本发明涉及一种适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组。
背景技术：
北方冬季采暖期长、室外气温低，要求采暖设备在满足室内采暖要求的前提下，必须要保证其运行稳定、供暖连续、能效高、无污染等特点。
目前，北方冬天供暖时，采用锅炉设备运行时，能耗高、环境污染严重；采用传统空气源热泵系统时，低温环境下稳定性差，不能连续地向室内供热，满足不了室内采暖需求；采用地源热泵系统时，初投资高，由于北方供暖期长、长时间连续地从土壤中吸热，容易引起地下土壤的冷堆积，造成机组运行效率急剧下降。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，在室外低温空气环境下，运行稳定、效率高、无需受到安装场地限制，能够为室内供暖设备连续不断地提供热量。
实现上述目的的技术方案是：一种适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，包括机组外壳以及设置在所述机组外壳内的一级空气采热系统﹑二级水温提升系统、储能换热装置和控制系统，其中：
所述一级空气采热系统包括喷气增焓压缩机﹑空气侧换热器﹑第一电子膨胀阀﹑热水侧换热器和轴流风机，所述空气侧换热器的出口、喷气增焓压缩机、热水侧换热器、第一电子膨胀阀和空气侧换热器的进口依次相连；所述轴流风机设置在所述机组外壳的外部，且位于所述喷气增焓压缩机的附近；
所述二级水温提升系统包括高效涡旋压缩机、冷凝侧换热器﹑第二电子膨胀阀和蒸发侧换热器，所述蒸发侧换热器的出口、高效涡旋压缩机、冷凝侧换热器﹑第二电子膨胀阀和蒸发侧换热器的进口依次相连；
所述储能换热装置包括储能换热水箱和设置在所述储能换热水箱内的电加热器；
所述热水侧换热器和蒸发侧换热器分别设置在所述储能换热水箱内；
所述控制系统包括控制器和液晶显示屏，所述控制器和液晶显示屏分别嵌入在所述机组外壳的侧壁上，所述控制器分别与所述液晶显示屏、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和电加热器电连接。
上述的一种适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，其中，所述机组外壳采用镀锌钢板制成，所述机组外壳采用磷化处理，且所述机组外壳的外部喷涂有橘纹喷涂层。
上述的一种适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，其中，所述储能换热水箱包括从内至外依次同轴设置的不锈钢箱体、保温层和镀锌板层，所述不锈钢箱体采用304不锈钢板制成，所述保温层采用聚氨酯发泡保温材料制成，所述镀锌板层采用静电喷涂烤漆处理。
上述的一种适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，其中，所述机组外壳的侧壁上开设有进风口和出风口，所述空气侧换热器与所述进风口相邻；所述轴流风机与所述出风口相邻。
上述的一种适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，其中，所述空气侧换热器采用半m型铜铝翅片结构；所述热水侧换热器和蒸发侧换热器均采用铜质套管式换热器；所述冷凝侧换热器采用钎焊式板式换热器。
上述的一种适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，其中，所述冷凝侧换热器外接室内供暖设备。
上述的一种适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，其中，所述一级空气采热系统中一级冷媒的循环过程为：所述喷气增焓压缩机将低压气态一级冷媒压缩后变成高温高压气态一级冷媒，该高温高压气态一级冷媒通过所述热水侧换热器在所述储能换热装置中释放热量后成为高压液态一级冷媒，同时将所述储能换热水箱中水温加热到15℃～20℃，所述高压液态一级冷媒通过所述第一电子膨胀阀减压后形成低压气态一级冷媒，该低压气态一级冷媒进入所述空气侧换热器并从室外低温空气中吸热后进入所述喷气增焓压缩机；
所述二级水温提升系统中二级冷媒的循环过程为：所述高效涡旋压缩机将低压气态二级冷媒压缩后变成高温高压气态二级冷媒，该高温高压气态二级冷媒在所述冷凝侧换热器中释放热量后成为高压液态二级冷媒，并且产生55℃～60℃的高温水向所述室内供暖设备供热，所述高压液态二级冷媒通过所述第二电子膨胀阀减压后形成低压气态二级冷媒，该低压气态二级冷媒进入所述蒸发侧换热器并从所述储能换热装置中吸热后进入所述高效涡旋压缩机。
上述的一种适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，其中，在室外极端低温环境下或在一级空气采热系统化霜期间，当所述储能换热装置中的水温低于15℃时，所述电加热器启动；当所述储能换热装置中的水温升到20℃时，所述电加热器关闭。
