一種高能效比的熱泵系統的製作方法

2023-08-10 04:50:51 2

一種高能效比的熱泵系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高能效比的熱泵系統，其中主迴路輸入循環管道通過系統主迴路手動蝶閥與主迴路動力驅動循環泵及泵體前後側的軟連接、Y形除汙器組成一個系統主體自閉輸入循環迴路，它還包括動力源模擬熱、冷媒輸出裝置，動力源模擬熱、冷媒輸出裝置通過手動閘閥、Y形除汙器、小功率循環泵及電動閘閥與系統主體自閉輸入循環迴路中的主迴路動力驅動循環泵前、後側主管道相連接，主迴路動力驅動循環泵後側主管道通過單向止回閥、手動閘閥與動力源模擬熱、冷媒輸出裝置的回水端連通。本實用新型優點在於可有效提高熱泵系統運行中的能效比及提高工況輸出效果水平，可降低設施投資費用、節約場地佔用面積，便於推廣應用。
【專利說明】一種高能效比的熱泵系統

【技術領域】
[0001] 本實用新型屬於熱泵【技術領域】，尤其涉及一種高能效比的熱泵系統。

【背景技術】
[0002] 多年來，在熱泵系列產品及系統應用技術的發展上，一般都是注重熱泵機本身結 構及外形的改變，特別是從使用過程中的節能降耗方面看，熱泵機能效比性能的提高，現在 幾乎是達到了極致，空氣源熱泵的能效比1:3. 2左右，地源熱泵的能效比是1:4左右。另外， 地源熱泵系統技術應用較空氣源熱泵系統在我國長江以北區域具有一定的環境適應性，但 在實際的普及推廣中，卻存在著地下水資源不足及地埋管熱交換佔用場地面積過大的問 題，尤其是與空氣源熱泵應用的情況相似，都不同成度存在著電力消耗過高、使用效果也不 是完全理想等問題，因此也對熱泵機系統技術的普及和推廣造成了不利的影響。
[0003] 這就迫切需要一種新型的高能效比的熱泵系統，可從系統應用技術上及可利用的 外部條件上著手解決，進一步提1?熱慄機中的技術能效比，提1?熱慄系統應用中實際工況 運行效果，以實現熱泵系統應用中技術、經濟效益的最大化。 實用新型內容
[0004] 本實用新型的目的在於提供一種高能效比的熱泵系統，可有效提高熱泵系統運行 中的能效比及提高工況輸出效果水平，而且有利於保護地下水資源及降低設施投資費用、 縮短項目建設周期和節約場地佔用面積，便於推廣應用。
[0005] 為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案：一種高能效比的熱泵系統， 包括系統主體循環迴路，所述系統主體循環迴路包括主迴路循環管道61、62、63、64,主迴路 循環管道61上依次設置有系統主迴路手動蝶閥1、系統主迴路手動蝶閥5、系統主迴路單向 止回閥9和系統主迴路手動蝶閥13,主迴路循環管道62上依次設置有系統主迴路手動蝶閥 2、系統主迴路手動蝶閥6、系統主迴路單向止回閥10和系統主迴路手動蝶閥14,主迴路循 環管道63上依次設置有系統主迴路手動蝶閥3、系統主迴路手動蝶閥7、系統主迴路單向止 回閥11和系統主迴路手動蝶閥15,主迴路循環管道64上依次設置有系統主迴路手動蝶閥 4、系統主迴路手動蝶閥8、系統主迴路單向止回閥12和系統主迴路手動蝶閥16,主迴路循 環管道61位於系統主迴路手動蝶閥13的一端連通有主迴路輸入循環管道59,主迴路循環 管道61的另一端設置有作為空調系統輸出端的進、出水管道接口的主迴路輸出管道連接 法蘭37,主迴路循環管道63位於系統主迴路手動蝶閥15的一端連通有主迴路輸入循環管 道60,主迴路循環管道63的另一端設置有作為空調系統輸出端的進、出水管道接口的主回 