一种适应低环温的热泵系统技术方案

本申请公开了一种适应低环温的热泵系统，包括压缩机、气体冷却器、第一三通控制阀、回热器、电子膨胀阀、蒸发器、第二三通控制阀以及气液分离器。本申请在正常模式运行时，在气体冷却器处冷却后的二氧化碳在回热器处再冷却，获得过冷度。同时，从蒸发器过来的过热蒸汽在回热器处再过热。一方面过冷能够提高制冷效率，另一方面过热提高排气温度，两者同时提高制热效率；在低温模式运行时，通过第二三通控制阀的调节，降低压缩机的排气温度，不至于使压缩机的冷冻油的粘度过低，油膜太薄。油膜太薄。油膜太薄。

【技术实现步骤摘要】
一种适应低环温的热泵系统


[0001]本专利技术涉及制冷系统，尤其涉及一种适应低环温的热泵系统。

技术介绍

[0002]二氧化碳是一种天然制冷剂，绿色环保，泄漏或者不回收不会污染环境；具有良好的热力学特性，导热系数高；单位容积制冷量高，设备尺寸可显著减小，节省材料，尤其是高温冷却与冷水升温匹配度高，可以很轻松的获得70℃～90℃的高温热水。热泵系统在低环境温度下(比如低于
‑
10℃时)，压缩机因压比较大，吸气过热度大，导致其排气温度将升至140多℃，这对于压缩机冷却、润滑造成巨大的挑战，同时会减弱热泵系统的运行能力，从而造成压缩机运行不稳定，用户体验差。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对上述问题，克服至少一个不足，提出了一种适应低环温的热泵系统。
[0004]本专利技术采取的技术方案如下：
[0005]一种适应低环温的热泵系统，包括压缩机、气体冷却器、第一三通控制阀、回热器、电子膨胀阀、蒸发器、第二三通控制阀以及气液分离器；所述气体冷却器具有气体入口和气体出口，所述回热器具有相互换热的第一换热管和第二换热管；所述第一三通控制阀具有第一端、第二端和第三端，第一三通控制阀的第一端能够与第一三通控制阀的第二端或第一三通控制阀的第三端连通；所述第二三通控制阀具有第一端、第二端和第三端，第二三通控制阀的第一端能够与第二三通控制阀的第二端或第二三通控制阀的第三端连通；
[0006]所述压缩机的出口与所述气体冷却器的气体入口连接，所述气体冷却器的气体出口与所述第一三通控制阀的第二端连接；所述第一三通控制阀的第一端与所述第一换热管的入口连接；所述压缩机的出口还与所述第一三通控制阀的第三端连接；
[0007]所述第一换热管的出口与所述电子膨胀阀的入口连接，所述电子膨胀阀的出口与所述蒸发器的入口连接，所述蒸发器的出口与所述第二三通阀的第一端连接；所述第二三通阀的第二端与所述第二换热管的入口连接，所述第二换热管的出口与所述气液分离器的入口连接，所述第二三通阀的第三端与所述气液分离器的入口连接；
[0008]所述气液分离器的气体出口与所述压缩机的入口连接。
[0009]进一步的，适应低环温的热泵系统的冷却剂为二氧化碳。
[0010]进一步的，适应低环温的热泵系统具有正常模式、除霜模式和低温模式；
[0011]在正常模式时，所述第一三通控制阀的第一端与第一三通控制阀的第二端连通，所述第二三通控制阀的第一端与第二三通控制阀的第二端连通；
[0012]在除霜模式时，所述第一三通控制阀的第一端与第一三通控制阀的第三端连通，所述第二三通控制阀的第一端与第二三通控制阀的第二端连通；
[0013]在低温模式时，所述第一三通控制阀的第一端与第一三通控制阀的第二端连通，所述第二三通控制阀的第一端与第二三通控制阀的第三端连通。
[0014]在温度不是特别低的情况下，比如高于
‑
14℃的环境温度下，适应低环温的热泵系统优选以正常模式运行，此时低环温热泵系统的压缩循环为：高温、高压的二氧化碳从压缩机的出口排出，经管道至气体冷却器处冷却，与气体冷却器中的水进行一次换热；然后通过第一三通控制阀后进入回热器的第一换热管，再次冷却(目的是增加过冷度，可以提高系统制热效率2％～5％)；然后从第一换热管出来后经过电子膨胀阀后进入蒸发器，与环境进行热交换，获得低压过热的二氧化碳蒸汽；二氧化碳蒸汽通过第二三通控制阀进入回热器的第二换热管进行再次过热(目的是提高排气温度，提高气体冷却器的换热效率)；然后从第二换热管出来的二氧化碳蒸汽进入气液分离器，最后从气液分离器出来回到压缩机的入口，完成单次压缩、制热循环。
