一种基于再生热回收的串联无霜空气源热泵系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于再生热回收的串联无霜空气源热泵系统，包括供热热泵回路、辅助热泵回路、空气回路及溶液回路，本发明专利技术通过采用两个热泵系统串联运行，辅助热泵用于从空气中吸收热量，加热再生溶液，而供热热泵负责为室内环境提供热量，一方面利用溶液除湿实现热泵系统的安全无霜运行，另一方面通过闭式空气循环回路回收再生空气中的显热和潜热，极大的提高了溶液的再生效率和系统的运行能效。通过将冬季热泵运行过程中的大温差合理分配到两个热泵中，既降低了压缩机的压比，提高了系统运行的稳定性和能效，又保证了热泵运行过程中的持续供热，提高了室内的热舒适性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于再生热回收的串联无霜空气源热泵系统
本专利技术涉及一种基于再生热回收的串联无霜空气源热泵系统，属于制冷空调系统

技术介绍
随着人们生活水平的不断提高，空气源热泵作为一种主要的供暖设备在长江流域地区得到广泛应用，然而该地区冬季气候阴冷潮湿，平均相对湿度达70％以上，温度较低时极易结霜，造成热泵系统无法正常运行。因此，发展合适的除霜技术或防止结霜方法是现在热泵应用的当务之急。目前，针对常规热泵系统结霜存在的一系列问题，一些学者提出了无霜空气源热泵，浙江大学陈光明提出的一种无霜型空气源热泵系统(专利申请号：CN200910098008.5)，该装置利用防冻溶液作为载热介质吸收室外低温空气热量，再将溶液的热量传给室外蒸发器，从而避免了空气源热泵的结霜，该系统利用部分冷凝器的冷凝热量再生稀释后的溶液，再生后的空气直接排出到室外，造成大量热量损耗，系统整体性能不高。东南大学李舒宏等提出了一种溶液除湿预防空气源热泵热水器结霜的系统(专利申请号：CN201410156239.8)，利用除湿浓溶液对蒸发器进口空气进行除湿干燥，保证了热泵热水器的无霜运行，当除湿溶液达到除湿极限后，利用热泵回路自身的热量进行再生，同时将吸热后的空气热量在蒸发器内释放，回收利用。该系统在再生过程中将大部分热量用于溶液再生，而再生时间较长，造成该段时间内室内热舒适性下降明显。因此，采用合适的再生方法回收再生空气的热量，并实现热泵系统连续高效的运行，保证室内热舒适性显得十分必要。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术中溶液加热再生后空气中大量显热和潜热排放无法回收，导致热量浪费的问题，同时针对无霜热泵溶液再生过程中室内供热量减少，热舒适性严重下降的情况，本专利技术提出一种基于再生热回收的串联无霜空气源热泵系统，引入一个辅助热泵循环回路，利用该系统蒸发器从外界空气吸收热量，同时系统的冷凝热用于再生稀释后的溶液，吸热后的再生空气在闭式风路循环中流经供热热泵的蒸发器完成全部热量的回收。该系统一方面可以实现无霜热泵系统连续运行，保证室内热环境的舒适性，另一方面，溶液再生的热量在闭式的风路循环过程中，被全部回收，提升了系统的能效。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于再生热回收的串联无霜空气源热泵系统，包括供热热泵回路、辅助热泵回路、空气回路及溶液回路：供热热泵回路包括压缩机一、蒸发器、电子膨胀阀一、室内冷凝器、风扇一、轴流风机及其相应连接管道，所述轴流风机也是辅助热泵回路、空气回路及溶液回路的构成部件。