本發(fā)明涉及大型空氣源熱泵空調(diào)領(lǐng)域，尤其涉及大型空氣源熱泵空調(diào)冬季運(yùn)行工況的防霜領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

大型空氣源熱泵機(jī)組是通過(guò)熱力系統(tǒng)的逆循環(huán)實(shí)現(xiàn)“夏季供空調(diào)用冷(水)、冬季供空調(diào)用熱(水)”的空調(diào)設(shè)備。在冬季供熱工況下，空氣源熱泵機(jī)組能夠?qū)崿F(xiàn)“消耗部分電能，得到數(shù)倍于所耗電能的熱能”的目的，因而具有“直接利用電能”或“直接消耗燃料”等供熱方式不能具備的節(jié)能效益和環(huán)境效益。因此，在不能采用熱電聯(lián)產(chǎn)供熱方式進(jìn)行集中供熱的地區(qū)，空氣源熱泵機(jī)組得到了廣泛應(yīng)用。

空氣源熱泵機(jī)組在冬季運(yùn)行條件下，蒸發(fā)器翅片及翅片管外表面往往會(huì)發(fā)生結(jié)霜現(xiàn)象。這一現(xiàn)象在空氣含濕量較大且空氣溫度較低的地區(qū)尤為明顯。蒸發(fā)器翅片及翅片管外表面產(chǎn)生結(jié)霜現(xiàn)象的原因是：室外空氣中含有一定數(shù)量的水蒸汽(設(shè)其分壓力為pv，對(duì)應(yīng)的飽和溫度為tv,s)。若蒸發(fā)器翅片及翅片管外表面的壁面溫度tw小于室外空氣中水蒸汽分壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度tv,s，空氣中的部分水分就會(huì)在蒸發(fā)器翅片及翅片管外表面冷凝成水滴。若此時(shí)水滴溫度低于該氣壓下水的凝固點(diǎn)溫度，液滴就會(huì)進(jìn)一步凝固為霜層，覆蓋在蒸發(fā)器的外壁面上；若蒸發(fā)器外表面的壁面溫度tw不小于室外空氣中水蒸汽分壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度tv,s，空氣中的部分水分就不會(huì)在蒸發(fā)器的壁面冷凝成水滴，也就不會(huì)凝固為霜層。

蒸發(fā)器翅片及翅片管外表面被霜層覆蓋后，蒸發(fā)器的傳熱熱阻會(huì)大幅度增加，從而導(dǎo)致熱泵機(jī)組的供熱能力及能效大幅度降低。因此，當(dāng)霜層達(dá)到一定厚度后，就必須采取措施進(jìn)行融霜。而熱泵機(jī)組的融霜過(guò)程，不僅會(huì)消耗大量的能量，而且還會(huì)影響熱泵機(jī)組的正常運(yùn)行。因此，在結(jié)霜的運(yùn)行條件下，熱泵機(jī)組一直處于“結(jié)霜-融霜-再結(jié)霜-再融霜”的惡性循環(huán)中，其能效始終處于一個(gè)很低的水平。鑒于這種狀況，采用有效的技術(shù)措施控制霜層的形成，對(duì)于提高熱泵機(jī)組的能效是非常有益的。

