CN101221002A - 复合式超低温热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合式超低温热泵机组，它包括风冷热泵装置，和水源热泵装置，和一个可为用户提供循环水的外部水循环装置，和一个可在风冷热泵装置的第二换热器与水源热泵装置的蒸发器之间形成水循环的内部水循环装置，所述的外部水循环装置与所述水源热泵装置的冷凝器管路连接。所述的外部水循环装置与所述风冷热泵装置的第二换热器管路连接，所述外部水循环装置设有可将用户循环水择一引入风冷热泵装置的第二换热器或水源热泵装置的冷凝器的控制阀。该复合热泵机组在整个运行过程中不消耗地下水资源，不仅能够制冷，而且在室外温度低于－10℃的情况下，仍可以正常稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及热泵技术领域，尤其涉及一种由风冷热泵和水源热泵复合而成的热泵机组。
背景技术
风冷热泵冷(热)水机组夏季制冷，具有系统简单，环保节能，不消耗地下水资源的特点，但冬季制热性能极不稳定。室外气温越低，制热量越小，能效比越低，制热出水温度也随之下降，同时，机组运行工况已超过压缩机的安全运行范围，所以在北方寒冷地区(通常在室外气温低于-5℃时)风冷热泵冷(热)水机组很难安全、高效运转。
水源热泵机组虽然夏季制冷，冬季制热性能稳定，不随室外气温的变化而变化，且能效比高，但打井、回灌工艺复杂，投资大，在大城市被禁用，埋管取热方式又占地面积大，投资大，且换热效果有逐年衰减的倾向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种复合式超低温热泵机组，该热泵机组不仅能够在低温条件下正常使用，而且不消耗地下水资源。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：复合式超低温热泵机组，它包括风冷热泵装置，和水源热泵装置；所述风冷热泵装置包括一个可与室外空气进行热交换的第一换热器，和一个可与用户循环水进行热交换的第二换热器，所述水源热泵装置包括一个冷凝器和一个蒸发器；它还包括一个可为用户提供循环水的外部水循环装置，和一个可在风冷热泵装置的第二换热器与水源热泵装置的蒸发器之间形成水循环的内部水循环装置，所述的外部水循环装置与所述水源热泵装置的冷凝器管路连接。
作为一种改进，所述的外部水循环装置与所述风冷热泵装置的第二换热器管路连接，所述外部水循环装置设有可将用户循环水择一引入风冷热泵装置的第二换热器或水源热泵装置的冷凝器的控制阀。
由于采用了上述技术方案，当室外温度低于-5℃时，调整风冷热泵装置的四通阀，使之处于制热状态，此时，风冷热泵装置的第一换热器起到蒸发器的作用，第二换热器起到冷凝器的作用，启动内部水循环装置，使风冷热泵装置的第二换热器和水源热泵装置的蒸发器两者之间形成内部水循环，并启动风冷热泵装置和水源热泵装置，这样室外空气的低品位热能从第一换热器通过换热工质被收集到第二换热器，经过第二换热器后，内部循环水的温度可以升至20℃~25℃，这样的温度可以使水源热泵装置内的换热工质在蒸发器内充分蒸发，通过水源热泵装置，这些热量又被收集到冷凝器，换热工质在冷凝器释放的热量使用户循环水提高到更高的温度。该复合热泵机组在整个运行过程中不消耗地下水资源，试验表明，在室外温度低于-10℃的情况下，仍可以正常稳定运行。
由于在不低于-5℃的冬季使用时，风冷热泵装置可以正常运行，而所述的外部水循环装置与所述风冷热泵装置的第二换热器管路连接，所述外部水循环装置设有可将用户循环水择一引入风冷热泵装置的第二换热器或水源热泵装置的冷凝器的控制阀，所以，此时关闭水源热泵装置和内部水循环装置，通过控制阀将用户循环水引入风冷热泵装置的第二换热器，只需通过风冷热泵装置即可满足用户的需要。当夏季运行时，调整风冷热泵装置的四通阀使之处于制冷状态，此时，第一换热器起到冷凝器的作用，而第二换热器起到蒸发器的作用，同样关闭水源热泵装置和内部水循环装置，通过控制阀将用户循环水引入风冷热泵装置的第二换热器，从而将外界低品位的冷量收集到第二换热器，使用户循环水温度降低，达到制冷效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图是本发明实施例的结构原理图。
具体实施方式
复合式超低温热泵机组，如附图所示，它包括风冷热泵装置1，水源热泵装置2，一个可为用户提供循环水的外部水循环装置3，和一个内部水循环装置4。