路輸出管道連接法蘭36，所述熱泵系統還包括熱泵機，熱泵機中的冷凝器及熱泵機蒸發器 通過機前側的熱泵機雙循環操控手動蝶閥與主迴路循環管道相連通，主迴路輸入循環管道 59上設置有系統主迴路手動蝶閥18,主迴路輸入循環管道60上設置有系統主迴路手動蝶 閥19,主迴路輸入循環管道59、60之間設置有主迴路動力驅動循環泵22,主迴路動力驅動 循環泵22的泵體前後側設置有軟連接21、23、Y形除汙器20,主迴路輸入循環管道59、60， 通過系統主迴路手動蝶閥18、19,與主迴路動力驅動循環泵22及泵體前後側的軟連接21、 23、Y形除汙器20組成一個系統主體自閉輸入循環迴路；
[0006] 所述熱泵系統還包括動力源模擬熱、冷媒輸出裝置47,動力源模擬熱、冷媒輸出裝 置47,通過手動閘閥49、Y形除汙器50、小功率循環泵65及手動閘閥51、53與所述系統主 體自閉輸入循環迴路中的主迴路動力驅動循環泵22前、後側主管道相連接，主迴路動力驅 動循環泵22後側主管道通過單向止回閥55、手動閘閥56與動力源模擬熱、冷媒輸出裝置 47的回水端連通。
[0007] 所述動力源模擬熱、冷媒輸出裝置47上設置有能夠控制電動調節閘閥52、54的閥 門開合度的溫度調節控制器48,主迴路輸入循環管道60中的回水管道處的設置有溫度傳 感器17,溫度傳感器17與所述溫度調節控制器48通過電控信號線58連接。
[0008] 所述熱泵機包括熱泵機38、39和40,熱泵機中的冷凝器41、43、45及熱泵機蒸發 器42、44、46通過機前側的熱泵機雙循環操控手動蝶閥24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、 34、35與主迴路循環管道61、62、63、64相連通。
[0009] 所述熱泵機38、39為空調熱泵機，熱泵機40為制熱水熱泵機。
[0010] 本實用新型的有益效果：本實用新型的方案設計是以地源熱泵機應用中原有的地 下水熱交換循環輸入模式，改為動力源模擬熱、冷媒輸出裝置模擬熱、冷媒介輔助交換輸入 新模式，系統輸入主體循環管道與新增主迴路動力驅動循環泵組成一個系統主體自閉輸入 循環迴路。動力源模擬熱、冷媒輸出裝置模擬熱、冷媒水體，流入自閉式系統主體自閉輸入 循環迴路的管道泵前、後端管道內，以求改變及調節系統主體自閉輸入循環迴路中的水體 溫度，確保熱泵機系統的正常、穩定運行。動力源模擬熱、冷媒輸出裝置，可根據用戶使用條 件的不同進行選擇，有地下水條件的可以選擇小型地源熱泵，單獨做為系統輸入迴路熱、冷 媒的供體，無法使用地下水的可選用小型空氣源熱泵機。夏季供冷熱泵機可採用冷卻塔輔 助動力源模擬系統，同樣可以達到提高系統能效比的使用目的。此外很多只需要在冬季供 暖、供熱的用戶，也可選擇使用鍋爐餘熱、熱力公司熱力交換水及其它外購熱水、工廠設備 循環冷卻水、電熱水等方式為模擬系統提供動力源，便於推廣應用；通過自動或人工調節， 可使系統主體自閉輸入循環迴路的水體溫度穩定在一個比較理想的數值上，促使熱泵系統 能夠穩定、高效運行在一個能效比較高的工況狀態下，因此能達到較好的節能降耗效果；當 手動調節或自控調節熱、冷媒水體注入主體輸入循環迴路水流量大小時，系統輸入迴路循 環水體溫度會隨之改變。冬季供暖及制熱可注入常溫水（40_85°C)，使其主體輸入迴路的 水溫保持在25°C左右時，熱泵主機系統運行能效比可達1:12以上，較普通地源熱泵系統節 約電能60%左右。經長期運行使用，已驗證出小機組的電功耗、可輸出大機組的供暖效果， 主機設備各項運行參數平穩、正常，受暖區域溫度效果也很理想，用戶電費也顯著下降。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本實用新型的系統原理圖。
