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强化制热 热 泵系统

阅读：146发布：2020-05-17

专利汇可以提供强化制热热泵系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及制冷领域，提供了一种强化制热热泵系统，包括依次连接形成第一制冷剂循环回路的压缩机、室内换热器、节流装置和室外换热器；所述压缩机的外表面上设有蓄热器，所述压缩机设有喷气口，位于所述室内换热器和室外换热器之间的所述第一制冷剂循环回路上连接第二制冷剂蒸发管路，所述第二制冷剂蒸发管路连接至所述蓄热器的入口，所述蓄热器的出口连接所述压缩机的喷气口端。本实用新型提供一种强化制热热泵系统，充分利用压缩机余热，提高系统制热量、强化制热，简化结构、降低成本。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是强化制热热泵系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种强化制热热泵系统，其特征在于，包括依次连接形成第一制冷剂循环回路的压缩机、室内换热器、节流装置和室外换热器；所述压缩机的外表面上设有蓄热器，所述压缩机设有喷气口，位于所述室内换热器和室外换热器之间的所述第一制冷剂循环回路上连接第二制冷剂蒸发管路，所述第二制冷剂蒸发管路连接至所述蓄热器的入口，所述蓄热器的出口连接所述压缩机的喷气口端。
2.根据权利要求1所述的强化制热热泵系统，其特征在于，所述室内换热器与所述节流装置之间连接有闪发器，所述第一制冷剂循环回路穿过所述闪发器的热侧，所述闪发器的冷侧入口连接第三节流装置，所述第三节流装置连接所述室内换热器的出口，所述闪发器的冷侧出口连接所述压缩机的喷气口端。
3.根据权利要求2所述的强化制热热泵系统，其特征在于，所述闪发器的冷侧出口与所述压缩机的喷气口端之间设有补气管路，所述蓄热器的出口通过管路连接在所述补气管路上，所述补气管路连接所述压缩机的喷气口。
4.根据权利要求3所述的强化制热热泵系统，其特征在于，所述补气管路上连接有通断调节阀。
5.根据权利要求2-4任意一项所述的强化制热热泵系统，其特征在于，所述第二制冷剂蒸发管路连接在所述节流装置与所述室外换热器之间；或所述节流装置包括第一节流装置和第二节流装置，所述第一节流装置连接在所述第一制冷剂循环回路的所述闪发器与所述室外换热器之间，所述第二制冷剂蒸发管路连接在所述闪发器与所述第一节流装置之间且所述第二制冷剂蒸发管路上设有第二节流装置。
6.根据权利要求5所述的强化制热热泵系统，其特征在于，所述第一节流装置和所述第二节流装置设为膨胀阀、节流阀或毛细管。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的强化制热热泵系统，其特征在于，所述蓄热器设为相变蓄热器，所述相变蓄热器包括蓄热盘管和蓄热材料，所述蓄热盘管置于所述蓄热材料中。
8.根据权利要求7所述的强化制热热泵系统，其特征在于，所述蓄热材料包括固液相变材料。
9.根据权利要求7所述的强化制热热泵系统，其特征在于，所述蓄热盘管在所述蓄热器内形成为螺旋形状。
10.根据权利要求7所述的强化制热热泵系统，其特征在于，所述蓄热器嵌合在所述压缩机的壳体上。

说明书全文

强化制热热 泵系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及制冷领域，特别是涉及强化制热热泵系统。

背景技术

[0002] 热泵是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，也是倍受关注的新能源技术。热泵通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后再向
人们提供可被利用的高品位热能。

[0003] 热泵的种类按照热源种类不同分为：空气源热泵，水源热泵，地源热泵，双源热泵(如，水源热泵和空气源热泵结合)等多种。其中，空气源热泵的工作原理为：蒸发器从环境
空气能中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸气经压缩机压缩后压力和温度上升，高温蒸气
与换热设备换热后凝结成液体，回流到蒸发器中。

[0004] 热泵在使用过程中，尤其是空气源热泵，当冬季室外环境温度较低、相对湿度较大时，空气源热泵经常处于结霜工况下运行，且热泵在较低的温度下运行时会影响吸气压力、
吸气温度、制热量降低等，进一步，空气源热泵长期处于冬季寒冷环境中会引起热泵系统无
法继续运行的问题，强化制热成为低温空气源热泵的迫切要求。
实用新型内容

[0005] (一)要解决的技术问题

[0006] 本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：热泵的运行受到环境条件的影响，在低温寒冷环境中，热泵的制热量会降低，甚至会导致热泵系统无
法运行的问题。

