專利名稱：一種空氣源熱泵空調系統的制作方法
所屬領域本發明涉及一種采用熱泵的空調系統，具體地講是一種輔助空氣源熱泵空調系統。
背景技術：
空調是日常生活中用于調節局部空間溫度的一種常用電器，隨著科技的發展，冷暖空調越來越廣泛地被人們應用。空調的調溫原理主要是利用逆卡諾循環，工質從低溫熱源中吸收熱量，在高溫熱源中放出熱量，通過不斷吸熱、放熱循環，達到制冷或供暖的目的。目前常用的空調機組一般由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器構成，在供暖循環中，冷凝器與室內換熱循環換熱，蒸發器與室外換熱循環換熱，機組內的循環工質與室外換熱循環換熱，吸收熱量而被氣化，經壓縮機壓縮后升溫升壓，然后在冷凝器中與室內換熱循環換熱，冷凝并向室內放熱，通過不斷循環，達到向室內的供暖目的。在此供暖過程中，循環工質的低溫熱源為室外的空氣，在寒冷的冬季，室外空氣的溫度較低(低于0℃時)，隨著氣溫的下降，空調的運行效率也急劇下降，在室外溫度低于-10℃時，甚至不能供熱或者供熱能力大大下降，不能滿足冬季室內供熱的需要。為滿足室內的供熱需求，有人在室內安裝電加熱器，來提供熱量，但由于電能轉換為熱能的效率較低，需消耗大量的電能才能，滿足室內的供暖需求，能耗高，供暖成本大幅增加。
另外，在相對濕度較高的地方，即使環境溫度不太低，如氣溫為0-5℃，熱泵在運行時，室外與空氣換熱的蒸發器在換熱過程中積霜嚴重，影響室外換熱器與室外空氣的換熱效率。而要解決該問題，就要頻繁地除霜，即在蒸發器內反沖熱的氟里昂來化霜，從而消耗大量的電能。
因此，有必要提供一種新型空調系統，以克服現有空調系統的不足，提高冬季供暖效率，防止積霜。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種輔助空氣源熱泵空調系統，提高寒冷的冬季供暖的效率，滿足室內的供熱需求。
本發明的目的可采用如下技術方案來實現，一種空氣源熱泵空調系統，至少包括室內換熱器、膨脹閥、室外換熱器以及壓縮機，室外換熱器的外側附加一空氣加熱器，其熱源由輔助熱源提供，該輔助熱源能夠升高與室外換熱器換熱的空氣的溫度。
所述的輔助熱源可為電加熱器，或者為太陽能加熱器。
本發明的太陽能加熱器可包括太陽能集熱器和儲熱水箱，太陽能集熱器與儲熱水箱下部的熱交換器連接，與水箱內的水換熱；該儲熱水箱由上部的熱交換器與室外換熱器的附加空氣加熱器連接，通過傳熱工質循環把儲熱水箱內的熱量傳遞給附加空氣加熱器。
上述的儲熱水箱內可設有一個或一個以上的輔助電加熱元件。
本發明的室外換熱器為翅片管換熱器。
本發明效果是顯著的，其一，由于本發明的空氣源熱泵空調系統的室外換熱器附加了一空氣加熱器，在冬季供暖時，由輔助熱源加熱與室外換熱器換熱的空氣的溫度，從而營造一個環境溫度相對較高的空氣源，提高運行效率，使本發明的空氣源熱泵空調系統能夠在環境溫度較低的情況下使用。
其二，由于輔助熱源的加熱作用，將與室外換熱器換熱的空氣源的環境溫度相對升高，其相對濕度相應降低，從而減少換熱器上的積霜，減少了化霜的能耗，節約了電能。
其三，本發明中，太陽能加熱器時的儲熱水箱內被太陽能集熱器加熱的熱水還可以作為生活熱水，在提高空氣源熱泵空調系統的運行效率的同時，給人們提供熱水。
圖1 本發明實施例1的工作原理示意圖；圖2 空氣源熱泵空調系統的運行效率曲線圖；圖3 本發明實施例2的工作原理示意圖；圖4 本發明實施例3的工作原理示意圖；圖5 本發明實施例4的工作原理圖。
具體實施例方式
如圖1、圖3、圖4、圖5所示，本發明的空氣源熱泵空調系統，至少包括室內換熱器1、膨脹閥2、室外換熱器3以及壓縮機4，其構成熱泵機組，通過不斷循環，達到向室內供暖或制冷的目的。本發明的關鍵在于，本發明于室外換熱器3外側設置一附加空氣加熱器31，該加熱器由輔助熱源供熱，能夠升高與室外換熱器3換熱的空氣的溫度。這樣，在冬季供暖時，該輔助熱源可加熱與室外換熱器3換熱的空氣的溫度，從而營造一個環境溫度相對較高的空氣源，提高運行效率，使本發明的空氣源熱泵空調系統能夠在環境溫度較低的情況下使用。
