CN105042746A - 纯水冷、暖空调热泵 - Google Patents

纯水冷、暖空调热泵 Download PDF

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Abstract

一种纯水冷、暖空调热泵，在其冷凝器和采暖换热器内设有采暖换热器、冷凝器喷淋布水器和冷凝换热器；在蒸发器内设有蒸发器喷淋布水器和蒸发器管束；凝水箱分别与冷凝器喷淋布水器和蒸发器喷淋布水器连接；冷凝器和采暖换热器顶端与水蒸气压缩机的入口连接，蒸气压缩机的出口与冷凝换热器的一端连接，冷凝换热器的另一端以及与蒸发器的底端与洗浴热水供给单元的入口连接；采暖换热器的两端和蒸发器管束的两端分通过电磁换向阀与用户采暖、制冷循环管道连接；蒸发器顶端通过水蒸汽冷、暖控制阀与冷凝器和采暖换热器的底端连接。本发明具有能效比高，夏季制冷季节可以大幅度减少电网负荷，是一种高效、节能、环保型的空调。

Description

纯水冷、暖空调热泵
技术领域
本发明涉及一种具有纯水冷、暖空调热泵，是一种冬季可以采暖、夏季可以制冷、全年可洗浴的小型热泵机组，特别适于家庭和小型单位使用。背景技术
目前在实际使用中只有溴化锂和蒸汽引射器，喷射可以实现用纯水作为空调制冷剂实际使用。但是因为能效比很低只有COP=0.8～1.2，因此无法大规模推广使用,只有在有大量余热和电力比较紧张的地区使用比较合理，而且溴化锂溶液本身也有一定程度的污染。
发明内容
本发明目的是提供一种纯水冷、暖空调热泵，以解决现有技术存在的能效比低和有一定程度污染的问题。
本发明的技术方案是：一种纯水冷、暖空调热泵，其特征在于，包括水蒸气压缩机、冷凝器和采暖换热器、蒸发器、凝水箱和洗浴热水供给单元，在冷凝器和采暖换热器内设有采暖换热器、冷凝器喷淋布水器和冷凝换热器；在蒸发器内设有蒸发器喷淋布水器和蒸发器管束；冷凝器和采暖换热器设在蒸发器上面，凝水箱设在冷凝器和采暖换热器的上方，凝水箱分别通过管道和管道与冷凝器喷淋布水器和蒸发器喷淋布水器连接；冷凝器和采暖换热器顶端通过管道与水蒸气压缩机的入口连接，蒸气压缩机的出口通过管道与冷凝换热器的一端连接，冷凝换热器的另一端以及与蒸发器的底端通过管道与洗浴热水供给单元的入口连接；采暖换热器的两端分通过第二采暖、制冷电磁换向阀和第三采暖、制冷电磁换向阀与两根用户采暖、制冷循环管道连接；该蒸发器管束的两端分别通过第一采暖、制冷电磁换向阀和第四采暖、制冷电磁换向阀与两根用户采暖、制冷循环管道连接；蒸发器顶端通过水蒸汽冷、暖控制阀与冷凝器和采暖换热器的底端连接；蒸发器顶端以及冷凝器和采暖换热器的顶端均与一真空泵连接。
本发明的优点是：设备采用程序全自动控制，能效比很高。夏季制冷季节可以大幅度减少电网负荷，采用小型高速、水冷的电机驱动的离心式压缩机,能效比COP可达29，是一种高效、节能、环保型的空调。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明的遥控器外形示意图。
附图标记：1、水蒸气压缩机，2、压缩机水蒸气出口管，3、凝水提升管，4、凝水箱，5、冷凝器凝水喷淋管，6、蒸发器凝水喷淋管，7、压缩机水蒸气进口管，8、水蒸汽集汽包，9、冷凝器、采暖换热器，10、冷凝器喷淋流量延时电磁阀，11、采暖换热器，12、采暖循环出水管，13、冷凝器喷淋布水器，14、采暖循环进水管，15、真空泵排气阀，16、冷凝换热器，17、真空泵进口电磁阀，18、真空泵，19、真空泵排气凝水箱，20、真空泵排气凝水箱凝水排出管，21、凝水提升泵，22、冷凝器凝水节流管，23、蒸发器，24、水蒸汽冷、暖控制阀，25、蒸发器喷淋布水器，26、蒸发器喷淋流量电磁阀，27、第一采暖、制冷电磁换向阀，28、第二采暖、制冷电磁换向阀，29、第三采暖、制冷电磁换向阀，30、用户采暖、制冷循环泵，31、第一凝水量感应控制电磁阀，32、蒸发器管束，33、凝水集水器，34、凝水防溅板，35、第四采暖、制冷电磁换向阀，36、用户采暖、制冷循环泵流量调节阀，37、蒸发器凝水水位通断阀，38、凝水箱，39、第二凝水量感应控制电磁阀，40、凝水泵，41、洗浴换热器，42、洗浴热水箱，43、温控开关流量计，44、洗浴加热热水循环泵，45、热水输出泵，46、冷却水进口，47、冷却水出口，48、用户采暖、制冷循环管道。
