一种低温空气源热泵机组的制作方法

本发明涉及热泵空调领域，具体是一种低温空气源热泵机组。

背景技术

当今世界，节能与环保问题已成为各国政府关注的焦点。以燃煤为基础的供暖模式所带来的负面影响越来越不能适应社会可持续发展的要求。空气源热泵以其独特优点成为热泵诸多型式中应用最为广泛的一种，但是它的应用受到气候条件的约束。当环境温度低于-10℃时,在实际使用时,会产生以下问题:1）制热量随着环境温度的下降而逐步衰减。随着环境温度的降低，蒸发温度随之下降，制冷剂吸气比容增大，压缩机吸气量迅速下降，从而减少热泵系统的制热量，不能满足室内最大采暖热负荷。而此时所需热量(房间热负荷)却随着环境温度的下降而迅速上升,因此系统的制热量将不能满足采暖热负荷需求。2）在低环境温度下,吸气压力低、制冷剂循环量小、压缩比大、排气温度高等问题,使机组运行的可靠性降低。低温热泵应运而生，它可以在-25℃以上的环境下可靠制热。

目前，常规低温空气源热泵机组通常设置经济器及补气支路，在制热时利用经济器进行过冷，并将补气输送至压缩机，从而拓宽机组应用低温环境范围并提高机组运行可靠性；而在制冷时，未采用经济器过冷及补气回路，因此未充分利用经济器及补气的作用。此外，常规低温空气源热泵通常采用四个单向阀及一个节流元件,或采用三个单向阀及两个节流元件，系统流程复杂且制冷剂流动阻力大。

技术实现要素：
本发明的目的是针对上述问题，提供一种低温空气源热泵机组，实现低温、超低温宽温环境制热，高温环境制冷，达到空气源热泵宽温区工作，运转可靠、高效节能的目的。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种低温空气源热泵机组，其特征在于：包括压缩机、四通换向阀、水侧换热器、第一过滤器、第一单向阀、制冷膨胀阀、平衡罐、补气膨胀阀、具有四个端口的经济器、第二过滤器、第二单向阀、制热膨胀阀、空气侧换热器、气液分离器，其中压缩机的制冷剂出口通过管路与四通换向阀的第一个端口连接，四通换向阀的第二个端口通过管路与水侧换热器的一个制冷剂口连接，水侧换热器的另一个制冷剂口通过管路与第一过滤器一端端口连接，第一过滤器另一端端口通过管路与第一单向阀的进口连接，平衡罐旁路连通至第一过滤器与第一单向阀之间的管路，制冷膨胀阀通过管路与第一单向阀并联连通，第一单向阀的出口连接有两路支路管路，其中一路支路管路直接连接至经济器的第一个端口，另一路支路管路与补气膨胀阀一端端口连接，补气膨胀阀另一端端口通过管路与经济器的第三个端口连接，经济器的第四个端口通过管路与压缩机的补气口连接，经济器的第二个端口通过管路与第二单向阀的出口连接，第二单向阀的进口通过管路与第二过滤器一端端口连接，制热膨胀阀通过管路与第二单向阀并联连通，第二过滤器另一端端口通过管路与空气侧换热器的一个制冷剂口连接，空气侧换热器的另一个制冷剂口通过管路与四通换向阀的第四个端口连接，四通换向阀的第三个端口通过管路与气液分离器进口连通，气液分离器出口再通过管路与压缩机的制冷剂进口连通。

所述的一种低温空气源热泵机组，其特征在于：在机组制热时，水侧换热器作为凝器换热作用，而空气侧换热器作为蒸发器换热用；在机组制冷时，水侧换热器作为蒸发器换热用，而空气侧换热器作为冷凝器换热作用。

所述的一种低温空气源热泵机组，其特征在于：所述平衡罐制热时储存冷媒，制冷时释放冷媒。

所述的一种低温空气源热泵机组，其特征在于：所述水侧换热器是壳管式换热器、板式换热器、套管式换热器、盘管式换热器中任意一种的冷媒-载冷剂换热器。

所述的一种低温空气源热泵机组，其特征在于：所述制热膨胀阀、制冷膨胀阀及补气膨胀阀分别各自选用热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管、节流孔板中的任意一种。

本发明通过设置第一、第二单向阀及经济器，使得不论在制热模式还是制冷模式下，都将水侧换热器或空气侧换热器冷凝后的冷媒分成两路，一路经过经济器进行过冷，另一路经补气膨胀阀节流后与前一路冷媒在经济器中换热，之后喷入压缩机补气口。如此大大拓展了空气源热泵低温乃至超低温环境下制热的应用范围，提升低温环境下其制热能效比，同时也大大提升其制冷能效比。

本发明中独立设置制热膨胀阀和制冷膨胀阀，更有益于制热、制冷两种状态下制冷剂流量的精确调节，适应不同温度工况条件下系统能力的充分发挥，使低温及超低温环境下机组制热能效大幅提升。此外，整个系统简单且能实现采暖、空调、制热水多重功能，而且机组成本低、实用价值高，可以使低温环境条件下的空气源热泵技术更成熟，为社会节约宝贵能源。

