冷热源综合供给系统的变形空气源热泵

技术领域

本发明属新能源领域，涉及高效环保提供供暖热量、供制热水热量、供空调器冷量、供电冰箱冷量的综合供给系统的变形的空气源热泵。

背景技术

空气源热泵在为住宅供热及供热水领域，展示出，具有良好的节能减排特性。已获得了广泛的应用，但传统的空气源热泵，存在着当环境气温过低时，为住宅供热不够理想的间题，还存在着，供给能力未充分利用的问题。所以，挖掘空气源热泵的深层次节能减排潜力，解决其存在的问题将是十分有益的。

发明创造内容

本发明的目的，是提供冷热源综合供给系统，开发出可满足实际需要的，具有供热量供热水供空调冷量，供电冰箱冷量的变形空气源热泵。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：冷热源综合供给系统的变形空气源热泵，包括：传统空气源热泵系统，所述传统空气源热泵系统由制冷压缩机、室外空气换热器、向室内提供冷/热的流体/制冷剂换热器、节流装置、四通换向阀连接成封闭热泵循环系统，系统内充注制冷剂；其技术要点是，还包括；高压侧间壁式换热器；

所述的高压侧间壁式换热器，连接在制冷压缩机的排气口与四通换向阀的高压进口之间；

或

包括：低压侧间壁式换热器；

所述的低压侧间壁式换热器，连接在制冷压缩机的低压吸气口与四通换向阀的低压回气口之间；

或

包括：高压侧间壁式换热器，还包括：低压侧间壁式换热器；

所述的高压侧间壁式换热器，连接在制冷压缩机的排气口与四通换向阀的高压进气口之间；

所述的低压侧间壁式换热器，连接在制冷压缩机的低压吸气口与四通换向阀的低压回气口之间；

变形空气源热泵系统内充注制冷剂。

上述方案中，高压侧间壁式换热器及低压侧间壁式换热器的外表面设置有绝热围护结构，所述的绝热维护结构，由绝热的发泡材料或真空绝热材料或复合材料构成。

与所述高压侧间壁式换热器的非制冷剂通道相连接的系统是：

热水器、干衣机、物料干燥器、集中供热水装置、集中供热风装置、向地下排热装置中的一项或多项。

低压侧间壁式换热器的非制冷剂通道相连接的系统是：

冷库冷风机；盐水槽；冻干冷风机；或其他通过排放热量，获取冷量的设备及系统：或

从地下获取热量利用系统；污水获取热量利用系统；从阳光获取热量利用系统；从排放废物中获取热量利用系统；从住宅的排风废热中获取热量的利用系统；中的一项或多项。

有益效果

本发明的有益效果是：冷热源综合供给系统的变形空气源热泵，利用传统的空气源热泵，实现了冬季为供暖供热量，夏季供空调冷量。又利用变形部分增加的高低压侧间壁式换热器，实现了一年四季供生活热水，供热风，供电冰箱需要的冷量，解决了传统空气源热泵冬季制取热量困难问题。使综合供给系统的供给项目增加，供给可靠性提高。扩大了空气源热泵的应用范围和领域，提高了空气源热泵的运行可靠性和适应低温环境的能力。

附图说明

图1为本发明的系统原理图；

图2为实施例1，制取热水系统示意图；

图3为实施例2，利用地下热量补热系统示意图；

图4为实施例3，住宅综合供给的变形热泵系统示意图；

图5为实施例4，选用循环的载冷剂做传递冷量的媒介的为冷库降温示意图。

图中：1、制冷压缩机；2、室外空气换热器；3、流体/制冷剂换热器；4、节流装置；5、四通换向阀；7、高压侧间壁式换热器；8、低压侧间壁式换热器；71、高压制冷剂通道；72、换热流体通道；73、自来水截止阀；74、恒温出水流量调节阀；75、热水器分配器；76、用水点截止阀；77、用水点截止阀；81、低压制冷剂通道；82、换热流体通道；83、循环液体泵；84、膨胀水箱；85、截止阀；86、载冷剂；88、被吸热的环境介质；在图3中表示地下土壤；在图4、图5中表示冷库内空气；89、将冷量向外输出装置。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

使本发明的上述目的，特征和优点更加明显易懂，下面结合附图1～图5和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本实施例的变形空气源热泵通过四通阀的管路流程转换，实现供热量，供冷量的切换，又通过新设置的高压侧间壁式换热器的非制冷剂通道，提供了一年四季获取热量的高温热源，又通过低压侧的间壁式换热器的非制冷剂通道，提供了一年四季获取冷量的低温热汇，如图1所示，本发明的变形空气源热泵，可以满足综合供给系统对冷热源的需要。

