製冷劑側切換汙水源熱泵系統的製作方法

2023-09-18 11:35:25 2

專利名稱：製冷劑側切換汙水源熱泵系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及製冷劑側切換汙水源熱泵系統。
背景技術：
當前，能源緊缺已經成為嚴重製約我國經濟社會發展的關鍵問題，節能作為國家 能源戰略的一個重要組成部分，受到了越來越多的關注，其中空調系統是電耗的重要組成 部分。從降低運行費用、節省能源、減少排放CO2排放量來看，當前市場上均採用電能驅動 的熱泵機組。從冷(熱)源的角度來區分，當前市場熱泵機組可以分為空氣源熱泵和地源 熱泵兩大類。但是上述兩種熱泵機組均存在不同方面的缺陷，致使產品應用範圍受阻1、風冷熱泵機組風冷冷熱水機組是以空氣源為冷熱源，可省去冷卻水系統，系統設計簡單，施工方 便。但是，由於外部環境變化多端，長期以來的理論和實踐均表明，空氣源熱泵系統有以下 缺點1. 1、區域性限制強。受冬季環境溫度較低影響，機組在黃河流域、華北、西北等地 區將無法在冬季正常工作；1. 2、制熱時蒸發器易結霜。由於空氣源熱泵冬季採用空氣作為熱源，所以，隨著室 外溫度的降低，空氣中的水分就會析出並依附於蒸發器表面形成霜層。蒸發器傳熱熱阻增 加，嚴重影響壓縮機以及熱泵整體的性能，同時，除霜帶來的額外費用還將降低空氣源熱泵 的經濟性；1. 3、空氣源熱泵除霜系統複雜。空氣源熱泵冷熱水機組在除霜易出現低壓保護、 液壓縮、除霜水不易流盡、除霜時間過長等現象，並導致室內溫度波動過大；1. 4、制熱性能受環境溫度影響大，制熱效率低。系統的制熱量隨著外溫的下降而 迅速下降，而需熱量卻隨著外溫的下降而迅速上升，當外界溫度很低時，系統的制熱量將小 到無法滿足這些地區的冬季採暖需求；與此同時，隨著室外環境溫度的降低，機組COP急 劇下降、壓縮機的壓比會越來越大，導致排氣溫度不斷升高，長期運行必然會嚴重損壞壓縮 機。1. 5、四通閥內部容易洩漏，且機械部件容易卡死，機組效率、可靠性差。綜上所述，空氣源熱泵無法解決冬季寒冷氣候條件下影響熱效率根本問題，如結 霜、化霜、運行效率低、四通閥可靠性差等問題，產品使用範圍較窄。2、水(地)源熱泵機組水地源熱泵利用地下水和土壤常年溫度可穩定在較高水平這一特性，解決了空氣 源熱泵冬季換熱器結霜、化霜需要導致熱泵結構複雜及運行轉換麻煩與系統運行不可靠並 降低壓縮機壽命等問題，同時還極大的提升了機組的運行能效比。但是由於水地源熱泵對 地下水破壞嚴重，且初投資大，極大地限制了產品的推廣與應用2. 1、機組效率分析。如果採用直接開採地下水，相對來說，在夏季時候，由於冷卻 水溫度相對較低，機組有個較好的冷源，機組運行效率較高，冬季的時候，由於地下水熱源溫度較高，機組可以獲得很高的運行效率；但是如果採用地源熱泵，冬季的時候，由於地面 溫度較低，且換熱效率差，其經過地埋管換熱後的熱源將在0 °C左右，與水源熱泵機組相比， 機組運行效率將大幅下降。2. 2、地下水開採費用昂貴，使用受限。地源熱泵需佔用大面積土地，施工難度大， 且造價昂貴，地下埋管、或打井的費用將在遠高於機組本身的成本。2. 3、地下水開採容易造成地下水質汙染。水源熱泵對地下水資源會產生汙染和浪 費，在水、地源熱泵空調系統在推廣應用中發現，水源熱泵由於井水不能100%回灌，導致寶 貴的地下水被排入城市下水道，嚴重浪費地下水資源。