一种空气源热泵用压缩机和空气源热泵的制作方法

1.本发明属于空调技术领域，具体涉及一种空气源热泵用压缩机和空气源热泵。


背景技术：

2.随着经济和社会的发展和人们生活水平的提高，人们对建筑内舒适性要求越来越高，空调也得到越来越广泛的应用
3.然而，关于空调系统的运行费用也成为用户关心的重点和行业研究的热点。目前空调系统(尤其是以空气源热泵为主机的空调系统)的能耗主要由三大部分组成：空调主机的能耗、水泵的能耗、及末端设备的能耗。其中在空调系统中，空气源热泵主机的能耗占比最大，因此提升空气源热泵主机的运行效率具有重要的节能意义。此外，在严寒地区由于冬季室外环境温度非常低，使得压缩机的吸气压力非常低，而用户侧需求的温度依然很高，这常常超过普通压缩机的压比范围，使得空气源热泵在该地区的应用受到很大的限制。现有技术中补气增焓技术和喷液冷却技术均属于准二级压缩技术，可以改善空气源热泵在低温环境中的制热性能，但是补气增焓技术虽然可以提升系统能效，但是对压缩机排气温度降低程度有限；喷液冷却技术虽然可以显著降低压缩机排气温度，但是对系统能效提升有限。


技术实现要素：

4.本发明提供一种空气源热泵用压缩机和空气源热泵，目的是解决现有技术中补气增焓技术对压缩机排气温度降低程度受限、喷液冷却技术对系统能效提升受限的问题；能够兼顾补气增焓技术的提升系统能效的优点、和喷液冷却技术的降低压缩机排气温度、保证机组低温制热能力的优点，既提升空气源热泵的能效，又保证空气源热泵的低温制热能力。
5.本发明具体包括如下方案：
6.第一方面，本发明提供一种空气源热泵用压缩机，包括壳体，所述壳体内由下至上依次设置第一动涡旋盘、第一定涡旋盘、第二动涡旋盘和第二定涡旋盘；所述第一动涡旋盘下方的所述壳体内空间构成低压腔，所述第一定涡旋盘和所述第二动涡旋盘之间的所述壳体内空间构成中压腔，所述第二定涡旋盘上方的所述壳体内空间构成高压腔；所述低压腔处所述壳体侧壁上开设低压吸气口，所述中压腔处所述壳体侧壁上开设中压补气口和中压喷液口，所述高压腔所述壳体侧壁上开设高压排气口；所述第一动涡旋盘和所述第二动涡旋盘均通过轴与电机转子连接，所述电机转子外设置电机定子。
7.而且，所述第一定涡旋盘上安装入口导叶阀。
8.而且，所述壳体内底部设置油池。
9.而且，所述壳体内顶部设置拦油网。
10.第二方面，本发明提供一种空气源热泵，包括本发明第一方面中任一项所述的空源热泵用压缩机，所述压缩机的所述高压排气口连通连接水侧换热器入口；所述水侧换热器出口分别连通连接经济器一侧入口、所述压缩机的中压喷液口；所述经济器一侧出口分
别连通连接风侧换热器入口、所述经济器另一侧入口；所述风侧换热器出口连通连接所述气液分离器入口，所述气液分离器出口连通连接所述压缩机的低压吸气口；所述经济器另一侧出口连通连接所述压缩机的中压补气口；所述气液分离器出口连通连接所述压缩机的所述低压吸气口。
11.而且，所述压缩机的所述高压排气口与所述水侧换热器入口、及所述风侧换热器出口与所述气液分离器入口均通过四通阀连通连接。
12.而且，所述经济器一侧出口与所述风侧换热器入口经主电子膨胀阀连通连接。
13.而且，所述经济器一侧出口与所述经济器另一侧入口经补气电子膨胀阀连通连接。
14.而且，所述水侧换热器出口与所述压缩机的中压喷液口经喷液电子膨胀阀连通连接。
15.而且，所述喷液电子膨胀阀与所述压缩机入口之间设置单向阀。
16.本发明的有益效果是：
17.本发明的空气源热泵用压缩机和空气源热泵，其空气源热泵用压缩机至少具有如下优势：(1)减少压缩过程中的过热损失，能效少，性能系数高。(2)提升了单位流量制冷剂在风侧换热器的换热能力；(3)压缩机转速低，噪声小，使用寿命长。其空气源热泵用压缩机能够兼顾补气增焓技术的提升系统能效的优点、和喷液冷却技术的降低压缩机排气温度、保证机组低温制热能力的优点。其空气源热泵能效提升，保证低温制热能力。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
