帶有熱回收的內切換水源熱泵機組的製作方法
2023-12-09 20:25:31 1
專利名稱：帶有熱回收的內切換水源熱泵機組的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種帶有熱回收的內切換水源熱泵機組。
背景技術：
水源熱泵機組廣泛應用於製冷和制熱系統中，通常的水源熱泵機組在製冷和制熱 運行過程中均採用製冷系統外部切換，即採用冷凍水管系與冷卻水管系通過兩個閥組進行 切換，如此無法直接應用於冰蓄冷集中式空調裝置中。如圖1所示為傳統水源熱泵機組的原理框圖，它主要包括螺杆式壓縮機1、冷凝器 2、膨脹閥3、蒸發器4、熱回收器5等部件組成。螺杆式壓縮機1運行中排出的高溫高壓制 冷劑氣體的熱量經過熱回收器5 —次熱量回收後，在冷凝器2中冷卻為高壓的製冷劑液體， 再在膨脹閥3的節流降壓作用下，轉變成低溫低壓的製冷劑液體，在蒸發器4中蒸發吸熱成 低壓的製冷劑氣體，然後被螺杆式壓縮機1吸入，經壓縮重新轉變成高溫高壓的氣體，如此 反覆循環，完成製冷循環。當連接自然水體的冷卻水管系接入冷凝器2，連接末端設備的冷 凍水管系接入蒸發器4時，該水源熱泵機組運行於製冷工況；當連接自然水體的冷卻水接 入蒸發器4，而連接末端設備的冷凍水管系接入冷凝器2時，該水源熱泵機組運行於制熱工 況。因此在熱泵機組製冷與制熱切換時，會將空調水系統中的載冷劑排放到自然水體中，汙 染環境；而自然水體中的藻類和雜質帶入空調水系統中，汙染空調水系統。如果沒有其它設 備的配合，通常的水源熱泵無法應用於冰蓄冷集中式空調系統作主機使用。同時一般辦公樓、商場、大型文化設施等集中式空調系統都是在白天使用，使用時 段正處於電網供電高峰時節，空調系統用電是造成電網峰值負荷的重要因素。特別是目前 建設節約型社會、減少碳排放的情況下，提高空調系統的使用效率，平衡電網峰值負荷，充 分利用晚間用電政策，鼓勵低谷電能消費，為企業降低運行電費，為社會降低能耗是十分重 要的。因此無冰蓄冷的空調系統突顯其不足之處。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種帶有熱回收的內切換水源熱泵機組，本熱 泵機組可實現空調系統的冰蓄冷功能，利用機組運行餘熱實現同時供冷和供熱，避免了對 自然水體和冷凍水系統的汙染；減少了機組運行成本，降低了電網的峰值負荷，具有良好的 經濟效益和社會效益。為解決上述技術問題，本發明帶有熱回收的內切換水源熱泵機組包括螺杆式壓縮 機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器、熱回收器，還包括四通換向閥、引射器、儲液器、油分離器、第一 單向閥、第二單向閥、第三單向閥、第四單向閥和第五單向閥，所述冷凝器是滿液式冷凝器， 所述螺杆式壓縮機排氣口連接所述油分離器的輸入口，所述螺杆式壓縮機回油口連接所述 油分離器的油輸出口，所述油分離器的輸出口分別連接所述熱回收器的輸入口和引射器的 輸入口，所述熱回收器的輸出口連接所述四通換向閥的輸入口，所述四通換向閥的第一輸 出口連接所述蒸發器的輸入口、第二輸出口分別連接所述螺杆式壓縮機吸氣口和引射器的
