一種雙效型地源熱泵三用機裝置的製作方法

2023-06-27 10:57:36

專利名稱：一種雙效型地源熱泵三用機裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種雙效型地源熱泵三用機裝置，屬於空調、供熱及熱泵技術設備領域。
背景技術：
空調系統的節能、環保問題日益引起全社會的重視，如何改進熱泵主機，充分利用節能 環保的能源進行空調供冷供熱，目前己有許多科研院所和企業採用各類地源熱泵系統進行了 大量研究和應用， 一套設備可解決夏季供冷和冬季供熱兩種需求，具體形式包括水源熱泵、 地源熱泵、江河湖海地表水及各種廢熱源等，近年來均取得了一定效果。目前水源熱泵系統 成功的應用實例較多，但是其對地下水的耗費和汙染是實際工程中和政策上必須強化研究和 監控的。地源熱泵不汙染和消耗地下水，但是受到地層狀況的限制，若存在堅硬的花崗巖等 複雜情況，打井費用增加過大，以致於失去其經濟性，同時目前許多地源熱泵廠家的產品僅 僅是基於原有水源熱泵甚至單冷機的設計，並未很好地與土壤源熱泵全年運行條件與要求很 好地結合起來，因此其綜合能效比及經濟性未能很好地加以實現。近年來也已經出現較多利 用江河湖海等地表水提取能量進行製冷、制熱的熱泵系統，但需在防腐蝕等方面進行更多的 研究才可真正走向成熟。目前利用熱泵運行中回收的冷凝熱以製取生活熱水這一技術的應用已經得到很多重視， 如何在大中型商用工程中實現這一功能，從而獲得廉價的生活熱水供應，許多廠家均採用部 分熱回收方式解決這一問題，其基本原理是將壓縮機排氣熱量中的高溫部分通過氟水換熱 器提前出來，加熱生活熱水。按照該方式，通常可獲得10% 15%左右的熱回收率，但難以達到某些廠家宣稱的20% 30%的比例，否則會導致排氣壓力很高，壓縮比過大，特別是在 冬季條件下更為嚴重，這一方面造成能效比EER(制熱量/輸入功率)大大降低而使耗電增大， 經濟性惡化，另一方面壓縮機等部件的故障率增大，壽命降低。因此生活熱水製取量少，節 能效果有限。為此，有必要尋求創新性的技術手段，在各類地源熱泵的系統設計與運行條件下，採用 一臺熱泵實現夏季同時供冷和制熱水，冬季同時高效採暖和制熱水，過渡季又可利用土壤源 及水源的能量高效制熱水，並且易於在空調系統的整體節能設計中實現其節能、環保的功能 與性能指標，更大幅度地提高採用各類地源熱泵全面實行空調供冷、採暖與製取生活熱水的 目的，以進一步提高其在實際工程中應用的經濟性，增強其與常規的燃氣鍋爐、集中供熱十 單冷機製冷模式的競爭優勢，從而為大規模工程應用奠定基礎。發明內容本實用新型的目的和任務是，對熱泵主機的冷凝器、蒸發器均通過結構優化設計與調整 以適應土壤源、地下水源、地表水源等各種地源熱泵的具體使用條件和要求，以專用設計的 生活熱水換熱器製取生活熱水，夏季可在製冷的同時免費獲得生活熱水，並且採用自來水進 入生活熱水換熱器直接提升到45 55"的直流式方式，避免了冷凝器置於蓄能罐內"悶燒" 導致熱泵綜合能效比下降較大的缺點。適應各類地源熱泵條件， 一機三用全面解決用戶的冷、 熱及熱水需求，最大程度地提高全年系統綜合能效，提高系統全壽命經濟效益。本雙效型地源熱泵三用機的蒸發器水路橫截面積適當加大，以適應夏季空調冷凍水按標 準運行與冬季地下井水水量適當加大的要求；常規冷凝器水路橫截面積減少，以實現夏季井水水量較小及冬季採暖水按標準運行的需要；另設生活熱水換熱器與常規冷凝器串、並聯混 合連接，該換熱器的製冷劑側橫截面積加大，水路橫截面積大為降低，以實現直流式而非"悶 燒"式制熱水。由於夏季可在停止地源井水供應的情況下同時供冷與制熱水，實現了供冷、 供熱兩種效用，因此稱之為"雙效型熱泵"。