【技术实现步骤摘要】
一种多功能内压比可变型直膨式太阳能空气源热泵实验系统
[0001]本专利技术涉及太阳能与热泵
，具体涉及一种多功能内压比可变型直膨式太阳能空气源热泵实验系统。
技术介绍
[0002]世界各国追求环保的趋势越专利技术郎，化石燃料因其环保问题不再是人们未来最希望使用的能源，近年来我国对风能、太阳能的利用大幅增加，直膨式太阳能空气源热泵因其环保节能使用方便的特性非常适合在太阳能丰富地区应用。为了适应夜晚无光照且低温的环境，采用单双级压缩循环或准二级压缩循环的空气源热泵，可以保持较高的能效比，并可以在
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25℃室外温度下保证稳定供热
[0003]现有的直膨式太阳能空气源热泵有单级压缩和准二级压缩两种形式，在单级压缩式中只是简单的将风冷翅片管式蒸发器替换为太阳能集热蒸发器或与其简单并联，这种系统压缩机能效比低、供热不稳定。当前直膨式太阳能空气源热泵以准二级压缩循环为主，运行此循环时，采用补气方式实现双级压缩，因为准二级压缩机其设计制造时补气口与吸气口、排气口的夹角就已固定，所以不能改变内压缩比，换句话说就是准二级压缩机一旦制造出来，其补气压力与吸气压力之比就是确定的，其排气压力与补气压力之比也是确定的，也就是说尽管吸气压力不断变化但是补气压力和排气压力只能与之成比例相应变化，不能自由改变初级压缩排气量与次级压缩排气量的比例。运行直膨式太阳能准二级压缩热泵循环时，由于太阳光照强度是随时间不断变化的，从而集热板蒸发压力也是不断改变的，而冷凝器压力一般不会增加，这导致外压比是不断改变的，而准二级压缩机...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多功能内压比可变型直膨式太阳能空气源热泵系统，其特征在于，包括第一变频压缩机(1)、第一油分离器(2)、第一单向阀(3)、第二变频压缩机(4)、第二油分离器(5)、四通换向阀(6)、风冷换热器(7)、水冷换热器(8)、储液器(9)、中间冷却器(10)、干燥过滤器(11)、第二单向阀(12)、管翅式换热器(13)、太阳能集热蒸发器(14)、变频水泵(15)、水箱(16)、第一变频风扇(17)、第二变频风扇(18)、第一常闭式电磁阀(B1)、第三常闭式电磁阀(B3)、第四常闭式电磁阀(B4)、第六常闭式电磁阀(B6)、第七常闭式电磁阀(B7)、第八常闭式电磁阀(B8)、第二常开式电磁阀(K2)、第五常开式电磁阀(K5)、第一膨胀阀(P1)、第二膨胀阀(P2)、第三膨胀阀(P3)、第一手阀(S1)、第二手阀(S2)、第三手阀(S3)；所述第一变频压缩机(1)排气口经第一油分离器(2)分为两路，一路经第八常闭式电磁阀(B8)接第一变频压缩机(1)回气口，另一路经第一单向阀(3)又分为两个支路分别接第二常开式电磁阀(K2)与第一常闭式电磁阀(B1)，同时第一常闭式电磁阀(B1)接四通换向阀(6)的D，第二常开式电磁阀(K2)接第二变频压缩机(4)回气口；所述变频压缩机(4)的排气口依次经第二油分离器(5)、第四常闭式电磁阀(B4)接四通换向阀(6)的D；四通换向阀(6)的C分为两路分别接风冷换热器(7)进口、水冷换热器(8)的制冷剂侧进口；风冷换热器(7)出口经第五常开式电磁阀(K5)接储液器(9)；水冷换热器(8)制冷剂侧出口经第六常闭式电磁阀(B6)接储液器(9)；同时储液器(9)接套管式换热器(10)的管程进口，套管式换热器(10)管程出口分为两路，一路接干燥过滤器(11)进口，另一路依次经第一膨胀阀(P1)、第一手阀(S1)与套管式换热器(10)壳程进口连接；所述套管式换热器(10)壳程出口经第二单向阀(12)接第二变频压缩机(4)回气；干燥过滤器(11)出口分两路，其中一路依次经第二膨胀阀(P2)、第二手阀(S2)接管翅式换热器(13)进口，另一路依次经第三膨胀阀(P3)、第三手阀(S3)接太阳能集热蒸发器(14)进口；管翅式换热器(13)出口接四通换向阀(6)的E；同时太阳能集热蒸发器(14)经第七常闭式电磁阀(B7)接四通换向阀(6)的E；四通换向阀(6)的S口分为两路，一路经第三常闭式电磁阀(B3)接第二变频压缩机(4)回气口，另一路接第一变频压缩机(1)回气口；水冷换热器(8)的回水侧经变频水泵(15)接水箱(16)，同时水箱(16)与水冷换热器(8)供水侧连接。