19.图1为本发明的空气源热泵用压缩机结构示意图；
20.图2为本发明的空气源热泵结构示意图。
21.图中，1为压缩机，101为壳体，102为第一动涡旋盘，103为第一定涡旋盘，104为第二动涡旋盘，105为第二定涡旋盘，106为低压腔，107为中压腔，108为高压腔，109为低压吸气口，110为中压补气口，111为中压喷液口，112为高压排气口，113为轴，114为电机转子，115为入口导叶阀，116为油池，117为拦油网，118为电机定子，119为底座，2为四通阀，3为水侧换热器，4为经济器，5为主电子膨胀阀，6为风侧换热器，7为气液分离器，8为补气电子膨胀阀，9为喷液电子膨胀阀，10为单向阀。图1和图2中箭头所示为制冷剂流向。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.涡旋式压缩机是由固定的渐开线涡旋盘和呈偏心回旋平动的渐开线运动涡旋盘组成可压缩容积的压缩机。涡旋式压缩机由两个双函数方程型线的动、静涡旋盘相互咬合而成。在吸气、压缩、排气的工作过程中，静涡旋盘固定在机架上，动涡旋盘由偏心轴驱动并
由防自转机构制约，围绕静涡旋盘基圆中心，作设定半径的平面转动。气体通过空气滤芯吸入静涡旋盘的外围，随着偏心轴的旋转，气体在动、静涡旋盘啮合所组成的若干个月牙形压缩腔内被逐步压缩，然后由静涡旋盘中心部件的轴向孔连续排出。
24.以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
25.实施例1
26.如图1所示，本实施例提供一种空气源热泵用压缩机1，包括壳体101，壳体101内由下至上依次设置第一动涡旋盘102、第一定涡旋盘103、第二动涡旋盘104和第二定涡旋盘105；第一动涡旋盘102下方的壳体101内空间构成低压腔106，第一定涡旋盘103和第二动涡旋盘104之间的壳体101内空间构成中压腔107，第二定涡旋盘105上方的壳体101内空间构成高压腔108；低压腔106处壳体101侧壁上开设低压吸气口109，中压腔107处壳体101侧壁上开设中压补气口110和中压喷液口111，高压腔108壳体101侧壁上开设高压排气口112；第一动涡旋盘102和第二动涡旋盘104均通过轴113与电机转子114连接，电机转子114外设置电机定子118。
27.其中，第一动涡旋盘102、第一定涡旋盘103组合构成第一级涡旋盘。第二动涡旋盘104和第二定涡旋盘105组合构成第二级涡旋盘。
28.高压排气口112作为高温高压制冷剂气体出口，用于连通连接水侧换热器3入口。中压喷液口111作为中温中压制冷剂液体入口，用于连接水侧换热器3出口。低压吸气口109作为低温低压制冷剂气体入口，用于连通连接气液分离器7出口。中压补气口110作为中温中压制冷剂气体入口，用于连通连接经济器4另一侧出口。
29.该空气源热泵用压缩机1，能够兼顾补气增焓技术的提升系统能效的优点、和喷液冷却技术的降低压缩机排气温度、保证机组低温制热能力的优点。
30.其中，电机定子118是电动机静止不动的部分，电机定子118由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。电机定子118的主要作用是产生旋转磁场，而电机转子114的主要作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生(输出)电流。
31.实施例2
32.参照图1，实施例1的空气源热泵用压缩机1，可以进一步的，第一定涡旋盘103上安装入口导叶阀115。壳体101内底部设置油池116。壳体101内顶部设置拦油网117。