[0012] 附圖中標示序號為：1、2、3、4、5、6、7、8、13、14、15、16、18、19為系統主迴路手動蝶 閥，9、10、11、12為系統主迴路單向止回閥，17為溫度傳感器，20為￥形除汙器，21、23為軟 連接，22為主迴路動力驅動循環泵，61、62、63、64為主迴路循環管道，59、60為主迴路輸入 循環管道，36、37為主迴路輸出管道連接法蘭，38、39為空調熱泵機，40為制熱水熱泵機， 41、43、45 為熱泵機冷凝器，42、44、46 為熱泵機蒸發器，24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、 34、35為熱泵機雙循環操控手動蝶閥，47為動力源模擬熱、冷媒輸出裝置，48為溫度調節控 制器，49、51、53、56為手動閘閥，52、54為電動調節閘閥，50為￥形除汙器，55為單向止回 閥，57、58為電控信號線，65為小功率循環泵。

【具體實施方式】
[0013] 圖1中主要顯示出本實用新型中系統主體輸出、入迴路中基本結構組成與新增設 動力源模擬熱、冷媒輸出裝置模擬熱、冷媒輔助交換循環迴路的系統結構關係，其它非主體 部分的功能設置不在本技術說明之列。
[0014] 如圖1所示，一種高能效比的熱泵系統，包括系統主體循環迴路，所述系統主體循 環迴路包括主迴路循環管道61、62、63、64,主迴路循環管道61上依次設置有系統主迴路手 動蝶閥1、系統主迴路手動蝶閥5、系統主迴路單向止回閥9和系統主迴路手動蝶閥13,主 迴路循環管道62上依次設置有系統主迴路手動蝶閥2、系統主迴路手動蝶閥6、系統主迴路 單向止回閥10和系統主迴路手動蝶閥14,主迴路循環管道63上依次設置有系統主迴路手 動蝶閥3、系統主迴路手動蝶閥7、系統主迴路單向止回閥11和系統主迴路手動蝶閥15,主 迴路循環管道64上依次設置有系統主迴路手動蝶閥4、系統主迴路手動蝶閥8、系統主迴路 單向止回閥12和系統主迴路手動蝶閥16,主迴路循環管道61位於系統主迴路手動蝶閥13 的一端連通有主迴路輸入循環管道59,主迴路循環管道61的另一端設置有作為空調系統 輸出端的進、出水管道接口的主迴路輸出管道連接法蘭37,主迴路循環管道63位於系統主 迴路手動蝶閥15的一端連通有主迴路輸入循環管道60,主迴路循環管道63的另一端設置 有作為空調系統輸出端的進、出水管道接口的主迴路輸出管道連接法蘭36,所述熱泵系統 還包括熱泵機38、39和40,所述熱泵機38、39為空調熱泵機，熱泵機40為制熱水熱泵機，該 熱泵機的設計組合可同時滿足空調及制熱水工況的不同需求，熱泵機中的冷凝器41、43、45 及熱泵機蒸發器42、44、46通過機前側的熱泵機雙循環操控手動蝶閥24、25、26、27、28、29、 30、31、32、33、34、35與主迴路循環管道61、62、63、64相連通。
[0015] 主迴路輸入循環管道59上設置有系統主迴路手動蝶閥18,主迴路輸入循環管道 60上設置有系統主迴路手動蝶閥19,主迴路輸入循環管道59、60之間設置有主迴路動力驅 動循環泵22,主迴路動力驅動循環泵22的泵體前後側設置有軟連接21、23、Y形除汙器20， 主迴路輸入循環管道59、60,通過系統主迴路手動蝶閥18、19,與主迴路動力驅動循環泵22 及泵體前後側的軟連接21、23、Υ形除汙器20組成一個系統主體自閉輸入循環迴路。
