本实用新型专利技术属于低碳节能设备技术领域，涉及一种开式低环温空气循环高温热泵机组，其包括循环空气进口(1)、空气过滤器(2)、回热器(3)、空气压缩机(4)、油气分离器(5)、一级换热器(6)、油过滤器(7)、增压装置(9)、二级换热器(10)、膨胀机(11)、消音装置(13)和循环空气出口(14)。本实用新型专利技术提出了使用空压机润滑油油路循环初级供热，实现低环境温度工况下高温供热水/空气，其循环工质为空气，绿色环保；其采用回热器、膨胀端功回收、双级换热、高效换热器等设计，极大地提高了系统能效。极大地提高了系统能效。极大地提高了系统能效。
【技术实现步骤摘要】
一种开式低环温空气循环高温热泵机组
[0001]本技术属于低碳节能设备
，涉及一种高温热泵机组，特别涉及一种从空气中吸热、以空气为循环介质的高温热泵机组。
技术介绍
[0002]空气源热泵作为一种高效利用电能而不产生污染的采暖方式已广泛应用于人们的日常生活中。但是，一方面，在寒冷气候地区冬季供暖期间(尤其当环境温度低于
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25℃时)，随着环境温度/热负荷的增加，常规空气源热泵供暖机组制热能力和制热效率衰减严重，甚至无法开机运行。为了解决低温工况对机组制热能效的影响，电辅热、喷气增焓等技术被开发和使用，但本质上蒸汽压缩空气源热泵供暖机组仍存在热需求和热容量不匹配的问题。另一方面，当蒸发器表面温度低于0℃时，蒸发器表面易结霜，这不仅增加了热阻，还阻碍了气流，不可避免地会迅速降低能效。为了解决此结霜问题，研究人员提出了许多解决方案，如电加热器除霜、逆循环除霜和热气旁路除霜，这些方法在除霜方面确实有效，但大都是牺牲了系统效率来实现。再另一方面，常规热泵系统使用的是氟利昂类工质，大多是具有高GWP值和ODP值的有机工质，如R134a、R410a等，仍属于环境不友好型物质，也正面临越来越严格的使用限制，未来可预见将被逐步淘汰。相比之下，空气是一种天然、安全、环保的工质，因此，使用空气作为工作流体的逆布雷顿循环(空气循环热泵系统)可作为传统蒸汽压缩循环的潜在替代方案。空气循环热泵系统由于其在低温工况条件下的优异性能，被认为是常规热泵系统替代的、极具潜力的技术之一。
[0003]例如，专利CN201710959515.8公开了一种空气循环压缩式空气源热泵机组，其解决了现有常规热泵机组在环境温度降低时制热量衰减大、能效低等问题，但其未涉及到膨胀机如何在系统中回收膨胀功，另外其实现高温供热的方式采用空气侧的多级压缩和级间冷却技术，也未涉及到空压机油循环回路高效供热技术。专利CN201810747699.6提出了一种将涡轮增压器应用于空气循环热泵系统的装置，将主动增压端与膨胀机功回收用的增压端并联使用，从而提高整系统的制热性能。专利CN201810905343.0提出将闭式空气循环热泵系统应用于在寒冷及严寒地区，以制备高温热水。专利CN201810688220.6和专利CN202110571812.1还提出将空气循环热泵系统应用于空调领域。然而，仍未有人提出将开式空气循环热泵系统中膨胀机功回收利用的膨胀端与空压机串联，并使用空压机处油路循环冷却作为一级供热，从而实现热泵机组在低温工况下的高效高温供热，也未有人提出将空气循环系统与现有常规热泵结合为复叠系统，以实现热泵超高温供热。
[0004]鉴于现有技术的上述技术缺陷，迫切需要研制一种新型的空气循环高温热泵机组。
技术实现思路
[0005]本技术的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种开式低环温空气循环高温热泵机组，其实现了在低环境温度工况下高温供热水/空气的有益效果，解决了常规
空气源热泵在低温工况下效率低且衰减严重的问题，同时也解决了低温工况下因蒸发器结霜导致系统性能衰减和除霜/化霜问题，不存在非环保工质使用的问题，也不存在由于相关环保法规政策施行而导致设备被淘汰的风险。
[0006]为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0007]一种开式低环温空气循环高温热泵机组，其包括循环空气进口、空气过滤器、回热器、空气压缩机、油气分离器、一级换热器、油过滤器、增压装置、二级换热器、膨胀机、消音装置和循环空气出口，其特征在于，所述循环空气进口和循环空气出口与环境大气相连，所述循环空气进口与所述空气过滤器的入口相连，所述空气过滤器的出口与所述回热器的低温空气入口相连，所述回热器的低温空气侧出口与所述空气压缩机的入口相连，所述空气压缩机的出口与所述油气分离器的入口相连，所述油气分离器的出气口与所述增压装置的入口相连，所述增压装置的出口与所述二级换热器的进气口相连，所述二级换热器的出气口与所述回热器的高温空气入口相连，所述回热器的高温空气出口与所述膨胀机的入口相连，所述膨胀机的出口与所述消音装置的入口相连，所述消音装置的出口与所述循环空气出口相连，所述油气分离器的出油口与所述一级换热器的油入口相连，所述一级换热器的油出口与所述油过滤器的入口相连，所述油过滤器的出口与所述空气压缩机的进油口相连。