33.具体可以是，第一定涡旋盘103中心开孔，轴113穿过该开孔，入口导叶阀115安装在该开孔处。轴113和电机转子114、电机定子118均设置在壳体101内。油池116设置在低压腔106底部。拦油网117安装在高压腔108顶部。壳体101底部固定连接在底座119上。
34.大多数涡旋式压缩机，在实际运行时，都是在一定工况范围内工作，仅在一个工况点运行的情况较少。所以，除提高设计点的效率之外，提高涡旋式压缩机的调节性能，也是节约能源的有效途径之一。
35.入口导叶阀115，即，进口导叶阀，其作为入口调节阀门，用以调节冷媒流量，调节范围由0
°
(全开)到90
°
(全闭)。在入口导叶角度从小变大的过程中，增大了气体的流通空间，起到调控冷媒流量的作用。
36.实施例3
37.如图2所示，本实施例提供一种空气源热泵，包括上述实施例1或实施例2中任一项的空源热泵用压缩机1，压缩机1的高压排气口112连通连接水侧换热器3入口；水侧换热器3
出口分别连通连接经济器4一侧入口、压缩机1的中压喷液口111；经济器4一侧出口分别连通连接风侧换热器6入口、经济器4另一侧入口；风侧换热器6出口连通连接气液分离器7入口，气液分离器7出口连通连接压缩机1的低压吸气口109；经济器4另一侧出口连通连接压缩机1的中压补气口110；气液分离器7出口连通连接压缩机1的低压吸气口109。
38.经济器4作为换热器，通过制冷剂自身节流蒸发吸收热量从而使另一部分制冷剂得到过冷。经济器4工作原理为：来自冷凝器的高压液态制冷剂在进入经济器4后分为两部分，一部分通过节流，以热量膨胀的方式进行进一步冷却，去降低另一部分的温度，令其过冷，这些被稳定下来的过冷液体通过供液阀直接进蒸发器制冷。而另一部分未冷却的气态制冷剂通过经济器4与压缩机1的连通管道，重新进入压缩机1继续压缩，进入循环。经济器4通过膨胀制冷的方式来稳定液态制冷介质，以提高系统容量和效率。
39.实施例4
40.参照图2，实施例3的空气源热泵，可以进一步的，压缩机1的高压排气口112与水侧换热器3入口、及风侧换热器6出口与气液分离器7入口均通过四通阀2连通连接。经济器4一侧出口与风侧换热器6入口经主电子膨胀阀5连通连接。经济器4一侧出口与经济器4另一侧入口经补气电子膨胀阀8连通连接。水侧换热器3出口与压缩机1的中压喷液口111经喷液电子膨胀阀9连通连接。喷液电子膨胀阀9与压缩机1入口之间设置单向阀10。经济器4另一侧出口与压缩机1的中压补气口110之间也可以设置单向阀10。
41.以主要分析制热工况为例，上述任一实施例中的空源热泵用压缩机1，在空气源热泵中应用的工作原理为：
42.从压缩机1的高压排气口112排出的高温高压制冷剂气体，经四通阀2后，进入水侧换热器3冷凝放热后，变为高温高压的制冷剂液体，之后分为两路，分别进入流路a和流路b；
43.流路a：第一路低温高压的制冷剂液体，进入经济器4，并在经济器4中被过冷却为具有过冷度的高温高压的制冷剂液体，该具有过冷度的高温高压的制冷剂液体从经济器4中流出后，再次分为两路，分别进入流路a1和流路a2：
44.流路a1：一路具有过冷度的高温高压的制冷剂液体，经主电子膨胀阀5节流，变成低温低压的制冷剂液体后，流入风侧换热器6进行蒸发吸热，然后经气液分离器7后，变成低温低压的制冷剂气体，从压缩机1的低压吸气口109重新回到压缩机1，并在压缩机1中被第一级涡旋盘压缩为中温中压的制冷剂气体后，进入中压腔107。
45.流路a2：另一路具有过冷度的高温高压的制冷剂液体，经补气电子膨胀阀8节流(降温降压)后，流入经济器4的另一侧，吸收热量后，变为中温中压的制冷剂液体后，经压缩机1的中压补气口110流入压缩机1的中压腔107。
