CN103105016A - 双工质级联直热式热泵热水机组 - Google Patents

双工质级联直热式热泵热水机组 Download PDF

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双工质级联直热式热泵热水机组，包括由一级蒸发器、一级压缩机、一级主冷凝器、一级过冷器、一级膨胀阀并由制冷管路依次连接构成，一级制冷工质循环的一级加热系统，由二级蒸发器、二级压缩机、二级主冷凝器、二级过冷器、二级膨胀阀并由制冷管路依次连接，构成二级制冷工质循环的二级加热系统。所述的一级过冷器与二级过冷器、一级主冷凝器、二级主冷凝器的换热水路通过使用侧水管路串联，按顺序将使用侧水接力式加热；二级蒸发器与一级蒸发器的换热水路通过热源侧水管路串联，对热源侧水梯级降温提热。本发明在相同成本及相同规格条件下，比普通机组制热量30%-40%，能效比高15%-27%，节能、环保效果显著，可广泛用于浴池污水热回收及宾馆、学校浴池与生活热水的制取。

Description

双工质级联直热式热泵热水机组
技术领域
本发明涉及水源热泵，特别是涉及一种双工质级联直热式热泵热水机组。
背景技术
目前，单级热泵热水机组将从5-15℃冷水升至50-60℃热水时，其压缩机应在最高冷凝温度对应的冷凝压力下工作，才可能达到目的，水温越高，对应的冷凝压力越高，机组运行效率越低。同时，热源侧介质温度被降得越低，对应的蒸发压力越低，机组运行效率及制热量也越低，此时单机机组效率对应为最高冷凝压力下和最低蒸发温度下的最低的运行效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题，是提供一种能效比高、制热量大、节能环保的双工质级联直热式热泵热水机组。
采用的技术方案是：
双工质级联直热式热泵热水机组，包括由一级蒸发器、一级压缩机、一级主冷凝器、一级过冷器并由制冷管路依次连接和一级过冷器通过一级膨胀阀连接一级蒸发器,构成一级制冷工质循环的一级加热系统，由二级蒸发器、二级压缩机、二级主冷凝器、二级过冷器并由制冷管路依次连接和二级过冷器通过二级膨胀阀连接二级蒸发器,构成二级制冷工质循环的二级加热系统。所述的一级过冷器与二级过冷器、二级过冷器与一级主冷凝器、一级主冷凝器与二级主冷凝器的换热水路通过使用侧水管路串联，按顺序将使用侧水接力式加热。二级蒸发器与一级蒸发器的换热水路通过热源侧水管路串联，对热源侧水梯级降温提热。
上述的一级制冷工质为环保型R32高压工质；二级制冷工质为R22或环保工质R407C。
本发明的热水机组，在相同成本及相同规格条件下，根据工况不同，比普通机组制热量大30%-40%，能效比高15%-27%，节能、环保效果显著，可广泛应用于浴池污水热回收及宾馆、学校等洗浴与生活热水的制取。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
具体实施方式
双工质级联直热式热泵热水机组，包括由一级蒸发器4、一级压缩机1、一级主冷凝器2、一级过冷器3并由制冷管路18依次连接和一级过冷器通过一级膨胀阀5连接一级蒸发器，构成一级环保型R32高压制冷工质循环的一级加热系统11，由二级蒸发器9、二级压缩机6、二级主冷凝器7、二级过冷器8并由制冷管路依次连接和二级过冷器通过二级膨胀阀10连接二级蒸发器，构成二级R22制冷工质循环的二级加热系统12。所述的一级过冷器3与二级过冷器8、二级过冷器8与一级主冷凝器2、一级主冷凝器2与二级主冷凝器7的换热水路通过使用侧水管路17按顺序串联，将使用侧水接力式加热。二级蒸发器9与一级蒸发器4的换热水路通过热源侧水管路19串联，对热源侧水梯级降温提热。
双工质级联式热泵热水机组工作原理
一级热泵的制冷压缩机1不断运转，低温制冷剂R32在蒸发器4中形成低温低压液体，同时不断地在蒸发器4中蒸发并吸收热源侧水的热量，变成低温低压气体，被压缩机1吸入并压缩成高温高压气体，高温高压R32气体通过主冷凝器2，将热量释放给从二级热泵过冷器8过来的使用侧水，同时制冷剂R32被冷凝成高温高压液体，高温高压的R32液体通过过冷器3被低温的使用水过冷，降低了焓值，提高了制冷能力，然后通过膨胀阀5节流后，重新进入蒸发器，变成低温低压液体，并在过蒸发器4中蒸发，吸收热源侧水的热量…如此循环往复，不断地在蒸发器4中从热源侧水中吸热，同时不断地从冷凝器2中将热量释放给使用水。
与此同时，二级热泵制冷压缩机6不断运转，普通制冷剂R22（或R407c等）在蒸发器9中形成低温低压液体，同时不断地在蒸发器9中蒸发并吸收热源侧水的热量，变成低温低压气体，被压缩机6吸入并压缩成高温高压气体，高温高压的R22（或R407c等）气体通过主冷凝器7，将热量释放给从主冷凝器2中过来的使用侧水，同时制冷剂R22（或R407c等）被冷凝成高温高压液体，高温高压的R22（或R407c等）液体通过过冷器8被过冷，降低了焓值，提高了制冷能力，然后通过膨胀阀10节流后，重新进入蒸发器，变成低温低压液体，并在蒸发器9中蒸发，吸收热源侧水的热量。如此循环往复，不断地在蒸发器9中从热源侧水中吸热，同时不断地从冷凝器7中将热量释放给使用水。
另一方面，来自使用侧进水管13的使用侧水首先经过了过冷器3，过冷器8，一级加热系统的主冷凝器2，三次被加热，水温从10℃左右升至40℃左右；被加热到40℃左右的使用水，再进入二级加热系统的主冷凝器7被二次加热，水温升至60℃左右，形成洗浴及生活用热水。水温及水量可调由使用侧出水管14提供出水。
而来自热源侧进水管15的12℃左右的热源侧水，首先经过蒸发器9，热量被第一次提取，温度降至9℃左右，然后再经过蒸发器4，热量再次被提取后，水温从9℃左右降至7℃左右。本系统热源侧水温最低可降至2℃左右。热量被提取后由热源侧出水管16出水。

Claims (2)

1.双工质级联直热式热泵热水机组，包括由一级蒸发器（4）、一级压缩机（1）、一级主冷凝器（2）、一级过冷器（3）并由制冷管路（18）依次连接和一级过冷器通过一级膨胀阀（5）连接一级蒸发器，构成一级制冷工质循环的一级加热系统（11），由二级蒸发器（9）、二级压缩机（6）、二级主冷凝器（7）、二级过冷器（8）并由制冷管路（18）依次连接和二级过冷器通过二级膨胀阀（10）连接二级蒸发器，构成二级制冷工质循环的二级加热系统（12），其特征在于所述的一级过冷器（3）与二级过冷器（8）、二级过冷器（8）与一级主冷凝器（2）、一级主冷凝器（2）与二级主冷凝器（7）的换热水路通过使用侧水管路（17）串联，按顺序将使用侧水接力式加热；二级蒸发器（9）与一级蒸发器（4）的换热水路通过热源侧水管路（19）串联，对热源侧水梯级降温提热。
2.根据权利要求1所述的双工质级联直热式热泵热水机组，其特征在于所述的一级制冷工质为环保型R32高压工质；二级制冷工质为R22或环保工质R407C。
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