风冷热泵装置1由第一压缩机11、四通阀12、第二换热器13、第一干燥过滤器14、第一视液镜15、第一膨胀阀16a、第二膨胀阀16b、第一换热器17、风机18、汽液分离器19、及第一单向阀1a、第二单向阀1b、贮液器1c等部件组成。第一换热器17由翅片换热器构成，用于与室外空气进行热交换，第二换热器13用于与用户循环水进行热交换。四通阀12具有A、B、C、D四个进出口，调整四通阀12可以使风冷热泵装置1处于制冷和制热两种状态。各部件间的连接关系是：第一压缩机11的排气口与四通阀12的接口A相连，四通阀12的接口D与翅片换热器的气体汇总管相连，风机18安装在翅片换热器内，翅片换热器的液体口通过多根分液毛细管汇总到分液头后再分两路：一路接第一膨胀阀16a的出口，一路接第一单向阀1a的进口，第一单向阀1a的出口又分两路：一路接第一干燥过滤器14的进口，一路接第二单向阀1b的出口，第一干燥过滤器14的出口与第一视液镜15的进口相连，第一视液镜15的出口与第一膨胀阀16a的进口并联后与第二膨胀阀16b的进口相连，第二膨胀阀16b的出口与第二单向阀1b的进口和贮液器1c的接口并联后与第二换热器13的液体口相连，第二换热器13的气体口与四通阀12的接口B相连，四通阀的接口C与汽液分离器19的进汽口相连，汽液分离器19的出汽口与第一压缩机11的吸气口相连。
水源热泵装置2由第二压缩机21、冷凝器22、第二干燥过滤器23、第二视液镜24、第三膨胀阀25和蒸发器26等部件组成。各部件间的连接关系是：第二压缩机21的排气口与冷凝器22的气体口相连，冷凝器22的液体口与第二干燥过滤器23的进口相连，第二干燥过滤器23的出口与第二视液镜24的进口相连，第二视液镜24的出口与第三膨膨胀阀25的进口相连，第三膨胀阀25的出口与蒸发器26的液体口相连，蒸发器26的气体口与第二压缩机21的吸气口相连。
外部水循环装置3包括与用户循环水管路连接的第一水阀32、第二水阀32和第一单向阀26。各部件间的连接方式是：用户循环水进机组后分两路：一路接第一水阀32的进口，一路接第二水阀32的进口；第一水阀32的出口与水源热泵装置的冷凝器22的进水口相连，冷凝器22的出水口与用户循环水出管相连；第二水阀32的出口与风冷热泵装置的第二换热器13的进水口相连，第二换热器13的出水口与第一单向阀33的进口相连，第一单向阀33的出口与用户循环水出管相连。
内部水循环装置4包括水泵41、第二单向阀42和一个补水旁路43。水泵41的出口与第二单向阀42的进口相连，第二单向阀42的出口与水源热泵装置的蒸发器26的进水口相连，蒸发器26的出水口接在第二水阀32与风冷热泵装置的第二换热器13进水口相连接的管道上，第二换热器13的出水口与水泵41的进水口连接。补水旁路43包括与水泵41的入口连接的膨胀水管，膨胀水管通过一个单向阀与膨胀水箱的膨胀接口相连。
上述复合热泵机组的制冷运行模式如下：
水源热泵装置2和内部水循环装置4关闭，风冷热泵装置1和外部水循环装置3运行。
风冷热泵装置的换热工质循环：第一压缩机11排气口(排出高温高压的气态制冷工质)-四通阀12接口A-四通阀12接口D-第一换热器17(室外空气通过风机18强制与制冷工质进行热交换，制冷工质被冷却冷凝成高压中温液体)-第一单向阀1a-第一干燥过滤器14-第一视液镜15-第二膨胀阀16b(制冷工质节流降压由高压中温的液体变成低温低压的液体)-第二换热器13(低温低压的液体制冷工质蒸发吸收空调循环水的热量使其温度降低而达到制冷的目的，同时低温低压的液体制冷工质通过蒸发变成低温低压的气体)-四通阀12接口B-四通阀12接口C-汽液分离器19-第一压缩机11吸气口。
外部水循环：由外置循环水泵送来的水经第二水阀32(电磁阀或电动阀或手动阀)-风冷热泵装置1的第二换热器13(水中的热量被低温低压制冷工质蒸发吸收，温度降低，达到制冷的目的)-第一单向阀33，最后被送至空调末端制冷。此时第一水阀31(电磁阀或电动阀或手动阀)关闭。
上述复合热泵机组的制热运行模式如下：
冬季制热分两种情况：一种是室外气温较高(一般高于-5℃)时，另一种是室外气温较低(一般低于-5℃)时。
第一种情况：室外气温较高(一般高于-5℃)时
水源热泵装置2和内部水循环装置4关闭，风冷热泵装置1和外部水循环装置3运行。
风冷热泵装置的换热工质循环：第一压缩机11排气口(排出高温高压的气态制冷工质)-四通阀12接口A-四通阀12接口B-第二换热器13(高温高压的气态制冷工质向空调循环水释放热量而变成高压中温的液体，同时水温被升高达到制热的目的)-第二单向阀1b-第一干燥过滤器14-第一视液镜15-膨胀阀16a(制冷工质节流降压由高压中温的液体变成低温低压的液体)-第一换热器17(室外空气通过风机强制与制冷工质进行热交换，低温低压的液体制冷工质蒸发吸收室外空气的热量，变成低温低压的气体)-四通阀12接口D-四通阀12接口C-汽液分离器19-第一压缩机11吸气口。
外部水循环：由外置循环水泵送来的水经第二水阀32-风冷热泵装置1的第二换热器13(水吸收高温高压制冷工质的热量，温度升高，达到制热的目的)-第一单向阀33，最后被送至空调末端制冷。此时第一水阀31关闭。
第二种情况：室外气温较低(一般低于-5℃)时
水源热泵装置2、内部水循环装置4、风冷热泵装置1和外部水循环装置3同时运行。
风冷热泵装置的换热工质循环：第一压缩机11排气口(排出高温高压的气态制冷工质)-四通阀12接口A-四通阀接口B-第二换热器13(高温高压的气态制冷工质向由内置水泵送来的循环水释放热量而变成高压中温的液体，同时水温被升高至20℃～25℃)-第二单向阀1b-第一干燥过滤器14-第一视液镜15-第一膨胀阀16a(制冷工质节流降压由高压中温的液体变成低温低压的液体)-第一换热器17(室外空气通过风机强制与制冷工质进行热交换，低温低压的液体制冷工质蒸发吸收室外空气的热量，变成低温低压的气体)-四通阀12接口D-四通阀12接口C-汽液分离器19-第一压缩机11吸气口。
