一種超低溫環境制熱的螺杆+離心式水汽能熱泵系統的製作方法

2023-12-04 10:51:46 3

本發明型涉及的一種超低溫環境制熱的螺杆+離心式水汽能熱泵系統涉及到我國空調技術應用與節能兩大領域。

背景技術：

在我國目前的熱泵空調系統的冷熱源中，主要有單冷機+鍋爐、各種類型熱泵、吸收式機組等型式，各種冷熱源型式各有利弊。單冷機+鍋爐型式的冷熱源需要兩套系統，其中單冷機與冷卻塔一起搭配工作供給夏季空調所需冷凍水、鍋爐燃燒供給冬季空調熱水，從而導致設備重置率較高、系統經濟性較差，同時鍋爐燃燒帶來一定的環境汙染；各種類型熱泵能夠利用周圍環境或地質條件進行冷熱量的提取，如汙水源熱泵可提取汙水中的冷熱量、空氣源熱泵提取空氣中的冷熱量、水源熱泵提取地表或地下水的冷熱量、地源熱泵提取土壤中的冷熱量等，各種熱泵都有其局限性；吸收式機組主要利用外部熱源來進行製冷和制熱，從而要求具有較穩定的熱源，其中包括燃油、燃氣或城市熱水管網等穩定熱源，從而對熱源要求較高，同時系統效率會隨著時間的推移而逐漸遞減。綜合考慮節能性與環保性，各類熱泵逐漸取代單冷機+鍋爐及吸收式機組作為主要的空調冷熱源型式。

在部分冬冷夏熱地區中，在全年空調使用季中，冬季需要供暖、夏季需要供熱，從而對空調系統提出了較高的要求。在一臺特定的熱泵主機中，其所能夠提供的制熱量遠大於製冷量，而其中由於建築夏季冷負荷較大、冬季熱負荷較小，從而造成了熱泵主機的選型困難。如按照冷負荷選擇主機，則其所能提供的制熱量遠大於熱負荷；如按照熱負荷選擇主機，則其所能夠提供的製冷量滿足不了冷負荷。為此一般選擇熱泵主機都是按照冷負荷來進行從而導致熱泵主機的選型浪費。

由於螺杆式壓縮機與離心式壓縮機的突出優點而大量選用作為各類空調主機中的主要壓縮機。採用此兩類壓縮機的熱泵主機各有優缺點，離心式熱泵製冷制熱量大、工作可靠、經久耐用、運行費用低、容易實現多級壓縮和多種蒸發溫度、容易實現中間冷卻、耗功較低，而螺杆式熱泵部分負荷時運行效率高，易損件少、綜合能效比高及使用壽命長、結構較簡單，故障率低，維護方便。

目前所使用的水汽能熱泵空調系統正是針對長江中下遊地區冬冷夏熱的氣候特點而特別提出的。由於水汽能熱泵空調系統採用一套設備、三種用途，具有簡易安裝、系統效率高、運行費用低等特點，其系統應用逐年增加。而在應用過程中，由於其大部分採用螺杆式壓縮機作為熱泵主機的壓縮機來進行供熱與製冷，從而出現了在夏季製冷能力滿足則冬季制熱能力偏小、冬季制熱能力滿足則夏季製冷能力超出的情況，同時由於螺杆式壓縮機在使用過程中無級調節能力較差，不能大範圍對制熱製冷量進行調節，從而導致機組選型出現偏差，另外由於在冬季制熱工況下蒸發壓力較低導致部分製冷劑液體進入壓縮機，存在壓縮機液擊現象，壓縮機有較大的安全隱患，同時由於在低溫工況下工作，其潤滑油的潤滑能力下降、粘度增加，進一步導致主機制熱能力下降，而由於進液溫度低從而導致製冷劑蒸發溫度降低，螺杆壓縮機工作狀態不穩定，在較低室外溫度下螺杆壓縮機所能提供的空調熱水溫度較低或為了保持較高溫度熱水而導致供熱能力下降等，而離心式熱泵主機在低溫工況下工作困難，由此可以看出，採用單純的螺杆式熱泵主機與離心式熱泵主機作為空調冷熱源有其局限性，因此需要對其進行改進。

為了使空調系統能在冬季工況、低溫高溼情況下高效運行，特提出一種超低溫環境制熱的螺杆+離心式水汽能熱泵系統。

技術實現要素：

本發明一種超低溫環境制熱的螺杆+離心式水汽能熱泵系統的目的在於採用螺杆式熱泵主機、離心式熱泵主機、水汽能提純平臺作為空調系統冷熱源，提高系統能效、減少系統能耗、平衡系統所需提供的冷熱量，避免了現有空調系統的缺陷，更加節能。

本發明的技術方案是：該系統由螺杆式熱泵主機2、離心式熱泵主機3、水汽能提純平臺4、用戶系統1組成。

螺杆式熱泵主機2的蒸發器出口與水汽能提純平臺4的入口相連接，水汽能提純平臺4的出口與螺杆式熱泵主機2的蒸發器入口相連接；離心式熱泵主機3的蒸發器出口與水汽能提純平臺4的入口相連接，水汽能提純平臺4的出口與離心式熱泵主機3的蒸發器入口相連接；螺杆式熱泵主機2的冷凝器出口與用戶系統1的入口相連接，用戶系統1的出口與螺杆式熱泵主機2的冷凝器入口相連接；離心式熱泵主機3的冷凝器出口與用戶系統1的入口相連接，用戶系統1的出口與離心式熱泵主機3的冷凝器入口相連接；螺杆式熱泵主機2冷凝器出口通過管道與離心式熱泵主機3冷凝器入口相連接。