[0016] 所述熱泵系統還包括動力源模擬熱、冷媒輸出裝置47,動力源模擬熱、冷媒輸出裝 置47,通過手動閘閥49、Υ形除汙器50、小功率循環泵65及手動閘閥51、53與所述系統主 體自閉輸入循環迴路中的主迴路動力驅動循環泵22前、後側主管道相連接，主迴路動力驅 動循環泵22後側主管道通過單向止回閥55、手動閘閥56與動力源模擬熱、冷媒輸出裝置 47的回水端連通。
[0017] 所述動力源模擬熱、冷媒輸出裝置47上設置有能夠控制電動調節閘閥52、54的閥 門開合度的溫度調節控制器48,主迴路輸入循環管道60中的回水管道處的設置有溫度傳 感器17,溫度傳感器17與所述溫度調節控制器48通過電控信號線58連接。
[0018] 該高能效比的熱泵系統的控制方法包括系統主體自閉輸入循環迴路中的水體溫 度的人工調節方法和系統主體自閉輸入循環迴路中的水體溫度的自動調節方法，其中，
[0019] 系統主體自閉輸入循環迴路中的水體溫度的人工調節方法：通過人工調節手動閘 閥53和51的閥門開合度來實現改變系統主體自閉輸入循環迴路中水體溫度的高低，調節 時，先關閉電動調節閘閥54、52，再調大手動閘閥53的閥門開合度，同時調小手動閘閥51的 閥門開合度，手動閘閥53和51為逆向調節；
[0020] 系統主體自閉輸入循環迴路中的水體溫度的自動調節方法：通過人工設定溫度調 節控制器48控制電動調節閘閥52、54的閥門開合度來實現改變系統主體自閉輸入循環回 路中水體溫度的高低，調節時，先將手動閘閥49、56處於正常打開狀態，關閉手動閘閥51、 53,主迴路輸入循環管道60中的回水管道處的溫度傳感器17將其迴路中的水體溫度信號 通過電控信號線58反饋到溫度調節控制器48,溫度調節控制器48將該水體溫度信號與人 工設定值相比較後，通過電控信號線57來調節電動調節閘閥54、52的開合度，調大電動調 節閘閥54的閥門開合度，同時調小電動調節閘閥52的閥門開合度，電動調節閘閥52、54為 逆向調節。
[0021] 系統主迴路手動蝶閥1、2、3、4、5、6、7、8、13、14、15、16，系統主迴路單向止回閥9、 10、11、12，主迴路循環管道61、62、63、64及主迴路輸入循環管道59、60是組成系統主體循 環迴路的主要部件。主迴路輸出管道連接法蘭36、37為空調系統輸出端的進、出水管道接 口，可與後端空調的調配驅動裝置相連接。主迴路輸入循環管道59、60,通過系統主迴路手 動蝶閥18、19,可與前端的主迴路動力驅動循環泵22及泵體前後側的軟連接21、23、Y形除 汙器20組成一個系統主體自閉輸入循環迴路。冬季供暖時，系統主迴路手動蝶閥2、4、5、 7、13、15打開，手動蝶閥1、3、6、8、14、16關閉。夏季供冷時，系統主迴路手動蝶閥1、3、6、8、 13、 15打開，手動蝶閥2、4、5、7、14、16關閉。
[0022] 系統中共設置2臺空調熱泵機38、39和1臺制熱水熱泵機40,其中系統中熱泵機 冷凝器41、43、45及熱泵機蒸發器42、44、46,可通過機前側的熱泵機雙循環操控手動蝶閥 24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35與系統主迴路相連接。正常情況下，需要啟動任 意一臺熱泵機機組時，可將該臺熱泵機機組前的雙循環操控手動蝶閥打開，反之可以正常 關閉。若制熱水熱泵機40需要全年使用，除在動力源模擬熱、冷媒輸出裝置47熱媒輸出循 環使用外，夏季動力源模擬熱、冷媒輸出裝置47冷媒輸出循環的情況下，也可以保持制熱 水熱泵機40的正常運行使用。制熱水熱泵機40冷凝器45中輸出的制熱水，可通過機前雙 循環操控手動蝶閥32、33與系統外側保溫水箱設施管道相連接，組成一個完整的制熱水輸 出循環迴路。特殊情況下，需要接入地下水或夏季直接接入冷卻塔水循環，可完全關閉系統 主迴路輸入循環管道處手動蝶閥13、15,開啟系統主迴路輸入循環管道處另一端手動蝶閥 14、 16,可滿足系統輸入循環不同方式的正常轉換。