水源热泵装置的换热工质循环：第二压缩机21排气口(排出高温高压的气态制冷工质)-冷凝器22(高温高压的气态制冷工质向空调循环水释放热量而变成高压中温的液体，同时水温被升高，达到制热的目的)-第二干燥过滤器23-第二视液镜24-第三膨胀阀25(制冷工质节流降压由高压中温的液体变成低温低压的液体)-蒸发器26(低温低压的液体制冷工质吸收由内置水泵送来的循环水的热量而蒸发成低温低压的气体)-第二压缩机21吸气口。
外部水循环：由外置循环水泵送来的水经第一水阀31到冷凝器22(水吸收高温高压制冷工质的热量，温度升高，达到制热的目的)，最后被送至空调末端制冷。此时第二水阀32关闭。
内部水循环：水泵41打出的水经第二单向阀42被送入水源热泵装置的蒸发器26(低温低压的制冷工质吸收水的热量，水温降低)，再进入风冷热泵的第二换热器13(水吸收高温高压制冷工质的热量，温度升至20℃～25℃)，再被水泵41吸入。如此在第二换热器13与蒸发器26之间循环升温、降温。
除霜作业
当室外气温较低时，翅片换热器有可能结霜，机组融霜运行过程是：四通阀12换向，机组由制热运行转入制冷运行，此时风机18、水泵41、第二压缩机21均停止运行，第一压缩机11和外部水循环装置继续运行。
Claims (4)
1.复合式超低温热泵机组，其特征在于：它包括风冷热泵装置(1)，和水源热泵装置(2)；所述风冷热泵装置(1)包括一个可与室外空气进行热交换的第一换热器(17)，和一个可与用户循环水进行热交换的第二换热器(13)，所述水源热泵装置(2)包括一个冷凝器(22)和一个蒸发器(26)；它还包括一个可为用户提供循环水的外部水循环装置(3)，和一个可在风冷热泵装置的第二换热器(13)与水源热泵装置的蒸发器(26)之间形成水循环的内部水循环装置(4)，所述的外部水循环装置(3)与所述水源热泵装置的冷凝器(22)管路连接。
2.如权利要求1所述的复合式超低温热泵机组，其特征在于：所述的外部水循环装置(3)与所述风冷热泵装置的第二换热器(13)管路连接，所述外部水循环装置(3)设有可将用户循环水择一引入风冷热泵装置的第二换热器(13)或水源热泵装置的冷凝器(22)的控制阀。
3.如权利要求2所述的复合式超低温热泵机组，其特征在于：所述的内部水循环装置(4)设有一个补水旁路(43)。
4.如权利要求1所述的复合式超低温热泵机组，其特征在于：所述的第一换热器(17)由翅片换热器构成。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2007100132087A CN101221002A (zh) | 2007-01-08 | 2007-01-08 | 复合式超低温热泵机组 |
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| CNA2007100132087A CN101221002A (zh) | 2007-01-08 | 2007-01-08 | 复合式超低温热泵机组 |
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|---|---|
| CN101221002A true CN101221002A (zh) | 2008-07-16 |
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| CN (1) | CN101221002A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111197915A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-05-26 | 上海伯涵热能科技有限公司 | 一种防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置及烤房系统 |
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2007
- 2007-01-08 CN CNA2007100132087A patent/CN101221002A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN111197915A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-05-26 | 上海伯涵热能科技有限公司 | 一种防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置及烤房系统 |
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