CN106766354B - 机械闪蒸式热泵空调系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机械闪蒸式热泵空调系统及其工作方法，其特征在于：系统包括两级闪蒸罐、水蒸气压缩机（1）和两个喷射泵，用于为系统提供驱动压差。本发明以水作为系统的闪蒸循环介质，与现有热泵空调所大量应用的氟利昂类制冷剂相比，水对臭氧层无破坏（ODP=0），并且无温室效应（GWP=0），环保特性显著。此外，水作为制冷剂还具有安全、无毒、不可燃、经济实用等优点。本发明提出的系统适合不同的低温热源场合，例如低温热源为污水、或海水、或空气、或土壤、或工业乏汽。本发明所述的机械闪蒸式热泵空调系统具有节能、环保等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种热泵系统，尤其涉及一种机械闪蒸式热泵空调系统及其工作方法，属于热泵空调技术领域。
背景技术
目前，热泵空调领域广泛采用空气源热泵、水源热泵及土壤源热泵。热泵系统工质常采用氢氯氟烃（HCFCs）、氢氟烃（HFCs）。机组运行时的震动常引发工质泄露，泄露到大气中的HCFCs在日光的作用下会自然分解并破坏臭氧层，HFCs虽然不会破坏臭氧层，但是其具有较高的温室效应潜能值（GWP）。开发一种节能环保型热泵空调系统对我国热泵空调领域的可持续发展具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，以水为媒介，提供了一种机械闪蒸式热泵空调系统及其工作方法。
一种机械闪蒸式热泵空调系统，包括水蒸气压缩机、热水换热器、风机盘管、热水泵、气水分离罐、真空泵、循环泵、热源换热器、第一节流阀、第二节流阀、第一闪蒸罐、第二闪蒸罐、第一喷射泵、第二喷射泵；
所述第一闪蒸罐顶部设置有排气口、底部设置有排液口、上部设置有进液口；
所述第二闪蒸罐顶部设置有排气口、底部设置有排液口、上部设置有进液口；
热水换热器包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口及冷侧出口；
所述气水分离罐顶部设置凝液进口、底部设置有排液口；所述气水分离罐的顶部还设有不凝气排气口，并与所述真空泵连接；
热源换热器包括热源进口、热源出口、冷侧进口和冷侧出口；
所述系统第一闪蒸罐的排气口及第二闪蒸罐的排气口通过第二喷射泵与水蒸气压缩机进口连接，水蒸气压缩机出口与热水换热器的热侧进口连接，热水换热器的热侧出口与气水分离罐的凝液进口连接；第一闪蒸罐的排液口通过第二节流阀与第二闪蒸罐的进液口相连；第二闪蒸罐的排液口及气水分离罐的排液口通过第一喷射泵连接至循环泵入口，循环泵出口与热源换热器的冷侧进口连接，热源换热器的冷侧出口经第一节流阀与第一闪蒸罐的进液口连接；热源与热源换热器的热源进口连接，热源换热器的热源出口与环境相连；
热水换热器的冷侧出口与风机盘管进口连接，风机盘管出口与热水泵的入口连接，热水泵的出口与热水换热器的冷侧进口连接。
系统装机调试完成后，首先通过真空泵将气水分离罐及所联通的管路内的气体抽空，之后向系统内加灌循环闪蒸介质；系统工作时，第二闪蒸罐内的水及气水分离罐出口的水通过第一喷射泵增压后，然后在循环泵的增压作用后进入热源换热器，并吸收低温热源的热量后升温，升温后的水经第一节流阀的节流作用后进入第一闪蒸罐内闪蒸，第一闪蒸罐排液口的液体经过第二节流阀进入第二闪蒸罐，第一闪蒸罐和第二闪蒸罐所得闪蒸蒸汽通过第二喷射泵增压后进入水蒸气压缩机，水蒸气压缩机为第一闪蒸罐和第二闪蒸罐提供闪蒸所需的低压环境，闪蒸蒸汽经水蒸气压缩机的压缩后温度升高，并在热水换热器处冷凝液化，所释放的热量用于加热风机盘管的循环水，闪蒸汽凝水之后进入气水分离罐并通过真空泵抽出不凝气体；第一闪蒸罐内的闪蒸后冷水及气水分离罐的闪蒸汽凝水通过第一喷射泵增压后，然后通过循环泵再次被输送至热源换热器吸收低温热源的热量，升温后的循环水经节流阀后再次进入第一闪蒸罐内闪蒸。优选地：