具体实施方式
参见图1，本发明一种纯水冷、暖空调热泵，其特征在于，包括水蒸气压缩机1、冷凝器和采暖换热器9、蒸发器23、凝水箱4和洗浴热水供给单元，在冷凝器和采暖换热器9内设有采暖换热器11、冷凝器喷淋布水器13和冷凝换热器16；在蒸发器23内设有蒸发器喷淋布水器25和蒸发器管束32；冷凝器和采暖换热器9设在蒸发器23上面，凝水箱4设在冷凝器和采暖换热器9的上方，凝水箱4分别通过管道5和与冷凝器喷淋布水器13和蒸发器喷淋布水器25连接；冷凝器和采暖换热器9顶端通过管道7与水蒸气压缩机1的入口连接，蒸气压缩机1的出口通过管道2与冷凝换热器16的一端连接，冷凝换热器16的另一端以及与蒸发器23的底端通过管道37与洗浴热水供给单元的入口连接；采暖换热器11的两端分通过第二采暖、制冷电磁换向阀28和第三采暖、制冷电磁换向阀29与两根用户采暖、制冷循环管道46连接；该蒸发器管束32的两端分别通过第一采暖、制冷电磁换向阀27和第四采暖、制冷电磁换向阀35与两根用户采暖、制冷循环管道46连接；蒸发器23顶端通过水蒸汽冷、暖控制阀24与冷凝器和采暖换热器9的底端连接；蒸发器23顶端以及冷凝器和采暖换热器9的顶端均与一真空泵18连接。
在所述的冷凝器和采暖换热器9的顶端以及蒸发器23顶端的中部均设有向上拱起汇聚的水蒸汽集汽包8，在水蒸汽集汽包8的顶端运所述的管道7连接；在蒸发器23的底端中部设有向下凸出汇聚的凝水集水器33，凝水集水器33的底端与所述的轨道37连接。
在所述的冷凝器和采暖换热器9以及蒸发器23的底部分别设有一个凝水防溅板34，在两个该凝水防溅板34的下面之间连接一冷凝器凝水节流管22。
所述的洗浴热水供给单元包括凝水箱38、第二凝水量感应控制电磁阀39、凝水泵40、洗浴换热器41、洗浴热水箱42、温控开关流量计43、洗浴加热热水循环泵44和热水输出泵45，凝水箱38的入口与所述的冷凝换热器16一端和蒸发器23的底端连接，凝水箱38的出口依次串联第二凝水量感应控制电磁阀39、凝水泵40、洗浴换热器41的第一回路、第一凝水量感应控制电磁阀31和凝水提升泵21后与所述的凝水箱4的顶端连接，洗浴换热器41的第二回路依次与洗浴热水箱42、洗浴加热热水循环泵44、温控开关流量计43串联为循环回路；在洗浴热水箱42的出口连接有热水输出泵45。
在所述的真空泵18入口和出口分别连接有真空泵进口电磁阀17和真空泵排气凝水箱19。
在所述的管道5上串联有冷凝器喷淋流量延时电磁阀10；在所述的管道6上串联有蒸发器喷淋流量电磁阀26。
该纯水冷、暖空调热泵的工作流程均由一控制器自动控制。
参见图2，还配有与所述的控制器配套的遥控器，在该遥控器上设有显示屏01和各种操作键，操作键包括温度调整键02、制冷按键03、几组工作模式调整04、冬季防冻操作键05、机组故障报警按键06、机组运行状况变频键07、机组启/停键08、制热按键09、机组远程控制键10、机组压力控制键11和机组运行时间控制键12。
本发明在运行中只使用蒸馏水加一定比例（1:0.2可在负40℃环境安全运行）的乙醇作为制冷剂在机内循环使用，而且纯水在高真空环境下与氧气隔绝不腐蚀金属材料。因为65℃纯水蒸发后的蒸汽焓值比目前家用空调普遍使用的R-22的换热系数高16倍。也是世界范围内空调制冷业内的专家们在一直寻找的实用、环保、能效比高、换热系数大、没有任何污染、理想的制冷剂的使用方法。如果大面积推广使用本发明将可大幅度的节省能源。现用0.32P(输入功率240w）可以输出7163w的热能，家用纯水空调举例说明工作原理（5p以下的小型空调输入功率习惯上称为匹P），北京地区可带的采暖面积7163÷50=143m/h。
