CN106016831A - 空气源热泵供开水设备及其换热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种空气源热泵供开水设备及其换热装置，该空气源热泵供开水设备包括：蒸发器、气液分离器、压缩机、换热装置、储液罐和膨胀阀，该换热装置包括多个换热内胆，每个换热内胆内具有供工质流动的螺旋状的换热盘管，各个换热内胆中的换热盘管通过第一管路串联起来，各个换热内胆中的储液空间通过第二管路从头端内胆到尾端内胆串联起来。由于该换热装置包括多个串联起来的换热内胆，可以使高温工质与低温水得到充分以及递进的换热，从而能够获得高达95摄氏度的高温水，显著地提高了所得到的高温水的能量品质。

Description

空气源热泵供开水设备及其换热装置
技术领域
本发明涉及供热泵技术领域，特别是涉及一种空气源热泵设备供开水设备。
背景技术
能源，已经成为全球关注的焦点。在我国，能源的使用已经被提到关乎国家生存发展的战略高度。我国实施的《可再生能源法》，各种性质的能源应用史无前例地得到关注和重视。
在能源危机日益成为人们关注热点话题的今天，低品位热能(如空气热能)——这种可再生优质能源，正逐渐被各国所重视，并正走进我们的生活，所以发展高温热泵设备正被人们所认可。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种空气源热泵供开水设备及其换热装置，以高效地利用低品位热能(如空气热能)。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种换热装置，该换热装置包括多个换热内胆，每个换热内胆内具有供工质流动的螺旋状的换热盘管，各个换热内胆中的换热盘管通过第一管路串联起来，与导热工质的入口相连的换热内胆称为头端内胆，与导热工质的出口相连的换热内胆称为尾端内胆；每个换热内胆中还具有储液空间，各个换热内胆中的储液空间通过第二管路从头端内胆到尾端内胆串联起来，该头端内胆的储液空间连接到高温水出口，该尾端内胆的储液空间连接到冷水入口。
所述的换热装置，其中，在该头端内胆上还设有探温管。
本发明解决上述技术问题的技术方案还包括：
一种空气源热泵供开水设备，其特征在于，包括：蒸发器、气液分离器、压缩机、上述换热装置、储液罐和膨胀阀，该储液罐中储存有导热工质，其输出端连接该膨胀阀的输入端；该蒸发器的输入端接该膨胀阀的输出端，该蒸发器的输出端接入该气液分离器；该压缩机的输入端接该气液分离器，该压缩机的输出端接该换热装置的输入端；该换热装置的输出端接该储液罐的输入端。
所述的空气源热泵供开水设备，其中，该换热装置的高温水出口与保温罐相连。
所述的空气源热泵供开水设备，其中，在该头端内胆上还设有探温管。
所述的空气源热泵供开水设备，其中，该压缩机是全封闭涡旋压缩机或者螺杆压缩机。
所述的空气源热泵供开水设备，其中，该导热工质为氟利昂。
所述的空气源热泵供开水设备，其中，在该压缩机的输入管道上设置低压保护器，在该压缩机的输出管道上设置高压保护器。
本发明的有益效果是：利用本发明，在夏季需要降温时，供冷装置输入管道和输出管道上的开关导通，换热装置输入管道和输出管道上的开关关闭，从储液罐输出的高压工质经过膨胀阀的节流作用，变为低温(高于室外温度)低压导热工质进入蒸发器，该低温低压工质向大气释放热量后温度降低(低于室温)而进入气液分离器，气液分离器中的气态工质经过压缩机的压缩后，气压升高但温度仍低于室温，进入供冷装置并向室内释放冷量，之后进入储液罐，完成一次循环；在冬季需要取暖时，供冷装置输入管道和输出管道上的开关关闭，换热装置输入管道和输出管道上的开关导通，从储液罐输出的高压工质经过膨胀阀的节流作用，变为低温(低于室外温度)低压工质进入蒸发器，该低温低压导热工质向大气释放冷量后温度升高(高于室温)而进入气液分离器，气液分离器中的气态导热工质经过压缩机的压缩后，气压升高且温度高于室温，进入换热装置并向室内释放热量，之后进入储液罐，完成一次供热循环。在该系统的夏季供冷和冬季供热过程中，膨胀阀的开度受到蒸发器输出导热工质的温度控制，从而使膨胀阀以及蒸发器输出的导热工质温度符合要求。可见，本发明作为兼有夏季供冷和冬季供暖功能的一体式系统，无需设置户外管道即可满足室内降温和取暖的需求，也就基本不会在户外浪费能源。
本发明涉及的高温热泵设备，基本原理也是经典热力学中卡诺循环理论，但提出的技术原理及崭新的技术路线，创造性地解决了技术难题。利用高效的冷凝制热结构，在不改变工质，不降低“能效比”，不损害压缩机的前提下，将单级热泵的出水温度提高到95℃以上，本发明与传统的热泵比较，产生热能的数量虽然没有增加，但能量品质得到了提升，为热泵设备在制热领域的应用开辟了广阔的前景，是“低品位热”应用的重大发现。
附图说明
图1为本发明提出的一种空气源热泵供开水设备的一个实施例的结构图；
图2、图3为本发明中换热装置的平面结构示意图及其侧视图。