该热泵系统内的循环闪蒸介质为水。
所述水蒸气压缩机可选择螺杆压缩机、罗茨压缩机、离心压缩机、涡旋压缩机、活塞压缩机等；压缩形式为单级压缩或多级压缩。
所述热源换热器可选择管壳式换热器、翅片管式换热器、地埋管式换热器等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明以水作为系统的闪蒸循环介质，与现有热泵空调所大量应用的氟利昂类制冷剂相比，水对臭氧层无破坏（ODP=0），并且无温室效应（GWP=0），环保特性显著。此外，水作为制冷剂还具有安全、无毒、不可燃、经济实用等优点。
本发明所述的系统起低温热源为污水、或海水、或空气、或土壤、或工业乏汽，由于采用的热源换热器为间壁换热器，因此可适用多种热源环境。
附图说明
图1为本发明实施例一的污水源机械闪蒸式热泵空调系统原理图。
图2为本发明实施例一的空气源机械闪蒸式热泵空调系统原理图。
图3为本发明实施例一的土壤源机械闪蒸式热泵空调系统原理图。
图中标号：1、水蒸气压缩机，2、热水换热器，3、风机盘管，4、热水泵，5、气水分离罐，6、真空泵，7、循环泵，8、热源换热器，9、第一节流阀，10、第一闪蒸罐，11、第二节流阀，12、第二闪蒸罐，13、第一喷射泵，14、第二喷射泵、15、闪蒸工质，16、冷却介质，17、热源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明所述的机械闪蒸式热泵空调系统，其热源17可以为污水、空气或者土壤等。下面分别就不同热源17时的工作过程进行介绍。
实施例一：
图1为本实施例的系统原理图。一种污水源机械闪蒸式热泵空调系统；第一闪蒸罐10的顶部排气口与第二闪蒸罐12顶部排气口通过第二喷射泵14水蒸气压缩机1进口连接，水蒸气压缩机出口与热水换热器2的热侧流道进口连接，热水换热器2的热侧流道出口与气水分离罐5的顶部进口连接，第二闪蒸罐12的排液口与水气分离罐5出口通过第一喷射泵1增压后，然后送入循环泵7的入口，循环泵出口与热源换热器8的进口连接，热源换热器8的出口与第一闪蒸罐10连接，并在此连接管路上安装节流阀9；热水换热器2的冷侧流道出口与热水泵4的入口连接，热水泵4的出口与风机盘管3进口连接，风机盘管3出口通过热水泵4与热水换热器2的冷侧流道进口连接。所述气水分离罐5的顶部设有不凝气排气口，并与所述真空泵6连接。机械闪蒸循环回路内充罐的工质14为纯水。所述水蒸气压缩机1采用螺杆压缩机；所述热水换热器2采用板式换热器；所述真空泵6采用水环式真空泵；所述热源换热器8采用管壳式换热器，水走管程，污水热源17走壳程；
系统装机调试完成后，首先通过真空泵6将第一闪蒸罐10、第二闪蒸罐12及所联通的管路内的气体抽空，之后向系统内加灌脱气处理的纯水作为闪蒸介质15；
