本發(fā)明涉及一種適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組。

背景技術：

北方冬季采暖期長、室外氣溫低，要求采暖設備在滿足室內采暖要求的前提下，必須要保證其運行穩(wěn)定、供暖連續(xù)、能效高、無污染等特點。

目前，北方冬天供暖時，采用鍋爐設備運行時，能耗高、環(huán)境污染嚴重；采用傳統空氣源熱泵系統時，低溫環(huán)境下穩(wěn)定性差，不能連續(xù)地向室內供熱，滿足不了室內采暖需求；采用地源熱泵系統時，初投資高，由于北方供暖期長、長時間連續(xù)地從土壤中吸熱，容易引起地下土壤的冷堆積，造成機組運行效率急劇下降。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，在室外低溫空氣環(huán)境下，運行穩(wěn)定、效率高、無需受到安裝場地限制，能夠為室內供暖設備連續(xù)不斷地提供熱量。

實現上述目的的技術方案是：一種適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，包括機組外殼以及設置在所述機組外殼內的一級空氣采熱系統﹑二級水溫提升系統、儲能換熱裝置和控制系統，其中：

所述一級空氣采熱系統包括噴氣增焓壓縮機﹑空氣側換熱器﹑第一電子膨脹閥﹑熱水側換熱器和軸流風機，所述空氣側換熱器的出口、噴氣增焓壓縮機、熱水側換熱器、第一電子膨脹閥和空氣側換熱器的進口依次相連；所述軸流風機設置在所述機組外殼的外部，且位于所述噴氣增焓壓縮機的附近；

所述二級水溫提升系統包括高效渦旋壓縮機、冷凝側換熱器﹑第二電子膨脹閥和蒸發(fā)側換熱器，所述蒸發(fā)側換熱器的出口、高效渦旋壓縮機、冷凝側換熱器﹑第二電子膨脹閥和蒸發(fā)側換熱器的進口依次相連；

所述儲能換熱裝置包括儲能換熱水箱和設置在所述儲能換熱水箱內的電加熱器；

所述熱水側換熱器和蒸發(fā)側換熱器分別設置在所述儲能換熱水箱內；

所述控制系統包括控制器和液晶顯示屏，所述控制器和液晶顯示屏分別嵌入在所述機組外殼的側壁上，所述控制器分別與所述液晶顯示屏、第一電子膨脹閥、第二電子膨脹閥和電加熱器電連接。

上述的一種適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，其中，所述機組外殼采用鍍鋅鋼板制成，所述機組外殼采用磷化處理，且所述機組外殼的外部噴涂有橘紋噴涂層。

上述的一種適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，其中，所述儲能換熱水箱包括從內至外依次同軸設置的不銹鋼箱體、保溫層和鍍鋅板層，所述不銹鋼箱體采用304不銹鋼板制成，所述保溫層采用聚氨酯發(fā)泡保溫材料制成，所述鍍鋅板層采用靜電噴涂烤漆處理。

上述的一種適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，其中，所述機組外殼的側壁上開設有進風口和出風口，所述空氣側換熱器與所述進風口相鄰；所述軸流風機與所述出風口相鄰。

上述的一種適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，其中，所述空氣側換熱器采用半m型銅鋁翅片結構；所述熱水側換熱器和蒸發(fā)側換熱器均采用銅質套管式換熱器；所述冷凝側換熱器采用釬焊式板式換熱器。

上述的一種適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，其中，所述冷凝側換熱器外接室內供暖設備。

上述的一種適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，其中，所述一級空氣采熱系統中一級冷媒的循環(huán)過程為：所述噴氣增焓壓縮機將低壓氣態(tài)一級冷媒壓縮后變成高溫高壓氣態(tài)一級冷媒，該高溫高壓氣態(tài)一級冷媒通過所述熱水側換熱器在所述儲能換熱裝置中釋放熱量后成為高壓液態(tài)一級冷媒，同時將所述儲能換熱水箱中水溫加熱到15℃～20℃，所述高壓液態(tài)一級冷媒通過所述第一電子膨脹閥減壓后形成低壓氣態(tài)一級冷媒，該低壓氣態(tài)一級冷媒進入所述空氣側換熱器并從室外低溫空氣中吸熱后進入所述噴氣增焓壓縮機；