附图标记说明：蒸发器101，气液分离器102，压缩机103，换热装置104，过滤器105，储液罐106，膨胀阀108，液视镜109，干燥过滤器110，低压保护器113，高压保护器114，冷水入口115，高温水出口116，保温罐118，串联冷凝器141，箱体20，换热内胆21，换热盘管22，第一管路23，储液空间24，第二管路25，探温管26。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明提出了一种空气源热泵供开水设备，如图1所示，主要包括：蒸发器101、气液分离器102、压缩机103、换热装置104、储液罐106和膨胀阀108。该换热装置104可对用户要使用的水有加热功能，能够实现热水、开水同时供应功能。
如图1所示，该储液罐106中储存有导热工质，其输出端连接该膨胀阀108的输入端；该蒸发器101的输入端接该膨胀阀108的输出端，该蒸发器101的输出端接入该气液分离器102；该压缩机103的输入端接该气液分离器102，该压缩机103的输出端接该换热装置104的输入端；该换热装置104的输出端接该储液罐106的输入端。
如图1所示，该换热装置104设有冷水入口115与高温水出口116，该冷水入口115可供低温水(如自来水)过滤之后流入，该高温水出口116可供温水(如55-95摄氏度)流出，该高温水出口116与保温罐118相连，并在该高温水出口116上设一个开关，以在该保温罐118中储存预定温度的热水。
如图2、图3所示，为本发明中的换热装置104的结构示意图，其包括箱体20以及固定在箱体20内的多个换热内胆21，每个换热内胆21内具有供换热工质流动的螺旋状的换热盘管22，各个换热内胆21中的换热盘管22通过第一管路23串联起来，在此称与高温工质(工质进口)相连的换热内胆21称为头端内胆，与低温工质(工质出口)相连的换热内胆21称为尾端内胆；每个换热内胆21中还具有储液空间24，各个换热内胆21中的储液空间24通过第二管路25从头端内胆到尾端内胆串联起来，该头端内胆上连接到该高温水出口116，该尾端内胆连接到该冷水入口115。在该头端内胆上还设有探温管26，用于测量该头端内胆中的储液空间24中的热水温度。
本发明工作的时候，通过压缩机103的持续做功，将空气源中的低热从蒸发器101处吸收到工质中来，再通过换热装置104传递到低温水，使其变为高温水流出。由于本发明中的换热装置104采用独特的串联结构，可以使高温工质与低温水得到充分以及递进的换热，从而能够获得高达95摄氏度的高温水，显著地提高了所得到的高温水的能量品质。
本发明中，蒸发器101是一种热交换装置，以空气作为吸收热量或冷量的能量源，夏季时，蒸发器101中的导热工质的热量向空气释放，而冬季时，蒸发器101中的导热工质则从室外大气释放冷量。
气液分离器102将输入的导热工质按照状态(气态和液态)的不同进行区分，液态导热工质位于气液分离器102底部，而气态导热工质则位于气液分离器102上部。
压缩机103可以采用全封闭涡旋压缩机或者螺杆压缩机，设备功率大大增强。
本发明中的导热工质可以为氟利昂。
膨胀阀108是一种节流装置，可使输入的高压工质的温度和压力均降低。
为了保证压缩机103的正常工作，还可以在压缩机103输入管道上设置低压保护器113，在压缩机103输出管道上设置高压保护器114。
由此可见，利用本发明作为功能的一体式系统，即可满足室内外供应热水、开水的需求，因此，本发明总的能源消耗量大幅降低。而且，本发明安装简便、节省空间，机组结构紧凑，外形美观，无污染，占地面积小，放置于室外，无需设专用机房。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种换热装置，该换热装置包括多个换热内胆，每个换热内胆内具有供工质流动的螺旋状的换热盘管，各个换热内胆中的换热盘管通过第一管路串联起来，与导热工质的入口相连的换热内胆称为头端内胆，与导热工质的出口相连的换热内胆称为尾端内胆；每个换热内胆中还具有储液空间，各个换热内胆中的储液空间通过第二管路从头端内胆到尾端内胆串联起来，该头端内胆的储液空间连接到高温水出口，该尾端内胆的储液空间连接到冷水入口。
2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，在该头端内胆上还设有探温管。
3.一种空气源热泵供开水设备，其特征在于，包括：蒸发器、气液分离器、压缩机、如权利要求1所述的换热装置、储液罐和膨胀阀，该储液罐中储存有导热工质，其输出端连接该膨胀阀的输入端；该蒸发器的输入端接该膨胀阀的输出端，该蒸发器的输出端接入该气液分离器；该压缩机的输入端接该气液分离器，该压缩机的输出端接该换热装置的输入端；该换热装置的输出端接该储液罐的输入端。
4.根据权利要求3所述的空气源热泵供开水设备，其特征在于，该换热装置的高温水出口与保温罐相连。
5.根据权利要求3所述的空气源热泵供开水设备，其特征在于，在该头端内胆上还设有探温管。
6.根据权利要求3所述的空气源热泵供开水设备，其特征在于，该压缩机是全封闭涡旋压缩机或者螺杆压缩机。
7.根据权利要求3所述的空气源热泵供开水设备，其特征在于，该导热工质为氟利昂。
8.根据权利要求3所述的空气源热泵供开水设备，其特征在于，在该压缩机的输入管道上设置低压保护器，在该压缩机的输出管道上设置高压保护器。
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