CN106642446A - 一种超低温环境制热的螺杆+离心式水汽能热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种超低温环境制热的螺杆+离心式水汽能热泵系统涉及节能及能源利用技术领域，由螺杆式热泵主机、离心式热泵主机、水汽能提纯平台、用户系统组成。目的在于采用螺杆式热泵主机、离心式热泵主机、水汽能提纯平台作为空调系统冷热源，能够在超低温环境（零下20℃）下稳定供热，提高系统能效、减少系统能耗，避免了现有空调系统冷热源的缺陷，更加节能，空调系统使用的地域与时间大大扩展。本发明结构简单、操作方便，易于施工安装及后期维护，节约初投资及运行成本。

Description

一种超低温环境制热的螺杆+离心式水汽能热泵系统

技术领域

本发明型涉及的一种超低温环境制热的螺杆+离心式水汽能热泵系统涉及到我国空调技术应用与节能两大领域。

背景技术

在我国目前的热泵空调系统的冷热源中，主要有单冷机+锅炉、各种类型热泵、吸收式机组等型式，各种冷热源型式各有利弊。单冷机+锅炉型式的冷热源需要两套系统，其中单冷机与冷却塔一起搭配工作供给夏季空调所需冷冻水、锅炉燃烧供给冬季空调热水，从而导致设备重置率较高、系统经济性较差，同时锅炉燃烧带来一定的环境污染；各种类型热泵能够利用周围环境或地质条件进行冷热量的提取，如污水源热泵可提取污水中的冷热量、空气源热泵提取空气中的冷热量、水源热泵提取地表或地下水的冷热量、地源热泵提取土壤中的冷热量等，各种热泵都有其局限性；吸收式机组主要利用外部热源来进行制冷和制热，从而要求具有较稳定的热源，其中包括燃油、燃气或城市热水管网等稳定热源，从而对热源要求较高，同时系统效率会随着时间的推移而逐渐递减。综合考虑节能性与环保性，各类热泵逐渐取代单冷机+锅炉及吸收式机组作为主要的空调冷热源型式。

在部分冬冷夏热地区中，在全年空调使用季中，冬季需要供暖、夏季需要供热，从而对空调系统提出了较高的要求。在一台特定的热泵主机中，其所能够提供的制热量远大于制冷量，而其中由于建筑夏季冷负荷较大、冬季热负荷较小，从而造成了热泵主机的选型困难。如按照冷负荷选择主机，则其所能提供的制热量远大于热负荷；如按照热负荷选择主机，则其所能够提供的制冷量满足不了冷负荷。为此一般选择热泵主机都是按照冷负荷来进行从而导致热泵主机的选型浪费。

由于螺杆式压缩机与离心式压缩机的突出优点而大量选用作为各类空调主机中的主要压缩机。采用此两类压缩机的热泵主机各有优缺点，离心式热泵制冷制热量大、工作可靠、经久耐用、运行费用低、容易实现多级压缩和多种蒸发温度、容易实现中间冷却、耗功较低，而螺杆式热泵部分负荷时运行效率高，易损件少、综合能效比高及使用寿命长、结构较简单，故障率低，维护方便。

目前所使用的水汽能热泵空调系统正是针对长江中下游地区冬冷夏热的气候特点而特别提出的。由于水汽能热泵空调系统采用一套设备、三种用途，具有简易安装、系统效率高、运行费用低等特点，其系统应用逐年增加。而在应用过程中，由于其大部分采用螺杆式压缩机作为热泵主机的压缩机来进行供热与制冷，从而出现了在夏季制冷能力满足则冬季制热能力偏小、冬季制热能力满足则夏季制冷能力超出的情况，同时由于螺杆式压缩机在使用过程中无级调节能力较差，不能大范围对制热制冷量进行调节，从而导致机组选型出现偏差，另外由于在冬季制热工况下蒸发压力较低导致部分制冷剂液体进入压缩机，存在压缩机液击现象，压缩机有较大的安全隐患，同时由于在低温工况下工作，其润滑油的润滑能力下降、粘度增加，进一步导致主机制热能力下降，而由于进液温度低从而导致制冷剂蒸发温度降低，螺杆压缩机工作状态不稳定，在较低室外温度下螺杆压缩机所能提供的空调热水温度较低或为了保持较高温度热水而导致供热能力下降等，而离心式热泵主机在低温工况下工作困难，由此可以看出，采用单纯的螺杆式热泵主机与离心式热泵主机作为空调冷热源有其局限性，因此需要对其进行改进。

