一種復疊式水源高溫熱泵熱水機組的製作方法

2023-04-29 08:59:31 1

專利名稱：一種復疊式水源高溫熱泵熱水機組的製作方法
技術領域：
本發明涉及製冷制熱設備，具體涉及一種復疊式水源高溫熱泵熱水機組。
背景技術：
目前，市場推廣的熱泵熱水才幾組大致分為以下幾類
1、 低溫熱泵熱水機組，生產45。C左右的熱水，以空氣、地下水或土i裡為熱源，主要用於供暖或生產。
2、 中溫熱泵熱水機組，生產溫度為55°C ~ 60。C的熱水，以空氣、地下水或土壤為熱源，主要用於洗浴或生活。
3、 水源高溫熱泵熱水機組，生產溫度為75°C 85。C的熱水，以低溫廢水或餘熱為熱源，主要用於工藝需求；這一技術由於所需的熱源溫度較高，應用場所受到很大的局限。
目前85。C左右的高溫熱水主要還是通過燃燒化學燃料或使用電加熱的手段獲取，燃燒化學燃料會向環境排放大量有害氣體，對環境造成極大傷害，此外，燃料價格的波動直接影響了這一方法的經濟效益。另外，目前國家正致力於取締小鍋爐，許多需要高溫熱水的企業只能通過電加熱的方式製取熱水，而電作為一種高品位能源，用於製取熱水的效率僅O. 95而已，無形中也是一種浪費。
因此，若能開發出新的熱泵技術，製取溫度相對較高的熱水，又具有相對較高的能效比，必能帶來很好的經濟效益和社會效益。

發明內容
本發明的目的就是為了解決上述現有技術中的不足，提供一種能把熱水提升到85。C,且工況運行穩定、能效比高、節能環保的復疊式水源高溫熱泵熱水機組。
本發明是通過以下技術手段予以實現
一種復疊式水源高溫熱泵熱水^U且，所述^l組包:fe中溫壓縮^L和高溫壓縮機、中溫冷凝器和高溫冷凝器、耦合換熱器、中溫膨脹閥、高溫膨脹閥、和水源蒸發器，上述部件構成獨立的中溫循環回3各和高溫循環迴路。
所述中溫壓縮機的一端依次連接中溫冷凝器、耦合換熱器、中溫膨脹閥和水源蒸發器，由水源蒸發器的製冷劑出口連接中溫壓縮機的另一端，上述部件構成中溫迴路。
所述高溫壓縮機的一端依次連接高溫冷凝器、高溫膨脹閥和耦合換熱器，由耦合換熱器的製冷劑出口連接高溫壓縮機的另一端，上述部件構成高溫回
路；
所述中溫冷凝器的水路和高溫冷凝器的水路串接。所述水源蒸發器為水換熱器，水換熱器上設有進、出水口，且該進水口
和出水口分別通過管道與熱源7JC相接。熱源水可以是地下水或地表水任一種。
為過濾掉介質中的雜質以保護設備管道上的配件免受磨損和堵塞，本發明在耦合換熱器與中溫膨脹閥之間串接第一過濾器。在高溫冷凝器與高溫膨脹閥之間串接第二過濾器。
更進一步地，所述耦合換熱器為殼管式或套管式或板式雙製冷劑耦合換
熱器；中溫迴路的製冷劑在其中冷凝放熱，高溫迴路的製冷劑在其中蒸發吸熱。
本發明所述的中溫冷凝器、高溫冷凝器為殼管式、套管式或板式任一種。本發明所述的水源蒸發器為殼管式、套管式或板式任一種。本發明所述的中、高溫膨脹閥為毛細管、熱力膨脹閥或電子膨脹閥任一種。
本發明相對現有技術本具有以下優點