冬季可同時採暖與制熱水，過渡季則可由蒸發器 吸取地源井水的能量，由生活熱水換熱器高效制熱水。空調系統夏季供冷、冬季採暖與全年製取生活熱水由製冷劑系統電磁閥7、 8、 9和水路 轉換閥門組件(V1 V8)互相配合進行工況切換，採用土壤源時閥門V9、 V10開啟，採用 水源熱泵時閥門Vll、 V12開啟。本實用新型真正實現了利用各種地源能量進行空調供冷、採暖與制熱水，安全可靠，成 本低，適於大規模生產和應用，易於維護，設備系統壽命長，地域及氣候適應性廣，可取得 巨大節能、環保效益，並具有很高的經濟效益，工程應用價值極大。


圖1是本實用新型結構原理圖，圖2是本實用新型應用於工程實際的系統原理圖。 圖1、 2中各部件編號與名稱如下-熱泵主機l、壓縮機2、生活熱水換熱器3、常規冷凝器4、節流裝置5、蒸發器6、電磁 閥7、電磁閥8、電磁閥9、 土壤源熱泵換熱器IO、水源熱泵回水井ll、供水井12、地源水 循環水泵13、生活熱水加熱循環水泵14、生活熱水蓄能罐15、製冷制熱轉換閥門組件V1 V8、 土壤源熱泵水路閥門V9 V10、水源熱泵水路閥門V11 V12、空調水供水管A、回水 管B、地源井水供水管C、回水管D、生活熱水出水管E、進水管F、生活熱水供水管G、回 水管H。
具體實施方式
圖1是本實用新型結構原理圖，圖2是本實用新型應用於工程實際的系統原理圖。本實用新型的雙效型地源熱泵三用機裝置，由熱泵主機和製冷制熱水路轉換閥門組件構 成，其特徵在於熱泵主機(1)的冷凝換熱器組件(3、 4)由生活熱水換熱器(3)和常規冷 凝器(4)經製冷劑管路並聯或串聯而成，冷凝換熱器組件(3、 4)的製冷劑進口分別經電磁 閥(7、 8、 9)後聯結並與壓縮機(2)的出口相連，製冷劑出口經節流裝置(5)與蒸發器(6) 相連，蒸發器(6)的製冷劑出口與壓縮機(2)的吸氣口相連，生活熱水換熱器(3)的水路 進、出口分別與生活熱水的回水管或自來水補水管和供水管相連，常規冷凝器(4)和蒸發器 (6)的水路進出口分別經製冷制熱水路轉換閥門組件(Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8)與空調水供回水管(A、 B)、地下水或循環水供回水管(C、 D)相連。生活熱水換熱器(3)的製冷劑流道的橫截面積比同樣容量下的常規冷凝器大10%到100 %，生活熱水流道的橫截面積只有同樣容量下的常規冷凝器的15%到30%。蒸發器(6)和 常規冷凝器(4)可採用殼管式結構、套管式或板換式等結構，其中蒸發器(6)即可採用氟 流管內、水流管外，也可採用水流管內、氟流管外，當水流管內時，水流道的橫截面積比同 樣容量下的常規蒸發器大40%到100%，常規冷凝器(4)的水流道的橫截面積只有同樣容量 下的常規冷凝器的40%到70%。生活熱水換熱器(3)的製冷劑進管相連的電磁閥(7)為常閉型電磁閥，電磁閥(8)為 與電磁閥(7)互相聯動的常開型電磁閥，製冷制熱水路轉換閥門組件(Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8)的閥門(V5)為與電磁閥(7)互相聯動的常閉型電磁閥，電磁閥(9) 為與電磁閥(7、 8)互相聯動的常閉型或常開型電磁閥。空調系統夏季供冷與冬季採暖由水路轉換閥門組件(V1 V8)進行工況切換，採用土壤 源時閥門V9、 V10開啟，採用水源熱泵時闊門Vll、 V12開啟。製冷劑系統釆用電磁閥7、 8、 9配合實現工況的轉換。