以下通过图1，具体介绍本发明的变形空气源热泵的工作原理；

显然，变形空气源热泵系统主要由：(1)传统空气源热泵部分；(2)高压侧间壁式换热器7；(3)低压侧间式换热器8；三部分组成，下面我们分别叙述其工作原理。

1、传统空气源热泵工作原理。

传统空气源热泵，由制冷压缩机1、空气/制冷剂换热器2、流体/制冷剂换热器3、节流装置4、及封闭在系统内的热泵工质构成，通过压缩机1的运行及四通换向阀5对热泵系统制冷剂流通通道的切换，可实现夏季供空调冷量，把产生的热量排放到环境空气中；冬季供供暖热量或热水，从环境空气中吸取热量。这已是公知技术，不再赘述。

2、高压侧间壁式换热器工作原理。

无论冬夏，无论热泵系统处于何种工作模式，当制冷压缩机1派出的高压高温的制冷剂蒸汽进入新增加的高压侧间壁式换热器7的制冷剂通道，会受到换热器另一通道中的流体状态的影响，发生不同现象和变化，并为改通道的流体带来我们需要的结果。

具体如下

2.1当另一通道无流体或流体不流动时，高温高压的制冷剂蒸汽基本无变化，以常态放出制冷剂蒸汽过热热量及冷凝热量，流入四通换向阀5的高压进气口，去参与传统热泵的工作循环；

2.2当另一通道有常温的热流体连续流动时，高温高压的制冷剂蒸汽被冷却，成为相应温度和压力下的饱和液体，此状态与传统空气源热泵不同，进入四通换向阀5的，是已被冷却凝成接近冷却流体温度的高压液体，再流入热泵系统的冷凝器3进一步放热，将发生过冷现象，降低了制冷剂节流前的温度，提高了制冷剂的制冷能力，增大了热源制冷量，减小了制冷压缩机1的输入功率和耗能，夏季热泵做制冷工况循环时，这对系统是有益的，此时高压侧间壁式换热器7起到了主冷凝器的作用，而热泵系统的冷凝器3起到制冷剂液体过冷器的作用；

同时，在换热器另一通道连续流动的流体将得到热量，被持续加热，此时，高压侧间壁式换热器7成为了可稳定供热的热源；

2.3当另一通道的流体是断续不连续流动时，可以利用该通道获得有限热量，当住宅需要热量，开启这一通道的流体，从制冷剂一侧就传递出所需要的热量，当不需要时，关闭该通道的流体循环，则空气源热泵仍恢复传统的热泵循环工作状态；

若该通道的流体是水时，将在此换热器处得到生活用热水，而且无论空气源热泵的工作模式是制冷循环还是制热循环，都可以从此换热器处获得满足的生活需要的热水。

若该通道流体是空气时，将在此处获得用于加热和干干燥物料及衣物的热空气。扩展了热泵的服务领域，提高了生活舒适度和幸福指数。

3、低压侧间壁式换热器8的工作原理。

无论冬夏，无论热泵系统处于何种工作模式，当出热泵系统蒸发器的低温低压制冷剂流体通过四通换向阀5的低压回气口进入低压侧间壁式换热器8的制冷剂通道，在通道内感知并接受另一通道流体的变化和影响，再回到热泵的制冷压缩机1的低压吸气口。

3.1当另一通道有常温的换热流体连续流动时，会发生该流体将其热量转移给在制冷剂通道通过的制冷剂气体，使制冷剂流体的过热度上升，导致空气源热泵的供液调节系统节流装置4动作，自动开大流向蒸发器3的制冷剂液体流量，来平衡增加的需降温热量，实现对另一通道流体的连续降温。此时，相当于加大了蒸发器的制冷负荷，对热泵系统来讲，通过低压侧间壁式换热器8获得了更多的地位热量。对增加空气源热泵的冬季制热量，十分有利，这个功能热备有助于北方极寒地区工作供热的空气源热泵系统，冬季的北方，环境空气的温度很低，空气源热泵室外空气换热器制冷剂的蒸发温度更低，制冷剂在蒸发器的蒸发量不足，严重影响热泵系统的有效制冷剂循环量，使供热的空气源热泵从环境空气获得的热量大幅下降，出现供热的效果不理想问题，限制了空气源热泵在北方极寒地区的推广应用；

利用变形空气源热泵低压侧间壁式换热器8的上述特征，用可能找到的，高于环境气温的具有热量的流体，使其在换热器8的另一通道连续流动，有希望解决空气源热泵在极寒气温期间供热不理想的问题；

