空气能自适应热泵制造技术

本实用新型专利技术提出了空气能自适应热泵，属于能源高效利用领域。具备较大制热负荷同时占地面积较小，同时解决了多台空气能热泵同时使用空气侧相互影响的难题，此外，空气能自适应热泵还可在不同的室外温度下自动调节内部循环工质的质量和调节不同风机转速，进而解决了空气温度变化时制热量不能满足用户需求的难题，同时，空气能自适应热泵采用新型智能热水除霜系统，可以自动判断结霜区域并进行分区除霜。

Air energy adaptive heat pump

【技术实现步骤摘要】
空气能自适应热泵
本技术属于能源利用
，特别是涉及一种以空气能制取冷热水的大型热泵机组。
技术介绍
空气能热泵可以从室外低温空气中提取热量给房间供热，由于其COP(性能系数)大于1，所以1份电力可以产生高于1份的热量，所以相比电锅炉等方式具有显著的性能优势。但是受空气换热器结构型式和压缩机容量限制单台空气能热泵制热量一般小于500kW，当用于供热量较大的场合时需要的设备台数较多，而每台空气能热泵需要与周边空气进行热量交换，所以相邻设备需要保证足够的安装间距以保证空气顺利流通，因此当空气能热泵台数较多时不仅占地面积巨大，而且机组之间的流动空气相互影响，导致空气能热泵性能下降。此外，现有空气能热泵中循环工质的充注量为定值，在热泵工作过程中不能改变内部循环工质的质量，但空气的温度随着时间不断改变，同时用户的供热需求也随着时间在改变，比如空气温度下降时用户的供热需求增加，但空气能热泵的制热量下降，因此难以在室外温度变化的情况下满足用户的供热需求。在此背景下，本技术提出一种大型空气能自适应热泵，具备较大制热负荷同时占地面积较小，同时解决了多台空气能热泵同时使用空气侧相互影响的难题，此外，空气能自适应热泵还可在不同的室外温度下自动调节内部循环工质的质量和调节不同风机转速，进而解决了空气温度变化时制热量不能满足用户需求的难题，同时，空气能自适应热泵采用新型智能热水除霜系统，可以自动判断结霜区域并进行分区除霜。
技术实现思路
本技术提出了一种空气能自适应热泵，并且配有工质调节系统，可以在不同的空气温度下自动的改变机组内部循环工质的数量。该机组采用了独立变频风机控制系统，根据空气换热器传热管表面的温度传感器数值自动判断空气换热器不同区域的换热量大小进而分区调节风机的转速。此外，当该机组在冬天制取热水时，由于需要从空气中吸收热量，当空气湿度较大时，空气被降温后有凝结水析出，当空气温度低于0℃时凝结水会在空气换热器传热管表面结霜，进而增加的空气的流动阻力和传热管的热阻，恶化了空气换热器的传热过程。空气能自适应热泵采用热水分区融霜系统，根据不同区域的传热管迎风侧和背风侧安装的压力传感器的压差判断该区域是否结霜，当传热管表面结霜发生时空气流经传热管的阻力上升，当压差大于预设的数值后该区域进入除霜状态，空气能自适应热泵此时为制热状态，制取的热水部分旁通到空气换热器对空气进行预热进而实现空气换热器传热管的表面融霜，依据压力传感器的压差判断是否融霜完成。该空气能自适应热泵包括空气换热器(1)、节流阀(2)、压缩机(3)、热管换热器(4)、工质调节罐(5)、变频风机(6)、压力传感器(7)、温度传感器(8)、用户回水(9)、用户供水(10)、融霜供水管(11)、融霜回水管(12)、融霜控制阀(13)、阀门A(14)、阀门B(15)、阀门C(16)、阀门D(17)、阀门E(18)、阀门F(19)、阀门G(20)、阀门H(21)、阀门I(22)、传热管(23)和桁架(24)。其中空气换热器(1)由变频风机(6)、传热管(23)、压力传感器(7)、温度传感器(8)、融霜供水管(11)、融霜回水管(12)、融霜控制阀(13)、桁架(24)、阀门J(25)和阀门K(26)构成。该空气能自适应热泵中空气换热器(1)与融霜供水管(11)、融霜回水管(12)、节流阀(2)、阀门G(20)和阀门I(22)相连；压缩机(3)与阀门G(20)、阀门H(21)、阀门I(22)和阀门J(25)相连；热管换热器(4)与阀门A(14)、用户回水(9)、阀门K(26)、阀门C(16)、阀门D(17)、阀门E(18)、节流阀(2)、阀门H(21)和阀门J(25)相连；工质调节罐(5)与阀门E(18)、阀门C(16)和阀门K(26)相连。该空气能自适应热泵可以在冬季制取热水满足供热需求，也可以在夏季制取冷水满足供冷需求，也可在其它季节运行于制热或者制冷工况。