在螺杆式熱泵主機2的蒸發器入口與水汽能提純平臺4出口相連接的管道上安裝有溶液泵B1；在離心式熱泵主機3的蒸發器入口與水汽能提純平臺4出口相連接的管道上安裝有溶液泵B2；在螺杆式熱泵主機2的冷凝器入口與用戶系統1出口相連接的管道上安裝有用戶泵B3；在離心式熱泵主機3的冷凝器入口與用戶系統1出口相連接的管道上安裝有用戶泵B4。

在螺杆式熱泵主機2的冷凝器出口與用戶系統1入口相連接的管道上安裝有閥件V2；在離心式熱泵主機3的冷凝器入口與用戶系統1出口相連接的管道上安裝有閥件V3；在螺杆式熱泵主機2冷凝器出口與離心式熱泵主機3冷凝器入口相連接的管道上安裝有閥件V1。

本發明一種超低溫環境制熱的螺杆+離心式水汽能熱泵系統，與現有的技術相比，具有如下優點：

1.採用離心式熱泵主機、螺杆式熱泵主機、水汽能提純平臺作為空調系統冷熱源，更加適應氣候條件，具有適應性強、供熱製冷能力調節範圍大、整機能效比高的特點；

2.本發明運行費用低、初投資低；

3.能夠適應冬季低溫工況，在低溫工況下穩定運行，提供較高系統效率；

4.能夠滿足建築冬夏季節的負荷要求，系統利用率高。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

圖1為本發明示意圖：

圖中，用戶系統1、螺杆式熱泵主機2、離心式熱泵主機3、水汽能提純平臺4。

具體實施方式

如圖1所示，本發明一種超低溫環境制熱的螺杆+離心式水汽能熱泵系統由螺杆式熱泵主機2、離心式熱泵主機3、水汽能提純平臺4、用戶系統1組成。

所述的螺杆式熱泵主機2的蒸發器出口與所述的水汽能提純平臺4的入口相連接，所述的水汽能提純平臺4的出口與所述的螺杆式熱泵主機2的蒸發器入口相連接；所述的離心式熱泵主機3的蒸發器出口與所述的水汽能提純平臺4的入口相連接，所述的水汽能提純平臺4的出口與所述的離心式熱泵主機3的蒸發器入口相連接；所述的螺杆式熱泵主機2的冷凝器出口與所述的用戶系統1的入口相連接，所述的用戶系統1的出口與所述的螺杆式熱泵主機2的冷凝器入口相連接；所述的離心式熱泵主機3的冷凝器出口與所述的用戶系統1的入口相連接，所述的用戶系統1的出口與所述的離心式熱泵主機3的冷凝器入口相連接；所述的螺杆式熱泵主機2冷凝器出口通過管道與所述的離心式熱泵主機3冷凝器入口相連接。

在所述的螺杆式熱泵主機2的蒸發器入口與所述的水汽能提純平臺4出口相連接的管道上安裝有溶液泵B1；在所述的離心式熱泵主機3的蒸發器入口與所述的水汽能提純平臺4出口相連接的管道上安裝有溶液泵B2；在所述的螺杆式熱泵主機2的冷凝器入口與所述的用戶系統1出口相連接的管道上安裝有用戶泵B3；在所述的離心式熱泵主機3的冷凝器入口與所述的用戶系統1出口相連接的管道上安裝有用戶泵B4。

在所述的螺杆式熱泵主機2的冷凝器出口與所述的用戶系統1入口相連接的管道上安裝有閥件V2；在所述的離心式熱泵主機3的冷凝器入口與所述的用戶系統1出口相連接的管道上安裝有閥件V3；在所述的螺杆式熱泵主機2冷凝器出口與所述的離心式熱泵主機3冷凝器入口相連接的管道上安裝有閥件V1。

本發明一種超低溫環境制熱的螺杆+離心式水汽能熱泵系統工作流程如下：

冬季工況：

1、水汽能提純平臺開始工作，將室外空氣中的熱量提取出來；

2、水汽能提純平臺中的溶液由溶液泵B1送入螺杆式熱泵主機蒸發器入口，溶液所攜帶的熱量被熱泵主機提取後從蒸發器出口進入到水汽能提純平臺中；

3、水汽能提純平臺中的溶液由溶液泵B2送入離心式熱泵主機蒸發器入口，溶液所攜帶的熱量被熱泵主機提取後從蒸發器出口進入到水汽能提純平臺中；

4、當室外環境溫度高於12℃時，螺杆式熱泵主機與離心式熱泵主機同時工作；

5、閥件V1關閉、閥件V2打開、閥件V3打開；

6、用戶系統中的溶液由用戶泵B3送入螺杆式熱泵主機冷凝器入口，溶液溫度升高從冷凝器出口進入到用戶系統中；

7、用戶系統中的溶液由用戶泵B4送入；

8、當室外環境溫度低於12℃時，螺杆式熱泵主機與離心式熱泵主機同時工作；

9、閥件V1打開、閥件V2關閉、閥件V3關閉；

10、用戶系統中的溶液由用戶泵B3送入螺杆式熱泵主機冷凝器入口，溶液溫度升高從冷凝器出口進入到離心式熱泵主機冷凝器入口，溶液溫度升高從冷凝器出口進入到用戶系統中。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本領域的技術人員在本發明所揭露的技術範圍內，可不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書所限定的保護範圍為準。