所述二級水溫提升系統中二級冷媒的循環(huán)過程為：所述高效渦旋壓縮機將低壓氣態(tài)二級冷媒壓縮后變成高溫高壓氣態(tài)二級冷媒，該高溫高壓氣態(tài)二級冷媒在所述冷凝側換熱器中釋放熱量后成為高壓液態(tài)二級冷媒，并且產生55℃～60℃的高溫水向所述室內供暖設備供熱，所述高壓液態(tài)二級冷媒通過所述第二電子膨脹閥減壓后形成低壓氣態(tài)二級冷媒，該低壓氣態(tài)二級冷媒進入所述蒸發(fā)側換熱器并從所述儲能換熱裝置中吸熱后進入所述高效渦旋壓縮機。

上述的一種適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，其中，在室外極端低溫環(huán)境下或在一級空氣采熱系統化霜期間，當所述儲能換熱裝置中的水溫低于15℃時，所述電加熱器啟動；當所述儲能換熱裝置中的水溫升到20℃時，所述電加熱器關閉。

本發(fā)明的適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，一級空氣采熱系統，吸收室外低溫空氣中的熱量，通過熱水側換熱器在儲能換熱裝置中進行釋熱，保證儲能換熱裝置中的水溫能夠升至15℃～20℃，二級水溫提升系統通過蒸發(fā)側換熱器從儲能換熱裝置的水中吸熱，通過逆卡諾循環(huán)將室內用戶側的出水溫度提升至55℃～60℃后向室內供暖設備供熱，用以滿足用戶采暖需求；在室外低溫空氣環(huán)境下，本發(fā)明的適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組運行穩(wěn)定、效率高、無需受到安裝場地限制，能夠為室內供暖設備連續(xù)不斷地提供熱量，而且安裝簡單、運行成本低、節(jié)能效果突出、性能穩(wěn)定、占地面積小、運行噪音低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的技術人員能更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖對其具體實施方式進行詳細地說明：

請參閱圖1，本發(fā)明的最佳實施例，一種適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，包括機組外殼1以及設置在機組外殼1內的一級空氣采熱系統﹑二級水溫提升系統、儲能換熱裝置和控制系統。

一級空氣采熱系統包括噴氣增焓壓縮機21﹑空氣側換熱器22﹑第一電子膨脹閥23﹑熱水側換熱器24和軸流風機25，空氣側換熱器22的出口、噴氣增焓壓縮機21、熱水側換熱器24、第一電子膨脹閥23和空氣側換熱器22的進口依次相連；軸流風機25設置在機組外殼1的外部，且位于噴氣增焓壓縮機21的附近。

二級水溫提升系統包括高效渦旋壓縮機31、冷凝側換熱器32﹑第二電子膨脹閥33和蒸發(fā)側換熱器34，蒸發(fā)側換熱器34的出口、高效渦旋壓縮機31、冷凝側換熱器32﹑第二電子膨脹閥33和蒸發(fā)側換熱器34的進口依次相連。

儲能換熱裝置包括儲能換熱水箱41和設置在儲能換熱水箱41內的電加熱器42。熱水側換熱器24和蒸發(fā)側換熱器34分別設置在儲能換熱水箱41內。

控制系統(圖中未顯示)包括控制器和液晶顯示屏，控制器和液晶顯示屏分別嵌入在機組外殼1的側壁上，控制器分別與液晶顯示屏、第一電子膨脹閥23、第二電子膨脹閥33和電加熱器42電連接。