该空气能自适应热泵通过阀门切换用于制取热水或者冷水，制取热水时开启阀门G(20)和阀门H(21)，关闭阀门I(22)和阀门J(25)，机组内部工质在空气换热器(1)被空气加热变成汽态后进入压缩机(3)被升温升压，经过热管换热器(4)冷凝释放热量满足用户制热需求，然后再经过节流阀(2)后减温减压进入空气换热器(1)；制取冷水时候关闭阀门G(20)和阀门H(21)，开启阀门I(22)和阀门J(25)，机组内部工质在热管换热器(4)被加热变成汽态，经过压缩机(3)后进入空气换热器(1)，最后流经节流阀(2)再次进入热管换热器(4)。当冬天空气低于0℃且用于制取热水时需要使用除霜系统，其它工况不使用除霜系统。该除霜系统工作方式为：依据空气换热器(1)的不同分区的传热管(23)迎风面和背风面安装的压力传感器(7)的压力差值判断该区域是否结霜，如果压差超过变频风机(6)的设定压差值，则开启该区域两侧的热水管路预热空气进行除霜，例如Ⅰ区域发生结霜，开启Ⅰ区两侧热水管路预热空气进行除霜，即开启阀门A(14)、阀门B(15)、融霜控制阀(13(a))和融霜控制阀(13(b))，当压差恢复到设定压差值判断融霜结束，关闭阀门A(14)、阀门B(15)、融霜控制阀(13(a))和融霜控制阀(13(b))。该空气能自适应热泵采用变频风机(6)依据传热管表面温度针对不同区域独立调节变频风机(6)转速的运行方式，在空气换热器(1)内将传热管(23)进行分区，并依据传热管(23)表面的温度传感器(8)的设定数值判断各个区的变频风机(6)转速是否合理，若该区相邻两侧的温度传感器(8)的实际温差大于设定温差则降低该区域变频风机(6)转速，反之则增大该区域变频风机(6)转速直至恢复设定温差。该空气能自适应热泵采用自动改变内部工质质量的运行方式满足不同空气温度下不同的供热或者供冷需求。当制取热水满足供热需求时，室外温度上升时，机组性能上升同时用户供热需求降低，内部循环所需工质质量减少，此时开启阀门E(18)，关闭阀门C(16)和阀门K(26)，内部循环工质被部分分离到工质调节罐(5)，分离结束后关闭阀门E(18)；当室外温度下降时，机组性能下降同时用户供热需求上升，此时需要向循环补充工质，此时开启阀门E(18)、阀门C(16)和阀门K(26)，机组所制取的部分热水用于加热工质调节罐(5)内所储存的工质，工质被热水加热后压力提升，进而经过阀门E(18)进入循环，达到提升循环工质数量的目的，工质充注完成后关闭阀门E(18)、阀门C(16)和阀门K(26)。当制取冷水满足供冷需求时，室外温度上升时，机组性能下降同时用户供热需求上升，内部循环所需工质质量增加，此时开启阀门E(18)、阀门C(16)和阀门K(26)，开启电加热(27)加热工质调节罐(5)内所储存的工质经过阀门E(18)进入循环，达到提升循环工质数量的目的，工质充注完成后关闭阀门E(18)、阀门C(16)和阀门K(26)；室外温度下降时，机组性能上升同时用户供冷需求下降，内部循环所需工质质量减少，此时开启阀门E(18)，关闭阀门C(16本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.空气能自适应热泵，其特征在于：包括空气换热器(1)、节流阀(2)、压缩机(3)、热管换热器(4)、工质调节罐(5)、变频风机(6)、压力传感器(7)、温度传感器(8)、用户回水(9)、用户供水(10)、融霜供水管(11)、融霜回水管(12)、融霜控制阀(13)、阀门A(14)、阀门B(15)、阀门C(16)、阀门D(17)、阀门E(18)、阀门F(19)、阀门G(20)、阀门H(21)、阀门I(22)、传热管(23)、桁架(24)、阀门J(25)和阀门K(26)，其中空气换热器(1)由变频风机(6)、传热管(23)、压力传感器(7)、温度传感器(8)、融霜供水管(11)、融霜回水管(12)、融霜控制阀(13)、桁架(24)、阀门J(25)和阀门K(26)构成；其中空气换热器(1)与融霜供水管(11)、融霜回水管(12)、节流阀(2)、阀门G(20)和阀门I(22)相连，压缩机(3)与阀门G(20)、阀门H(21)、阀门I(22)和阀门J(25)相连，热管换热器(4)与阀门A(14)、用户回水(9)、阀门K(26)、阀门C(16)、阀门D(17)、阀门E(18)、节流阀(2)、阀门H(21)和阀门J(25)相连，工质调节罐(5)与阀门E(18)、阀门C(16)和阀门K(26)相连；通过阀门切换用于制取热水或者冷水，制取热水时开启阀门G(20)和阀门H(21)，关闭阀门I(22)和阀门J(25)，内部工质在空气换热器(1)被空气加热变成汽态后进入压缩机(3)被升温升