一种具有余热回收功能的热泵空调系统的制作方法

本发明涉及热泵空调系统领域，具体涉及一种具有余热回收功能的热泵空调系统。
背景技术：
：随着新能源动力汽车的热度上升，空调实际上也已成为了新能源动力汽车实用化、市场化的重大瓶颈之一，单独使用电力制冷和采暖将会使电动汽车和燃料电池汽车的可行驶里程至少减少50％，如此，就连传统典型的城市交通都已难以应对。与此同时，在高效和环保方面，一些电动车和混合动力汽车以尽量减少使用燃料来满足动力要求，如某些混合动力汽车在发动机模式时将多余机械能转化为电能给电池充电，充电完成后便切换为电动模式进行电力驱动。正因如此，要在这类多驱动模式的新型动力汽车上满足汽车空调的能量问题又成为了空调行业的一个新的挑战，因此，余热与汽车空调之间的关系成为了新能源汽车发展过程中的必经之路。如果没有好的方案进行解决，汽车余热——空调与动力将会成为新能源汽车市场化、产业化的一大制约因素。随着汽车行业的不断发展进步，电动车、混合动力汽车、燃料电池汽车和其他类型的低排放汽车将会成为国内外市场的主流，对于这些新一代的环保型汽车，由于本身动力远小于传统动力驱动汽车，能够供给汽车空调的能量更是有限了；再加上室外气温不总是恒定的，因此在许多情况下电动汽车和混合动力汽车不得不牺牲自身的驱动性能来提供汽车空调的采暖或制冷。所以，一套能够利用发动机余热辅助空调工作的高效汽车空调系统对于新能源汽车的市场开拓极其重要。电动汽车乘员舱的有效制热是防止行驶距离缩短的一个重要因素。在电动汽车中，制热装置是必要的，以用来制热乘员舱的空气，因为像传统汽车发动机那样的高热源是不存在的。一般来说，电动汽车通常使用的是ptc(正温度系数)型电制热器。电制热系统，因为它不用进行设计修改和添加额外的设备，所以具有明显的低成本优势。然而，由于电ptc制热器的运行转换特性，它可以从电池中大量地提取出热量，这会导致在制热器工作时电动汽车行驶的范围大大降低。因此，要求电动汽车驾驶室具有一个有效制热系统，以尽量提升电动汽车的行驶范围。技术实现要素：为了解决上述存在的问题，本发明提供一种具有余热回收功能的热泵空调系统。本发明是通过以下技术方案实现：一种具有余热回收功能的热泵空调系统，包括油液循环模块、发动机冷却模块、蒸发器和压缩机，所述油液循环模块连通发动机冷却模块，所述发动机冷却模块设置在蒸发器一侧，所述蒸发器与室内冷凝器和室外冷凝器之间的管路上设置膨胀阀，所述蒸发器与压缩机之间的管路上设置气液分离器，所述压缩机分别连通室内冷凝器和室外冷凝器，所述室内冷凝器一侧还设置鼓风机；所述油液循环模块内设置平行流冷却器；所述发动机冷却模块内设置发动机冷却水泵和制冷剂。优选的，所述制冷剂由40％-65％水、10％-30％乙醇、15％-20％液态二氧化碳以及10％-20％烷基水杨酸铬组成。优选的，所述制冷剂优选的组份配比为：50％水、25％乙醇、15％液态二氧化碳以及10％烷基水杨酸铬。优选的，所述气液分离器包括容器，所述容器顶部设有出气口，所述容器底部设有可封闭的排污口，所述容器上连接有出气端位于容器内腔底部的进气管；所述容器内壁上连接有位于进气管出气端上方且上下间隔设置的上隔板和下隔板，所述上隔板和下隔板将容器内腔分隔成位于上隔板上方的出气腔、位于下隔板下方的进气腔和位于所述两隔板之间的过气通道；所述下隔板上设有将过气通道一端和进气腔连通的下进气口，所述上隔板上设有将过气通道另一端和出气腔连通的上进气口；所述下隔板上连接有下伸的且靠近下进气口设置的下立板，所述上隔板上连接有下伸的且靠近上进气口设置的上立板。优选的，所述压缩机采用120cm3定排量涡旋式压缩机。优选的，所述膨胀阀采用h型恒温膨胀阀。优选的，所述蒸发器采用中央循环管式蒸发器。优选的，所述鼓风机采用罗茨鼓风机。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明结构原理简单，能够有效的采用汽车废气余热进行制热，提高了热泵的供热能力，节省了能源。(2)本发明中采用的制冷剂制冷效果好，环保性强，对环境不造成破坏。(3)本发明采用的气液分离器稳定性好，气液分离效果好，能够进一步提高制冷效果。附图说明图1是本发明整体结构示意图；图2是本发明气液分离器结构示意图；图3为本发明的车乘员舱的瞬态温度变化曲线图；图4为本发明的压缩机工作功率、加热能力和制热能效比曲线图；图5为本发明的制热能效比曲线图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：如图1、图2所示，一种具有余热回收功能的热泵空调系统，包括油液循环模块1、发动机冷却模块2、蒸发器3和压缩机4，所述油液循环模块1连通发动机冷却模块2，所述发动机冷却模块2设置在蒸发器3一侧，所述蒸发器3与室内冷凝器6和室外冷凝器7之间的管路上设置膨胀阀8，所述蒸发器3与压缩机4之间的管路上设置气液分离器9，所述压缩机4分别连通室内冷凝器6和室外冷凝器7，所述室内冷凝器6一侧还设置鼓风机10；所述油液循环模块1内设置平行流冷却器5；所述发动机冷却模块2内设置发动机冷却水泵和制冷剂。