如圖2所示，為空氣源熱泵空調系統的運行效率(COP)曲線圖，其表示了運行效率在不同空氣源溫度下的變化趨勢。當空氣源溫度小于0℃，特別是小于零下5℃時，空氣源熱泵空調系統的運行效率(COP)下降加劇。本發明正是基于上述原理，利用輔助熱源提高與室外換熱器3換熱的空氣源的特點，使本發明的空氣源熱泵空調系統在溫度較低的地區也能保持較高的運行效率，滿足室內供暖的需要。圖2中的B曲線為普通空氣源熱泵空調系統的運行效率變化曲線，A曲線為本發明提高空氣源溫度后的運行效率變化曲線。通過A、B曲線的對比可明顯看出，本發明的空氣源熱泵空調系統在溫度較低的地區同樣具有較高的運行效率。
另外，由于輔助熱源的加熱作用，將與室外換熱器3換熱的空氣源的環境溫度相對升高，其相對濕度也相應降低，從而消除換熱器3上的積霜現象，減少了化霜的能耗，節約了電能。
在本發明中，所述的室外換熱器3可具體為翅片管換熱器。
在本發明中，該輔助熱源可為太陽能熱源、電熱源等多種形式，下面以幾個具體實施例進行詳細的描述。
實施例1如圖1所示，在本實施例中，所述的輔助熱源為太陽能加熱器6，該太陽能加熱器6包括太陽能集熱器61和儲熱水箱62，太陽能集熱器61的熱量輸出端與儲熱水箱62下部熱交換器651連接，與水箱62內的水換熱；該儲熱水箱62內上部熱交換器631通過循環泵63與室外換熱器3的附加空氣加熱器31連接。這樣，當太陽照射在太陽能集熱器61的集熱元件上時，該太陽能集熱器61獲得的熱量可首先通過其熱量輸出端傳遞給儲熱水箱62中的水，加熱該儲熱水箱62中的水，然后通過上部熱交換器631將部分熱量傳遞給附加空氣加熱器31，空氣通過31升溫后再進入室外換熱器3，從而提高本發明的空氣源熱泵空調系統的運行效率，滿足室內供暖的需要。該儲熱水箱62上可設有冷水入口621和熱水出口622，該儲熱水箱62內被太陽能集熱器61加熱的熱水可以作為生活熱水從熱水出口622中引出，并從冷水入口621不斷補充冷水，構成太陽能熱水器，使本發明的系統在提高空氣源熱泵空調系統的運行效率的同時，給人們提供熱水。
在夏季，熱泵機組進行制冷運行，關掉循環泵63，使儲熱水箱62與附加空氣加熱器31的空氣源停止換熱。此時太陽能集熱器和儲熱水箱僅作為太陽能熱水器，為人們供應熱水。
如圖1所示，所述的太陽能集熱器61設有通過換熱工質輸出熱量的換熱循環管路65，該換熱循環管路65上串接有強制換熱工質循環的循環泵66，該換熱循環管路65的熱交換器651與儲熱水箱62換熱。
如圖1所示，在本實施例中，儲熱水箱62內可進一步設有一個或一個以上的輔助電加熱元件67。在沒有陽光陰天或夜晚，儲熱水箱62中的溫度較低時，可使該輔助電加熱元件67工作，電加熱儲熱水箱62的水，使之達到所需要的溫度。
實施例2如圖3所示，在本實施例中，所述的輔助熱源為太陽能加熱器5，該太陽能加熱器5包括一太陽能集熱器51，該太陽能集熱器51的熱量輸出端與室外換熱器3的附加空氣加熱器31連接，從而加熱與室外換熱器3換熱的空氣源，提高空氣源的溫度，提高供熱的運行效率。
在本實施例中，所述的太陽能集熱器51可設有通過換熱工質輸出熱量的換熱循環管路52，該換熱循環管路52上串接有強制換熱工質循環的循環泵53，該換熱循環管路52直接與附加空氣加熱器31連接。當太陽照射在太陽能集熱器51上時，該太陽能集熱器51將太陽能轉換為熱能，并將熱量傳遞給換熱循環管路52中的換熱工質，該換熱工質在附加空氣加熱器31中將進入空調機組室外換熱器3的空氣加熱，如此，該換熱工質在循環泵53的作用下不斷循環，不斷將太陽能集熱器51吸收太陽能轉換的熱量傳遞給室外換熱器3的空氣源，從而提高該空氣源的溫度，提高本發明的空氣源熱泵空調系統的運行效率，滿足室內供暖的需要。同時，由于空氣源溫度的提高，提高了空氣源的相對濕度，消除了積霜現象。
實施例3