[0007] 本实用新型的目的是：提供一种强化制热热泵系统，充分利用压缩机余热，提高系统制热量、强化制热，简化结构、降低成本。

[0008] (二)技术方案

[0009] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种强化制热热泵系统，包括依次连接形成第一制冷剂循环回路的压缩机、室内换热器、节流装置和室外换热器；所述压缩机的外
表面上设有蓄热器，所述压缩机设有喷气口，位于所述室内换热器和室外换热器之间的所
述第一制冷剂循环回路上连接第二制冷剂蒸发管路，所述第二制冷剂蒸发管路连接至所述
蓄热器的入口，所述蓄热器的出口连接所述压缩机的喷气口端。

[0010] 优选的是，所述室内换热器与所述节流装置之间连接有闪发器，所述第一制冷剂循环回路穿过所述闪发器的热侧，所述闪发器的冷侧入口连接第三节流装置，所述第三节
流装置连接所述室内换热器的出口，所述闪发器的冷侧出口连接所述压缩机的喷气口端。

[0011] 在上述任意方案中优选的是，所述闪发器的冷侧出口与所述压缩机的喷气口端之间设有补气管路，所述蓄热器的出口通过管路连接在所述补气管路上，所述补气管路连接
所述压缩机的喷气口。

[0012] 在上述任意方案中优选的是，所述补气管路上连接有通断调节阀。

[0013] 在上述任意方案中优选的是，所述第二制冷剂蒸发管路连接在所述节流装置与所述室外换热器之间；或所述节流装置包括第一节流装置和第二节流装置，所述第一节流装
置连接在所述第一制冷剂循环回路的所述闪发器与所述室外换热器之间，所述第二制冷剂
蒸发管路连接在所述闪发器与所述第一节流装置之间且所述第二制冷剂蒸发管路上设有
第二节流装置。

[0014] 在上述任意方案中优选的是，所述第一节流装置和所述第二节流装置设为膨胀阀、节流阀或毛细管。

[0015] 在上述任意方案中优选的是，所述蓄热器设为相变蓄热器，所述相变蓄热器包括蓄热盘管和蓄热材料，所述蓄热盘管置于所述蓄热材料中。

[0016] 在上述任意方案中优选的是，所述蓄热材料包括固液相变材料。

[0017] 在上述任意方案中优选的是，所述蓄热盘管在所述蓄热器内形成为螺旋形状。

[0018] 在上述任意方案中优选的是，所述蓄热器嵌合在所述压缩机的壳体上。

[0019] (三)有益效果

[0020] 与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

[0021] 基于压缩机壳体散热的特性，蓄热器对压缩机的壳体散热进行收集和储存，尤其是对于压缩机，蓄热器将压缩机的壳体散热收集并用于制冷剂的蒸发供热，制冷剂的蒸发
方式包括两个路径，一部分经过蓄热器进行蒸发吸热的制冷剂用于压缩机的喷气口端补
气，另一部分制冷剂经过室外换热器蒸发吸热后通入压缩机的主进口端；增设蓄热器后，使
热泵系统包括两个蒸发供热管路，充分利用压缩机的壳体散热，并且蓄热器将制冷剂送入
压缩机的喷气口，用于压缩机补气，实现两级压缩，达到增焓的效果，增加系统的制热量，提高制热能力，可以用于解决寒冷低温条件下制热能力不足的问题。
附图说明

[0022] 图1为本实用新型强化制热热泵系统的一优选实施例的结构示意图；

[0023] 图中，1、压缩机；2、室内换热器；3、第一节流阀；4、室外换热器；5、第二节流阀；6、压缩机主进口；7、蓄热器入口；8、蓄热器；9、蓄热器出口；10、压缩机排气口；11、压缩机喷气口；12、闪发器；13、电子膨胀阀；14、第一连接管路；15、第二连接管路；16、补气管路；17、第一制冷剂蒸发管路；18、第二制冷剂蒸发管路；19、通断调节阀。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

[0025] 针对现有的热泵系统受环境温度影响而存在的制热量降低的问题，提出了一种强化制热热泵系统，将压缩机壳体的废热进行蓄存并应用于低温热泵的制热运行中，充分回
收利用压缩机壳体的废热，从而提高整个系统的制热能力。

[0026] 结合图1所示，本实用新型提供一种强化制热热泵系统的优选实施例，包括压缩机1、室内换热器2、室外换热器4、蓄热器8、节流装置，其中，压缩机1、室内换热器2、节流装置和室外换热器4依次连接形成第一制冷剂循环回路，制冷剂在压缩机1内加温加压后形成高
温高压气体，高温高压的制冷剂流出压缩机排气口10后进入室内换热器2进行供热，制冷剂
在室内换热器2内放热用于室内供热，然后制冷剂流出室内换热器2，制冷剂再经过节流装
置降温降压后进入第一制冷剂蒸发管路17，第一制冷剂蒸发管路17连接至室外换热器4，降
温降压后的制冷剂进入室外换热器4，室外换热器4用于蒸发降温降压后的制冷剂，制冷剂
在室外换热器4内吸热蒸发，然后气态制冷剂进入压缩机1的主进口端，制冷剂进入压缩机
主进口6后在压缩机1内进行加热加压，进入下一次循环。