1、機組分中溫側和高溫側兩個不同的系統，兩個獨立系統通過復疊換熱技術、雙製冷劑耦合換熱技術和水系統耦合技術整合於一體，當熱水溫度較低時，使用中溫側系統，獲取較高的能效比；當溫度上升到設定值時，兩個系統同時使用，通過復疊換熱技術和雙製冷劑耦合換熱技術把熱水進一步提升到85。C，並能在80。C進水、85。C出水這一工況長期、穩定運行。在設計工況下(80。C進水，85出水。C),才幾組的能效比可達2. 6以上。2、 由於空氣的溫溼度隨氣候的變化存在明顯的差異，尤其是季節分明的 地區，空氣溫溼度隨季節變化更為顯著，這對以空氣作為熱源的熱泵熱水機 組的設計和使用帶來一定局限，本發明在結構上簡單的變化即可實現利用恆 溫地下水作為熱源的熱水機組，可以實現水體的循環利用，運行過程無任何 有害物質排放，為用戶提供穩定、清潔的工業用高溫熱水。
3、 將中溫迴路與高溫迴路的水系統巧妙的連接在一起，避免了兩個水系 統分開設計所帶來的熱量損失、成本上升、體積增大等問題。


圖1為本發明的結構示意圖； 圖2為本發明的技術原理圖3是本發明的高溫冷凝器和低溫冷凝器串接原理圖之一； 圖4是本發明的高溫冷凝器和低溫冷凝器串接原理圖之二。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
如圖1、 2所示，本發明所述的復疊式水源高溫熱泵熱水機組是由相互獨 立的中溫系統和高溫側系統組成。 中溫系統配置如下
中溫壓縮機l、中溫冷凝器3、耦合換熱器5、中溫膨脹閥6、水源蒸發器8。
高溫側系統配置如下
高溫壓縮機2、高溫冷凝器4、高溫膨脹閥7、耦合換熱器5。
本發明所述的復疊式水源高溫熱泵熱水片幾組有兩個工況，即中溫工況和
兩溫工況。
1、中溫工況
(中溫壓縮機l開啟、高溫壓縮機2關閉)
開機檢測熱水溫度，當熱水溫度低於55。C時，啟動中溫系統，所述中溫 壓縮機1壓縮做功，將高溫高壓的氣態製冷劑送入中溫冷凝器3,並在其中 冷凝成高壓製冷劑液體，在冷凝過程中，逐漸把中溫冷凝器3中的水溫提升到55°C ,液態製冷劑在經過耦合換熱器5和中溫膨脹閥6的節流降壓後在 水源蒸發器8中蒸發，蒸發後的低溫低壓氣態製冷劑回到中溫壓縮機1,完 成中溫側系統循環。 2 、 南溫工況
(中溫壓縮才幾1開啟、高溫壓縮才幾2開啟)
當熱水溫度達到設定值後，在不停止中溫側系統的基礎上啟動高溫側系 統，即是進入了高溫工況。
所述高溫高壓的氣態製冷劑自高溫壓縮機2進入高溫冷凝器4,在其中 冷凝成液態並逐漸把熱水提升到85°C,液態製冷劑流出高溫冷凝器4,經過 高溫膨脹閥7的節流降壓後在耦合換熱器5中蒸發，蒸發後的氣態製冷劑回 到高溫壓縮才幾2中，完成高溫側的循環。
本發明的復疊式高溫熱泵熱水機組正常運行時，耦合換熱器5的換熱介 質是兩種不同的製冷工質。如圖3所示，機組運行時，高溫高壓的氣態中溫 製冷劑排出中溫壓縮機1後進入耦合換熱器5中冷凝，與此同時，高溫高壓 的液態高溫製冷劑經過節流後進入耦合換熱器5中蒸發。與以往的換熱形式 不同的是，在耦合換熱器5的殼管兩側都同時存在著製冷劑的相變過程。中 溫系統利用熱泵技術從熱源水中"R耳又低品位的熱量，並通過耦合換熱器5供 給到高溫系統，此時，中溫系統實質為高溫系統的熱源。正是通過兩個相互 銜接的制熱系統，逐漸把水溫提升到85°C。
如圖4、 5所示，本發明有兩個不同的系統，當水溫較低時，常規的熱泵 系統也具有較好的制熱效果，而當水溫較高時，通過高溫系統繼續^^升水溫， 啟動高溫系統需要克服高溫系統低壓過低的問題。本發明將兩個系統的水系 統巧妙的連接在一起，即把低溫冷凝器3和高溫冷凝器4串接在一起，這樣 設計不但克服了以上的問題，也避免了兩個水系統分開設計所帶來的熱量損 失、成本上升、體積增大等問題。
