一种自复叠式低环境温度空气源热泵系统 （ZL 2018 1 0523174.4）

　　一种自复叠式低环境温度空气源热泵机组

　　一、 简述

　　目前，鉴于环境保护的需要，全国煤改电工作正如火如荼地警醒当中，用于替代燃煤锅炉采暖用的主要设备是空气源热泵。

　　然而，受到压缩机的限制，单级压缩制冷系统的极限环境温度在-25℃以上，且此工况条件下的能效比（COP）只能达到1.5左右。极高的压缩比限制了压缩机运转，低温时压缩比会达到10~20。

　　有没有即能达到更低的环境温度又能使能效比提高到实用水平，能效比（COP）能达到2.0以上，市场呼唤该产品的出现。

　　自复叠式低环境温度空气源热泵机组能使适应的环境温度达到-40℃，-30℃的设计工况下，能效比（COP）能达到2.2以上。

　　二、 系统工作原理

　　1、不带经济器的两级自复叠空气源热泵系统

　　原理如下图，压缩机（件1）吸入高温制冷剂和低温制冷剂混合气体，压缩后进入油分离器（件2），不含润滑油的混合制冷剂经过热水盘管（件4），高温制冷剂冷凝成液体，低温制冷剂仍为气体，进入气液分离器（件5），由此高温制冷剂和低温制冷剂分道而行，液态高温制冷剂下行至双向储液器（件7），高温制冷剂由双向储液器（件7）--主膨胀阀（件9）--中间换热器（件11）；低温制冷剂从气液分离器（件5）上行经中间换热器（件11）--低温膨胀阀（件14）--风冷换热器（件15）--与高温制冷剂合并进入中间换热器（件11）--气液分离器（件12）--压缩机（件1）。

　　当风冷换热器结霜严重时，直接打开除霜电磁阀（件20）进行除霜动作。

　　2、带经济器的两级自复叠空气源热泵系统

　　原理如下图， 主路循环如不带经济器的两级自复叠空气源热泵系统，增加经济器（件8）、经济器电磁阀（件18）、经济器毛细管或膨胀阀（件19），以便提高系统的制热能力，降低压缩机排气温度。

　　当风冷换热器结霜严重时，直接打开除霜电磁阀（件20）进行除霜动作。

　　3、带经济器的两级-单级自复叠空气源热泵系统

　　原理如下图， 主路循环如带经济器的两级自复叠空气源热泵系统，增加双级高温电磁阀（件10）、双级低温电磁阀（件13）、单级电磁阀（件16）。系统在低环境温度时打开双级高温电磁阀（件10）和双级低温电磁阀（件13），关闭单级电磁阀；系统在高环境温度时关闭双级高温电磁阀（件10）和双级低温电磁阀（件13），打开单级电磁阀。

　　单双级切换有利于提高在不同环境温度下使系统保持较高的制热能力和能效比。

　　当风冷换热器结霜严重时，直接打开除霜电磁阀（件20）进行除霜动作。

　　三、 性能指标

　　在通常的单级带经济器的空气源热泵系统，国家标准环境温度-12℃，水温41℃，能效比一般在2.1左右，设备使用极限环境温度在-20~-25℃，此时能效比在1.5~1.7左右，制热量下降30~35%。

　　使用双级系统，在-30℃环境温度下，比国标工况环境温度-12℃，水温41℃时制热量基本相当，能相比也基本相当，远高于单级系统同等工况的参数。

　　制冷系统的压缩比在极低的环境温度条件下，仍可达到5左右。

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