压，经过热管换热器(4)冷凝释放热量满足用户制热需求，然后再经过节流阀(2)后进入空气换热器(1)，制取冷水时候关闭阀门G(20)和阀门H(21)，开启阀门I(22)和阀门J(25)，内部工质在热管换热器(4)被加热变成汽态，经过压缩机(3)后进入空气换热器(1)，最后流经节流阀(2)再次进入热管换热器(4)；除霜方式为依据空气换热器(1)的不同分区的传热管(23)迎风面和背风面安装的压力传感器(7)的差值判断是否结霜，如果压差超过变频风机(6)的设定压差值则开启两侧的热水管路预热空气进行除霜；采用变频风机(6)依据传热管(23)表面温度独立调节变频风机(6)转速的运行方式，在空气换热器(1)内将传热管(23)进行分区，并依据传热管(23)表面的温度传感器(8)的设定数值调节变频风机(6)的转速，若该区前后温度传感器(8)的实际温差大于设定温差则降低变频风机(6)的转速，反之则增大变频风机(6)的转速；采用自动改变内部工质质量的运行方式满足不同空气温度下不同的供热或者供冷需求；当制取热水满足供热需求并且室外温度上升时开启阀门E(18)，关闭阀门C(16)和阀门K(26)，内部循环工质被部分分离到工质调节罐(5)，分离结束后关闭阀门E(18)；当室外温度下降时开启阀门E(18)、阀门C(16)和阀门K(26)，所制取的部分热水用于加热工质调节罐(5)内所储存的工质，工质被热水加热后压力提升，进而经过阀门E(18)进入循环，工质充注完成后关闭阀门E(18)、阀门C(16)和阀门K(26)，当制取冷水满足供冷需求并且室外温度上升时开启阀门E(18)、阀门C(16)和阀门K(26)，开启电加热(27)加热工质调节罐(5)内所储存的工质经过阀门E(18)进入循环，工质充注完成后关闭阀门E(18)、阀门C(16)和阀门K(26)；室外温度下降时开启阀门E(18)，关闭阀门C(16)和阀门K(26)，内部循环工质被部分分离到工质调节罐(5)，分离结束后关闭阀门E(18)。/n...

【技术特征摘要】
1.空气能自适应热泵，其特征在于：包括空气换热器(1)、节流阀(2)、压缩机(3)、热管换热器(4)、工质调节罐(5)、变频风机(6)、压力传感器(7)、温度传感器(8)、用户回水(9)、用户供水(10)、融霜供水管(11)、融霜回水管(12)、融霜控制阀(13)、阀门A(14)、阀门B(15)、阀门C(16)、阀门D(17)、阀门E(18)、阀门F(19)、阀门G(20)、阀门H(21)、阀门I(22)、传热管(23)、桁架(24)、阀门J(25)和阀门K(26)，其中空气换热器(1)由变频风机(6)、传热管(23)、压力传感器(7)、温度传感器(8)、融霜供水管(11)、融霜回水管(12)、融霜控制阀(13)、桁架(24)、阀门J(25)和阀门K(26)构成；其中空气换热器(1)与融霜供水管(11)、融霜回水管(12)、节流阀(2)、阀门G(20)和阀门I(22)相连，压缩机(3)与阀门G(20)、阀门H(21)、阀门I(22)和阀门J(25)相连，热管换热器(4)与阀门A(14)、用户回水(9)、阀门K(26)、阀门C(16)、阀门D(17)、阀门E(18)、节流阀(2)、阀门H(21)和阀门J(25)相连，工质调节罐(5)与阀门E(18)、阀门C(16)和阀门K(26)相连；通过阀门切换用于制取热水或者冷水，制取热水时开启阀门G(20)和阀门H(21)，关闭阀门I(22)和阀门J(25)，内部工质在空气换热器(1)被空气加热变成汽态后进入压缩机(3)被升温升压，经过热管换热器(4)冷凝释放热量满足用户制热需求，然后再经过节流阀(2)后进入空气换热器(1)，制取冷水时候关闭阀门G(20)和阀门H(21)，开启阀门I(22)和阀门J(25)，内部工质在热管换热器(4)被加热变成汽态，经过压缩机(3)后进入空气换热器(1)，最后流经节流阀(2)再次进入热管换热器(4)；除霜方式为依据空气换热器(1)的不同分区的传热管(23)迎风面和背风面安装的压力传感器(7)的差值判断是否结霜，如果压差超过变频风机(6)的设定压差值则开启两侧的热水管路预热空气进行除霜；采用变频风机(6)依据传热管(23)表面温度独立调节变频风机(6)转速的运行方式，在空气换热器(1)内将传...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙健，戈志华，杜小泽，杨勇平，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京;11