[0008]优选地，所述空气压缩机为螺杆型、活塞型、转子型、涡旋型、直线型或离心型。
[0009]优选地，所述油过滤器的出口与所述空气压缩机的进油口之间设有油泵。
[0010]优选地，所述增压装置和膨胀机通过传动装置相连。
[0011]优选地，所述开式低环温空气循环高温热泵机组进一步包括第一冷水进口和第一热水出口，所述第一冷水进口与所述一级换热器的进水口相连，所述一级换热器的出水口与所述二级换热器的进水口相连，所述二级换热器的出水口与所述第一热水出口相连。
[0012]优选地，所述开式低环温空气循环高温热泵机组进一步包括双级换热器壳体和第一换热器风机，所述双级换热器壳体用于将所述一级换热器和二级换热器进行串联，所述第一换热器风机设置在所述双级换热器壳体的一端使得在所述双级换热器壳体中产生风场流动，且风场流动顺序为从所述一级换热器流向所述二级换热器。
[0013]优选地，所述开式低环温空气循环高温热泵机组进一步包括节流装置、压缩机和高温侧冷凝器，所述一级换热器的出水口与所述二级换热器的进水口相连，所述二级换热器的出水口与所述压缩机的入口相连，所述压缩机的出口与所述高温侧冷凝器的高温入口相连，所述高温侧冷凝器的高温出口与所述节流装置的入口相连，所述节流装置的出口与所述一级换热器的进水口相连。
[0014]优选地，所述开式低环温空气循环高温热泵机组进一步包括第二冷水进口和第二热水出口，所述高温侧冷凝器的低温入口与所述第二冷水进口相连，所述高温侧冷凝器的低温出口与所述第二热水出口相连。
[0015]优选地，所述开式低环温空气循环高温热泵机组进一步包括第二换热器风机，所述第二换热器风机设置在所述高温侧冷凝器的一侧。
[0016]优选地，所述一级换热器和二级换热器的换热方式为叉流、顺流或逆流。
[0017]优选地，所述膨胀机为向心透平膨胀机、轴流膨胀机、活塞膨胀机、螺杆膨胀机或转子膨胀机。
[0018]与现有技术相比，本技术的开式低环温空气循环高温热泵机组具有如下有益技术效果中的一者或多者：本技术的开式低环温空气循环高温热泵机组的循环方式为开式，且工质直接取用于环境中的空气，机组的出口空气焓值小于机组的进口空气焓值，从环境中取热，等同于常规空气源热泵，采用热回收、功回收、油回路散热/换热循环以及双级换热器设计，可实现机组在低温工况下高效高温供热运行。由此，一方面，解决了常规空气源热泵在低温工况下效率低且衰减严重的问题；另一方面，因机组中没有低温换热器的使用，解决了低温工况下因蒸发器结霜导致机组性能衰减和除霜/化霜问题；再另一方面，机组工质直接取用于环境空气，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种开式低环温空气循环高温热泵机组，其包括循环空气进口(1)、空气过滤器(2)、回热器(3)、空气压缩机(4)、油气分离器(5)、一级换热器(6)、油过滤器(7)、增压装置(9)、二级换热器(10)、膨胀机(11)、消音装置(13)和循环空气出口(14)，其特征在于，所述循环空气进口(1)和循环空气出口(14)与环境大气相连，所述循环空气进口(1)与所述空气过滤器(2)的入口相连，所述空气过滤器(2)的出口与所述回热器(3)的低温空气入口相连，所述回热器(3)的低温空气侧出口与所述空气压缩机(4)的入口相连，所述空气压缩机(4)的出口与所述油气分离器(5)的入口相连，所述油气分离器(5)的出气口与所述增压装置(9)的入口相连，所述增压装置(9)的出口与所述二级换热器(10)的进气口相连，所述二级换热器(10)的出气口与所述回热器(3)的高温空气入口相连，所述回热器(3)的高温空气出口与所述膨胀机(11)的入口相连，所述膨胀机(11)的出口与所述消音装置(13)的入口相连，所述消音装置(13)的出口与所述循环空气出口(14)相连，所述油气分离器(5)的出油口与所述一级换热器(6)的油入口相连，所述一级换热器(6)的油出口与所述油过滤器(7)的入口相连，所述油过滤器(7)的出口与所述空气压缩机(4)的进油口相连。2.根据权利要求1所述的开式低环温空气循环高温热泵机组，其特征在于，所述空气压缩机为螺杆型、活塞型、转子型、涡旋型、直线型或离心型。3.根据权利要求1所述的开式低环温空气循环高温热泵机组，其特征在于，所述油过滤器(7)的出口与所述空气压缩机(4)的进油口之间设有油泵(8)。4.根据权利要求3所述的开式低环温空气循环高温热泵机组，其特征在于，所述增压装置(9)和膨胀机(11)通过传动装置(12)相连。5.根据权利要求4所述的开式低环温空气循环高温热泵机组，其特征在于，进一步包括第一冷水进口(15)和第一热水出口(16)，所述第一冷水进口(15)与所述一级换热器(6)的进水口相连，所述一级换热器(6)的出水口与所述二级换...
【专利技术属性】
技术研发人员：战斌飞，孙郁，王智超，高威，徐昭炜，勾小溪，
申请(专利权)人：建科环能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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