專利名稱：家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽崴畽C(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽崴畽C(jī)，屬于低溫空 氣源熱泵技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
采用空氣源熱泵制熱水的裝置正在得到廣泛應(yīng)用，但是如何解決寒冷地區(qū)空氣源 熱泵熱水器冬季制熱運行的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性問題，是限制這一技術(shù)推廣受地域限制的主要 技術(shù)障礙，特別是對于北方寒冷地區(qū)，冬季氣溫可能低達(dá)一 15°C以下，而生活熱水或者采暖 水溫度往往要求達(dá)到55°C乃至75°C左右，采用普通熱泵其能效比接近于1，基本失去應(yīng)用 價值。目前科研部門和實業(yè)界已對此進(jìn)行了大量的研究和試用工作，但直到目前在低環(huán) 溫下進(jìn)行高溫制熱尚未有成熟可靠的并且節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性均較令人滿意的實用產(chǎn)品。在 眾多的低溫空氣源熱泵研發(fā)成果中，由清華大學(xué)石馬國遠(yuǎn)博士后、文星博士、王寶龍博士等 專家發(fā)展的各類低溫增焓壓縮機(jī)及熱泵技術(shù)已經(jīng)取得了豐富成果，其中帶噴射泵引射、防 內(nèi)漏等功能的閃發(fā)式中間補(bǔ)氣渦旋壓縮式空氣源熱泵等裝置已經(jīng)具有相當(dāng)好的節(jié)能性、經(jīng) 濟(jì)性和實用性，并有待于推動與工程實踐相結(jié)合。同時，采用中間補(bǔ)氣的螺桿式壓縮機(jī)、多 級離心式壓縮機(jī)等在低溫大壓比熱泵領(lǐng)域也獲得逐步推廣應(yīng)用。但是，由于結(jié)構(gòu)一定的壓 縮機(jī)的高效運行范圍是一定的，此類可實現(xiàn)低溫增焓以提高整機(jī)能效比的壓縮機(jī)仍然受到 其固有壓縮比的限制，難以同時實現(xiàn)在過大壓比條件下(例如環(huán)溫低于一 15°C、水溫達(dá)到 65 75 °C )和低壓縮比條件下的同時高效運行，從而難以適應(yīng)全年不同的熱泵運行條件以 實現(xiàn)全年系統(tǒng)能效的最優(yōu)化。同時，在家用空調(diào)及熱泵熱水器常用的小型壓縮機(jī)領(lǐng)域，由于壓縮機(jī)的固有結(jié)構(gòu) 限制，難以實現(xiàn)壓縮機(jī)的有效補(bǔ)氣增焓功能，例如轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的內(nèi)部腔體屬高壓腔，難以 選擇合適的有效補(bǔ)氣點，而小型活塞式壓縮機(jī)也難以修改為補(bǔ)氣結(jié)構(gòu)或多級壓縮，或者其 所帶來的可靠性及成本問題等是得不償失的。家用系列的熱泵熱水器或空調(diào)器也可采用變頻壓縮機(jī)以提高大壓比條件下的能 效比，但是其高效運行區(qū)間仍然是有限的，當(dāng)蒸發(fā)側(cè)和冷凝側(cè)的溫度相差過大時能效比仍 然過低，而且變頻壓縮機(jī)相比于定頻壓縮機(jī)的成本較高，其技術(shù)及產(chǎn)品具有壟斷性。目前已出現(xiàn)了采用雙級壓縮機(jī)進(jìn)行低溫制熱的設(shè)計，但是由于具體結(jié)構(gòu)方案及設(shè) 備部件的限制，在過大壓比等各種變工況條件下其實際運行的系統(tǒng)適應(yīng)性、能效比、可靠性 及成本控制等方面往往存在著一些問題，因此在北方寒冷地區(qū)乃至嚴(yán)寒地區(qū)仍少有成熟可 靠且價廉的規(guī)模推廣產(chǎn)品。因此，有必要以先進(jìn)實用的低溫增焓技術(shù)和冷暖雙效熱水空調(diào)技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)一 步優(yōu)化熱泵系統(tǒng)流程，簡化設(shè)備部件，實現(xiàn)低環(huán)溫、高冷凝側(cè)溫度的過大壓比條件下的高效 制熱，并可在廣大地區(qū)特別是北方寒冷地區(qū)大規(guī)模應(yīng)用熱泵熱水器及采暖機(jī)組。