为了使空调系统能在冬季工况、低温高湿情况下高效运行，特提出一种超低温环境制热的螺杆+离心式水汽能热泵系统。

发明内容

本发明一种超低温环境制热的螺杆+离心式水汽能热泵系统的目的在于采用螺杆式热泵主机、离心式热泵主机、水汽能提纯平台作为空调系统冷热源，提高系统能效、减少系统能耗、平衡系统所需提供的冷热量，避免了现有空调系统的缺陷，更加节能。

本发明的技术方案是：该系统由螺杆式热泵主机2、离心式热泵主机3、水汽能提纯平台4、用户系统1组成。

螺杆式热泵主机2的蒸发器出口与水汽能提纯平台4的入口相连接，水汽能提纯平台4的出口与螺杆式热泵主机2的蒸发器入口相连接；离心式热泵主机3的蒸发器出口与水汽能提纯平台4的入口相连接，水汽能提纯平台4的出口与离心式热泵主机3的蒸发器入口相连接；螺杆式热泵主机2的冷凝器出口与用户系统1的入口相连接，用户系统1的出口与螺杆式热泵主机2的冷凝器入口相连接；离心式热泵主机3的冷凝器出口与用户系统1的入口相连接，用户系统1的出口与离心式热泵主机3的冷凝器入口相连接；螺杆式热泵主机2冷凝器出口通过管道与离心式热泵主机3冷凝器入口相连接。

在螺杆式热泵主机2的蒸发器入口与水汽能提纯平台4出口相连接的管道上安装有溶液泵B1；在离心式热泵主机3的蒸发器入口与水汽能提纯平台4出口相连接的管道上安装有溶液泵B2；在螺杆式热泵主机2的冷凝器入口与用户系统1出口相连接的管道上安装有用户泵B3；在离心式热泵主机3的冷凝器入口与用户系统1出口相连接的管道上安装有用户泵B4。

在螺杆式热泵主机2的冷凝器出口与用户系统1入口相连接的管道上安装有阀件V2；在离心式热泵主机3的冷凝器入口与用户系统1出口相连接的管道上安装有阀件V3；在螺杆式热泵主机2冷凝器出口与离心式热泵主机3冷凝器入口相连接的管道上安装有阀件V1。

本发明一种超低温环境制热的螺杆+离心式水汽能热泵系统，与现有的技术相比，具有如下优点：

1.采用离心式热泵主机、螺杆式热泵主机、水汽能提纯平台作为空调系统冷热源，更加适应气候条件，具有适应性强、供热制冷能力调节范围大、整机能效比高的特点；

2.本发明运行费用低、初投资低；

3.能够适应冬季低温工况，在低温工况下稳定运行，提供较高系统效率；

4.能够满足建筑冬夏季节的负荷要求，系统利用率高。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明示意图：

图中，用户系统1、螺杆式热泵主机2、离心式热泵主机3、水汽能提纯平台4。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种超低温环境制热的螺杆+离心式水汽能热泵系统由螺杆式热泵主机2、离心式热泵主机3、水汽能提纯平台4、用户系统1组成。

所述的螺杆式热泵主机2的蒸发器出口与所述的水汽能提纯平台4的入口相连接，所述的水汽能提纯平台4的出口与所述的螺杆式热泵主机2的蒸发器入口相连接；所述的离心式热泵主机3的蒸发器出口与所述的水汽能提纯平台4的入口相连接，所述的水汽能提纯平台4的出口与所述的离心式热泵主机3的蒸发器入口相连接；所述的螺杆式热泵主机2的冷凝器出口与所述的用户系统1的入口相连接，所述的用户系统1的出口与所述的螺杆式热泵主机2的冷凝器入口相连接；所述的离心式热泵主机3的冷凝器出口与所述的用户系统1的入口相连接，所述的用户系统1的出口与所述的离心式热泵主机3的冷凝器入口相连接；所述的螺杆式热泵主机2冷凝器出口通过管道与所述的离心式热泵主机3冷凝器入口相连接。

在所述的螺杆式热泵主机2的蒸发器入口与所述的水汽能提纯平台4出口相连接的管道上安装有溶液泵B1；在所述的离心式热泵主机3的蒸发器入口与所述的水汽能提纯平台4出口相连接的管道上安装有溶液泵B2；在所述的螺杆式热泵主机2的冷凝器入口与所述的用户系统1出口相连接的管道上安装有用户泵B3；在所述的离心式热泵主机3的冷凝器入口与所述的用户系统1出口相连接的管道上安装有用户泵B4。