3.3当另一通道有换热流体间断流动时，间断流动的流体会断续的把热量转移给制冷剂流体，引起热泵系统节流装置4的相应调整和变化；当有热流体通过时，空气源热泵的节流装置4的开启度就会加大，供给制冷剂流量就会上升，来平衡增加的耗冷量。当无热流体通过时，节流装置4的开启度恢复常态，对热泵系统基本无影响，这就提供了温度低于环境温度的常备冷源，当综合供给系统需要时，就能为其提供服务；

若该通道的流体是液体时，将在此处获得低于环境温度的液体，同时又增大了热泵系统制冷剂的蒸发循环量；

若该通道循环的流体是空气时，将在此处获得低于环境温度的冷空气，用冷藏库的冷却风机，即实现了为冷藏库的降温，又实现了增加热泵系统制冷剂蒸发循环量的目的。

实施例1；参见图2

本实施例是本专利，冷热源综合供给系统的变形空气源热泵应用高压侧间壁式换热器7实现加热水功能的实施例，本实施例中，高压间壁式换热器7的非制冷剂通道72的进口与自来水截止阀73相连；非制冷剂通道72的出口与恒温出水调流量阀74相连，调流量阀74的另一端接热水分配器75的进水管，热水分配器的出水口分别接用水点处的用水阀72、73；

当空气源热泵的制冷压缩机1工作时，高压高温的制冷剂蒸汽通过高压侧间壁式换热器7的制冷剂通道71，流入四通换向阀5去参与热泵系统的相应循环，当打开实施例1中的自来水阀73后，常温的自来水流入换热通道72，被制冷剂蒸汽的过热及冷凝热量加热至设定温度从恒温出水调流量阀74流出，又通过热水分配器75流至用水点截止阀76、77，在用水点截止阀处得到需要温度的热水，实现了提供生活用热水的目的。选择合适的供热水方式和制取热水的流程，利用高压侧间壁式换热器7，能够彻底解决住宅需要常年供热水的问题。

利用本实施例的原理和系统图，稍作完善就可实现，将目前街道两旁向外排热风空调室外机的热风变成为住宅供热水的有益能量。

实施例2，见图3

该实施例是专为有常温地下热量源的地区，在冬季及寒冷天气时，热泵供暖效率过低而设计，由埋在室外地下用于吸取地下热量的换热管89、循环液体泵83、低压侧间壁式换热器8的流体换热侧82、膨胀水箱84、放气阀85、相应连接管路及传递热量的换热工质86构成，热泵压缩机在极寒时段工作时，通过热泵的空气换热器从环境空气中吸取的热量较少，很难实际满足供暖的需要，此时，开启循环液体泵83，换热工质流体86被泵输入通过低压侧间壁式换热器8的流体换热侧82将热量传递给热泵工质制冷剂，本身被冷却，下降温度后的换热工质流体83进入地下换垫管89内部，通过传热吸收了盘管通过外壁传导来的土壤中的热量，得到热量的换热工质，温度升高，又被循环液体泵83吸入输送进间壁式换热器8，降温后，又被输送到地下换垫管89吸收热量...，如此循环往复，使地下常温热量被输送到热泵的系统中，参与了液化后制冷剂的蒸发，提高了热泵从外界吸收的低位热量，使热泵的供热量大幅度增加，解决了极寒时段空气源热泵的制热效果差的问题。当环境温度升高时，可以停止循环液体泵的工作，使其退出供暖循环。该实施例的应用方案，在有条件的地区可以有效的解决空气源热泵在极寒地区面临的热效率低下的问题。

实施例3，见图4：

本实施例，主要由放在冷藏库88中的空气/制冷剂换热器8和传统的热原系统构成，空气/制冷剂换热器配带有保温层的全封闭壳体，当需要向冷库供冷时，此壳体打开，风扇转动，使通过的制冷剂液体迅速蒸发，即实现了对冷库的供冷，又实现了为热泵系统提供供暖需要的热量，当夏季，热泵系统做制冷模式循环运行时，如空调冷量不够时，也可关闭空气/制冷剂换热器带有的保温层壳体，不让风扇运行，采用其他的方式为冷库降温，充分的利用了冷量，又提高了热泵冬季供暖时的热效率和效果。

实施例4，见图5：

本实施例，也是为冷库降温目的设计的，它与实施例3的区别仅仅是：该实施例选用循环的载冷剂86做传递冷量的媒介，由循环液体泵83推动载冷剂工质在安装在冷库88内部的冷风机的翅片式空气换热器的管内侧与变形空气源热泵系统中的低压侧间壁式换热器8的流体侧之间循环流动，源源不断的将冷量传递给冷库内的冷风机，而冷风机电机又使冷库内空气以强制对流的方式通过冷风机的翅片空气换热器，完成冷热量的交换。解决了冷库的耗冷量问题，又将热量传递给了热泵系统，使冬季热泵获得了制热量增加热，效率上升的双重收益。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。