基于压缩机壳体蓄热的低温空气源热泵强化制热系统

项目负责人：刘忠宝

联系人：闫家文 yanjiawen88@qq.com

项目组成员：刘忠宝、娄凤飞、赵邦华

单位：北京工业大学

研究背景和意义

在“煤改电”政策的支持下，热泵供暖作为一种清洁、高效的供暖方式，逐渐得到大范围应用，但在向北推广的过程中遇到了使用受限的问题。低温、结霜、润滑油粘度高等问题致使低温环境下空气源热泵制热能力降低。因此，改善热泵运行条件，对提高冬季空气源热泵的推广具有重大意义。

图1 循环流程图

图2 改装后整机图片

工作原理及循环流程

本作品的设计将压缩机壳体余热合理利用起来，针对热泵空调在寒冷地区制热效果不佳的情况，在低温空气源热泵系统中应用双蒸发器联合压缩机壳体蓄热的方式强化制热。在不额外增加系统能耗的条件下，提高压缩机的吸气温度，进而提高低温环境下热泵的制热能力和出风温度，满足用户的热舒适性需求，同时可以降低压缩机的排气温度，提高系统运行的可靠性。

本作品为双蒸发器联合压缩机壳体蓄热的低温空气源热泵强化制热系统，循环流程如图1所示，在原有的准二级压缩循环的基础上进行了改善，利用蓄热换热器蓄存压缩机的壳体余热，使制冷剂在经过电子膨胀阀节流之后，分出一部分进入蓄热器，即副蒸发器中，吸收蓄热器蓄存的热量蒸发为制冷剂蒸气，并与从蒸发器出来的制冷剂汇合后进入压缩机吸气口。

压缩机2排出的高温高压气体经四通换向阀9进入室内换热器3被冷却冷凝为过冷液体，经过毛细管4节流后达到补气压力，进入闪发器5，低温环境下，电磁阀12打开，制冷剂在闪发器内完成两相分离，闪发器排出的制冷剂蒸气进入压缩机的补气口给压缩机补气，闪发器排出的制冷剂液体经电子膨胀阀节流后分成两路，其中一部分进入室外换热器1吸收环境的热量蒸发为气体，另一部分进入蓄热器8，即副蒸发器，吸收蓄热器内蓄热材料的热量蒸发为气体，蓄热器排出的制冷剂蒸气与室外换热器1（主蒸发器）排出的制冷剂蒸气在A点汇合后进入压缩机吸气口。

本作品改装后整机图片如图2所示。

结语

本系统在补气增焓技术的基础上，设计了新型的双蒸发器联合压缩机壳体蓄热的热泵系统来强化制热。系统利用相变蓄热材料回收压缩机壳体的余热，将相变蓄热材料充注在蓄热换热器中，蓄热换热器作为副蒸发器可以有效利用压缩机壳体余热，提高整个系统的蒸发温度。此循环系统利用压缩机壳体余热，提高吸气温度，降低排气温度，提升了热泵系统运行的安全性和可靠性，同时，该系统的制热效率可提升8.5%～12.95%。