在所述的螺杆式热泵主机2的冷凝器出口与所述的用户系统1入口相连接的管道上安装有阀件V2；在所述的离心式热泵主机3的冷凝器入口与所述的用户系统1出口相连接的管道上安装有阀件V3；在所述的螺杆式热泵主机2冷凝器出口与所述的离心式热泵主机3冷凝器入口相连接的管道上安装有阀件V1。

本发明一种超低温环境制热的螺杆+离心式水汽能热泵系统工作流程如下：

冬季工况：

1、水汽能提纯平台开始工作，将室外空气中的热量提取出来；

2、水汽能提纯平台中的溶液由溶液泵B1送入螺杆式热泵主机蒸发器入口，溶液所携带的热量被热泵主机提取后从蒸发器出口进入到水汽能提纯平台中；

3、水汽能提纯平台中的溶液由溶液泵B2送入离心式热泵主机蒸发器入口，溶液所携带的热量被热泵主机提取后从蒸发器出口进入到水汽能提纯平台中；

4、当室外环境温度高于12℃时，螺杆式热泵主机与离心式热泵主机同时工作；

5、阀件V1关闭、阀件V2打开、阀件V3打开；

6、用户系统中的溶液由用户泵B3送入螺杆式热泵主机冷凝器入口，溶液温度升高从冷凝器出口进入到用户系统中；

7、用户系统中的溶液由用户泵B4送入；

8、当室外环境温度低于12℃时，螺杆式热泵主机与离心式热泵主机同时工作；

9、阀件V1打开、阀件V2关闭、阀件V3关闭；

10、用户系统中的溶液由用户泵B3送入螺杆式热泵主机冷凝器入口，溶液温度升高从冷凝器出口进入到离心式热泵主机冷凝器入口，溶液温度升高从冷凝器出口进入到用户系统中。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种超低温环境制热的螺杆+离心式水汽能热泵系统，其特征在于：

由螺杆式热泵主机2、离心式热泵主机3、水汽能提纯平台4、用户系统1组成；

所述的螺杆式热泵主机2的蒸发器出口与所述的水汽能提纯平台4的入口相连接，所述的水汽能提纯平台4的出口与所述的螺杆式热泵主机2的蒸发器入口相连接；所述的离心式热泵主机3的蒸发器出口与所述的水汽能提纯平台4的入口相连接，所述的水汽能提纯平台4的出口与所述的离心式热泵主机3的蒸发器入口相连接；所述的螺杆式热泵主机2的冷凝器出口与所述的用户系统1的入口相连接，所述的用户系统1的出口与所述的螺杆式热泵主机2的冷凝器入口相连接；所述的离心式热泵主机3的冷凝器出口与所述的用户系统1的入口相连接，所述的用户系统1的出口与所述的离心式热泵主机3的冷凝器入口相连接；所述的螺杆式热泵主机2冷凝器出口通过管道与所述的离心式热泵主机3冷凝器入口相连接。

2.如权利要求1所述的一种超低温环境制热的螺杆+离心式水汽能热泵系统，其特征在于：在所述的螺杆式热泵主机2的蒸发器入口与所述的水汽能提纯平台4出口相连接的管道上安装有溶液泵B1；在所述的离心式热泵主机3的蒸发器入口与所述的水汽能提纯平台4出口相连接的管道上安装有溶液泵B2；在所述的螺杆式热泵主机2的冷凝器入口与所述的用户系统1出口相连接的管道上安装有用户泵B3；在所述的离心式热泵主机3的冷凝器入口与所述的用户系统1出口相连接的管道上安装有用户泵B4。

3.如权利要求1所述的一种超低温环境制热的螺杆+离心式水汽能热泵系统，其特征在于：在所述的螺杆式热泵主机2的冷凝器出口与所述的用户系统1入口相连接的管道上安装有阀件V2；在所述的离心式热泵主机3的冷凝器入口与所述的用户系统1出口相连接的管道上安装有阀件V3；在所述的螺杆式热泵主机2冷凝器出口与所述的离心式热泵主机3冷凝器入口相连接的管道上安装有阀件V1。

4.如权利要求1和权利要求3所述的一种超低温环境制热的螺杆+离心式水汽能热泵系统，其特征在于：环境温度高于12℃时，阀件V1关闭、阀件V2打开、阀件V3打开；环境温度低于12℃时，阀件V1打开、阀件V2关闭、阀件V3关闭。