從理論上，在水蒸汽的分壓力保持不變的條件下提高蒸發(fā)溫度，從而提高蒸發(fā)器翅片及翅片管外表面的壁面溫度tw，或者在蒸發(fā)溫度不變的條件下降低室外水蒸汽的含量，從而降低室外空氣中水蒸汽分壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度tv,s，都能夠使得蒸發(fā)器翅片及翅片管外表面的壁面溫度tw大于水蒸汽分壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度tv,s，因而都可以有效的避免霜層的產(chǎn)生。但在空氣源熱泵的冬季運(yùn)行工況下，由于蒸發(fā)器需要從室外空氣中吸收熱量，所以其蒸發(fā)溫度不但要低于室外空氣的溫度，而且必須保證一定的溫差，才能保證正常的吸熱效果。同時(shí)，由于熱泵機(jī)組在冬季運(yùn)行時(shí)某些時(shí)間段內(nèi)的氣溫非常低，室外空氣本身已接近飽和狀態(tài)，即使其與蒸發(fā)溫度的溫差非常小，蒸發(fā)器翅片及翅片管外表面也會(huì)不可避免地產(chǎn)生結(jié)霜現(xiàn)象。因此，通過(guò)提高蒸發(fā)溫度，從而提高蒸發(fā)器翅片及翅片管外表面溫度tw控制結(jié)霜的技術(shù)措施具有很大的局限性。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，《無(wú)霜空氣源熱泵系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究(2011年6月)》公開(kāi)了一種空氣源熱泵溶液噴淋防霜技術(shù)，該技術(shù)是在傳統(tǒng)空氣源熱泵的室外機(jī)部分外加一套溶液噴淋系統(tǒng)，當(dāng)室外環(huán)境處于結(jié)霜區(qū)時(shí)，開(kāi)啟溶液噴淋系統(tǒng)，向室外機(jī)的蒸發(fā)器翅片管上噴灑低凝固點(diǎn)的具有吸水性的霧狀防凍溶液，從而起到降低空氣露點(diǎn)溫度和冷凝水冰點(diǎn)溫度的雙重作用，避免結(jié)霜現(xiàn)象的發(fā)生。經(jīng)進(jìn)一步探討，該技術(shù)存在如下兩方面的問(wèn)題：①溶液噴淋到蒸發(fā)器翅片管上，會(huì)在其表面形成一層厚厚的液膜，從而增大了蒸發(fā)器的換熱熱阻，導(dǎo)致制冷量和制冷效率的降低；②吸濕溶液的吸濕過(guò)程，只有在室外空氣中水蒸汽的分壓力大于吸濕溶液或液滴表面對(duì)應(yīng)的水蒸汽的飽和分壓力的條件下才能發(fā)生。而吸濕溶液對(duì)應(yīng)的水蒸汽的飽和分壓力值，又取決于吸濕溶液的濃度，吸濕溶液的濃度越大，其溶液或液滴表面對(duì)應(yīng)的水蒸汽的飽和分壓力就越小，溶液的吸濕效果越好。因此，要保證室外空氣的除濕效果，不僅要求除濕溶液對(duì)應(yīng)的水蒸汽的飽和分壓力必須低于室外空氣中水蒸汽的分壓力，而且兩者的差值必須滿足一定要求。但對(duì)于熱泵機(jī)組的冬季運(yùn)行工況，由于室外空氣中的水蒸汽分壓力較小，即使吸濕溶液達(dá)到(最大)飽和濃度，其對(duì)應(yīng)的水蒸汽的飽和分壓力值可能仍然不能滿足除濕效果的要求，甚至出現(xiàn)不能對(duì)室外空氣除濕反而加濕的現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述空氣源熱泵溶液噴淋防霜系統(tǒng)的不足，提出一種空氣源熱泵機(jī)組干風(fēng)防霜系統(tǒng)，通過(guò)向空氣源熱泵機(jī)組蒸發(fā)器翅片管上吹含濕量較低或較干燥的空氣，達(dá)到防霜的目的。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)，并以轉(zhuǎn)輪上附著的固態(tài)氯化鋰作為除濕劑，對(duì)濕空氣進(jìn)行吸附除濕，得到熱泵機(jī)組蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)之用的較干燥的空氣；吸濕后的氯化鋰?yán)脤?dǎo)熱油加熱系統(tǒng)供給的熱量進(jìn)行脫附再生，循環(huán)利用。具體技術(shù)方案是：

一種空氣源熱泵機(jī)組干風(fēng)防霜系統(tǒng)，其特征在于，它由第一離心風(fēng)機(jī)、第二離心風(fēng)機(jī)、轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)、再生熱回收器、消音靜壓箱、再生空氣加熱器、循環(huán)油泵、導(dǎo)熱油加熱器、定壓膨脹油箱所組成，轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)用轉(zhuǎn)輪上附著的固態(tài)氯化鋰作為除濕劑；上述部件通過(guò)管道相互連接組成三個(gè)支系統(tǒng)：空氣除濕支系統(tǒng)、氯化鋰再生支系統(tǒng)和再生熱供應(yīng)支系統(tǒng)；其中：

空氣除濕支系統(tǒng)的連接關(guān)系是：第一離心風(fēng)機(jī)出口通過(guò)空氣管道連接轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的除濕區(qū)的進(jìn)口，轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的出口通過(guò)空氣管道連接再生熱回收器的冷介質(zhì)流程進(jìn)口，再生熱回收器的冷介質(zhì)流程出口通過(guò)空氣管道連接消音靜壓箱的進(jìn)口；消音靜壓箱的出口通往空氣源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器；

氯化鋰再生支系統(tǒng)的連接關(guān)系是：第二離心風(fēng)機(jī)出口通過(guò)空氣管道連接再生空氣加熱器的殼程進(jìn)口，再生空氣加熱器的殼程出口通過(guò)空氣管道連接轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的再生區(qū)進(jìn)口，轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的再生區(qū)出口通過(guò)空氣管道連接再生熱回收器的熱介質(zhì)流程進(jìn)口，再生熱回收器的熱介質(zhì)流程出口通到大氣環(huán)境中；

