本發(fā)明涉及一種無霜空氣源熱泵系統(tǒng)，特別涉及一種基于固體吸附技術(shù)的無霜空氣源熱泵系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

空氣源熱泵是一種電驅(qū)動(dòng)的利用制冷循環(huán)從空氣中吸收熱量用于加熱水或空氣的裝置，與普通電加熱相比其可節(jié)約50％～70％的用電量?？諝庠礋岜玫墓?jié)能和環(huán)保優(yōu)勢(shì)，使得其在采暖，熱水等領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。

空氣源熱泵的工作原理是制冷劑被壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓氣體，經(jīng)過冷凝器變?yōu)楦邏阂后w，在冷凝器中將冷凝熱量釋放給待加熱的熱水或空氣，經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流成為低壓氣液兩相態(tài)，經(jīng)過蒸發(fā)器變?yōu)榈蛪簹鈶B(tài)，在蒸發(fā)器中通過蒸發(fā)過程吸收空氣中的熱量，最后回到壓縮機(jī)完成制冷循環(huán)。整個(gè)循環(huán)不斷從空氣中吸收熱量，向待加熱的熱水或空氣釋放熱量。

冬季當(dāng)空氣源熱泵在低溫工況運(yùn)行時(shí)，蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度低于室外空氣的露點(diǎn)溫度，空氣中的水蒸氣會(huì)在蒸發(fā)器上結(jié)霜。隨著霜層的不斷形成與増長(zhǎng)，一方面增加蒸發(fā)器表面與空氣間的傳熱熱阻，另一方面增加空氣流過蒸發(fā)器時(shí)的流動(dòng)阻力，使得通過蒸發(fā)器的空氣流量下降。結(jié)霜使得蒸發(fā)器換熱效率降低，從而影響熱泵運(yùn)行效果，增加耗電量。當(dāng)結(jié)霜過多時(shí)，空氣源熱泵必須進(jìn)行除霜，以提高系統(tǒng)能效。

目前的空氣源熱泵除霜技術(shù)，主要有電加熱除霜，逆循環(huán)除霜，熱氣旁通除霜和蓄能除霜幾種方式。此幾種方式的主要缺點(diǎn)是，1、不能避免結(jié)霜，從而不能避免結(jié)霜帶來的系統(tǒng)性能降低；2、不能對(duì)除霜過程釋放熱量進(jìn)行回收利用，增加系統(tǒng)能耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有空氣源熱泵結(jié)霜及除霜技術(shù)的不足，提出一種基于固體吸附技術(shù)的無霜空氣源熱泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，利用干燥劑對(duì)與蒸發(fā)器換熱的空氣進(jìn)行干燥，降低其含濕量，達(dá)到蒸發(fā)器無霜運(yùn)行效果。利用冷凝放熱對(duì)干燥劑進(jìn)行再生，同時(shí)利用蒸發(fā)器回收再生空氣中攜帶的該冷凝熱，降低系統(tǒng)能耗。本發(fā)明是一種基于固體吸附技術(shù)的無霜空氣源熱泵系統(tǒng)。它分為制冷劑系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)兩部分。制冷劑系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、2個(gè)電子膨脹閥、干燥換熱器、蒸發(fā)器組成?？諝庀到y(tǒng)由風(fēng)道、風(fēng)閥和風(fēng)機(jī)構(gòu)成?？諝庀到y(tǒng)可在室外空氣回路和風(fēng)道內(nèi)循環(huán)回路兩個(gè)回路之間切換。系統(tǒng)運(yùn)行分正常運(yùn)行模式和干燥劑再生模式兩種模式。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于固體吸附技術(shù)的無霜空氣源熱泵系統(tǒng)，包括風(fēng)道、壓縮機(jī)，冷凝器、干燥換熱器、蒸發(fā)器和風(fēng)機(jī)；