[0023] 動力源模擬輔助交換輸入模式的原理是：動力源模擬熱、冷媒輸出裝置47所輸出 的熱、冷媒水體，通過手動閘閥49、Υ形除汙器50、小功率循環泵65及手動閘閥53與系統 主體自閉輸入循環迴路中動力驅動循環泵22前、後側主管道相連接，動力驅動循環泵22的 泵體後側主管道通過單向止回閥55、手動閘閥56又循環回到動力源模擬熱、冷媒輸出裝置 47的回水端。正常情況下，系統主體自閉輸入循環迴路中的水體溫度調節，可通過人工調節 手動閘閥53、51、或通過人工設定溫度調節控制器48來控制電動調節閘閥52、54的閥門開 合度，讓系統熱泵機組運行在高能效比工況狀態下。主迴路輸入循環管道60中的回水管道 處的溫度傳感器17,可通過電控信號線58,將其迴路中的水體溫度信號反饋到溫度調節控 制器48,與人工設定值相比較，然後再通過電控信號線57來調節電動調節閘閥54、52的開 合度，以便掌控媒介水體的流量大小，來達到調控系統主體自閉輸入循環迴路水體的溫度 目的。正確的操控方式是，手動閘閥49、56可處於正常打開狀態，關閉手動閘閥51、53後， 才能使用電動調節閘閥52、54。手動狀態下操控，在關閉電動調節閘閥後，才能調節手動閘 閥，調大手動閘閥53的開合度，應同時調小手動閘閥51的開合度，與電動閘閥控制一樣，兩 閘閥是逆向調節的。
[0024] 系統主體自閉輸入循環迴路中的水體溫度通過自動調節或人工調節，可使主體自 閉輸入循環迴路的水體溫度穩定在一個比較理想的數值上，促使熱泵系統能夠穩定、高效 運行在一個能效比較高的工況狀態下，因此能達到較好的節能降耗效果。
[0025] 本實用新型著重從節能降耗的角度及提高熱泵機使用效果的技術方面改進，使熱 泵機不使用地下水熱交換輸入循環，而直接選用動力源模擬熱、冷媒輸出裝置，利用動力源 模擬媒介輔助交換輸入循環方式及主體自閉循環迴路後，可有效提高熱泵系統運行中的能 效比及提高工況輸出效果水平，可有利於保護地下水資源及降低設施投資費用、縮短項目 建設周期和節約場地佔用面積，尤其是在節能降耗方面，能讓用戶用得起，又感覺效果好， 在推廣普及工作起到一個積極推動作用。
[0026] 以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術方案，儘管參照上述實施例對 本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本實用新型進 行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和範圍的任何修改或局部替換，其均應 涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1. 