2.按照权利要求1所述的一种多功能内压比可变型直膨式太阳能空气源热泵系统，其特征在于，第一变频风扇(17)与风冷换热器(7)匹配、第二变频风扇(18)与管翅式换热器(13)匹配。3.按照权利要求1所述的一种多功能内压比可变型直膨式太阳能空气源热泵系统，其特征在于，风冷换热器(7)、水冷换热器(8)、水箱(16)位于室内；第一变频压缩机(1)、第一油分离器(2)、变频压缩机(4)、第二油分离器(5)、四通换向阀(6)、储液器(9)、中间冷却器(10)、干燥过滤器(11)、管翅式换热器(13)、太阳能集热蒸发器(14)位于室外。4.按照权利要求1所述的一种多功能内压比可变型直膨式太阳能空气源热泵系统，其特征在于，热泵压缩机组中的变频压缩机为活塞式、涡旋式、转子式、螺杆式、滑片式压缩机中的任意一种。5.按照权利要求1所述的一种多功能内压比可变型直膨式太阳能空气源热泵系统，其特征在于，第一膨胀阀(P1)、第二膨胀阀(P2)、第三膨胀阀(P3)为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管、孔板节流装置、手动节流阀中的任意一种。
6.按照权利要求1所述的一种多功能内压比可变型直膨式太阳能空气源热泵系统，其特征在于，可以控制四通换向阀(6)的C、S、D、E内部不同两两连通，实现不同的功能切换；如CD连通、SE连通实现制热模式，CS连通、DE连通实现制冷模式。7.权利要求1
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6任一项所述的一种多功能内压比可变型直膨式太阳能空气源热泵系统的运行方式，其特征在于，包含33种运行模式，其中制热时包含27种，制冷时包含6种；采用两台变频压缩机，采用两级压缩循环时压缩机串联运行，可通过调节转速配比实现不同的输气比，可以提高能效比。8.按照权利要求7的运行方式，其特征在于，根据室外环境温度条件及所需制热量不同选择初、高压级压缩机串联或分别单独运行；用于为室内供暖风与冷风也可以制取热水与冷水并利用水箱蓄积热量与冷量。9.按照权利要求7的运行方式，其特征在于，在冬季温度
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15℃至
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25℃且日照充足，运行双级压缩循环制取热风时，所述第二常开式电磁阀(K2)、第五常开式电磁阀(K5)打开；所述第四常闭式电磁阀(B4)、第七常闭式电磁阀(B7)打开；所述第一常闭式电磁阀(B1)第三常闭式电磁阀(B3)第六常闭式电磁阀(B6)第八常闭式电磁阀(B8)关闭；所述第一膨胀阀(P1)第三膨胀阀(P3)打开，第二膨胀阀(P2)关闭；所述第一手阀(S1)第三手阀(S3)第二手阀(S2)打开；所述调节四通换向阀的D接口与C接口相连通，所述调节四通换向阀的E接口与S接口相连通；所述第二变频压缩机(4)将工质压缩为高温气态后经所述调节四通换向阀进入所述风冷换热器(7)中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经第五常开式电磁阀(K5)、储液器(9)中间冷却器(10)管程、第一膨胀阀(P1)、第一手阀(S1)进入所述中间冷却器(10)壳程中蒸发吸热，降低中压过热蒸汽的过热度，再经所述干燥过滤器(11)、膨胀阀第三膨胀阀(P3)、手阀第三手阀(S3)进入所述太阳能集热蒸发器(14)蒸发，吸收太阳辐射热量，再经所述第七常闭式电磁阀(B7)、调节四通换向阀的E接口与S接口进入所述