CN104654663A - 换热装置 - Google Patents

Abstract

换热装置，属于能源技术领域。为解决空气源热泵能效比低、水源热泵水源利用受限的问题，提出了中介水先与地表水换热，地表水再与空气换热的一种新型换热装置。多层U形换热管设置在蓄水池内，蒸发器制冷剂出口与压缩机制冷剂进口连通，压缩机制冷剂出口与冷凝器制冷剂进口连通，冷凝器制冷剂出口与膨胀阀制冷剂进口连通，膨胀阀制冷剂出口与蒸发器制冷剂进口连通；冷凝器中介水出口与分水器连通，分水器与多层U形换热管一端连通，多层U形换热管另一端与集水器连通，集水器与冷凝器的中介水进水口连通，冷却水塔进水口与蓄水池出水口连通，冷却水塔出水口与蓄水池进水口连通。本发明用于建筑物的夏季制冷和冬季的供热。

Description

换热装置

技术领域

本发明涉及一种换热装置，属于能源技术领域。

背景技术

热泵是在热力学第二定律基础上产生的一种高效换热装置，以自然界中蕴含的大量可再生、低品位能源作为热源，如地表水、太阳能、大气、地热等，将其转换成可被人们利用的高品位的能源。热泵机组由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀四大部件组成，工作时，制冷剂在这四大部件中循环流动，通过蒸发器吸收低温热源热量，并通过冷凝器将热量释放到高温热源中，这样就完成了高温环境和低温环境之间能量的交换。按照热源的不同，热泵可以分为空气源热泵、水源热泵和土壤源热泵等。

空气源热泵机组不仅安全环保，而且安装较为方便，故系统投资较小；但空气源热泵机组能效比不高，受地域限制较严重，在长江以北的地区能效比更低；而且冬季使用过程中容易出现结霜问题，使系统能效比进一步降低。水源热泵机组具有较高的能效比，节能效果明显，而且由于水体温度较为恒定，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性。但在实际应用中却会遇到很多问题，如地表水源热泵必须有合适的水源，地下水源热泵由于要打井和回灌会导致施工变得困难、投资加大等。这一系列的问题都限制了水源热泵机组的应用。

发明内容

本发明为解决以上所述的空气源热泵能效比低、水源热泵水源利用受限的问题，提出了中介水先与地表水换热，地表水再与空气换热的一种新型换热装置。

本发明为解决上述技术问题，采取如下技术方案：一种换热装置，它包括热泵机组1、中介水输送水泵2、中介水进水管路3、中介水出水管路4、蓄水池5、冷却水塔6、地表水输送水泵7、地表水进水管路8、地表水出水管路9、分水器10、集水器11、多层U形换热管，所述的热泵机组1包括冷凝器13、压缩机14、膨胀阀15、蒸发器16；

所述的多层U形换热管设置在蓄水池5内，每层U形换热管包括多根U形换热管12；所述的蒸发器16的末端循环水进口与末端循环水主进水管路17连通，蒸发器16的末端循环水出口与末端循环水主出水管路18连通，蒸发器16的制冷剂出口与压缩机14的制冷剂进口连通，压缩机14的制冷剂出口与冷凝器13的制冷剂进口连通，冷凝器13的制冷剂出口与膨胀阀15的制冷剂进口连通，膨胀阀15的制冷剂出口与蒸发器16的制冷剂进口连通；

所述的冷凝器13的中介水出口通过中介水出水管路4与分水器10连通，分水器10与多层U形换热管中的每根U形换热管12一端连通，多层U形换热管中的每根U形换热管12另一端与集水器11连通，集水器11通过中介水进水管路3与冷凝器13的中介水进水口连通，所述的中介水出水管路4上安装有中介水输送水泵2；所述的冷却水塔6的进水口通过地表水进水管路8与所述的蓄水池5的出水口连通，地表水进水管路8上安装有地表水输送水泵7，冷却水塔6的出水口通过地表水出水管路9与蓄水池5的进水口连通。