由取水井抽取的地下水經過水源熱 泵機組提取能量之後，被返回至回水井的過程中，將長年沉睡在地下與世隔絕清潔的地下 水與空氣暴氣循環被氧化，增加了地下水與空氣中氧分子接觸機會，導致地下水中氧化鐵 含量逐漸增大，使地下水變成紅褐色的鐵鏽水，嚴重地汙染和破壞了地下水資源；2. 4、機組製冷、制熱通過外部水路閥門進行切換，水系統管路設計複雜，製冷制熱 切換時候使用側、外部熱源側水質容易混淆，給使用側水路造成汙染。3、上述各種熱泵優缺點風冷螺杆的最突出的優點是空氣免費、取之不盡、用之不竭。但結霜、化霜、運行 效率低、四通閥可靠性差等問題能效比太低成為了致命缺陷，而水源熱泵雖然在運行效率 上有明顯優勢，但工程投資大，且對地下水質有破壞，使該產品的應用推廣受到了極大的限 制。

發明內容
本發明的目的在於提供製冷劑側切換汙水源熱泵系統，通過製冷劑側切換達到制 冷、制熱需求的高效、無汙染的熱泵機組，同時要解決現有風冷熱泵的結霜、化霜、運行效率 低、四通閥可靠性差、能效比低等缺陷，且要解決水源熱泵工程投資大，對地下水質有破壞 缺陷。為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的製冷劑側切換汙水 源熱泵系統，包括冷媒壓縮機、使用側換熱器、節流裝置、乾燥過濾器、熱源側換熱器，製冷 迴路為從冷媒壓縮機的出口通過第一手動截止閥進入熱源側換熱器的第一冷媒進口，從 熱源側換熱器的第一冷媒出口依次通過第二手動截止閥、乾燥過濾器、節流裝置、第三手動 截止閥後進入使用側換熱器第二冷媒入口，再從使用側換熱器的第二冷媒出口經過第四手 動截止閥後回到冷媒壓縮機；制熱迴路為從冷媒壓縮機的出口通過第五手動截止閥進入 使用側換熱器的第三冷媒入口，從使用側換熱器的第三冷媒出口依次通過第六手動截止 閥、乾燥過濾器、節流裝置、第七手動截止閥後進入熱源側換熱器的第四冷媒入口，再從熱 源側換熱器的第四冷媒出口通過第八手動截止閥後回到冷媒壓縮機。優選的，所述節流裝置為電子膨脹閥；能較好的在低溫環境工作。優選的，所述冷媒壓縮機為螺杆式壓縮機；螺杆式壓縮機可靠性高、操作維護方 便、動力平衡好、適應性強。優選的，所述使用側換熱器、熱源側換熱器均為滿液式換熱器；滿液式換熱器效率 高、性能可靠、操作方便、維護保養簡單，有效降低了用戶管理成本。與現有技術相比，本發明的優點是通過控制手動截止閥的開關來實現機組製冷、制熱運行模式的切換，無四通閥卡死故障、洩漏率低的問題，且成本較低，安全可靠，操作方 便；可以以原生汙水為冷(熱)源，確保汙水、空調水分別在固定的換熱器內流動，避免了普 通的外部切換水源熱泵機組因製冷、制熱水路切換而帶來的二次汙染問題，不會對地下水 質造成任何危害，實現真正的變廢為寶，汙水直接近換熱器，無中間換熱損失，提高了機組 的運行效率，汙水熱量得到充分利用，與常規的通過中間熱交換器換熱相比，直接採用汙水 進蒸發器可提升機組運行效率10%以上，熱源豐富、綠色環保，同時又節省了中間換熱的投 資成本。


圖1為本發明製冷劑側切換汙水源熱泵系統的工作流程示意圖。
具體實施例方式參閱圖1為本發明製冷劑側切換汙水源熱泵系統的實施例，製冷劑側切換汙水源 熱泵系統，包括冷媒壓縮機1、使用側換熱器2、節流裝置3、乾燥過濾器4、熱源側換熱器5。製冷迴路為從冷媒壓縮機1的出口通過第一手動截止閥Vl進入熱源側換熱器5 的第一冷媒進口，從熱源側換熱器5的第一冷媒出口依次通過第二手動截止閥V2、乾燥過 濾器4、節流裝置3、第三手動截止閥V3後進入使用側換熱器2第二冷媒入口，再從使用側 換熱器2的第二冷媒出口經過第四手動截止閥V4後回到冷媒壓縮機1 ；制熱迴路為從冷媒壓縮機1的出口通過第五手動截止閥V5進入使用側換熱器2 的第三冷媒入口，從使用側換熱器2的第三冷媒出口依次通過第六手動截止閥V6、乾燥過 濾器4、節流裝置3、第七手動截止閥V7後進入熱源側換熱器5的第四冷媒入口，再從熱源 側換熱器5的第四冷媒出口通過第八手動截止閥後回到冷媒壓縮機1。