱系統(tǒng)

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：劉忠寶

聯(lián)系人：閆家文 yanjiawen88@qq.com

項(xiàng)目組成員：劉忠寶、婁鳳飛、趙邦華

單位：北京工業(yè)大學(xué)

研究背景和意義

在“煤改電”政策的支持下，熱泵供暖作為一種清潔、高效的供暖方式，逐漸得到大范圍應(yīng)用，但在向北推廣的過程中遇到了使用受限的問題。低溫、結(jié)霜、潤滑油粘度高等問題致使低溫環(huán)境下空氣源熱泵制熱能力降低。因此，改善熱泵運(yùn)行條件，對(duì)提高冬季空氣源熱泵的推廣具有重大意義。

圖1 循環(huán)流程圖

圖2 改裝后整機(jī)圖片

工作原理及循環(huán)流程

本作品的設(shè)計(jì)將壓縮機(jī)殼體余熱合理利用起來，針對(duì)熱泵空調(diào)在寒冷地區(qū)制熱效果不佳的情況，在低溫空氣源熱泵系統(tǒng)中應(yīng)用雙蒸發(fā)器聯(lián)合壓縮機(jī)殼體蓄熱的方式強(qiáng)化制熱。在不額外增加系統(tǒng)能耗的條件下，提高壓縮機(jī)的吸氣溫度，進(jìn)而提高低溫環(huán)境下熱泵的制熱能力和出風(fēng)溫度，滿足用戶的熱舒適性需求，同時(shí)可以降低壓縮機(jī)的排氣溫度，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

本作品為雙蒸發(fā)器聯(lián)合壓縮機(jī)殼體蓄熱的低溫空氣源熱泵強(qiáng)化制熱系統(tǒng)，循環(huán)流程如圖1所示，在原有的準(zhǔn)二級(jí)壓縮循環(huán)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改善，利用蓄熱換熱器蓄存壓縮機(jī)的殼體余熱，使制冷劑在經(jīng)過電子膨脹閥節(jié)流之后，分出一部分進(jìn)入蓄熱器，即副蒸發(fā)器中，吸收蓄熱器蓄存的熱量蒸發(fā)為制冷劑蒸氣，并與從蒸發(fā)器出來的制冷劑匯合后進(jìn)入壓縮機(jī)吸氣口。

壓縮機(jī)2排出的高溫高壓氣體經(jīng)四通換向閥9進(jìn)入室內(nèi)換熱器3被冷卻冷凝為過冷液體，經(jīng)過毛細(xì)管4節(jié)流后達(dá)到補(bǔ)氣壓力，進(jìn)入閃發(fā)器5，低溫環(huán)境下，電磁閥12打開，制冷劑在閃發(fā)器內(nèi)完成兩相分離，閃發(fā)器排出的制冷劑蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)的補(bǔ)氣口給壓縮機(jī)補(bǔ)氣，閃發(fā)器排出的制冷劑液體經(jīng)電子膨脹閥節(jié)流后分成兩路，其中一部分進(jìn)入室外換熱器1吸收環(huán)境的熱量蒸發(fā)為氣體，另一部分進(jìn)入蓄熱器8，即副蒸發(fā)器，吸收蓄熱器內(nèi)蓄熱材料的熱量蒸發(fā)為氣體，蓄熱器排出的制冷劑蒸氣與室外換熱器1（主蒸發(fā)器）排出的制冷劑蒸氣在A點(diǎn)匯合后進(jìn)入壓縮機(jī)吸氣口。

本作品改裝后整機(jī)圖片如圖2所示。

結(jié)語

本系統(tǒng)在補(bǔ)氣增焓技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了新型的雙蒸發(fā)器聯(lián)合壓縮機(jī)殼體蓄熱的熱泵系統(tǒng)來強(qiáng)化制熱。系統(tǒng)利用相變蓄熱材料回收壓縮機(jī)殼體的余熱，將相變蓄熱材料充注在蓄熱換熱器中，蓄熱換熱器作為副蒸發(fā)器可以有效利用壓縮機(jī)殼體余熱，提高整個(gè)系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度。此循環(huán)系統(tǒng)利用壓縮機(jī)殼體余熱，提高吸氣溫度，降低排氣溫度，提升了熱泵系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，同時(shí)，該系統(tǒng)的制熱效率可提升8.5%～12.95%。