热泵机组的低压级第一变频压缩机(1)的回气口；所述低压级第一变频压缩机(1)将工质压缩后，经第一油分离器(2)、第一单向阀(3)、第二常开式电磁阀(K2)进入中间冷却器(10)壳程与低温气态工质混合放出热量，降低过热度，再进入所述第二变频压缩机(4)的吸气口压缩为高温气态，再进入所述风冷换热器(7)中冷凝，产生制热现象，如此往复循环，源源不断稳定供热；所述第八常闭式电磁阀(B8)为回油阀，后接有毛细管与回气口相通，每运行8小时打开10分钟；通过控制所述热泵机组中两个变频压缩机的转速实现高低压级系统变流量调节；在冬季温度
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15℃至
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25℃且日照充足，运行双级压缩循环制热水时，所述热泵机组中的第二常开式电磁阀(K2)打开，第五常开式电磁阀(K5)关闭；所述第四常闭式电磁阀(B4)第六常闭式电磁阀(B6)第七常闭式电磁阀(B7)打开；所述第一常闭式电磁阀(B1)第三常闭式电磁阀(B3)第八常闭式电磁阀(B8)关闭；所述第一膨胀阀(P1)第三膨胀阀(P3)打开，第二膨胀阀(P2)关闭；所述第一手阀(S1)第三手阀(S3)第二手阀(S2)打开；所述调节四通换向阀的D接口与C接口相连通，所述调节四通换向阀的E接口与S接口相连通；所述第一变频压缩机(1)作为低压级压缩机，所述变频压缩机(4)作为高压级压缩机；所述第二变频压缩机(4)将工质压缩为高温气态后经所述调节四通换向阀进入所述水冷换热器(8)中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经常开式电磁阀第六常闭式电磁阀(B6)、储液器(9)中间冷却器(10)管程、第一膨胀阀(P1)、第一手阀(S1)进入所述中间冷却器(10)壳程中蒸发吸热，降低中压过热蒸汽的过热度，再经所述干燥过滤器(11)、第三膨胀阀(P3)、第三手阀(S3)进入所
述太阳能集热蒸发器(14)蒸发，吸收太阳辐射热量，再经所述第七常闭式电磁阀(B7)、调节四通换向阀的E接口与S接口进入所述热泵机组的第一变频压缩机(1)的回气口；所述第一变频压缩机(1)将工质压缩后，经第一油分离器(2)、第一单向阀(3)、第二常开式电磁阀(K2)与中间冷却器(10)壳程内低温气态工质混合放出热量，降低过热度，再进入所述第二变频压缩机(4)的吸气口压缩为高温气态，再进入所述水冷换热器(8)中冷凝，产生制热现象，如此往复循环，源源不断稳定供热；所述第八常闭式电磁阀(B8)为回油阀，后接有毛细管与回气口相通，每运行8小时打开10分钟；通过控制所述热泵机组中两个变频压缩机的转速实现高低压级系统变流量调节；在冬季温度
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15℃至
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25℃且日照不充足，运行双级压缩循环制热风时，太阳能集热蒸发器(14)与管翅式换热器(13)并联吸热运行。所述热泵机组中的第二常开式电磁阀(K2)、第五常开式电磁阀(K5)打开；所述第四常闭式电磁阀(B4)、第七常闭式电磁阀(B7)打开；所述第一常闭式电磁阀(B1)、第三常闭式电磁阀(B3)、第六常闭式电磁阀(B6)、第八常闭式电磁阀(B8)关闭；所述第一膨胀阀(P1)、第二膨胀阀(P2)、第三膨胀阀(P3)打开；所述第一手阀(S1)、第二手阀(S2)、第三手阀(S3)打开；所述调节四通换向阀的D接口与C接口相连通，所述调节四通换向阀的E接口与S接口相连通；所述第一变频压缩机(1)作为低压级压缩机，所述变频压缩机(4)作为高压级压缩机；所述第二变频压缩机(4)将工质压缩为高温气态后经所述调节四通换向阀进入所述风冷换热器(7)中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