再生熱供應(yīng)支系統(tǒng)的連接關(guān)系是：導(dǎo)熱油加熱器的油出口通過(guò)油管與再生空氣加熱器的管程進(jìn)口連接，再生空氣加熱器的管程出口通過(guò)油管串接上循環(huán)油泵，然后再連接到導(dǎo)熱油加熱器的油進(jìn)口，形成一個(gè)導(dǎo)熱油循環(huán)加熱系統(tǒng)；所述的定壓膨脹油箱的底部與再生空氣加熱器的管程出口上的油管接通，為導(dǎo)熱油提供膨脹空間。

本發(fā)明的空氣源熱泵機(jī)組干風(fēng)防霜系統(tǒng)工作方法如下：

室外空氣的除濕：含濕量較大的室外空氣在第一離心風(fēng)機(jī)的作用下，首先進(jìn)入轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的除濕區(qū)進(jìn)行除濕；除濕后的空氣在再生熱回收器中回收再生(熱)空氣的部分熱量后，通過(guò)消音靜壓箱進(jìn)入熱泵機(jī)組蒸發(fā)器的翅片管間的流道，在此向蒸發(fā)器翅片管內(nèi)的制冷劑釋放熱量后，在熱泵機(jī)組軸流風(fēng)機(jī)的作用下排至室外環(huán)境中；

氯化鋰除濕劑的再生：環(huán)境空氣在第二離心風(fēng)機(jī)的作用下，首先進(jìn)入再生空氣加熱器，加熱到120℃左右后，進(jìn)入氯化鋰轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的再生區(qū)，對(duì)吸濕后的氯化鋰進(jìn)行再生處理；從轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)流出的再生空氣進(jìn)入再生熱回收器，釋放出部分熱量后排放到大氣環(huán)境中；

再生空氣加熱器的熱量供應(yīng)：導(dǎo)熱油在循環(huán)油泵的作用下，首先進(jìn)入導(dǎo)熱油加熱器，被加熱至一定溫度后進(jìn)入再生空氣加熱器，對(duì)再生空氣進(jìn)行加熱；導(dǎo)熱油在再生空氣加熱器中釋放出部分熱量后，通過(guò)回油管路和循環(huán)油泵重新進(jìn)入導(dǎo)熱油加熱器進(jìn)行加熱，如此循環(huán)往復(fù)；所述的定壓膨脹油箱底部與導(dǎo)熱油循環(huán)回路的最高點(diǎn)接通，并保持一定的油量，為導(dǎo)熱油提供膨脹空間；在防霜工況下，循環(huán)油泵始終處于運(yùn)行狀態(tài)。

轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的工作原理是：轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的轉(zhuǎn)輪分為除濕區(qū)和再生區(qū)兩個(gè)區(qū)域，除濕區(qū)實(shí)現(xiàn)氯化鋰除濕劑的吸附除濕功能，再生區(qū)實(shí)現(xiàn)氯化鋰除濕劑的脫附再生功能；氯化鋰除濕劑的吸附除濕和脫附再生功能隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)交替進(jìn)行。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)采用轉(zhuǎn)輪式固體除濕裝置，能夠提高含濕量較低的低溫空氣的去濕能力，有效避免了熱泵機(jī)組在冬季運(yùn)行時(shí)的結(jié)霜現(xiàn)象；

(2)采用導(dǎo)熱油循環(huán)加熱裝置，比直接采用電加熱或蒸汽加熱，熱能利用效率高；

(3)采用再生熱回收器，能夠提高熱泵機(jī)組的能效和熱泵機(jī)組的供熱能力；

(4)設(shè)置消音靜壓箱，既減輕了系統(tǒng)各部件的振動(dòng)，又有利于降濕后的空氣能均勻地流過(guò)蒸發(fā)器，提高了蒸發(fā)器的換熱效率和熱泵機(jī)組的供熱效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)例的示意圖

附圖說(shuō)明：1-循環(huán)油泵，2-導(dǎo)熱油加熱器，3-再生空氣加熱器，4-定壓膨脹油箱，5-第二離心風(fēng)機(jī)，6-轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)，7-再生熱回收器，8-空氣源熱泵機(jī)組，9-消音靜壓箱，10-第一離心風(fēng)機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和本發(fā)明的工作流程說(shuō)明其具體實(shí)施方式。