[0015]正常模式运行时，在气体冷却器处冷却后的二氧化碳在回热器处再冷却，获得过冷度。同时，从蒸发器过来的过热蒸汽在回热器处再过热。一方面过冷能够提高制冷效率，另一方面过热提高排气温度，两者同时提高制热效率。
[0016]本申请在化霜模式下压缩机排出的热气不经过气体冷却器，直接由第一三通控制阀导通至回热器、电子膨胀阀、蒸发器，热气将蒸发器加热，融化表面的霜，被冷凝后的二氧化碳在回热器处加热，然后进入气液分离器进行气、液分离，防止压缩机带液运行。本申请与其他热气化霜方式不同的是，压缩机排出的热气经过电子膨胀阀节流后再进入蒸发器内，一是为了建立高低压差，排气温度升高，同时也是为了化霜时调节化霜压力，控制低压在40
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45bar之内，压力太高，将意味着蒸发器的设计压力需要提高，高压侧压力更高，导致出现高压保护或者能耗高。压力太低则导致化霜时间长，增加耗电量。通过对蒸发器出口温度的监测，调节电子膨胀阀来调整化霜压力。另外经过电子膨胀阀也是为了降低蒸发器化霜前后冷热疲劳效应，延长产品适用寿命。此外，为了节省化霜时的能耗投入，化霜压力高将导致化霜能耗高，精准的化霜控制，能够在化霜时间和能耗中找到合理的平衡点。
[0017]在温度较低的情况下，比如低于
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15℃的环境温度下，适应低环温的热泵系统优选以低温模式运行，此时低环温热泵系统的压缩循环为：高温、高压的二氧化碳从压缩机的出口排出，经管道至气体冷却器处冷却，与气体冷却器中的水进行一次换热，然后经过第一三通控制阀后进入回热气的第一换热管，然后从第一换热管出来后经过电子膨胀阀后进入蒸发器，与环境进行热交换，获得低压过热的二氧化碳蒸汽；二氧化碳蒸汽通过第二三通控制阀进入气液分离器，最后从气液分离器出来回到压缩机的入口，完成单次压缩、制热循环。此时环境温度足够低，进水温度也足够低，高温、高压的二氧化碳在气体冷却器处能够得到足够的冷却。在蒸发器处，要想从环境中吸取热量，蒸发温度需足够低，此时压缩机因压比较大，排气温度足够高，吸气无需大过热度。相反，为了降低排气温度，不至于使冷冻油的粘度过低，油膜太薄，其延展性太差，通过第二三通控制阀的调节，降低排气温度，提高设备运行的可靠性。
[0018]进一步的，触发所述除霜模式的条件为：当蒸发器的风机连续运行一定时间且累计运行时间大于除霜间隔时间后，且检测到蒸发器的出口温度≤除霜进入设定温，且蒸发器出口温度≤环境温度
‑
化霜温差值；
[0019]退出所述除霜模式的条件为：当蒸发器的出口温度＞除霜退出设定温度，或除霜时间达设定除霜最长时间。
[0020]不及时化霜，蒸发器换热效率下降，从而导致制热效率下降。频繁化霜意味着制热
断断续续，出水温度不稳定，制热量打不到要求。过度化霜将减少制热时间，浪费压缩机做功。本低环温热泵系统解决低环境温度时化霜的问题，提高能效和稳定性。
[0021]进一步的，所述气液分离器的下部具有出油口，所述压缩机的油腔内安装有电子油位平衡器；
[0022]所述适应低环温的热泵系统还包括补油管，所述补油管的一端与所述气液分离器的出油口连接，另一端与所述压缩机的油腔连接；
[0023]所述补油管上安装有补油电磁阀，或者是，所述补油管上安装有补油电磁阀和油视镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适应低环温的热泵系统，其特征在于，包括压缩机、气体冷却器、第一三通控制阀、回热器、电子膨胀阀、蒸发器、第二三通控制阀以及气液分离器；所述气体冷却器具有气体入口和气体出口，所述回热器具有相互换热的第一换热管和第二换热管；所述第一三通控制阀具有第一端、第二端和第三端，第一三通控制阀的第一端能够与第一三通控制阀的第二端或第一三通控制阀的第三端连通；所述第二三通控制阀具有第一端、第二端和第三端，第二三通控制阀的第一端能够与第二三通控制阀的第二端或第二三通控制阀的第三端连通；所述压缩机的出口与所述气体冷却器的气体入口连接，所述气体冷却器的气体出口与所述第一三通控制阀的第二端连接；所述第一三通控制阀的第一端与所述第一换热管的入口连接；所述压缩机的出口还与所述第一三通控制阀的第三端连接；所述第一换热管的出口与所述电子膨胀阀的入口连接，所述电子膨胀阀的出口与所述蒸发器的入口连接，所述蒸发器的出口与所述第二三通阀的第一端连接；所述第二三通阀的第二端与所述第二换热管的入口连接，所述第二换热管的出口与所述气液分离器的入口连接，所述第二三通阀的第三端与所述气液分离器的入口连接；所述气液分离器的气体出口与所述压缩机的入口连接。