现用0.32P(输入功率240w）可以输出7163w的热能，家用纯水空调举例说明工作原理（5p以下的小型空调输入功率习惯上称为匹P），北京地区可带的采暖面积7163÷50=143m/h。
1.设备功耗、能效比；
本实施例为冬季采暖、夏季制冷和开机期间的洗浴用热水。选纯水家用空调热泵出机热水温度65℃、进机温度60℃。水蒸气压缩机选择参数为：压缩机进口水蒸汽温度60℃、压力19.9kPa，出口水蒸汽温度68℃，压缩机的进、出口压比为1.44出口压力为28.57kpa。轴功率为0.2kw，0.2kw×1.2=0.24kw/h，能效比cop=7163÷240=29.85。设备启动采用遥控器模式一键式启动。
2.家用纯水空调热泵的工作原理：
（1）制热工况工作原理；
按遥控板上的开/关按键8，使热泵进入工作准备状态，按模式键4，调整至制热功能9。制冷、采暖电磁换向阀24、27、28、29、35切换至采暖通道（24、27、35关闭，28、29开启）,机外用户制冷、制热循环水泵30运转。冷凝器喷淋流量电磁阀10打开，冷凝器凝水喷淋管5内的水在重力下流向冷凝器喷淋布水器13,水从喷嘴喷出，喷洒在冷凝器管束16上,在低压下水靠自身的热能闪发成水蒸汽,在延时开关控制下压缩机1开始工作。在压缩机1进口的引力下水蒸汽源源不断的在压缩机机进口管7内进入压缩机1升压、升温，升压、升温后的水蒸汽沿着压缩机出口管2进入冷凝器,冷凝器用水引出管源源不断的将水喷淋在冷凝器管束16上，吸收冷凝器管束16内水蒸汽的热量后蒸发。蒸发的高温水蒸汽在压缩机1进口的引力下上升至采暖换热器管束11,与管内的制热循环水进行热交换。加热到设计值65℃向室内的风机盘管（散热器）内输送热量，从而达到了冬季采暖的目的。采暖设计进口温度65℃出口温度60℃。
2.2.洗浴用水的工作原理
冷凝器16管内高温水蒸汽向管壁放热，放出热量后的水蒸汽冷凝成冷凝水，然后进入凝水箱38。在凝水泵40的引力下冷凝水进入洗浴换热器41，与洗浴热水箱42内的冷水进行换热。同时，洗浴加热热水循环泵44将浴热水箱42内的冷水压入洗浴换热器41与凝水进行热交换。如此反复循环将浴热水箱42内的冷水加热至设计温度,供洗浴时使用。
2.3.制冷工况工作原理；
按遥控板上的开/关按键8，使热泵进入工作准备状态，按模式键4，调整至制冷功能3。制冷、采暖电磁换向阀24、27、28、29、35切换至制冷通道（24、27、35开启，28、29关闭）,机外用户制冷、制热循环水泵30运转。蒸发器喷淋流量电磁阀26打开，蒸发器凝水喷淋管6内的水在凝水箱4重力下流向蒸发器喷淋布水器25,水从喷嘴喷出，喷洒在蒸发器管束32上,在低压下水吸收蒸发器32管束内循环水的热能闪发成水蒸汽,在延时开关控制下压缩机1开始工作。在压缩机1进口的引力下，水蒸汽源源不断的通过换向阀24进入冷凝器、采暖换热器9。掠过冷凝器管束16、采暖换热器管束11,在压缩机机1进口管7内进入压缩机1升压、升温，升压、升温后的水蒸汽沿着压缩机1出口管2进入冷凝器16。此时因为蒸发器23在低压、低温下闪发的水蒸汽经过压缩机1升压、升温后压力温度上升，蒸发器23闪发的水蒸汽吸收冷凝器16管内水蒸汽的热量后被加热,体积缩小温度升高。冷凝器喷淋流量延时电磁阀10打开，水在凝水箱4重力下流向冷凝器喷淋布水器13,水从喷嘴喷出，喷洒在冷凝器管束16上水吸热后蒸发，与通过换向阀24来的蒸发器23水蒸汽混合，混合后的水蒸汽在压缩机1的引力下通过水蒸汽集汽包8,沿压缩机1进口管7进入压缩机1升压、升温。再重复下一个工作循环过程，如此反复，蒸发器23蒸发吸收用户制冷、制热循环管道46内的循环水的热量直至达到制冷设计冷水温度12℃，从而达到制冷的目的。设计制冷进口温度12℃出口温度17℃。