一种换热装置，所述的蓄水池5的出水口和进水口均设置在蓄水池5侧壁底部，且蓄水池5的出水口和进水口呈对角设置。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：中介水通过多层U型换热管12与蓄水池5中的地表水换热，蓄水池5中的地表水再通过冷却水塔6与空气换热，使蓄水池5中的地表水温度保持在一个相对稳定的状态，这样整个系统就相当于一个水源热泵，蓄水池中地表水作为水源，不仅克服了传统地表水源热泵水源条件的限制和地下水源热泵必须打井回灌的缺点，而且保证了其较高的能效比。

附图说明

图1是本发明的换热装置整体结构示意图；

图2是热泵机组的结构示意图。

图1中为了使结构在一个视图中完整表达，冷却水塔表示的主视方向的视图。

附图中的各零部件名称及标号分别如下：

热泵机组1、中介水输送水泵2、中介水进水管路3、中介水出水管路4、蓄水池5、冷却水塔6、地表水输送水泵7、地表水进水管路8、地表水出水管路9、分水器10、集水器11、U形换热管12、冷凝器13、压缩机14、膨胀阀15、蒸发器16、末端循环水主进水管路17、末端循环水主出水管路18。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种换热装置，它包括热泵机组1、中介水输送水泵2、中介水进水管路3、中介水出水管路4、蓄水池5、冷却水塔6、地表水输送水泵7、地表水进水管路8、地表水出水管路9、分水器10、集水器11、多层U形换热管，所述的热泵机组1包括冷凝器13、压缩机14、膨胀阀15、蒸发器16；

所述的多层U形换热管设置在蓄水池5内，每层U形换热管包括多根U形换热管12；所述的蒸发器16的末端循环水进口与末端循环水主进水管路17连通，蒸发器16的末端循环水出口与末端循环水主出水管路18连通，蒸发器16的制冷剂出口与压缩机14的制冷剂进口连通，压缩机14的制冷剂出口与冷凝器13的制冷剂进口连通，冷凝器13的制冷剂出口与膨胀阀15的制冷剂进口连通，膨胀阀15的制冷剂出口与蒸发器16的制冷剂进口连通；

所述的冷凝器13的中介水出口通过中介水出水管路4与分水器10连通，分水器10与多层U形换热管中的每根U形换热管12一端连通，多层U形换热管中的每根U形换热管12另一端与集水器11连通，集水器11通过中介水进水管路3与冷凝器13的中介水进水口连通，所述的中介水出水管路4上安装有中介水输送水泵2；所述的冷却水塔6的进水口通过地表水进水管路8与所述的蓄水池5的出水口连通，地表水进水管路8上安装有地表水输送水泵7，冷却水塔6的出水口通过地表水出水管路9与蓄水池5的进水口连通。所述的蓄水池5的出水口和进水口均设置在蓄水池5侧壁底部，且蓄水池5的出水口和进水口呈对角设置。中介水通过多层U型换热管12与蓄水池5中的地表水换热，蓄水池5中的地表水再通过冷却水塔6与空气换热，使蓄水池5中的地表水温度保持在一个相对稳定的状态，这样整个系统就相当于一个水源热泵，蓄水池中地表水作为水源，不仅克服了传统地表水源热泵水源条件的限制和地下水源热泵必须打井回灌的缺点，而且保证了其较高的能效比。

工作原理：如图1、图2所示，夏季制冷时,末端循环水由热泵机组1的蒸发器16的末端循环水进口进入蒸发器16内，蒸发器16内低温低压的液态制冷剂吸收末端循环水的热量变为低压制冷剂蒸汽，低压制冷剂蒸汽由蒸发器16的制冷剂出口排出，而换热后的末端循环水则由蒸发器16的末端循环水出口流出换热机组1。上述的低压制冷剂蒸汽由压缩机14的制冷剂进口被吸入压缩机14内，经压缩机14压缩做功后变为高温高压的制冷剂蒸汽，高温高压的制冷剂蒸汽由压缩机14的制冷剂出口排出；高温高压的制冷剂蒸汽由冷凝器13的制冷剂进口进入冷凝器13内，同时中介水由冷凝器13的中介水进口进入冷凝器13内，高温高压的制冷剂蒸汽被中介水冷却凝结为高压液态制冷剂，高压液态制冷剂由冷凝器13的制冷剂出口流出，而吸收热量后的中介水由冷凝器13的中介水出口流出热泵机组1，高压的液态制冷剂由膨胀阀15的制冷剂进口进入膨胀阀15内，经膨胀阀15的节流降压后高压液态制冷剂变为低温低压的液态制冷剂，低温低压的液态制冷剂由膨胀阀15的制冷剂出口流出。低温低压的液态制冷剂由蒸发器16的制冷剂进口进入到蒸发器16内，这样制冷剂完成一个循环。