所述風(fēng)道呈“凹”字型，所述風(fēng)道的兩個(gè)肩部分別開有出風(fēng)口和進(jìn)風(fēng)口，所述風(fēng)道上與進(jìn)風(fēng)方向相垂直的兩個(gè)互相平行的側(cè)壁分別為第一風(fēng)道側(cè)壁和第二風(fēng)道側(cè)壁；所述風(fēng)道內(nèi)設(shè)有干燥換熱器、蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)、第一風(fēng)閥、第二風(fēng)閥、第三風(fēng)閥和固定裝置，第一風(fēng)閥設(shè)于出風(fēng)口處，第三風(fēng)閥設(shè)于進(jìn)風(fēng)口處；所述固定裝置固定于風(fēng)道的內(nèi)壁上，固定裝置截面的縱軸與第一風(fēng)道側(cè)壁相平行，固定裝置截面的縱軸長(zhǎng)度小于第二風(fēng)道側(cè)壁的長(zhǎng)度；固定裝置與第一風(fēng)道側(cè)壁之間設(shè)有第二風(fēng)閥，第二風(fēng)閥與固定裝置和第一風(fēng)道側(cè)壁均相連接；固定裝置與第二風(fēng)道側(cè)壁之間設(shè)有干燥換熱器、蒸發(fā)器和風(fēng)機(jī)，干燥換熱器位于蒸發(fā)器上游，蒸發(fā)器位于風(fēng)機(jī)上游；干燥換熱器和蒸發(fā)器均與固定裝置和第二風(fēng)道側(cè)壁相連接；

所述干燥換熱器的出口端與蒸發(fā)器的進(jìn)口端通過管道相連接，蒸發(fā)器的出口端與壓縮機(jī)的進(jìn)口端通過管道相連接，壓縮機(jī)的出口端與冷凝器的進(jìn)口端通過管道相連接，冷凝器的出口端與干燥換熱器的進(jìn)口端通過管道連接；壓縮機(jī)與冷凝器設(shè)于風(fēng)道外部；干燥換熱器與蒸發(fā)器之間的管道上設(shè)有第一電子膨脹閥，冷凝器與干燥換熱器之間的管道上設(shè)有第二電子膨脹閥。

進(jìn)一步，所述固定裝置截面形狀為矩形或橢圓形。

在正常運(yùn)行模式中，制冷劑先通過壓縮機(jī)壓縮變?yōu)楦邷馗邏簹怏w，進(jìn)入冷凝器換熱變?yōu)楦邏阂后w，通過第二電子膨脹閥變?yōu)橹袎簹庖簝上酄顟B(tài)，接著進(jìn)入干燥換熱器吸收熱量，接著通過第一電子膨脹變?yōu)榈蛪簹庖簝上?，進(jìn)入蒸發(fā)器吸收熱量變?yōu)榈蛪簹怏w，最后進(jìn)入壓縮機(jī)被壓縮，完成整個(gè)循環(huán)。空氣系統(tǒng)中，通過風(fēng)閥切換至室外空氣回路。室外空氣進(jìn)入風(fēng)道，首先通過干燥換熱器被吸附除濕，隨后通過蒸發(fā)器被吸收熱量，最后排出風(fēng)道。

在干燥劑再生模式中，制冷劑先通過壓縮機(jī)壓縮變?yōu)楦邷馗邏簹怏w，進(jìn)入冷凝器換熱變?yōu)楦邏簹庖簝上酄顟B(tài)，第二電子膨脹閥全開，制冷劑通過第二電子膨脹閥狀態(tài)不變，接著進(jìn)入干燥換熱器進(jìn)一步冷凝放出熱量，接著通過第一電子膨脹發(fā)變?yōu)榈蛪簹庖簝上酄顟B(tài)，進(jìn)入蒸發(fā)器吸收熱量變?yōu)榈蛪簹怏w，最后進(jìn)入壓縮機(jī)被壓縮，完成整個(gè)循環(huán)?？諝庀到y(tǒng)中，通過風(fēng)閥切換至風(fēng)道內(nèi)循環(huán)回路。風(fēng)道內(nèi)空氣首先通過干燥換熱器被加熱加濕，隨后通過蒸發(fā)器被冷卻除濕，再流入干燥換熱器，完成循環(huán)。

有益效果：

1、本發(fā)明的基于固體吸附技術(shù)的無霜空氣源熱泵系統(tǒng)，可以避免蒸發(fā)器結(jié)霜，提高系統(tǒng)運(yùn)行能效。通過干燥劑的吸濕作用，降低與蒸發(fā)器換熱的空氣的含濕量，降低了其露點(diǎn)溫度，使之低于蒸發(fā)溫度，達(dá)到蒸發(fā)器無霜運(yùn)行的效果。