[0027] 另外，第一制冷剂蒸发管路17上并连连接有第二制冷剂蒸发管路18，第二制冷剂蒸发管路18连接至蓄热器8的入口，蓄热器8设置在压缩机1的外表面，蓄热器8吸收压缩机1
的壳体废热用于给制冷剂提供蒸发热量，制冷剂在蓄热器8内吸热蒸发变为气态，气态的制
冷剂沿蓄热器8的出口通入压缩机1的喷气口端，制冷剂进入压缩机1进行加温加压，进入下
一次循环。

[0028] 压缩机1、室内换热器2、节流装置和蓄热器8依次连接形成第二制冷剂循环回路。

[0029] 本实施例，基于压缩机1的壳体蓄热，提供一种补气于喷气口的强化制热热泵系统，蓄热器8回收压缩机1的壳体废热用于一部分制冷剂的蒸发供热，在蓄热器8内吸热蒸发
后的制冷剂通入到压缩机1的喷气口端，压缩机1的喷气口端吸入一部分中间压力的气态制
冷剂，中间压力的气态制冷剂经过与压缩机1内部分冷媒混合再压缩，实现两级压缩，加大
了主循环回路的焓差，从而提高压缩机的效率。

[0030] 室外换热器4与蓄热器8配合，室外换热器4向压缩机1的主进口端提供低压气态制冷剂，蓄热器8向压缩机1的喷气口端提供中压气态制冷剂，中压气态制冷剂与部分低压气
态制冷剂混合压缩，实现两级压缩，达到增焓的效果，充分利用压缩机1的废热，同时增加系统的制热量，提高制热能力。

[0031] 进一步的，室内换热器2与节流装置之间连接有闪发器12，闪发器12一方面对主循环回路的制冷剂进行节流前过冷，增大焓差，另一端对补气回路的制冷剂进行适当预热，以
给喷气口端提供符合压缩机1需求的气态制冷剂。

[0032] 第一制冷剂循环回路穿过闪发器12的热侧，闪发器12的冷侧入口连接第三节流装置，第三节流装置连接室内换热器2的出口，闪发器12的冷侧出口连接补气管路16，补气管
路16连接压缩机1的喷气口端。

[0033] 室内换热器2流出的制冷剂在进入闪发器12之前进行分流，一部分制冷剂流入闪发器的热侧、一部分流入闪发器12的冷侧。闪发器12的热侧为第一制冷剂循环回路的一部
分，闪发器12的热侧为制冷剂的主循环回路，闪发器12的热侧流出的制冷剂进入节流装置
进行降压。闪发器12的冷侧为压缩机1补气的循环的一部分，室内换热器2流出的一部分制
冷剂进入闪发器12吸热蒸发后补入到压缩机1的喷气口端。

[0034] 室内换热器2与闪发器12的热侧之间通过第一连接管路14连接，室内换热器2与闪发器12的冷侧之间通过第二连接管路15连接，闪发器12内的热侧制冷剂与冷侧制冷剂进行
换热，使进入第一制冷剂循环回路的制冷剂过冷、增大焓差，也使进入补气管路16的制冷剂
成为满足压缩机1补气需求的中间压力气态制冷剂。第三节流装置连接在第二连接管路15
上，第三节流装置可以设为电子膨胀阀13、节流阀或毛细管等，第三节流装置优选为电子膨
胀阀13。

[0035] 进一步的，蓄热器入口7上连接有第二制冷剂蒸发管路18，蓄热器出口9上连接有出口管路，蓄热器8上的出口管路连接在闪发器12的补气管路16上，补气管路16连接压缩机
1的压缩机喷气口11，蓄热器8流出的制冷剂与闪发器12的补气管路16流出的制冷剂在补气
管路16上汇集，然后通入压缩机1的压缩机喷气口11。

[0036] 补气管路16上还可以设置气液分离器，气液分离器设置在蓄热器8的出口管路与补气管路16对接位置与压缩机喷气口11之间的管段上。

[0037] 闪发器12上连接的补气管路16与蓄热器8配合向压缩机1的压缩机喷气口11进行补气，充分利用压缩机1的壳体废热，同时，适用于低温环境运行，尤其适用于低温空气源热泵系统。

[0038] 更进一步的，补气管路16上连接有通断调节阀19，补气管路16可以通过通断调节阀19进行通断调节，即：打开通断调节阀19，闪发器12向压缩机1的压缩机喷气口11补气，断开通断调节阀19，闪发器12停止向压缩机1的压缩机喷气口11补气。通过通断调节阀19的设
置，可以调节热泵系统的两种工作状态：蓄热器8独立向压缩机1补气或蓄热器8与闪发器12
配合向压缩机1。