由冷凝器13的中介水出口流出的中介水经中介水输送水泵2的输送进入分水器10内，分水器10中的中介水进入每层U型换热管中，中介水在U型换热管中与蓄水池5中的地表水换热，放出热量后进入集水器11内，再由中介水进水管路3进入热泵机组1中的冷凝器13中，这样中介水完成一个循环。

经上述热泵机组1、U型换热管12换热后，末端循环水的热量最终被排入蓄水池5中，而为了降低蓄水池5中地表水的水温，增强换热效果，本设计加装一冷却水塔6。由于夏季白天气温高、夜间气温低，白天机组运行一段时间后蓄水池5中地表水的水温升高，降低了热泵系统的运行效率，夜间可通过冷却水塔6对蓄水池5中的地表水降温处理。蓄水池5中的热水通过地表水输送水泵7以一定压力输送至冷却水塔6内，与空气强制对流换热后，被冷却的水经地表水出水管路9流回蓄水池5中。

整个系统的热量传递过程是：末端循环水传递给中介水，中介水传递给蓄水池5中的地表水，地表水传递给空气。

冬季供热时,将末端水引入热泵系统的冷凝器13内,而中介水进入蒸发器16内换热。由于冬季白天气温高、夜间气温低，白天冷却水塔6工作，将热量补充给蓄水池5中的地表水以维持热泵系统的高效换热。工作原理与夏季制冷的不同在于：热量反向传递，是由空气传递给蓄水池5中的地表水,地表水传递给中介水,中介水传递给末端循环水。

Claims (2)

1.一种换热装置，它包括热泵机组1、中介水输送水泵2、中介水进水管路3、中介水出水管路4、蓄水池5、冷却水塔6、地表水输送水泵7、地表水进水管路8、地表水出水管路9、分水器10、集水器11、多层U形换热管，所述的热泵机组1包括冷凝器13、压缩机14、膨胀阀15、蒸发器16；其特征是：

所述的多层U形换热管设置在蓄水池5内，每层U形换热管包括多根U形换热管12；所述的蒸发器16的末端循环水进口与末端循环水主进水管路17连通，蒸发器16的末端循环水出口与末端循环水主出水管路18连通，蒸发器16的制冷剂出口与压缩机14的制冷剂进口连通，压缩机14的制冷剂出口与冷凝器13的制冷剂进口连通，冷凝器13的制冷剂出口与膨胀阀15的制冷剂进口连通，膨胀阀15的制冷剂出口与蒸发器16的制冷剂进口连通；

所述的冷凝器13的中介水出口通过中介水出水管路4与分水器10连通，分水器10与多层U形换热管中的每根U形换热管12一端连通，多层U形换热管中的每根U形换热管12另一端与集水器11连通，集水器11通过中介水进水管路3与冷凝器13的中介水进水口连通，所述的中介水出水管路4上安装有中介水输送水泵2；所述的冷却水塔6的进水口通过地表水进水管路8与所述的蓄水池5的出水口连通，地表水进水管路8上安装有地表水输送水泵7，冷却水塔6的出水口通过地表水出水管路9与蓄水池5的进水口连通。

2.根据权利要求1所述的一种换热装置，其特征是：所述的蓄水池5的出水口和进水口均设置在蓄水池5侧壁底部，且蓄水池5的出水口和进水口呈对角设置。