其中，压缩机4采用120cm3定排量涡旋式压缩机；其结构紧凑、重量轻，可以高速旋转涡轮驱动的偏心轴。由于无吸入阀、排气阀，涡旋压缩机工作可靠、易于实现变速运动和可变排量技术。膨胀阀8采用h型恒温膨胀阀，恒温膨胀阀是自动阀，功能是根据蒸发器负载来对制冷剂进行流量的控制。通常蒸发器内负载越高，恒温膨胀阀允许的制冷剂流量越大，反之亦然。所以恒温膨胀阀能很好的提升压缩机的工作效率；本阀门选用h型恒温膨胀阀，阀门升程取决于蒸发器出口的制冷剂状况，质量流量取决于阀升程、过冷值和txv入口和出口压力值。蒸发器5采用中央循环管式蒸发器，其具有溶液循环好、传热速率快等优点。鼓风机10采用罗茨鼓风机；罗茨鼓风机系属容积回转鼓风机。这种压缩机靠转子轴端的同步齿轮使两转子保持啮合。转子上每一凹入的曲面部分与气缸内壁组成工作容积，在转子回转过程中从吸气口带走气体，当移到排气口附近与排气口相连通的瞬时，因有较高压力的气体回流，这时工作容积中的压力突然升高，然后将气体输送到排气通道。两转子互不接触，它们之间靠严密控制的间隙实现密封，故排出的气体不受润滑油污染。实施例一：本发明中，制冷剂由40％水、20％乙醇、20％液态二氧化碳以及20％烷基水杨酸铬组成。实施例二：制冷剂由65％水、10％乙醇、15％液态二氧化碳以及10％烷基水杨酸铬组成。实施例三：制冷剂由50％水、25％乙醇、15％液态二氧化碳以及10％烷基水杨酸铬组成。本发明中采用的制冷剂制冷效果好，环保性强，对环境不造成破坏。本发明中，气液分离器9包括容器11，所述容器11顶部设有出气口12，所述容器11底部设有可封闭的排污口13，所述容器11上连接有出气端位于容器内腔底部的进气管14；所述容器11内壁上连接有位于进气管出气端上方且上下间隔设置的上隔板15和下隔板16，所述上隔板15和下隔板16将容器11内腔分隔成位于上隔板15上方的出气腔17、位于下隔板16下方的进气腔18和位于所述两隔板之间的过气通道19；所述下隔板16上设有将过气通道19一端和进气腔18连通的下进气口20，所述上隔板15上设有将过气通道19另一端和出气腔17连通的上进气口21；所述下隔板16上连接有下伸的且靠近下进气口20设置的下立板22，所述上隔板15上连接有下伸的且靠近上进气口21设置的上立板23。本发明采用的气液分离器稳定性好，气液分离效果好，能够进一步提高制冷效果。实验例：在实验过程中，实时监控主要操作参数。为了计算和评价热泵循环的性能，测量了温度、压力和质量流量。此外，对功率输入进行精确测量以评价热泵的使用情况。下表显示了本研究中使用的测试条件。每个实验测得的空气温度和流量都完全稳定。名称条件环境温度(℃)0℃，10.0℃，20.0℃冷凝器侧空气质量流率(kg/s)0.4蒸发器侧空气质量流率(kg/s)0.12制冷剂r-134a图3显示了汽车乘员舱的瞬态温度变化，由于目标温度设置的是24℃，可以看到乘员舱无论是0℃还是20℃，都能在较短时间内达到目标温度左右。因此本发明具有可行性和有效性。图4显示了压缩机工作功率、加热能力和制热能效比cop根据室外温度的变化规律。通常，加热能力和制热能效比随着室外温度的升高而增加。然而，在本研究中，txv的作用是根据调节的压力降来自动控制室外温度变化，由图a所示，可以看出0℃时的压降更大，因此在制冷能效比上处于较小的值。因此，当室外温度由20℃降低0℃时，图5所示制热能效比下降了约24.0％。室外温度为0℃时，制热能效比可达到3.28。所设计的系统能够满足要求。由于能效比越高，系统耗能越低。本系统在追求高cop的同时也在追求低能耗，从上述结果来看，本系统在20℃时能效比可达4.32，高于3.6达到了国家一级能效等级。虽距离特佳地源热泵中央空调至少5.0的能效比还差很远，但已远远超过普通空调甚至一半的热泵空调能效比。以10℃时3.76的能效比为范本，压缩机消耗功率为1kw，通过下述公式的变形进行计算可得出此温度下的制热量：式中，qw——制热量wcomp——制热消耗功率计算得出qw＝3770w。可用于工程应用。经过以上通过稳态和瞬态工况测试热泵的性能表明本文设计的具有余热回收功能的空调热泵系统可以作为汽车乘员舱采暖的加热系统。本发明结构原理简单，能够有效的采用汽车废气余热进行制热，提高了热泵的供热能力，节省了能源。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12