附图说明

图1是本发明低温空气源热泵机组的管路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种低温空气源热泵机组，包括压缩机1、四通换向阀2、水侧换热器3、第一过滤器41、第一单向阀61、制冷膨胀阀71、平衡罐5、补气膨胀阀72、具有四个端口的经济器8、第二过滤器42、第二单向阀62、制热膨胀阀73、空气侧换热器9、气液分离器10，其中压缩机1的制冷剂出口1a通过管路与四通换向阀2的第一个端口2a连接，四通换向阀2的第二个端口2b通过管路与水侧换热器3的一个制冷剂口连接，水侧换热器3的另一个制冷剂口通过管路与第一过滤器41一端端口连接，第一过滤器41另一端端口通过管路与第一单向阀61的进口连接，平衡罐5旁路连通至第一过滤器41与第一单向阀61之间的管路，制冷膨胀阀71通过管路与第一单向阀61并联连通，第一单向阀61的出口连接有两路支路管路，其中一路支路管路直接连接至经济器8的第一个端口8a，另一路支路管路与补气膨胀阀72一端端口连接，补气膨胀阀72另一端端口通过管路与经济器8的第三个端口8c连接，经济器8的第四个端口8d通过管路与压缩机1的补气口1c连接，经济器8的第二个端口8b通过管路与第二单向阀62的出口连接，第二单向阀62的进口通过管路与第二过滤器42一端端口连接，制热膨胀阀73通过管路与第二单向阀62并联连通，第二过滤器42另一端端口通过管路与空气侧换热器9的一个制冷剂口连接，空气侧换热器9的另一个制冷剂口通过管路与四通换向阀2的第四个端口2d连接，四通换向阀2的第三个端口2c通过管路与气液分离器10内连通，气液分离器10内还通过管路与压缩机1的制冷剂进口1b连通。

在机组制热时，水侧换热器3作为凝器换热作用，而空气侧换热器作为蒸发器换热用；在机组制冷时，水侧换热器3作为蒸发器换热用，而空气侧换热器9作为冷凝器换热作用。

平衡罐5制热时储存冷媒，制冷时释放冷媒。

水侧换热器3是壳管式换热器、板式换热器、套管式换热器、盘管式换热器中任意一种的冷媒-载冷剂换热器。

制热膨胀阀73、制冷膨胀阀71及补气膨胀阀72分别各自选用热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管、节流孔板中的任意一种。

本发明由压缩机1、四通换向阀2、水侧换热器3、第一过滤器41、平衡罐5、第一单向阀61、制冷膨胀阀71、补气膨胀阀72、经济器8、制热膨胀阀73、第二单向阀62、第二过滤器42、空气侧换热器9及气液分离器10经管道连接而成。

压缩机1、四通换向阀2、水侧换热器3、第一过滤器41、平衡罐5、第一单向阀61、经济器8、制热膨胀阀73、第二过滤器42、空气侧换热器9、四通换向阀2、气液分离器10、压缩机1组成制热循环回路；压缩机1、四通换向阀2、空气侧换热器9、第二过滤器42、第二单向阀62、经济器8、制冷膨胀阀71、平衡罐5、第一过滤器41、水侧换热器3、四通换向阀2、气液分离器10、压缩机1组成制冷循环回路；补气膨胀阀72、经济器8、压缩机1组成补气回路。

本发明的具体工作原理与过程如下：

制热模式：制冷剂从压缩机1的制冷剂出口1a排出,流入四通换向阀2的2a端口,从四通换向阀2的2b端口流出，进入水侧换热器3，接着流经第一过滤器41、第一单向阀61后分成两个支路，第一支路流经补气膨胀阀72节流后进入经济器8的8c端口，从经济器8的8d端口流出进入压缩机1的补气口1c，第二支路流入经济器8的8a端口，从经济器8的8b端口流出，接着流经制热膨胀阀73、第二过滤器42、空气侧换热器9进入四通换向阀2的2d端口，从四通换向阀2的2c端口流向气液分离器10，最后流回压缩机1，完成一个制热循环。在这种模式下，平衡罐5储存系统中多余的制冷剂，实现制热流程制冷剂的自平衡。

制冷模式：制冷剂从压缩机1的制冷剂出口1a排出,流入四通换向阀2的2a端口,从四通换向阀2的2d端口流出，进入空气侧换热器9,接着流经第二过滤器42、第二单向阀62后进入经济器8的8b端口，从经济器8的8a端口流出后分成两个支路，第一支路流经补气膨胀阀72节流后进入经济器8的8c端口，从经济器8的8d端口流出进入压缩机1的补气口1c，第二支路流经制冷膨胀阀71、第一过滤器41、水侧换热器3进入四通换向阀2的2b端口,从四通换向阀2的2c端口流向气液分离器10，最后流回压缩机1，完成一个制冷循环。在这种模式下，平衡罐5将其储存的制冷剂释放至系统中，实现制冷流程制冷剂的自平衡。

本发明实现了制热、制冷两种状态下制冷剂流量的独立调节，且实现了制热及制冷模式的补气增焓循环，拓展了空气源热泵制热的应用环境温度范围，提升低温环境下机组制热能效比，同时也大大提升其制冷能效比，实用价值高。

以上所述的实施例仅仅是对本专利的优选实施方式进行描述，并非对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本专利的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本专利权利要求书确定的保护范围内。