本发明的适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，一级空气采热系统，吸收室外低温空气中的热量，通过热水侧换热器在储能换热装置中进行释热，保证储能换热装置中的水温能够升至15℃～20℃，二级水温提升系统通过蒸发侧换热器从储能换热装置的水中吸热，通过逆卡诺循环将室内用户侧的出水温度提升至55℃～60℃后向室内供暖设备供热，用以满足用户采暖需求；在室外低温空气环境下，本发明的适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组运行稳定、效率高、无需受到安装场地限制，能够为室内供暖设备连续不断地提供热量，而且安装简单、运行成本低、节能效果突出、性能稳定、占地面积小、运行噪音低。
附图说明
图1为本发明的适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
请参阅图1，本发明的最佳实施例，一种适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，包括机组外壳1以及设置在机组外壳1内的一级空气采热系统﹑二级水温提升系统、储能换热装置和控制系统。
一级空气采热系统包括喷气增焓压缩机21﹑空气侧换热器22﹑第一电子膨胀阀23﹑热水侧换热器24和轴流风机25，空气侧换热器22的出口、喷气增焓压缩机21、热水侧换热器24、第一电子膨胀阀23和空气侧换热器22的进口依次相连；轴流风机25设置在机组外壳1的外部，且位于喷气增焓压缩机21的附近。
二级水温提升系统包括高效涡旋压缩机31、冷凝侧换热器32﹑第二电子膨胀阀33和蒸发侧换热器34，蒸发侧换热器34的出口、高效涡旋压缩机31、冷凝侧换热器32﹑第二电子膨胀阀33和蒸发侧换热器34的进口依次相连。
储能换热装置包括储能换热水箱41和设置在储能换热水箱41内的电加热器42。热水侧换热器24和蒸发侧换热器34分别设置在储能换热水箱41内。
控制系统(图中未显示)包括控制器和液晶显示屏，控制器和液晶显示屏分别嵌入在机组外壳1的侧壁上，控制器分别与液晶显示屏、第一电子膨胀阀23、第二电子膨胀阀33和电加热器42电连接。
机组外壳1的侧壁上开设有进风口11和出风口12，空气侧换热器22与进风口11相邻；轴流风机25与出风口12相邻。
机组外壳1采用镀锌钢板制成，机组外壳采用磷化处理，且机组外壳的外部喷涂有橘纹喷涂层，具有强度高和防腐蚀性。冷凝侧换热器32外接室内供暖设备5。
储能换热水箱41包括从内至外依次同轴设置的不锈钢箱体、保温层和镀锌板层，不锈钢箱体采用304不锈钢板制成，保温层采用聚氨酯发泡保温材料制成，镀锌板层采用静电喷涂烤漆处理。储能换热水箱41使用寿命长、耐腐蚀。
喷气增焓压缩机21，低温制热性能好；高效涡旋压缩机31，温度提升效率高；空气侧换热器22采用半m型铜铝翅片结构，气流组织更合理；轴流风机25采用变频控制，噪音小、运行费用低；第一电子膨胀阀23和第二电子膨胀阀33使冷媒流量控制更精准；热水侧换热器24和蒸发侧换热器34均采用铜质套管式换热器，热量传递效率高；冷凝侧换热器32采用钎焊式板式换热器，体积小，换热效率高。
本发明的一种适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，工作原理为：
(1)一级空气采热系统中一级冷媒的循环过程为：喷气增焓压缩机21将低压气态一级冷媒压缩后变成高温高压气态一级冷媒，该高温高压气态一级冷媒通过热水侧换热器24在储能换热装置中释放热量后成为高压液态一级冷媒，同时将储能换热水箱41中水温加热到15℃～20℃，高压液态一级冷媒通过第一电子膨胀阀23减压后形成低压气态一级冷媒，该低压气态一级冷媒进入空气侧换热器22并从室外低温空气中吸热后进入喷气增焓压缩机21；
(2)二级水温提升系统中二级冷媒的循环过程为：高效涡旋压缩机31将低压气态二级冷媒压缩后变成高温高压气态二级冷媒，该高温高压气态二级冷媒在冷凝侧换热器32中释放热量后成为高压液态二级冷媒，并且产生55℃～60℃的高温水向室内供暖设备5供热，高压液态二级冷媒通过第二电子膨胀阀33减压后形成低压气态二级冷媒，该低压气态二级冷媒进入蒸发侧换热器34并从储能换热装置中吸热后进入高效涡旋压缩机31。
(3)在室外极端低温环境下或在一级空气采热系统化霜期间，当储能换热装置中的水温低于15℃时，电加热器42启动；当储能换热装置中的水温升到20℃时，电加热器42关闭，以保证本发明的高效热泵采暖机组能够连续不断的向室内供热。
本发明的适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，通过一级空气采热系统﹑储能换热装置﹑二级水温提升系统相互间的循环换热作为基础，不断地从室外低温空气中吸热，在室内负载侧形成60℃左右的高温水，向室内供暖设备进行供热。
综上所述，本发明的适用于北方冬季供暖的高效热泵采暖机组，在室外低温空气环境下，运行稳定、效率高、无需受到安装场地限制，能够为室内供暖设备连续不断地提供热量，而且安装简单、运行成本低、节能效果突出、性能稳定、占地面积小、运行噪音低，可以成为北方冬季供暖的新型环保类空调供热产品。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。