所述供热热泵回路中，压缩机一的输出端与室内冷凝器的输入端连接，室内冷凝器的输出端与电子膨胀阀一的输入端连接，电子膨胀阀一的输出端与蒸发器的输入端连接，蒸发器的输出端与压缩机一的输入端连接；辅助热泵回路包括压缩机二、室外蒸发器、溶液蒸发换热器、电子膨胀阀二、电子膨胀阀三、再生空气冷凝器、溶液冷凝器、风扇二及相应链接管道，所述溶液蒸发换热器和溶液冷凝器同时也是溶液回路的构成部件。所述辅助热泵回路中，压缩机二的输出端与溶液冷凝器的输入端连接，溶液冷凝器的输出端与电子膨胀阀三的输入端连接，电子膨胀阀三的输出端与再生空气冷凝器的输入端连接，再生空气冷凝器的输出端与电子膨胀阀二的输入端连接，电子膨胀阀二的输出端与室外蒸发器的输入端连接，室外蒸发器的输出端与溶液蒸发换热器的输入端连接，溶液蒸发换热器的输出端与压缩机二的输入端连接；溶液回路包括溶液除湿器、溶液再生器、溶液冷凝器、溶液蒸发换热器、溶液热交换器、溶液泵一、溶液泵二、电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四、轴流风机；所述除湿器的出口一经电磁阀四和溶液泵二与溶液蒸发换热器的入口连接，溶液蒸发换热器的出口与除湿器的入口链接；除湿器的出口二经电磁阀三与溶液换热器的入口连接，溶液换热器的出口经溶液泵一与溶液冷凝器的入口连接，溶液冷凝器的出口与再生器的入口连接；再生器的出口一经电磁阀一和溶液泵一与溶液冷凝器的入口连接，溶液冷凝器的出口与再生器的入口链接；再生器的出口二经电磁阀二与溶液换热器的入口连接，溶液换热器的出口经溶液泵二与溶液蒸发换热器的入口连接；空气回路包括蒸发器、轴流风机、再生器、再生空气冷凝器、凝水槽及循环风道，蒸发器、轴流风机、再生器、再生空气冷凝器、通过循环风道依次连接构成循环回路，蒸发器的凝结水直接流入凝水槽。优选的：所述溶液除湿器与溶液再生器均为叉流型式，除湿溶液为氯化锂溶液、氯化钙溶液、溴化锂溶液或乙二醇溶液中的一种。优选的：所述室内冷凝器、室外蒸发器、再生空气冷凝器均采用风冷式换热器，溶液冷凝器、溶液蒸发换热器、溶液热交换器采用管式换热器或板式换热器。优选的：所述再生空气冷凝器和溶液冷凝器分别用于加热再生空气和再生溶液。优选的：所述电子膨胀阀二和电子膨胀阀三用于调节再生空气冷凝器和溶液冷凝器的热量分配。优选的：所述循环风道内设有挡水板。进一步地：所述供热系统蒸发器位于再生器的空气侧出口，用于回收再生后空气中的显热和潜热。有益效果：本专利技术提供的一种基于再生热回收的串联无霜空气源热泵系统，与现有技术相比，具有以下优点：1.本专利技术通过采用两个热泵系统串联运行，辅助热泵用于从空气中吸收热量，加热再生溶液，而供热热泵负责为室内环境提供热量，保证了热泵运行过程中的持续供热，提高了室内的热舒适性。2.本专利技术一方面利用溶液除湿实现热泵系统的安全无霜运行，另一方面通过闭式空气循环回路回收再生空气中的显热和潜热，极大的提高了溶液的再生效率和系统的运行能效。3.本专利技术的供热热泵工作温差为供暖温度与再生空气回收温度(大于0度)，辅助热泵工作温差为溶液再生温度与外界空气温度，合理的将传统热泵冬季工作中存在的温差过大，效率较低的问题予以解决，降低了压缩机的压比，提高了系统运行的稳定性和能效。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图中：1压缩机一、2蒸发器、3电子膨胀阀一、4室内冷凝器、5溶液再生器、6溶液除湿器、7再生空气冷凝器、8电子膨胀阀二、9室外蒸发器、10溶液蒸发换热器、11压缩机二、12溶液冷凝器、13轴流风机、14电子膨胀阀三、15电磁阀一、16电磁阀二、17电磁阀三、18电磁阀四、19溶液泵二、20风机二、21风机一、22溶液热交换器、23凝水槽、24溶液泵一、25循环风道。