46.流路b：第二路低温高压的制冷剂液体，经喷液电子膨胀阀9节流(降温降压)后，制冷剂状态转换为中温中压的制冷剂液体，然后经压缩机1的中压喷液口111流入压缩机1的中压腔107。
47.流路a1、流路a2和流路b，三路制冷剂气体在压缩机1的中压腔107内混合后，进入第二级涡旋盘，被第二级涡旋盘压缩为高温高压的制冷剂气体后排出，如此不断循环。
48.通过调节补气电子膨胀阀8和喷液电子膨胀阀9的开度，可以控制中压腔107内制冷剂的状态点。
49.流路a2为补气流路a2，流路b为喷液流路b。进入补气流路a2的制冷剂，经补气电子
膨胀阀8节流后转换为低温制冷剂，流入经济器4，且在经济器4内吸收流路a流入经济器4制冷剂的热量，所以流路a流出的制冷剂具有更高的过冷度，其分为两路后，进入流路a1的制冷剂，进入风侧换热器6后，吸热效果更好。同时补气流路a2的制冷剂不参与第一级压缩，改善了压缩过程，使得压缩机1耗功得到节省，提升了制热循环的效率。
50.压缩机1—水侧换热器3—节流装置(主电子膨胀阀5)—风侧换热器6—压缩机1，构成主循环。大部分的制冷剂流经主循环。喷液流路b经喷液电子膨胀阀9节流降温降压后的、中温中压的制冷剂液体，其温度低于流路a经过经济器4降温后流出的具有过冷度的、高温高压的制冷剂液体，即，喷液流路b流出的制冷剂温度低于经第一级涡旋盘压缩后的流入流路a1的制冷剂。例如，流路a1流出的制冷剂经过第一级涡旋盘压缩后温度变为70℃，流路b流出的制冷剂温度是40℃，二者掺混后，制冷剂温度变为60℃；该制冷剂继续被第二级涡旋盘压缩，则排出时制冷剂的温度为100℃。而假如没有流路b，流路a1流出的制冷剂经过第一级涡旋盘压缩后温度变为70℃，该制冷剂继续被第二级涡旋盘压缩，则排出时候的温度为130℃。
51.需要说明的是，上述温度值仅为说明示例，实际运行中各温度值受压缩机工作状态、制冷剂种类等因素影响。可见，假如没有流路b，则压缩机1的高压排气口112排出的制冷剂温度会非常高，而流路b为压缩机1内部降温，使得压缩机1的排出的制冷剂温度相对于无流路b的情况大大降低。由于喷液流路b的制冷剂大幅降低了压缩机1的排气压力和温度，改善了压缩过程，使得压缩机1在更大的压比下能正常运行。
52.以r410a制冷剂为例：压缩机1吸气压力约为0.2～0.3mpa，为低压；压缩机1的排气压力为2.6～3.8mpa，为高压。
53.关于过冷度，每一种物质都有其自身的平衡结晶温度或者称为理论结晶温度，但是，在实际结晶过程中，实际结晶温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为过冷现象，两者的温度差值被称为过冷度，即，过冷度是指在一定压力下冷凝水的温度与相应压力下饱和温度的差值。过冷度的大小与冷却速度密切相关，冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度就越大；反之冷却速度越慢，过冷度就越小，实际结晶温度就更接近理论结晶温度。上述过冷度一般为2-3度，即比饱和状态制冷剂温度低2-3摄氏度。
54.出口压力与进气压力之比为压缩比。压缩机1本身的进排气压力以及最高承受压力均为预设的，最好不要超压。一般压缩机1出口会设置泄压装置。出口压力与用气量有关，用气量比排气量大时，出口压力会下降。
55.上述任一实施例的空气源热泵，通过流路a1的循环和补气流路a2、喷液流路b的循环，改善了整体运行性能；补气流路a2使得流路a1具有更高的过冷度，使其风侧换热器6中的换热能力更强。喷液流路b改善了压缩机的工况，降低压缩机功耗；通过各流路的结合应用，既增强了换热能力，又降低了压缩机功耗，大大提高系统的节能性。
56.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。