上述節流裝置3為電子膨脹閥，所述冷媒壓縮機1為螺杆式壓縮機，所述使用側換 熱器2、熱源側換熱器5均為滿液式換熱器，所述熱源側換熱器5內使用的熱源為原生態汙 水。上述熱源側換熱器可以使用原生汙水為冷(熱)源，汙水常年溫度穩定在15 25 度之間，夏(冬)天是現在發現的最好的冷(熱)源，機組效率是所有同類產品中最高的。製冷的時候開啟第一、二、三、四手動截止閥，關閉第五、六、七、八手動截止閥；制 熱的時候開啟第五、六、七、八手動截止閥，關閉第一、二、三、四手動截止閥；汙水在熱源側 換熱器內流過，冷卻水在使用側換熱器內流過。以上所述僅為本發明的具體實施例，但本發明的技術特徵並不局限於此，任何本 領域的技術人員在本發明的領域內，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發明的專利範圍之中。
權利要求
製冷劑側切換汙水源熱泵系統，其特徵在於包括冷媒壓縮機(1)、使用側換熱器(2)、節流裝置(3)、乾燥過濾器(4)、熱源側換熱器(5)，製冷迴路為從冷媒壓縮機(1)的出口通過第一手動截止閥(V1)進入熱源側換熱器(5)的第一冷媒進口，從熱源側換熱器(5)的第一冷媒出口依次通過第二手動截止閥(V2)、乾燥過濾器(4)、節流裝置(3)、第三手動截止閥(V3)後進入使用側換熱器(2)第二冷媒入口，再從使用側換熱器(2)的第二冷媒出口經過第四手動截止閥(V4)後回到冷媒壓縮機(1)；制熱迴路為從冷媒壓縮機(1)的出口通過第五手動截止閥(V5)進入使用側換熱器(2)的第三冷媒入口，從使用側換熱器(2)的第三冷媒出口依次通過第六手動截止閥(V6)、乾燥過濾器(4)、節流裝置(3)、第七手動截止閥(V7)後進入熱源側換熱器(5)的第四冷媒入口，再從熱源側換熱器(5)的第四冷媒出口通過第八手動截止閥後(V8)回到冷媒壓縮機(1)。
2.如權利要求1所述的製冷劑側切換汙水源熱泵系統，其特徵在於所述節流裝置(3) 為電子膨脹閥。
3.如權利要求1所述的製冷劑側切換汙水源熱泵系統，其特徵在於所述冷媒壓縮機 (1)為螺杆式壓縮機。
4.如權利要求1所述的製冷劑側切換汙水源熱泵系統，其特徵在於所述使用側換熱 器(2)、熱源側換熱器(5)均為滿液式換熱器。
全文摘要
本發明公開了製冷劑側切換水源熱泵系統，製冷迴路為從冷媒壓縮機依次通過第一手動截止閥、熱源側換熱器、第二手動截止閥、乾燥過濾器、節流裝置、第三手動截止閥、使用側換熱器、第四手動截止閥後回到冷媒壓縮機；制熱迴路為冷媒壓縮機依次通過第五手動截止閥、使用側換熱器、第六手動截止閥、乾燥過濾器、節流裝置、第七手動截止閥、熱源側換熱器、第八手動截止閥後回到冷媒壓縮機。本發明的優點是通過控制手動截止閥的開關來實現機組製冷、制熱運行模式的切換，無四通閥卡死故障、洩漏率低的問題，且成本較低，安全可靠，操作方便，直接採用汙水進蒸發器可提升機組運行效率10％以上，熱源豐富、綠色環保，又節省了中間換熱的投資成本。
文檔編號F25B30/06GK101949618SQ20101029847
公開日2011年1月19日 申請日期2010年10月8日 優先權日2010年10月8日
發明者徐烽烽, 楊松傑, 潘祖棟, 王堅 申請人:浙江盾安人工環境股份有限公司