如圖4所示，在實施例中，所述的輔助熱源可為電加熱器7。在寒冷的冬季，可啟動該電加熱器7工作，電加熱器7與室外換熱器3的附加空氣加熱器31相連，提高該空氣源的溫度，從而營造一個環境溫度相對較高的空氣源，提高運行效率，使本發明的空氣源熱泵空調系統能夠在環境溫度較低的情況下使用。同時，提高空氣源的溫度后，該空氣遠的相對濕度大大降低，避免了室外換熱器上的積霜現象。
本實施例中的采用的電加熱器7構成的輔助熱源加熱空氣源所消耗的電能要遠低于直接在室內采用電加熱器所消耗的電能。這是因為本實施例中的電加熱器7加熱空氣源后，隨著空氣源溫度的升高，空氣源熱泵空調系統的運行效率(COP)也得到提高，而該運行效率(COP)大于1，因此經空氣源熱泵空調系統轉換后輸送到室內的熱量大于電加熱器7提供給空氣源的熱量。而在室內采用電加熱器直接加熱所獲得的熱量僅僅是電加熱器本身所提供的熱量，因此，向室內提供相同的熱量時，本發明的電加熱器7所消耗的電能要遠低于直接采用電加熱器在室內加熱所消耗的電能。
實施例4如圖5所示，在本實施例中，所述的輔助熱源為電加熱儲熱水箱8，該電加熱儲熱水箱包括輔助電加熱器81和82，該儲熱水箱上部熱交換器84通過循環泵85與室外換熱器3的附加空氣加熱器31連接。在冬季氣溫較低時，啟動輔助電加熱器81、82和循環泵85，從而通過附加空氣加熱器31提高進入熱泵室外換熱器3的空氣的溫度，提高供熱的運行效率，同時可以降低進入室外換熱器3的空氣的相對濕度，消除積霜現象。
如實施例2所述，本實施例中采用的電加熱儲熱水箱8構成的輔助熱源加熱空氣源所消耗的電能要遠低于直接在室內采用電加熱器所消耗的電能。
因為環境溫度一般在夜間達到最低，而此時一般是用電低峰，所以在實行用電分時段計費的地區，使用本裝置在用電低峰時通過電加熱器81、82向儲熱水箱8蓄熱，在氣溫較低時為室外換熱器3的附加空氣加熱器31提供熱源，可以使運行費用大大降低。
本實施例中的輔助熱源為電加熱儲熱水箱8同時是一個家庭熱水中心，可以全年提供生活熱水。
上述實施例為本發明的幾種具體實施方式
，僅用于說明本發明，而非用于限制本發明。
權利要求
1.一種空氣源熱泵空調系統，至少包括室內換熱器、膨脹閥、室外換熱器以及壓縮機，其特征在于，室外換熱器的外側附加一空氣加熱器，其熱源由輔助熱源提供，該空氣加熱器能夠升高與室外換熱器換熱的空氣的溫度。
2.如權利要求1所述的一種空氣源熱泵空調系統，其特征在于，所述的輔助熱源可為電加熱器。
3.如權利要求1所述的一種空氣源熱泵空調系統，其特征在于，所述的輔助熱源可為太陽能加熱器。
4.如權利要求3所述的一種空氣源熱泵空調系統，其特征在于，所述的太陽能加熱器包括太陽能集熱器和儲熱水箱，該儲熱水箱的下部設有熱交換器，太陽能集熱器該熱交換器與水箱內的水換熱，該儲熱水箱內上部也設有熱交換器，該熱交換器和室外換熱器的附加空氣換熱器連接，把水箱的熱量傳遞給空氣加熱器。
5.如權利要求4所述的一種空氣源熱泵空調系統，其特征在于，所述的儲熱水箱內設有一個或一個以上的輔助電加熱元件。
6.如權利要求3所述的一種空氣源熱泵空調系統，其特征在于，所述的太陽能加熱器主要包括太陽能集熱器，該太陽能集熱器的熱量輸出端與空氣加熱器連接。
7.如權利要求3所述的一種空氣源熱泵空調系統，其特征在于，所述的輔助熱源可為電加熱儲熱水箱，該電加熱儲熱水箱內設有連接于空氣加熱器的熱交換器。
8.如權利要求1所述的一種空氣源熱泵空調系統，其特征在于，所述的室外換熱器為翅片管換熱器。
全文摘要
本發明涉及一種空氣源熱泵空調系統，其至少包括室內換熱器、膨脹閥、室外換熱器以及壓縮機，室外換熱器的外側附加一空氣加熱器，其熱源由輔助熱源提供，該輔助熱源能夠升高與室外換熱器換熱的空氣的溫度。利用本發明的空氣源熱泵空調系統，可以通過提高空氣源的溫度，提高寒冷的冬季供暖的效率，滿足室內的供熱需求，使空氣源熱泵空調系統可以適用于冬季溫度較低的地區。
文檔編號F24J2/00GK1525119SQ0310523
公開日2004年9月1日 申請日期2003年2月25日 優先權日2003年2月25日
發明者江希年 申請人:北京中科能能源高科技有限公司