如圖1所示，一種空氣源熱泵機(jī)組干風(fēng)防霜系統(tǒng)，它由輸送濕空氣的第一離心風(fēng)機(jī)10、輸送再生空氣的第二離心風(fēng)機(jī)5、轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)6、再生熱回收器7、消音靜壓箱9、再生空氣加熱器3、循環(huán)油泵1、導(dǎo)熱油加熱器2、定壓膨脹油箱4所組成；轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)6用固態(tài)氯化鋰作為除濕劑；上述部件通過(guò)管道相互連接組成如下三個(gè)支系統(tǒng)：其中：

空氣除濕支系統(tǒng)的連接關(guān)系是：第一離心風(fēng)機(jī)10出口通過(guò)空氣管道連接轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)6的除濕區(qū)的進(jìn)口，轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)6的出口通過(guò)空氣管道連接再生熱回收器7的冷介質(zhì)流程進(jìn)口，再生熱回收器7的冷介質(zhì)流程出口通過(guò)空氣管道連接消音靜壓箱9的進(jìn)口；消音靜壓箱9的出口通往空氣源熱泵機(jī)組8的蒸發(fā)器；

氯化鋰再生支系統(tǒng)的連接關(guān)系是：第二離心風(fēng)機(jī)5出口通過(guò)空氣管道連接再生空氣加熱器3的殼程進(jìn)口，再生空氣加熱器3的殼程出口通過(guò)空氣管道連接轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)6的再生區(qū)進(jìn)口，轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)6的再生區(qū)出口通過(guò)空氣管道連接再生熱回收器7的熱介質(zhì)流程進(jìn)口，再生熱回收器7的熱介質(zhì)流程出口通到大氣環(huán)境中；

再生熱供應(yīng)支系統(tǒng)的連接關(guān)系是：導(dǎo)熱油加熱器2的油出口通過(guò)油管與再生空氣加熱器3的管程進(jìn)口連接，再生空氣加熱器3的管程出口通過(guò)油管串接上循環(huán)油泵1，然后再連接到導(dǎo)熱油加熱器2的油進(jìn)口，形成一個(gè)導(dǎo)熱油循環(huán)加熱系統(tǒng)；所述的定壓膨脹油箱4底部與導(dǎo)熱油循環(huán)回路的最高點(diǎn)接通，并保持一定的油量，為導(dǎo)熱油提供膨脹空間。

本發(fā)明的空氣源熱泵機(jī)組干風(fēng)防霜系統(tǒng)工作方法如下：

室外空氣的除濕：含濕量較大的室外空氣在第一離心風(fēng)機(jī)10的作用下，首先進(jìn)入轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)6的除濕區(qū)進(jìn)行除濕；除濕后的空氣在再生熱回收器7的冷介質(zhì)流程中回收再生空氣的部分熱量后，通過(guò)消音靜壓箱9進(jìn)入熱泵機(jī)組8的蒸發(fā)器翅片管間的流道，向蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑釋放熱量后，在熱泵機(jī)組軸流風(fēng)機(jī)的作用下排至室外環(huán)境中；

氯化鋰除濕劑的再生：環(huán)境空氣在第二離心風(fēng)機(jī)5的作用下，首先進(jìn)入再生空氣加熱器3加熱到120℃左右后，進(jìn)入氯化鋰轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)6的再生區(qū)，對(duì)氯化鋰進(jìn)行再生處理；從轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)6流出的再生空氣進(jìn)入再生熱回收器7的熱介質(zhì)流程中，釋放出部分熱量后排放到大氣環(huán)境中；

再生空氣加熱器熱量的供應(yīng)：導(dǎo)熱油在循環(huán)油泵1的作用下，首先進(jìn)入導(dǎo)熱油加熱器2，被加熱至一定溫度后進(jìn)入再生空氣加熱器3，對(duì)再生空氣進(jìn)行加熱；導(dǎo)熱油在再生空氣加熱器3中釋放出部分熱量后，通過(guò)回油管路和循環(huán)油泵1重新進(jìn)入導(dǎo)熱油加熱器2進(jìn)行加熱，如此循環(huán)往復(fù)；定壓膨脹油箱4設(shè)置在導(dǎo)熱油循環(huán)回路的最高點(diǎn)并保持一定的油位；在導(dǎo)熱油加熱器2的出口的油管路上設(shè)置溫度傳感器，根據(jù)設(shè)定的溫度范圍控制導(dǎo)熱油加熱器的啟停；在防霜工況下，循環(huán)油泵始終處于運(yùn)行狀態(tài)。