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的和任務(wù)是，研制家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽?水機(jī)，采用單雙級聯(lián)合壓縮模塊實現(xiàn)過大壓比及普通壓縮比條件下均可安全高效運行，以 經(jīng)濟(jì)可靠地解決北方地區(qū)冬季熱泵制熱水或采暖問題。本實用新型的具體描述是家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽崴畽C(jī)，由單雙級大壓比壓縮模塊、 室外風(fēng)冷換熱模塊和制熱水模塊組成，單雙級大壓比壓縮模塊包括高壓級壓縮機(jī)(1)、低壓 級壓縮機(jī)(2)、低溫型汽液分離器(4或如)和聯(lián)合壓縮與除霜控制組件，并由聯(lián)合壓縮與除 霜控制組件組成為串聯(lián)或并聯(lián)連接，聯(lián)合壓縮與除霜控制組件還將單雙級大壓比壓縮模塊 的制冷劑進(jìn)出口分別與室外風(fēng)冷換熱模塊和制熱水模塊的制冷劑進(jìn)出口相連。聯(lián)合壓縮與除霜控制組件包括低溫增焓單向組件(3)、第一電磁閥(13)、級間單 向閥(14)和第二電磁閥(15)，其中低溫增焓單向組件(3)的主進(jìn)口端分別與低壓級壓縮機(jī) (2)的吸氣口和閃發(fā)式儲分器(4)的B 口相連，輔進(jìn)口端與閃發(fā)式儲分器(4)的E 口相連，出 口端分別與高壓級壓縮機(jī)(1)的吸氣口和第一電磁閥(13)的進(jìn)口相連，第一電磁閥(13)的 出口分別與低壓級壓縮機(jī)(2)的排氣口和級間單向閥(14)的進(jìn)口相連，級間單向閥(14)的 出口分別與高壓級壓縮機(jī)(1)的排氣口、制熱器(11)的加熱元件(12 )的制冷劑側(cè)進(jìn)口和第 二電磁閥(15)的進(jìn)口相連，第二電磁閥(15)的出口與風(fēng)冷換熱器(5)的制冷劑側(cè)進(jìn)口和節(jié) 流機(jī)構(gòu)(7)的出口相連，閃發(fā)式儲分器(4)的C 口與風(fēng)冷換熱器(5)的制冷劑側(cè)出口相連， D 口通過干燥過濾器(9)和視液鏡(8)與節(jié)流機(jī)構(gòu)(7)的進(jìn)口相連，A 口與加熱元件(12)的 制冷劑側(cè)出口相連。其中閃發(fā)式儲分器(4)包含5個接口，其中2個進(jìn)口(A、C)和3個出 口(B、D、E)。另一種結(jié)構(gòu)是在上述整機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用大容量汽分(4a)代替閃發(fā)式儲分 器(4)，采用低溫單向閥(3a)代替低溫增焓單向組件(3)，大容量汽分(4a)的出口分別與低 壓級壓縮機(jī)(2)的吸氣口和低溫單向閥(3a)相連。加熱元件(12)采用內(nèi)置靜態(tài)加熱式、外置套管式或外置盤管式換熱器結(jié)構(gòu)。節(jié)流機(jī)構(gòu)(7)采用熱力膨脹閥、電子膨脹閥或毛細(xì)管結(jié)構(gòu)。壓縮機(jī)(1)采用小型轉(zhuǎn)子式或活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)。本實用新型為我國南北方地區(qū)的廣大商業(yè)和居民用戶提供高效制熱水或采暖功 能，針對過大壓比條件下(例如環(huán)溫低于一 15°C、水溫達(dá)到65 75°C)采用普通壓縮機(jī)即 可實現(xiàn)節(jié)能制熱，有效降低整機(jī)成本，改善整機(jī)能效比和運行可靠性，適用于寒冷地區(qū)的制 熱水或采暖需求。重點解決了設(shè)備的高效性、安全性、可靠性、實用性、可維護(hù)性、初投資及 運行費用等方面的全面平衡，可避免當(dāng)前低溫空氣源熱泵熱水器冬季運行效能低、結(jié)構(gòu)設(shè) 計復(fù)雜和經(jīng)濟(jì)性較差等問題，其在過大壓縮比條件下的制熱水能效比仍可達(dá)到2. 4 2. 8 左右，而普通熱泵熱水器在環(huán)溫0 7°C、水溫55 65 °C下的能效比往往也不超過2. 4 2. 8，過大壓比下往往不到1.5。