2、本發(fā)明的基于固體吸附技術(shù)的無霜空氣源熱泵系統(tǒng)，可對(duì)用于干燥劑再生的冷凝熱進(jìn)行回收利用，運(yùn)行過程更節(jié)能。干燥劑的再生過程需要利用系統(tǒng)排出的冷凝熱，再生空氣通過干燥換熱器后溫度升高，該冷凝熱轉(zhuǎn)化為再生空氣攜帶的能量，再生空氣通過蒸發(fā)器被冷卻除濕，該冷凝熱得到回收利用，系統(tǒng)總體能耗降低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種基于固體吸附技術(shù)的無霜空氣源熱泵系統(tǒng)原理圖。

圖1中：1-壓縮機(jī)，2-冷凝器，3-第一電子膨脹閥，4-第二電子膨脹閥，5-干燥換熱器，6-蒸發(fā)器，7-出風(fēng)口，8-第一風(fēng)閥，9-風(fēng)機(jī)，10-第二風(fēng)閥，11-第三風(fēng)閥，12-入風(fēng)口，13-固定裝置，14-第一風(fēng)道側(cè)壁，15-第二風(fēng)道側(cè)壁，16-風(fēng)道

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種基于固體吸附技術(shù)的無霜空氣源熱泵系統(tǒng)，包括風(fēng)道16、壓縮機(jī)1，冷凝器2、干燥換熱器5、蒸發(fā)器6和風(fēng)機(jī)9；

所述風(fēng)道16呈“凹”字型，所述風(fēng)道16的兩個(gè)肩部分別開有出風(fēng)口7和進(jìn)風(fēng)口12，所述風(fēng)道16上與進(jìn)風(fēng)方向相垂直的兩個(gè)互相平行的側(cè)壁分別為第一風(fēng)道側(cè)壁14和第二風(fēng)道側(cè)壁15；所述風(fēng)道16內(nèi)設(shè)有干燥換熱器5、蒸發(fā)器6、風(fēng)機(jī)9、第一風(fēng)閥8、第二風(fēng)閥10和第三風(fēng)閥11和固定裝置13，第一風(fēng)閥8設(shè)于出風(fēng)口7處，第三風(fēng)閥11設(shè)于進(jìn)風(fēng)口12處；所述固定裝置13固定于風(fēng)道16的內(nèi)壁上，固定裝置13截面的縱軸與第一風(fēng)道側(cè)壁14相平行，固定裝置13截面的縱軸長(zhǎng)度小于第二風(fēng)道側(cè)壁15的長(zhǎng)度；固定裝置13與第一風(fēng)道側(cè)壁14之間設(shè)有第二風(fēng)閥10，第二風(fēng)閥10與固定裝置13和第一風(fēng)道側(cè)壁14均相連接；固定裝置13與第二風(fēng)道側(cè)壁15之間設(shè)有干燥換熱器5、蒸發(fā)器6和風(fēng)機(jī)9，干燥換熱器5位于蒸發(fā)器6上游，蒸發(fā)器6位于風(fēng)機(jī)9上游；干燥換熱器5和蒸發(fā)器6均與固定裝置13和第二風(fēng)道側(cè)壁15相連接，即干燥換熱器5與固定裝置13和第二風(fēng)道側(cè)壁15相連接，蒸發(fā)器6與固定裝置13和第二風(fēng)道側(cè)壁15相連接；

所述干燥換熱器5的出口端與蒸發(fā)器6的進(jìn)口端通過管道相連接，蒸發(fā)器6的出口端與壓縮機(jī)1的進(jìn)口端通過管道相連接，壓縮機(jī)1的出口端與冷凝器2的進(jìn)口端通過管道相連接，冷凝器2的出口端與干燥換熱器5的進(jìn)口端通過管道連接；壓縮機(jī)1與冷凝器2設(shè)于風(fēng)道外部；干燥換熱器5與蒸發(fā)器6之間的管道上設(shè)有第一電子膨脹閥3，冷凝器2與干燥換熱器5之間的管道上設(shè)有第二電子膨脹閥4。