機組外殼1的側壁上開設有進風口11和出風口12，空氣側換熱器22與進風口11相鄰；軸流風機25與出風口12相鄰。

機組外殼1采用鍍鋅鋼板制成，機組外殼采用磷化處理，且機組外殼的外部噴涂有橘紋噴涂層，具有強度高和防腐蝕性。冷凝側換熱器32外接室內供暖設備5。

儲能換熱水箱41包括從內至外依次同軸設置的不銹鋼箱體、保溫層和鍍鋅板層，不銹鋼箱體采用304不銹鋼板制成，保溫層采用聚氨酯發(fā)泡保溫材料制成，鍍鋅板層采用靜電噴涂烤漆處理。儲能換熱水箱41使用壽命長、耐腐蝕。

噴氣增焓壓縮機21，低溫制熱性能好；高效渦旋壓縮機31，溫度提升效率高；空氣側換熱器22采用半m型銅鋁翅片結構，氣流組織更合理；軸流風機25采用變頻控制，噪音小、運行費用低；第一電子膨脹閥23和第二電子膨脹閥33使冷媒流量控制更精準；熱水側換熱器24和蒸發(fā)側換熱器34均采用銅質套管式換熱器，熱量傳遞效率高；冷凝側換熱器32采用釬焊式板式換熱器，體積小，換熱效率高。

本發(fā)明的一種適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，工作原理為：

(1)一級空氣采熱系統中一級冷媒的循環(huán)過程為：噴氣增焓壓縮機21將低壓氣態(tài)一級冷媒壓縮后變成高溫高壓氣態(tài)一級冷媒，該高溫高壓氣態(tài)一級冷媒通過熱水側換熱器24在儲能換熱裝置中釋放熱量后成為高壓液態(tài)一級冷媒，同時將儲能換熱水箱41中水溫加熱到15℃～20℃，高壓液態(tài)一級冷媒通過第一電子膨脹閥23減壓后形成低壓氣態(tài)一級冷媒，該低壓氣態(tài)一級冷媒進入空氣側換熱器22并從室外低溫空氣中吸熱后進入噴氣增焓壓縮機21；

(2)二級水溫提升系統中二級冷媒的循環(huán)過程為：高效渦旋壓縮機31將低壓氣態(tài)二級冷媒壓縮后變成高溫高壓氣態(tài)二級冷媒，該高溫高壓氣態(tài)二級冷媒在冷凝側換熱器32中釋放熱量后成為高壓液態(tài)二級冷媒，并且產生55℃～60℃的高溫水向室內供暖設備5供熱，高壓液態(tài)二級冷媒通過第二電子膨脹閥33減壓后形成低壓氣態(tài)二級冷媒，該低壓氣態(tài)二級冷媒進入蒸發(fā)側換熱器34并從儲能換熱裝置中吸熱后進入高效渦旋壓縮機31。

(3)在室外極端低溫環(huán)境下或在一級空氣采熱系統化霜期間，當儲能換熱裝置中的水溫低于15℃時，電加熱器42啟動；當儲能換熱裝置中的水溫升到20℃時，電加熱器42關閉，以保證本發(fā)明的高效熱泵采暖機組能夠連續(xù)不斷的向室內供熱。

本發(fā)明的適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，通過一級空氣采熱系統﹑儲能換熱裝置﹑二級水溫提升系統相互間的循環(huán)換熱作為基礎，不斷地從室外低溫空氣中吸熱，在室內負載側形成60℃左右的高溫水，向室內供暖設備進行供熱。

綜上所述，本發(fā)明的適用于北方冬季供暖的高效熱泵采暖機組，在室外低溫空氣環(huán)境下，運行穩(wěn)定、效率高、無需受到安裝場地限制，能夠為室內供暖設備連續(xù)不斷地提供熱量，而且安裝簡單、運行成本低、節(jié)能效果突出、性能穩(wěn)定、占地面積小、運行噪音低，可以成為北方冬季供暖的新型環(huán)保類空調供熱產品。

本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權利要求書范圍內。