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。参见图1公开了一种基于再生热回收的串联无霜空气源热泵系统，包括供热热泵回路、辅助热泵回路、空气回路及溶液回路。供热热泵回路包括压缩机一1、蒸发器2、电子膨胀阀一3、室内冷凝器4、风扇一21、轴流风机13及其相应连接管道，该轴流风机13也是辅助热泵回路、空气回路及溶液回路的构成部件。供热热泵回路中，压缩机一1的输出端与室内冷凝器4的输入端连接，室内冷凝器4的输出端与电子膨胀阀一3的输入端连接，电子膨胀阀一3的输出端与蒸发器2的输入端连接，蒸发器2的输出端与压缩机一1的输入端连接。辅助热泵回路包括压缩机二11、室外蒸发器9、溶液蒸发换热器10、电子膨胀阀二8、电子膨胀阀三14、再生空气冷凝器7、溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于再生热回收的串联无霜空气源热泵系统，其特征在于：包括负责为室内环境提供热量的供热热泵回路、用于从空气中吸收热量的辅助热泵回路、空气回路及溶液回路，所述供热热泵回路与辅助热泵回路串联工作。

【技术特征摘要】
2017.05.19 CN 20171035528881.一种基于再生热回收的串联无霜空气源热泵系统，其特征在于：包括负责为室内环境提供热量的供热热泵回路、用于从空气中吸收热量的辅助热泵回路、空气回路及溶液回路，所述供热热泵回路与辅助热泵回路串联工作。2.根据权利要求1所述的一种基于再生热回收的串联无霜空气源热泵系统，其特征在于：所述供热热泵回路包括压缩机一(1)、蒸发器(2)、电子膨胀阀一(3)、室内冷凝器(4)、风扇一(21)、轴流风机(13)及其相应连接管道，所述轴流风机(13)也是辅助热泵回路、空气回路及溶液回路的构成部件。所述供热热泵回路中，压缩机一(1)的输出端与室内冷凝器(4)的输入端连接，室内冷凝器(4)的输出端与电子膨胀阀一(3)的输入端连接，电子膨胀阀一(3)的输出端与蒸发器(2)的输入端连接，蒸发器(2)的输出端与压缩机一(1)的输入端连接。3.根据权利要求1或2所述的一种基于再生热回收的串联无霜空气源热泵系统，其特征在于：所述辅助热泵回路包括压缩机二(11)、室外蒸发器(9)、溶液蒸发换热器(10)、电子膨胀阀二(8)、电子膨胀阀三(14)、再生空气冷凝器(7)、溶液冷凝器(12)、风扇二(20)及相应链接管道，所述溶液蒸发换热器(10)和溶液冷凝器(12)同时也是溶液回路的构成部件。所述辅助热泵回路中，压缩机二(11)的输出端与溶液冷凝器(12)的输入端连接，溶液冷凝器(12)的输出端与电子膨胀阀三(14)的输入端连接，电子膨胀阀三(14)的输出端与再生空气冷凝器(7)的输入端连接，再生空气冷凝器(7)的输出端与电子膨胀阀二(8)的输入端连接，电子膨胀阀二(8)的输出端与室外蒸发器(9)的输入端连接，室外蒸发器(9)的输出端与溶液蒸发换热器(10)的输入端连接，溶液蒸发换热器(10)的输出端与压缩机二(11)的输入端连接。4.根据权利要求3所述的一种基于再生热回收的串联无霜空气源热泵系统，其特征在于：所述溶液回路包括溶液除湿器(6)、溶液再生器(5)、溶液冷凝器(12)、溶液蒸发换热器(10)、溶液热交换器(22)、溶液泵一(24)、溶液泵二(19)、电磁阀一...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏伟，张小松，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32