一種高能效比的熱泵系統，包括系統主體循環迴路，所述系統主體循環迴路包括主 迴路循環管道（61)、（62)、（63)、（64)，主迴路循環管道（61)上依次設置有系統主迴路手 動蝶閥（1)、系統主迴路手動蝶閥（5)、系統主迴路單向止回閥（9)和系統主迴路手動蝶 閥（13)，主迴路循環管道￠2)上依次設置有系統主迴路手動蝶閥（2)、系統主迴路手動蝶 閥（6)、系統主迴路單向止回閥（10)和系統主迴路手動蝶閥（14)，主迴路循環管道（63) 上依次設置有系統主迴路手動蝶閥（3)、系統主迴路手動蝶閥（7)、系統主迴路單向止回 閥（11)和系統主迴路手動蝶閥（15)，主迴路循環管道￠4)上依次設置有系統主迴路手動 蝶閥（4)、系統主迴路手動蝶閥（8)、系統主迴路單向止回閥（12)和系統主迴路手動蝶閥 (16) ，主迴路循環管道（61)位於系統主迴路手動蝶閥（13)的一端連通有主迴路輸入循環 管道（59)，主迴路循環管道（61)的另一端設置有作為空調系統輸出端的進、出水管道接口 的主迴路輸出管道連接法蘭（37)，主迴路循環管道（63)位於系統主迴路手動蝶閥（15)的 一端連通有主迴路輸入循環管道（60)，主迴路循環管道（63)的另一端設置有作為空調系 統輸出端的進、出水管道接口的主迴路輸出管道連接法蘭（36)，所述熱泵系統還包括熱 泵機，熱泵機中的冷凝器及熱泵機蒸發器通過機前側的熱泵機雙循環操控手動蝶閥與主回 路循環管道相連通，其特徵在於：主迴路輸入循環管道（59)上設置有系統主迴路手動蝶閥 (18)，主迴路輸入循環管道（60)上設置有系統主迴路手動蝶閥（19)，主迴路輸入循環管道 (59) "60)之間設置有主迴路動力驅動循環泵（22)，主迴路動力驅動循環泵（22)的泵體前 後側設置有軟連接（21)、（23)、Y形除汙器（20)，主迴路輸入循環管道（59)、（60)，通過系統 主迴路手動蝶閥（18)、（19)，與主迴路動力驅動循環泵（22)及泵體前後側的軟連接（21)、 (23)、Υ形除汙器（20)組成一個系統主體自閉輸入循環迴路； 所述熱泵系統還包括動力源模擬熱、冷媒輸出裝置（47)，動力源模擬熱、冷媒輸出裝置 (47)，通過手動閘閥（49)、Υ形除汙器（50)、小功率循環泵（65)及手動閘閥（51)、（53)與 所述系統主體自閉輸入循環迴路中的主迴路動力驅動循環泵（22)前、後側主管道相連接， 主迴路動力驅動循環泵（22)後側主管道通過單向止回閥（55)、手動閘閥（56)與動力源模 擬熱、冷媒輸出裝置（47)的回水端連通。
2. 根據權利要求1所述的高能效比的熱泵系統，其特徵在於：所述動力源模擬熱、冷媒 輸出裝置（47)上設置有能夠控制電動調節閘閥（52)、（54)的閥門開合度的溫度調節控制 器（48)，主迴路輸入循環管道（60)中的回水管道處的設置有溫度傳感器（17)，溫度傳感器 (17) 與所述溫度調節控制器（48)通過電控信號線（58)連接。
3. 根據權利要求2所述的高能效比的熱泵系統，其特徵在於：所述熱泵機包括熱泵機 (38)、（39)和（40)，熱泵機中的冷凝器（41)、（43)、（45)及熱泵機蒸發器（42)、（44)、（46) 通過機前側的熱泵機雙循環操控手動蝶閥（24)、（25)、（26)、（27)、（28)、（29)、（30)、（31)、 (32)、（33)、（34)、（35)與主迴路循環管道（61)、（62)、（63)、（64)相連通。
4. 根據權利要求3所述的高能效比的熱泵系統，其特徵在於：所述熱泵機（38)、（39) 為空調熱泵機，熱泵機（40)為制熱水熱泵機。
【文檔編號】F25B49/00GK203893500SQ201420281307
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】陳來成, 李濤, 陳靜茹 申請人:駐馬店市奧搏豪森假日酒店有限公司