圖1實(shí)為本發(fā)明的截面圖，固定裝置13實(shí)為垂直于紙面的板狀裝置，其截面可以為圖1所示的矩形，還可以為橢圓形以及其他形狀；固定裝置13的作用如下：a、固定和支撐第二風(fēng)閥10、干燥換熱器5和蒸發(fā)器6；b、將風(fēng)道16內(nèi)的空間進(jìn)行分隔，使氣體在干燥劑再生運(yùn)行模式中按照流經(jīng)干燥換熱器5-蒸發(fā)器6-風(fēng)機(jī)9-第二風(fēng)閥10-干燥換熱器5的循環(huán)方式進(jìn)行流動(dòng)。

下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明是工作過程：

正常運(yùn)行模式中，第一電子膨脹閥3處于一定開度，第二電子膨脹閥4處于一定開度，第一風(fēng)閥8打開，第二風(fēng)閥10關(guān)閉，第三風(fēng)閥11打開。制冷劑循環(huán)為：制冷劑通過壓縮機(jī)1后變?yōu)楦邏簹鈶B(tài)，通過冷凝器2后變?yōu)楦邏阂后w，通過第二電子膨脹閥4后變?yōu)橹袎簹庖簝上酄顟B(tài)，隨后在制冷劑干燥換熱器5中蒸發(fā)吸熱，變?yōu)楦啥雀叩闹袎簹庖簝上酄顟B(tài)，隨后通過第一電子膨脹閥3進(jìn)一步降低壓力，變?yōu)榈蛪簝上酄顟B(tài)，進(jìn)入蒸發(fā)器6吸熱，變?yōu)榈蛪簹怏w，最后進(jìn)入壓縮機(jī)1，完成制冷劑循環(huán)。空氣循環(huán)為：室外空氣通過干燥換熱器5被冷卻和除濕，變?yōu)榈蜏氐蜐窨諝猓S后通過蒸發(fā)器6被冷卻，變?yōu)榈蜏乜諝?，最后通過風(fēng)道7排出，空氣循環(huán)由風(fēng)機(jī)9提供循環(huán)動(dòng)力。整個(gè)空氣循環(huán)中，由于進(jìn)入蒸發(fā)器6的空氣為經(jīng)過干燥的空氣，可以實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器6的無霜運(yùn)行。

干燥劑再生運(yùn)行模式中，第一電子膨脹閥3處于一定開度，第二電子膨脹閥4處于全開，第一風(fēng)閥8關(guān)閉，第二風(fēng)閥10打開，第三風(fēng)閥11關(guān)閉。制冷劑循環(huán)為：制冷劑通過壓縮機(jī)1后變?yōu)楦邏簹鈶B(tài)，通過冷凝器2后變?yōu)楦邏簹庖簝上?，通過第二電子膨脹閥4后制冷劑狀態(tài)不發(fā)生變化，隨后在制冷劑干燥換熱器5中進(jìn)一步冷凝放熱，變?yōu)楦邏阂后w，隨后通過第一電子膨脹閥3進(jìn)一步降低壓力，變?yōu)榈蛪簝上酄顟B(tài)，進(jìn)入蒸發(fā)器6吸熱，變?yōu)榈蛪簹怏w，最后進(jìn)入壓縮機(jī)1，完成制冷劑循環(huán)。空氣循環(huán)為：循環(huán)空氣通過干燥換熱器5被加熱和加濕，變?yōu)楦邷馗邼窨諝猓S后通過蒸發(fā)器6被冷卻除濕，變?yōu)榈蜏馗稍锟諝猓M(jìn)而通過第二風(fēng)閥10進(jìn)入干燥換熱器5，完成循環(huán)，空氣循環(huán)由風(fēng)機(jī)9提供循環(huán)動(dòng)力。整個(gè)空氣循環(huán)中，用于再生干燥劑的冷凝熱，轉(zhuǎn)化為空氣攜帶的能量，隨后進(jìn)入蒸發(fā)器6，被制冷劑循環(huán)吸收，實(shí)現(xiàn)了冷凝熱的回收利用，提高了循環(huán)的運(yùn)行能效。