2.如权利要求1所述的适应低环温的热泵系统，其特征在于，适应低环温的热泵系统的冷却剂为二氧化碳。3.如权利要求1所述的适应低环温的热泵系统，其特征在于，适应低环温的热泵系统具有正常模式、除霜模式和低温模式；在正常模式时，所述第一三通控制阀的第一端与第一三通控制阀的第二端连通，所述第二三通控制阀的第一端与第二三通控制阀的第二端连通；在除霜模式时，所述第一三通控制阀的第一端与第一三通控制阀的第三端连通，所述第二三通控制阀的第一端与第二三通控制阀的第二端连通；在低温模式时，所述第一三通控制阀的第一端与第一三通控制阀的第二端连通，所述第二三通控制阀的第一端与第二三通控制阀的第三端连通。在温度不是特别低的情况下，比如高于
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14℃的环境温度下，适应低环温的热泵系统优选以正常模式运行，此时低环温热泵系统的压缩循环为：高温、高压的二氧化碳从压缩机的出口排出，经管道至气体冷却器处冷却，与气体冷却器中的水进行一次换热；然后通过第一三通控制阀后进入回热器的第一换热管，再次冷却(目的是增加过冷度，可以提高系统制热效率2％～5％)；然后从第一换热管出来后经过电子膨胀阀后进入蒸发器，与环境进行热交换，获得低压过热的二氧化碳蒸汽；二氧化碳蒸汽通过第二三通控制阀进入回热器的第二换热管进行再次过热(目的是提高排气温度，提高气体冷却器的换热效率)；然后从第二换热管出来的二氧化碳蒸汽进入气液分离器，最后从气液分离器出来回到压缩机的入口，完成单次压缩、制热循环。正常模式运行时，在气体冷却器处冷却后的二氧化碳在回热器处再冷却，获得过冷度。同时，从蒸发器过来的过热蒸汽在回热器处再过热。一方面过冷能够提高制冷效率，另一方面过热提高排气温度，两者同时提高制热效率。本申请在化霜模式下压缩机排出的热气不经过气体冷却器，直接由第一三通控制阀导通至回热器、电子膨胀阀、蒸发器，热气将蒸发器加热，融化表面的霜，被冷凝后的二氧化碳
在回热器处加热，然后进入气液分离器进行气、液分离，防止压缩机带液运行。本申请与其他热气化霜方式不同的是，压缩机排出的热气经过电子膨胀阀节流后再进入蒸发器内，一是为了建立高低压差，排气温度升高，同时也是为了化霜时调节化霜压力，控制低压在40
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45bar之内，压力太高，将意味着蒸发器的设计压力需要提高，高压侧压力更高，导致出现高压保护或者能耗高。压力太低则导致化霜时间长，增加耗电量。通过对蒸发器出口温度的监测，调节电子膨胀阀来调整化霜压力。另外经过电子膨胀阀也是为了降低蒸发器化霜前后冷热疲劳效应，延长产品适用寿命。此外，为了节省化霜时的能耗投入，化霜压力高将导致化霜能耗高，精准的化霜控制，能够在化霜时间和能耗中找到合理的平衡点。在温度较低的情况下，比如低于
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15℃的环境温度下，适应低环温的热泵系统优选以低温模式运行，此时低环温热泵系统的压缩循环为：高温、高压的二氧化碳从压缩机的出口排出，经管道至气体冷却器处冷却，与气体冷却器中的水进行一次换热，然后经过第一三通控制阀后进入回热气的第一换热管，然后从第一换热管出来后经过电子膨胀阀后进入蒸发器，与环境进行热交换，获得低压过热的二氧化碳蒸汽；二氧化碳蒸汽通过第二三通控制阀进入气液分离器，最后从气液分离器出来回到压缩机的入口，完成单次压缩、制热循环。此时环境温度足...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾众，陈旭升，
申请(专利权)人：浙江英诺绿能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：