權利要求
1、一種復疊式水源高溫熱泵熱水機組，包括依次連接並形成循環迴路的壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥以及耦合換熱器，其特徵在於，所述機組還包括中高溫壓縮機(1，2)、中高溫冷凝器(3，4)、耦合換熱器(5)、中高溫膨脹閥(6，7)和水源蒸發器(8)，上述部件構成中溫迴路和高溫迴路；所述中溫壓縮機(1)的一端依次連接中溫冷凝器(3)、耦合換熱器(5)、中溫膨脹閥(6)和水源蒸發器(8)，由水源蒸發器(8)的另一端連接中溫壓縮機(1)的另一端，上述部件構成中溫迴路；所述高溫壓縮機(2)的一端依次連接高溫冷凝器(4)、高溫膨脹閥(7)和耦合換熱器(5)，由耦合換熱器(5)的另一端連接高溫壓縮機(2)的另一端，上述部件構成高溫迴路；所述中溫冷凝器(3)與高溫冷凝器(4)均設有水路接口，且中溫冷凝器(3)的水路與高溫冷凝器(4)的水路串接在一起。
2、 4艮據權利要求1所述的復疊式水源高溫熱泵熱水機組，其特徵在於， 所述水源蒸發器(8)設有進、出水口，所述進、出水口分別通過管道與熱源 水相連接，熱源水為地下水或地表水任一種。
3、 根據權利要求2所述的復疊式水源高溫熱泵熱水機組，其特徵在於， 所述耦合換熱器(5)與中溫膨脹閥(6)之間串接第一過濾器(12)。
4、 才艮據權利要求3所述的復疊式水源高溫熱泵熱水機組，其特徵在於， 所述高溫冷凝器(4)與高溫膨脹閥(7)之間串接第二過濾器(13)。
5、 根據權利要求l-4任一項所述的復疊式水源高溫熱泵熱水機組，其特 徵在於，所述耦合換熱器(5 )為殼管式或套管式或板式雙製冷劑耦合換熱器； 中溫迴路的製冷劑在其中冷凝放熱，高溫迴路的製冷劑在其中蒸發吸熱。
6、 根據權利要求l-4任一項所述的復疊式水源高溫熱泵熱水機組，其特 徵在於，所述中溫冷凝器(3)、高溫冷凝器(4)為殼管式、套管式或板式任 一種。
7、 根據權利要求l-4任一項所述的復疊式水源高溫熱泵熱水機組，其特徵在於，所述水源蒸發器(8)為殼管式、套管式或板式任一種。
8、 才艮據權利要求1-4任一項所述的復疊式水源高溫熱泵熱水機組，其特徵在於，所述中、高溫膨脹閥(6、 7)為毛細管、熱力膨脹閥或電子膨脹閥任一種。
全文摘要
本發明提供一種復疊式水源高溫熱泵熱水機組。其包括中高溫壓縮機、中高溫冷凝器、耦合換熱器、中高溫膨脹閥以及水源蒸發器，上述部件構成中溫迴路和高溫迴路；所述中溫壓縮機的一端依次連接中溫冷凝器、耦合換熱器、中溫膨脹閥和水源蒸發器，由水源蒸發器的另一端連接中溫壓縮機的另一端，上述部件構成中溫迴路；所述高溫壓縮機的一端依次連接高溫冷凝器、高溫膨脹閥和耦合換熱器，由耦合換熱器的另一端連接高溫壓縮機的另一端，上述部件構成高溫迴路；所述中溫冷凝器的水路和高溫冷凝器的水路串接。本發明通過復疊換熱技術、雙製冷劑耦合換熱技術和水側串聯耦合換熱技術把熱水從常溫提升到85℃。
文檔編號F24H4/02GK101464057SQ20091003652
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月9日 優先權日2009年1月9日
發明者袁博洪 申請人:廣州恆星冷凍機械製造有限公司