3輸出口、第三輸出口連接所述冷凝器的輸入口，所述冷凝器的回油口連接所述第一單向閥 的輸入端，所述第一單向閥的輸出端連接所述引射器油輸入口，所述冷凝器的輸出口分別 連接所述第二單向閥的輸入端和第三單向閥的輸出端，所述第二單向閥的輸出端分別連接 所述儲液器的輸入口和第四單向閥的輸出端，所述第三單向閥的輸入端分別連接所述膨脹 閥輸出端和第五單向閥的輸入端，所述膨脹閥輸入端連接所述儲液器的輸出口，所述第四 單向閥的輸入端和第五單向閥的輸出端連接所述蒸發器的輸出口。由於本發明帶有熱回收的內切換水源熱泵機組採用了上述技術方案，螺杆式壓縮 機排氣口連接油分離器輸入口、回油口連接油分離器油輸出口，油分離器輸出口分別連接 熱回收器輸入口和引射器輸入口，熱回收器輸出口連接四通換向閥輸入口，四通換向閥第 一輸出口連接蒸發器輸入口、第二輸出口分別連接螺杆式壓縮機吸氣口和引射器輸出口、 第三輸出口連接冷凝器輸入口，冷凝器回油口連接第一單向閥輸入端，第一單向閥輸出端 連接引射器油輸入口，冷凝器輸出口分別連接第二單向閥輸入端和第三單向閥輸出端，第 二單向閥輸出端分別連接儲液器輸入口和第四單向閥輸出端，第三單向閥輸入端分別連接 膨脹閥輸出端和第五單向閥輸入端，膨脹閥輸入端連接儲液器輸出口，第四單向閥輸入端 和第五單向閥輸出端連接蒸發器輸出口。本熱泵機組可實現空調系統的冰蓄冷功能，利用 機組運行餘熱實現同時供冷和供熱，避免了對自然水體和冷凍水系統的汙染；減少了機組 運行成本，降低了電網的峰值負荷，具有良好的經濟效益和社會效益。
下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步的詳細說明圖1為傳統熱泵機組的原理框圖，圖2為本發明帶有熱回收的內切換水源熱泵機組的原理框圖，
具體實施例方式如圖2所示，本發明帶有熱回收的內切換水源熱泵機組包括螺杆式壓縮機1、冷凝 器2、膨脹閥3、蒸發器4、熱回收器5，還包括四通換向閥6、引射器8、儲液器9、油分離器7、 第一單向閥11、第二單向閥12、第三單向閥13、第四單向閥14和第五單向閥15，所述冷凝 器2是滿液式冷凝器，所述螺杆式壓縮機1排氣口連接所述油分離器7的輸入口，所述螺杆 式壓縮機1回油口連接所述油分離器7的油輸出口，所述油分離器7的輸出口分別連接所 述熱回收器5的輸入口和引射器8的輸入口，所述熱回收器5的輸出口連接所述四通換向 閥6的輸入口，所述四通換向閥6的第一輸出口連接所述蒸發器4的輸入口、第二輸出口分 別連接所述螺杆式壓縮機1吸氣口和引射器8的輸出口、第三輸出口連接所述冷凝器2的 輸入口，所述冷凝器2的回油口連接所述第一單向閥11的輸入端，所述第一單向閥11的輸 出端連接所述引射器8油輸入口，所述冷凝器2的輸出口分別連接所述第二單向閥12的輸 入端和第三單向閥13的輸出端，所述第二單向閥12的輸出端分別連接所述儲液器9的輸 入口和第四單向閥14的輸出端，所述第三單向閥13的輸入端分別連接所述膨脹閥3輸出 端和第五單向閥15的輸入端，所述膨脹閥3輸入端連接所述儲液器9的輸出口，所述第四 單向閥14的輸入端和第五單向閥15的輸出端連接所述蒸發器4的輸出口。本熱泵機組運行時，熱回收器的熱水輸入端和輸出端分別接入熱水系統，冷凝器的冷凍水輸入端和輸出端分別接入自然水體，蒸發器的熱交換輸入端和輸出端分別接入空 調系統末端或蓄冰裝置，第二至第五單向閥用於分配儲液器製冷劑流向。本熱泵機組中製冷系統通過四通換向閥的切換改變製冷劑的流向，在製冷狀態 時，高溫高壓製冷劑氣體通過四通換向閥先流到冷凝器向自然水體放熱，而蒸發器則製冷 產生冷水或冰水，提供給冰蓄冷空調系統末端作夏季運行或蓄冰裝置儲藏製冷能量，制熱 狀態時，低溫低壓製冷劑氣體通過四通換向閥流到冷凝器向自然水體吸熱，而蒸發器則產 生熱水，提供給空調系統末端作冬季運行。本熱泵機組中滿液式冷凝器滿足冬季制熱運行工況，冷凝器運行時為蒸發換熱狀 態，攜帶潤滑油的製冷劑在冷凝器內氣化後，較多的潤滑油會滯留在冷凝器內，無法回到壓 縮機，從而造成壓縮機損壞。因此在壓縮機排氣口配置油分離器，減少壓縮機排氣帶出的潤 滑油進入冷凝器；同時在冷凝器器體上配裝引射器，通過第一單向閥實現從冷凝器內製冷 劑液面抽吸潤滑油回到壓縮機，進一步保證壓縮機運行時有良好地潤滑。