基于壓縮機殼體蓄熱的低溫空氣源熱泵強化制熱系統(tǒng)

項目負責人：劉忠寶

聯系人：閆家文 yanjiawen88@qq.com

項目組成員：劉忠寶、婁鳳飛、趙邦華

單位：北京工業(yè)大學

研究背景和意義

在“煤改電”政策的支持下，熱泵供暖作為一種清潔、高效的供暖方式，逐漸得到大范圍應用，但在向北推廣的過程中遇到了使用受限的問題。低溫、結霜、潤滑油粘度高等問題致使低溫環(huán)境下空氣源熱泵制熱能力降低。因此，改善熱泵運行條件，對提高冬季空氣源熱泵的推廣具有重大意義。

圖1 循環(huán)流程圖

圖2 改裝后整機圖片

工作原理及循環(huán)流程

本作品的設計將壓縮機殼體余熱合理利用起來，針對熱泵空調在寒冷地區(qū)制熱效果不佳的情況，在低溫空氣源熱泵系統(tǒng)中應用雙蒸發(fā)器聯合壓縮機殼體蓄熱的方式強化制熱。在不額外增加系統(tǒng)能耗的條件下，提高壓縮機的吸氣溫度，進而提高低溫環(huán)境下熱泵的制熱能力和出風溫度，滿足用戶的熱舒適性需求，同時可以降低壓縮機的排氣溫度，提高系統(tǒng)運行的可靠性。

本作品為雙蒸發(fā)器聯合壓縮機殼體蓄熱的低溫空氣源熱泵強化制熱系統(tǒng)，循環(huán)流程如圖1所示，在原有的準二級壓縮循環(huán)的基礎上進行了改善，利用蓄熱換熱器蓄存壓縮機的殼體余熱，使制冷劑在經過電子膨脹閥節(jié)流之后，分出一部分進入蓄熱器，即副蒸發(fā)器中，吸收蓄熱器蓄存的熱量蒸發(fā)為制冷劑蒸氣，并與從蒸發(fā)器出來的制冷劑匯合后進入壓縮機吸氣口。

壓縮機2排出的高溫高壓氣體經四通換向閥9進入室內換熱器3被冷卻冷凝為過冷液體，經過毛細管4節(jié)流后達到補氣壓力，進入閃發(fā)器5，低溫環(huán)境下，電磁閥12打開，制冷劑在閃發(fā)器內完成兩相分離，閃發(fā)器排出的制冷劑蒸氣進入壓縮機的補氣口給壓縮機補氣，閃發(fā)器排出的制冷劑液體經電子膨脹閥節(jié)流后分成兩路，其中一部分進入室外換熱器1吸收環(huán)境的熱量蒸發(fā)為氣體，另一部分進入蓄熱器8，即副蒸發(fā)器，吸收蓄熱器內蓄熱材料的熱量蒸發(fā)為氣體，蓄熱器排出的制冷劑蒸氣與室外換熱器1（主蒸發(fā)器）排出的制冷劑蒸氣在A點匯合后進入壓縮機吸氣口。

本作品改裝后整機圖片如圖2所示。

結語

本系統(tǒng)在補氣增焓技術的基礎上，設計了新型的雙蒸發(fā)器聯合壓縮機殼體蓄熱的熱泵系統(tǒng)來強化制熱。系統(tǒng)利用相變蓄熱材料回收壓縮機殼體的余熱，將相變蓄熱材料充注在蓄熱換熱器中，蓄熱換熱器作為副蒸發(fā)器可以有效利用壓縮機殼體余熱，提高整個系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度。此循環(huán)系統(tǒng)利用壓縮機殼體余熱，提高吸氣溫度，降低排氣溫度，提升了熱泵系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，同時，該系統(tǒng)的制熱效率可提升8.5%～12.95%。