Claims (8)

1.一种纯水冷、暖空调热泵，其特征在于，包括水蒸气压缩机1、冷凝器和采暖换热器9、蒸发器23、凝水箱4和洗浴热水供给单元，在冷凝器和采暖换热器9内设有采暖换热器11、冷凝器喷淋布水器13和冷凝换热器16；在蒸发器23内设有蒸发器喷淋布水器25和蒸发器管束32；冷凝器和采暖换热器9设在蒸发器23上面，凝水箱4设在冷凝器和采暖换热器9的上方，凝水箱4分别通过管道5和管道6与冷凝器喷淋布水器13和蒸发器喷淋布水器25连接；冷凝器和采暖换热器9顶端通过管道7与水蒸气压缩机1的入口连接，蒸气压缩机1的出口通过管道2与冷凝换热器16的一端连接，冷凝换热器16的另一端以及与蒸发器23的底端通过管道37与洗浴热水供给单元的入口连接；采暖换热器11的两端分通过第二采暖、制冷电磁换向阀28和第三采暖、制冷电磁换向阀29与两根用户采暖、制冷循环管道46连接；该蒸发器管束32的两端分别通过第一采暖、制冷电磁换向阀27和第四采暖、制冷电磁换向阀35与两根用户采暖、制冷循环管道46连接；蒸发器23顶端通过水蒸汽冷、暖控制阀24与冷凝器和采暖换热器9的底端连接；蒸发器23顶端以及冷凝器和采暖换热器9的顶端均与一真空泵18连接。
2.根据权利要求1所述的纯水冷、暖空调热泵，其特征在于，在所述的冷凝器和采暖换热器9的顶端以及蒸发器23顶端的中部均设有向上拱起汇聚的水蒸汽集汽包8，在水蒸汽集汽包8的顶端运所述的管道7连接；在蒸发器23的底端中部设有向下凸出汇聚的凝水集水器33，凝水集水器33的底端与所述的轨道37连接。
3.根据权利要求1所述的纯水冷、暖空调热泵，其特征在于，在所述的冷凝器和采暖换热器9以及蒸发器23的底部分别设有一个凝水防溅板34，在两个该凝水防溅板34的下面之间连接一冷凝器凝水节流管22。
4.根据权利要求1所述的纯水冷、暖空调热泵，其特征在于，所述的洗浴热水供给单元包括凝水箱38、第二凝水量感应控制电磁阀39、凝水泵40、洗浴换热器41、洗浴热水箱42、温控开关流量计43、洗浴加热热水循环泵44和热水输出泵45，凝水箱38的入口与所述的冷凝换热器16一端和蒸发器23的底端连接，凝水箱38的出口依次串联第二凝水量感应控制电磁阀39、凝水泵40、洗浴换热器41的第一回路、第一凝水量感应控制电磁阀31和凝水提升泵21后与所述的凝水箱4的顶端连接，洗浴换热器41的第二回路依次与洗浴热水箱42、洗浴加热热水循环泵44、温控开关流量计43串联为循环回路；在洗浴热水箱42的出口连接有热水输出泵45。
5.根据权利要求1所述的纯水冷、暖空调热泵，其特征在于，在所述的真空泵18入口和出口分别连接有真空泵进口电磁阀17和真空泵排气凝水箱19。
6.根据权利要求5所述的纯水冷、暖空调热泵，其特征在于，在所述的管道5上串联有冷凝器喷淋流量延时电磁阀10；在所述的管道6上串联有蒸发器喷淋流量电磁阀26。
7.根据权利要求5所述的纯水冷、暖空调热泵，其特征在于，该纯水冷、暖空调热泵的工作流程均由一控制器自动控制。
8.根据权利要求7所述的纯水冷、暖空调热泵，其特征在于，还配有与所述的控制器配套的遥控器。
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