同時由於與自然 水體連接的冷卻水長時間在冷凝器的換熱管內流動，一旦產生藻類或雜質汙染，則打開滿 液式冷凝器端蓋，即可實施清理和維修操作。本熱泵機組的熱回收器利用夏季製冷運行時，回收壓縮機排氣的冷凝廢熱加熱熱 回收器內的水，使得熱回收器內水溫升高，從而獲得45 60°C衛生熱水或工藝用熱水；同 時強化了製冷劑氣體的冷凝熱釋放，改善了冷凝條件。本熱泵機組的蒸發器熱交換輸入端和輸出端分別接入蓄冰裝置後，熱泵機組晚間 運行儲存於蓄冰裝置的製冷能量可應用於白天製冷，有效降低電網的峰值負荷，本熱泵機 組應用於冰蓄冷集中式空調裝置中作主機，科學地克服了熱泵機組在冰蓄冷空調系統應用 中的一些的技術難題，具備了冰蓄冷空調裝置避讓用電高峰，起到用電削峰填谷的作用；自 然水體在冷凝器內閉環流動避免了對自然水體和對冷凍水系統的汙染；並利用熱泵機組運 行時產生的餘熱，可靠解決了蓄冰空調裝置同時供冷、供熱的功能。降低運行電費，減少設 備投資，具有良好的經濟效益和社會效益。應用本熱泵機組與常規的空調主機相比，其製冷效率可提高8 15% ；冰桶結冰 率、融冰率高於95%、節省電能20%以上；有效降低了運行成本。本熱泵機組可應用於多種 形式的集中式空調系統中，如工礦企業、綜合性建築物等，需要同時供冷、供熱的舒適性或 工藝性集中式空調系統中。
權利要求
一種帶有熱回收的內切換水源熱泵機組，包括螺杆式壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器、熱回收器，其特徵在於還包括四通換向閥、引射器、儲液器、油分離器、第一單向閥、第二單向閥、第三單向閥、第四單向閥和第五單向閥，所述冷凝器是滿液式冷凝器，所述螺杆式壓縮機排氣口連接所述油分離器的輸入口，所述螺杆式壓縮機回油口連接所述油分離器的油輸出口，所述油分離器的輸出口分別連接所述熱回收器的輸入口和引射器的輸入口，所述熱回收器的輸出口連接所述四通換向閥的輸入口，所述四通換向閥的第一輸出口連接所述蒸發器的輸入口、第二輸出口分別連接所述螺杆式壓縮機吸氣口和引射器的輸出口、第三輸出口連接所述冷凝器的輸入口，所述冷凝器的回油口連接所述第一單向閥的輸入端，所述第一單向閥的輸出端連接所述引射器油輸入口，所述冷凝器的輸出口分別連接所述第二單向閥的輸入端和第三單向閥的輸出端，所述第二單向閥的輸出端分別連接所述儲液器的輸入口和第四單向閥的輸出端，所述第三單向閥的輸入端分別連接所述膨脹閥輸出端和第五單向閥的輸入端，所述膨脹閥輸入端連接所述儲液器的輸出口，所述第四單向閥的輸入端和第五單向閥的輸出端連接所述蒸發器的輸出口。
全文摘要
本發明公開了一種帶有熱回收的內切換水源熱泵機組，壓縮機與熱回收器之間設有油分離器，壓縮機的回油口連接油分離器油輸出口，油分離器輸出口還連接引射器輸入口，熱回收器輸出口連接四通換向閥輸入口，四通換向閥第一輸出口連接蒸發器輸入口、第二輸出口分別連接壓縮機吸氣口和引射器輸出口、第三輸出口連接冷凝器輸入口，冷凝器回油口通過第一單向閥連接引射器油輸入口，冷凝器輸出口通過橋式連接的第二至第四單向閥連接蒸發器的輸出口，儲液器和膨脹閥串接後接入橋式連接的第二至第四單向閥中；本熱泵機組實現空調系統冰蓄冷功能，利用餘熱實現供冷和供熱，避免對自然水體和冷凍水系統汙染；減少機組運行成本，降低電網峰值負荷。
文檔編號F25B41/04GK101936618SQ201010265698
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月27日 優先權日2010年8月27日
發明者徐越, 李億, 殷堯其, 董陳衛 申請人:殷堯其