[0039] 第二制冷剂蒸发管路18连接在节流装置与室外换热器4之间，即闪发器12的热侧流出的制冷剂在经过节流降压后才进入第一制冷剂蒸发管路17、第二制冷剂蒸发管路18，
再进行蒸发吸热。

[0040] 或者，节流装置包括第一节流装置和第二节流装置，第一节流装置连接在第一制冷剂循环回路的闪发器12与室外换热器4之间，第二制冷剂蒸发管路18连接在闪发器12与
第一节流装置之间且第二制冷剂蒸发管路18上设有第二节流装置。即闪发器12的热侧流出
的制冷剂在进入第一制冷剂蒸发管路17、第二制冷剂蒸发管路18后再进行节流降压，独立
调节两个管路内的制冷剂的压力。

[0041] 第一节流装置和第二节流装置可以设为电子膨胀阀、节流阀或毛细管等，具体的，第一制冷剂蒸发管路17上设有第一节流阀3，第二制冷剂蒸发管路18上设有第二节流阀5。

[0042] 更进一步的，蓄热器8设为相变蓄热器8，利用相变的蓄热材料，蓄热材料通过吸热改变材料状态而进行潜热蓄热。相变蓄热可以分为固–液相变、液–气相变和固–气相变，根据系统规模、制热量需求等不同，选用不同的蓄热材料。优选的，蓄热材料包括固液相变材
料，适用于低温相变蓄热过程，蓄热材料可以选用石蜡、膨胀石墨等。

[0043] 相变蓄热器8包括蓄热盘管和蓄热材料，蓄热盘管置于蓄热材料中，第二制冷剂蒸发管路18的制冷剂通入蓄热盘管内，蓄热盘管外填充蓄热材料。蓄热材料填充在蓄热器8的
腔体内，蓄热盘管置于蓄热材料内，蓄热材料充分吸收压缩机1的废热，并且蓄热材料将热
量传递给蓄热盘管内的制冷剂。

[0044] 固液相变的蓄热材料用于吸收压缩机1运转时向外散出的壳体热，蓄热材料逐渐由固态转变成液态用于储存其废热，当装置进行制热运行时，制冷剂流经蓄热器8内的蓄热
盘管，制冷剂吸收蓄热材料的相变潜热，蓄热材料逐渐由液态转变成固态。

[0045] 蓄热器8嵌合在压缩机1的壳体外表面上，蓄热器8围覆在压缩机1的外壳上形成为空心结构，蓄热器8内形成腔体用于吸收和利用压缩机1废热。蓄热盘管在蓄热器8内形成螺
旋形状，蓄热盘管以环形缠绕在压缩机1的外壳上。

[0046] 更进一步的，蓄热器8内还可以设有电加热组件，在压缩机1的废热不足以供给制冷剂热量需求时，通过电加热进行辅助，保证蓄热器8以及压缩机1的稳定运行。电加热组件
优选为嵌设在蓄热盘管内的加热盘管，快速加热制冷剂，同时蓄热材料可以吸收加热盘管
的散热量用于补充加热。优选的，加热盘管设置在蓄热盘管的内部。

[0047] 具体的工作过程：

[0048] 蓄热器8嵌合在压缩机1的外表面，蓄热器8内填充相变蓄热材料，用于吸收压缩机1运转时向外散出的壳体热，蓄热材料逐渐由固态转变成液态用于储存其废热，当热泵系统
进行制热运行时，制冷剂流经蓄热器8内的蓄热盘管，吸收蓄热器8储存的热量，蓄热材料放
热而逐渐由液态转变成固态。

[0049] 具体的，热泵系统在进行制热运行时，压缩机1流出的高温高压的制冷剂流经室内换热器2，从a点分流，一路经电子膨胀阀13调节流量后进入闪发器12，另一路则直接进入闪
发器12，在闪发器12内流向节流装置，闪发器12用于流向节流装置的制冷剂液体的过冷、以
及流向压缩机1制冷剂的蒸发。过冷后的制冷剂从b点分流，一部分经第一节流阀3进入室外
换热器4，从室外吸取热量实现制冷剂的蒸发，而后直接进入压缩机1的压缩机主进口6；另
一部分经第二节流阀5进入蓄热器8吸热蒸发，最终蓄热器8流出的制冷剂蒸汽与闪发器12
中出来的制冷剂蒸气在c点混合后进入压缩机喷气口11，经压缩机1压缩成高温高压的制冷
剂气体后再进入室内换热器2进行下一次的循环制热。

[0050] 上述实施例，将压缩机1壳体废热进行回收利用，并且将此废热运用到热泵系统中，从而提高了热泵系统的制热能力。

[0051] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解
为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0052] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述
术语在本实用新型中的具体含义。

[0053] 此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

[0054] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型
的保护范围之内。

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