经第五常开式电磁阀(K5)、储液器(9)中间冷却器(10)管程、第一膨胀阀(P1)、第一手阀(S1)进入所述中间冷却器(10)壳程中蒸发吸热，降低中压过热蒸汽的过热度，再经所述干燥过滤器(11)分为两路，一路经膨胀阀第三膨胀阀(P3)、手阀第三手阀(S3)进入所述太阳能集热蒸发器(14)蒸发，吸收太阳辐射热量后再经所述第七常闭式电磁阀(B7)汇入所述调节四通换向阀的E接口；另一路经膨胀阀第二膨胀阀(P2)、手阀第二手阀(S2)进入所述管翅式换热器(13)蒸发，吸收室外空气热量后汇入调节四通换向阀的E接口经S接口进入所述热泵机组的第一变频压缩机(1)的回气口；所述第一变频压缩机(1)将工质压缩后，经第一油分离器(2)、第一单向阀(3)、第二常开式电磁阀(K2)与中间冷却器(10)壳程内低温气态工质混合放出热量，降低过热度，再进入所述第二变频压缩机(4)的吸气口压缩为高温气态，进入第二油分离器(5)经第四常闭式电磁阀(B4)、调节四通换向阀(6)再进入所述风冷换热器(7)中冷凝，产生制热现象，如此往复循环，源源不断稳定供热；所述第八常闭式电磁阀(B8)为回油阀，后接有毛细管与回气口相通，每运行8小时打开10分钟；通过控制所述热泵机组中两个变频压缩机的转速实现高低压级系统变流量调节；在冬季温度
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15℃至
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25℃且日照不充足，运行双级压缩循环制热水时，采用太阳能集热蒸发器(14)与管翅式换热器(13)并联吸热运行。所述热泵机组中的第二常开式电磁阀(K2)打开，第五常开式电磁阀(K5)关闭；所述第四常闭式电磁阀(B4)、第六常闭式电磁阀(B6)、第七常闭式电磁阀(B7)打开；第一常闭式电磁阀(B1)、第三常闭式电磁阀(B3)、第八常闭式电磁阀(B8)关闭；所述第一膨胀阀(P1)、第二膨胀阀(P2)、第三膨胀阀(P3)打开；所述第一手阀(S1)、第二手阀(S2)、第三手阀(S3)打开；所述调节四通换向阀的D接口与C接口相连通，所述调节四通换向阀的E接口与S接口相连通；所述第一变频压缩机(1)作为低压级压缩机，所述变频压缩机(4)作为高压级压缩机；所述第二变频压缩机(4)将工质压缩为高温气态后经所述调节四通换向阀进入所述水冷换热器(8)中冷凝，产生制热现象，冷凝后的
工质经第六常闭式电磁阀(B6)、储液器(9)中间冷却器(10)管程、第一膨胀阀(P1)、第一手阀(S1)进入所述中间冷却器(10)壳程中蒸发吸热，降低中压过热蒸汽的过热度，再经所述干燥过滤器(11)分为两路，一路经膨胀阀第三膨胀阀(P3)、手阀第三手阀(S3)进入所述太阳能集热蒸发器(14)蒸发，吸收太阳辐射热量后再经所述第七常闭式电磁阀(B7)汇入所述调节四通换向阀的E接口；另一路经膨胀阀第二膨胀阀(P2)、手阀第二手阀(S2)进入所述管翅式换热器(13)蒸发，吸收室外空气热量后汇入调节四通换向阀的E接口经S接口进入所述热泵机组的第一变频压缩机(1)回气口；所述第一变频压缩机(1)将工质压缩后，经第一油分离器(2)、第一单向阀(3)、第二常开式电磁阀(K2)与中间冷却器(10)壳程内低温气态工质混合放出热量，降低过热度，再进入所述第二变频压缩机(4)的吸气口压缩为高温气态，进入第二油分离器(5)经第四常闭式电磁阀(B4)、调节四通换向阀(6)再进入所述风冷换热器(7)中冷凝，产生制热现象，如此往复循...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐志伟，张振科，肖国成，
申请(专利权)人：顺天地国际能源科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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