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一种带暖气片的直接冷凝供暖空气源热泵装置

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-11-04 11:36:08

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”融合创新制冷产业科技服务团| 孙裕坤 | 2022-11-15 15:48:18

项目组在前期研究的基础上,依据传热学基本原理并综合考虑舒适性、实用性等因素,提出适合住宅采暖的自然对流末端,开发出热管耦合式和丝管式新型结构的散热末端。通过将工质热量直接送入室内换热器,室内换热器利用自然对流和辐射的方式将热量传递给室内。较传统型式,工质直接加热,减少了传热环节,省去了水循环系统,加热速度更快且能效比更高。利用热管优良的传热性能,开发出热管耦合热辐射末端。构造特征是将热泵冷凝直接插入热管式散热器的底部,热管内部充注第二工质。热管和热泵彼此工质隔离,密封焊接,热泵高温的工质将热量传递到热管底部液态工质,液态工质气化将热量传递到热管内部空间,经表面以自然对流和辐射的形式传递给室内。

针对住宅研究出带自然对流末端的热泵系统,包括热管式和丝管式末端。最大程度减小了主机与末端的传热温差,具有无水不需防冻的优势。系统制热性能系数高于常规系统15%以上;系统启动速度快,末端的温度均匀性更好舒适度更高;此外,末端的模块化生产大幅度降低了制造成本和安装成本。

热泵作为一种节能装置日益受到重视,并被认为是节能减排的有效手段。热泵由于夏季可以制冷,冬季可以提供热量,操作方便而被广泛使用。但当室内机采用同一个风机盘管时,夏季制冷尚可,冬季制热时吹出干热风使人的舒适感降低。研究表明,制热的最理想型式还是辐射式供暖。

目前,家用小型空气源热泵一般采用制冷剂加水循环式,通过水泵循环将冷量或热量输送到室内。这样的设计需要对制冷剂系统和水系统协调准确控制,且对其稳定性要求较高,稍有不慎就会停机保护。极端天气下水的防冻是一个着重考虑的大问题。此外,冬季除霜时采用制冷剂逆流除霜,室内的温度波动较大。

综上所述,为了解决空气源热泵在上述问题,即系统复杂,水防冻问题突出,制热舒适感差,以及蒸发器结霜和效率运行低等技术问题,需要对现有热泵进行进一步的改进与创新。 

团队包含教授1名,副高级职称4名。目前在读博士研究生3名,硕士研究生20余名。项目团队长期从事制冷、空调设备循环机理和性能改善等方面的理论研究和新技术研发,以及多组分低沸点介质热虹吸管循环机理及其利用自然冷源特性的研究。在国内外率先展开适合寒冷气候的空气源热泵循环机理和工作特性研究,提出了准二级压缩-喷射复合热泵系统和复合热管散热末端的热泵供热系统。近年来,承担国家自然科学基金、国家重点研发计划和企业委托等科研项目10余项;公开发表学术论文80余篇,其中在Energy Conversion and Management、International Journal of Refrigeration、Energy and Buildings, Applied Thermal Engineering等本领域重要期刊上发表论文20余篇;获得专利近30项,其中授权发明专利10项。项目团队的部分研究成果已经应用于同方人工环境、珠海格力和青岛海尔等知名公司的技术研发,获得北京市科学技术奖等科技奖励3项。

本项目研究的一种带暖气片的直接冷凝供暖空气源热泵装置,以解决现有热泵供热舒适性差,系统复杂稳定性差,水路防冻保温不好彻底解决的问题。在系统中使高温制冷剂气体直接冷凝辐射供暖,利用多个四通换向阀的组合实现夏季风机盘管供冷和冬季暖气片供暖的切换,有效提高整个热泵系统的效率和运行安全性。

希望以技术转让的形式与企业进行合作。