圖1、2分別為本實用新型的系統(tǒng)示意圖。圖1、2中各部件編號與名稱如下[0019]高壓級壓縮機(jī)1、低壓級壓縮機(jī)2、低溫增焓單向組件3、低溫單向閥3a、閃發(fā)式儲 分器4、大容量汽分如、風(fēng)冷換熱器5、風(fēng)機(jī)6、節(jié)流機(jī)構(gòu)7、視液鏡8、干燥過濾器9、閃發(fā)式儲 分器的換熱元件10、高壓儲液器10a、制熱器11、加熱元件12、第一電磁閥13、級間單向閥 14、第二電磁閥15。
具體實施方式
圖1、2分別為本實用新型的系統(tǒng)示意圖，也給出了兩種不同的具體實施例。實施例一家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽崴畽C(jī)見圖1所示，由單雙級大壓比 壓縮模塊、室外風(fēng)冷換熱模塊和制熱水模塊組成，單雙級大壓比壓縮模塊包括高壓級壓縮 機(jī)(1)、低壓級壓縮機(jī)(2)、閃發(fā)式儲分器(4)和聯(lián)合壓縮與除霜控制組件，并由聯(lián)合壓縮與 除霜控制組件組成為串聯(lián)或并聯(lián)連接，聯(lián)合壓縮與除霜控制組件還將單雙級大壓比壓縮模 塊的制冷劑進(jìn)出口分別與室外風(fēng)冷換熱模塊和制熱水模塊的制冷劑進(jìn)出口相連。聯(lián)合壓縮 與除霜控制組件包括低溫增焓單向組件(3)、第一電磁閥(13)、級間單向閥(14)和第二電 磁閥(15)，其中低溫增焓單向組件(3)的主進(jìn)口端分別與低壓級壓縮機(jī)(2)的吸氣口和閃 發(fā)式儲分器(4)的B 口相連，輔進(jìn)口端與閃發(fā)式儲分器(4)的E 口相連，出口端分別與高壓 級壓縮機(jī)(1)的吸氣口和第一電磁閥(13)的進(jìn)口相連，第一電磁閥(13)的出口分別與低壓 級壓縮機(jī)(2)的排氣口和級間單向閥(14)的進(jìn)口相連，級間單向閥(14)的出口分別與高壓 級壓縮機(jī)(1)的排氣口、制熱器(11)的加熱元件(12)的制冷劑側(cè)進(jìn)口和第二電磁閥(15) 的進(jìn)口相連，第二電磁閥(15)的出口與風(fēng)冷換熱器(5)的制冷劑側(cè)進(jìn)口和節(jié)流機(jī)構(gòu)(7)的 出口相連，閃發(fā)式儲分器(4)的C 口與風(fēng)冷換熱器(5)的制冷劑側(cè)出口相連，D 口通過干燥 過濾器(9)和視液鏡(8)與節(jié)流機(jī)構(gòu)(7)的進(jìn)口相連，A 口與加熱元件(12)的制冷劑側(cè)出 口相連。閃發(fā)式儲分器(4)包含5個接口，其中2個進(jìn)口(A、C)和3個出口(B、D、E)。加熱 元件(12)采用外置盤管式換熱器結(jié)構(gòu)。節(jié)流機(jī)構(gòu)(7)采用電子膨脹閥。壓縮機(jī)(1)采用小 型定頻轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)。實施例二 家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽崴畽C(jī)見圖2所示，其與實施例一的 基本結(jié)構(gòu)相同，只是采用大容量汽分(4a)代替閃發(fā)式儲分器(4)，采用低溫單向閥(3a)代 替低溫增焓單向組件(3)，大容量汽分(4a)的出口分別與低壓級壓縮機(jī)(2)的吸氣口和低 溫單向閥(3a)相連。加熱元件(12 )采用內(nèi)置靜態(tài)加熱式換熱器結(jié)構(gòu)。節(jié)流機(jī)構(gòu)(7 )采用熱力膨脹閥。 壓縮機(jī)(1)采用小型定頻轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)。需要說明的是，本實施例僅僅是本實用新型的具體實施方式
中的兩種，任何采用 本裝置所描述結(jié)構(gòu)特點的簡單變形也均屬本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽崴畽C(jī)，由單雙級大壓比壓縮模塊、室 外風(fēng)冷換熱模塊和制熱水模塊組成，其特征在于所述的單雙級大壓比壓縮模塊包括高壓級 壓縮機(jī)(1)、低壓級壓縮機(jī)(2)、低溫型汽液分離器(4或如)和聯(lián)合壓縮與除霜控制組件，并 由聯(lián)合壓縮與除霜控制組件組成為串聯(lián)或并聯(lián)連接，聯(lián)合壓縮與除霜控制組件還將單雙級 大壓比壓縮模塊的制冷劑進(jìn)出口分別與室外風(fēng)冷換熱模塊和制熱水模塊的制冷劑進(jìn)出口 相連。