共有5種工作模式(1) 夏季單獨供冷模式電磁閥7、 9關閉，8開啟，水路閥門V5開啟，由地源井水對壓 縮機排氣進行冷卻；(2) 夏季同時供冷與制熱水模式電磁閥7、 9開啟，8關閉，水路闊門V5關閉，地源井 水切斷，壓縮機排氣由生活熱水冷卻；(3) 冬季單獨採暖模式電磁閥7、 9關閉，8開啟，由壓縮機排氣對採暖系統提供熱量；(4) 冬季同時採暖與制熱水模式電磁閥7、 8均開啟，9關閉，由壓縮機排氣對生活熱水 和採暖系統提供熱量； (5)單獨制熱水模式電磁閥7、 9開啟，8關閉，水路閥門V5開啟，採用地源井水作為 熱源，由壓縮機排氣對生活熱水進行加熱。
權利要求1、 一種雙效型地源熱泵三用機裝置，由熱泵主機和製冷制熱水路轉換閾門組件構成，其特 徵在於熱泵主機(1)的冷凝換熱器組件(3、 4)由生活熱水換熱器(3)和常規冷凝器(4)經製冷劑管路並聯或串聯而成，冷凝換熱器組件(3、 4)的製冷劑進口分別經電磁 閥(7、 8、 9)後聯結並與壓縮機(2)的出口相連，製冷劑出口經節流裝置(5)與蒸發 器(6)相連，蒸發器(6)的製冷劑出口與壓縮機(2)的吸氣口相連，生活熱水換熱器(3)的水路進、出口分別與生活熱水的回水管或自來水補水管和供水管相連，常規冷凝 器(4)和蒸發器(6)的水路進出口分別經製冷制熱水路轉換閥門組件(Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8)與空調水供回水管(A、 B)、地下水或循環水供回水管(C、 D) 相連。
2、 如權利要求1所述的雙效型地源熱泵三用機裝置，其特徵在於所述的生活熱水換熱器(3) 的製冷劑流道的橫截面積比同樣容量下的常規冷凝器大10%到100%,生活熱水流道的 橫截面積只有同樣容量下的常規冷凝器的15%到30%。
3、 如權利要求1所述的雙效型地源熱泵三用機裝置，其特徵在於所述的蒸發器(6)和常規 冷凝器(4)可採用殼管式結構、套管式或板換式等結構，其中蒸發器(6)即可採用氟 流管內、水流管外，也可採用水流管內、氟流管外，當水流管內時，水流道的橫截面積 比同樣容量下的常規蒸發器大40%到100%，常規冷凝器(4)的水流道的橫截面積只有 同樣容量下的常規冷凝器的40%到70%。
4、 如權利要求1所述的雙效型地源熱泵三用機裝置，其特徵在於所述的生活熱水換熱器(3) 的製冷劑進管相連的電磁閥(7)為常閉型電磁閥，電磁閥(8)為與電磁閥(7)互相聯 動的常開型電磁閥，製冷制熱水路轉換閥門組件(Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8) 的閥門(V5)為與電磁閥(7)互相聯動的常閉型電磁閥，電磁閥(9)為與電磁閥(7、 8)互相聯動的常閉型或常開型電磁閥。
專利摘要一種雙效型地源熱泵三用機裝置，由熱泵主機和製冷制熱水路轉換閥門組件構成，其中熱泵主機的冷凝器、蒸發器均通過結構調整以適應土壤源、地下水源、地表水源等各種地源熱泵的具體使用條件和要求，以專用設計的生活熱水換熱器製取生活熱水，夏季可在製冷的同時免費獲得生活熱水，並且採用自來水進入生活熱水換熱器直接提升到45～55℃的直流式方式，避免了冷凝器置於蓄能罐內「悶燒」導致熱泵綜合能效比下降較大的缺點。本實用新型實現了適應各類地源熱泵條件，一機三用全面解決用戶的冷、熱及熱水需求，又達到了系統運行參數的優化與平衡，最大程度地提高全年系統綜合能效，降低能源消耗，具有很高的節能及經濟效益，工程應用價值極大。
文檔編號F25B30/00GK201021857SQ200720143178
公開日2008年2月13日 申請日期2007年4月11日 優先權日2007年4月11日
發明者張茂勇 申請人:張茂勇