2.如權(quán)利要求1所述的家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽崴畽C(jī)，其特征在 于所述的聯(lián)合壓縮與除霜控制組件包括低溫增焓單向組件(3)、第一電磁閥(13)、級間單 向閥(14)和第二電磁閥(15)，其中低溫增焓單向組件(3)的主進(jìn)口端分別與低壓級壓縮機(jī) (2)的吸氣口和閃發(fā)式儲分器(4)的B 口相連，輔進(jìn)口端與閃發(fā)式儲分器(4)的E 口相連，出 口端分別與高壓級壓縮機(jī)(1)的吸氣口和第一電磁閥(13)的進(jìn)口相連，第一電磁閥(13)的 出口分別與低壓級壓縮機(jī)(2)的排氣口和級間單向閥(14)的進(jìn)口相連，級間單向閥(14)的 出口分別與高壓級壓縮機(jī)(1)的排氣口、制熱器(11)的加熱元件(12 )的制冷劑側(cè)進(jìn)口和第 二電磁閥(15)的進(jìn)口相連，第二電磁閥(15)的出口與風(fēng)冷換熱器(5)的制冷劑側(cè)進(jìn)口和節(jié) 流機(jī)構(gòu)(7)的出口相連，閃發(fā)式儲分器(4)的C 口與風(fēng)冷換熱器(5)的制冷劑側(cè)出口相連， D 口通過干燥過濾器(9)和視液鏡(8)與節(jié)流機(jī)構(gòu)(7)的進(jìn)口相連，A 口與加熱元件(12)的 制冷劑側(cè)出口相連。
3.如權(quán)利要求1所述的家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽崴畽C(jī)，其特征在 于與權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)的其它部分相同，不同之處在于采用大容量汽分(4a)代替閃發(fā) 式儲分器(4)，采用低溫單向閥(3a)代替低溫增焓單向組件(3)，大容量汽分(4a)的出口分 別與低壓級壓縮機(jī)(2 )的吸氣口和低溫單向閥(3a)相連。
4.如權(quán)利要求2所述的家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽崴畽C(jī)，其特征在 于所述的閃發(fā)式儲分器(4)包含5個接口，其中2個進(jìn)口(A、C)和3個出口(B、D、E)。
5.如權(quán)利要求1所述的家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽崴畽C(jī)，其特征在 于所述的加熱元件(12)采用內(nèi)置靜態(tài)加熱式、外置套管式或外置盤管式換熱器結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽崴畽C(jī)，其特征在 于所述的節(jié)流機(jī)構(gòu)(7)采用熱力膨脹閥、電子膨脹閥或毛細(xì)管結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽崴畽C(jī)，其特征在 于所述的壓縮機(jī)(1)采用小型轉(zhuǎn)子式或活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)。
專利摘要家用低環(huán)溫型單雙級聯(lián)合壓縮超高水溫?zé)岜脽崴畽C(jī)，由單雙級大壓比壓縮模塊、室外風(fēng)冷換熱模塊和制熱水模塊組成，其中單雙級大壓比壓縮模塊包括兩臺壓縮機(jī)、低溫型汽液分離器、聯(lián)合壓縮與除霜控制組件等，其中低溫型汽液分離器可選用新型閃發(fā)式儲分器或大容量汽分，聯(lián)合壓縮與除霜控制組件可實現(xiàn)雙壓縮機(jī)高壓縮比時串聯(lián)運行、低壓縮比時并聯(lián)運行、低運行出力時單臺運行、低環(huán)溫時除霜運行、及可選的并聯(lián)運行時高壓級吸氣引射運行等多種運行模式。本實用新型針對過大壓比條件下(例如環(huán)溫低于－15℃、水溫達(dá)到65～75℃)采用普通壓縮機(jī)即可實現(xiàn)節(jié)能制熱，有效降低整機(jī)成本，改善整機(jī)能效比和運行可靠性，適用于寒冷地區(qū)的制熱水或采暖需求。
文檔編號F24H4/02GK201917065SQ201020660580
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者張茂勇 申請人:張茂勇