本实施例工作时，第二闪蒸罐12内的水与气水分离罐5出口的液体经过第二增压泵13升压后，然后经过循环泵7的增压作用后进入热源换热器8的冷侧进口，并吸收其热测热源17-污水的热量后升温，升温后的水经第一节流阀9的节流作用后进入第一闪蒸罐10内闪蒸，所得闪蒸蒸汽进入水蒸气压缩机2，未被闪蒸的水经过第二节流阀11后，进入第二闪蒸罐12，第二闪蒸罐12出口的蒸气与第一闪蒸罐10出口的蒸气经过第二喷射泵14增压后进入水蒸气压缩机1，水蒸气压缩机1提供了水闪蒸所需的低压环境，闪蒸蒸汽经水蒸气压缩机1的压缩后温度升高，并在热水换热器2处冷凝液化，所释放的热量用于加热风机盘管3的循环水，闪蒸汽凝水之后进入气水分离罐5并通过真空泵6抽出不凝气体；第二闪蒸罐12内的闪蒸后冷水及气水分离罐5的闪蒸汽凝水通过第一喷射泵13增压后，然后通过循环泵7再次被输送至热源换热器8吸收污水的热量，升温后的循环水经第一节流阀9后再次进入第一闪蒸罐10内闪蒸。
实施例二：
图2为本实施例的系统原理图。一种空气源机械闪蒸式热泵空调系统，本实施例的热源换热器8采用翅片管式换热器。本实施例工作时，闪蒸回路内的循环水在循环泵7的作用下通过热源换热器8不断吸收环境空气的热量。本实施例的系统连接方式及工作原理同实施例一，此处不再赘述。
实施例三：
图3为本实施例的系统原理图。一种土壤源机械闪蒸式热泵空调系统，本实施例的热源换热器8采用地埋管式换热器。本实施例工作时，闪蒸回路内的循环水在循环泵7的作用下通过热源换热器8不断吸收热源土壤17中的热量。本实施例的系统连接方式及工作原理同实施例一，此处不再赘述。
尽管上文结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种机械闪蒸式热泵空调系统，其特征在于：
包括水蒸气压缩机（1）、热水换热器（2）、风机盘管（3）、热水泵（4）、气水分离罐（5）、真空泵（6）、循环泵（7）、热源换热器（8）、第一节流阀（9）、第二节流阀（11）、第一闪蒸罐（10）、第二闪蒸罐（12）、第一喷射泵（13）、第二喷射泵（14）；
所述第一闪蒸罐（10）顶部设置有排气口、底部设置有排液口、上部设置有进液口；
所述第二闪蒸罐（12）顶部设置有排气口、底部设置有排液口、上部设置有进液口；
热水换热器（2）包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口及冷侧出口；
所述气水分离罐（5）顶部设置凝液进口、底部设置有排液口；所述气水分离罐（5）的顶部还设有不凝气排气口，并与所述真空泵（6）连接；
热源换热器（8）包括热源进口、热源出口、冷侧进口和冷侧出口；
所述系统第一闪蒸罐（10）的排气口及第二闪蒸罐（12）的排气口通过第二喷射泵（14）与水蒸气压缩机（1）进口连接，水蒸气压缩机（1）出口与热水换热器（2）的热侧进口连接，热水换热器（2）的热侧出口与气水分离罐（5）的凝液进口连接；第一闪蒸罐（10）的排液口通过第二节流阀（11）与第二闪蒸罐（12）的进液口相连；第二闪蒸罐（12）的排液口及气水分离罐（5）的排液口通过第一喷射泵（13）连接至循环泵（7）入口，循环泵（7）出口与热源换热器（8）的冷侧进口连接，热源换热器（8）的冷侧出口经第一节流阀(9)与第一闪蒸罐（10）的进液口连接；热源（17）与热源换热器（8）的热源进口连接，热源换热器（8）的热源出口与环境相连；
热水换热器（2）的冷侧出口与风机盘管（3）进口连接，风机盘管（3）出口与热水泵（4）的入口连接，热水泵（4）的出口与热水换热器（2）的冷侧进口连接。
2.根据权利要求1所述的机械闪蒸式热泵空调系统，其特征在于：该热泵系统内的循环闪蒸介质（15）为水。
3.根据权利要求1所述的机械闪蒸式热泵空调系统，其特征在于：所述水蒸气压缩机（1）为螺杆压缩机、或罗茨压缩机、或离心压缩机、或涡旋压缩机、或活塞压缩机；压缩形式为单级压缩或多级压缩。
4.根据权利要求1所述的机械闪蒸式热泵空调系统，其特征在于：热源换热器（8）为管壳式换热器、或翅片管式换热器、或地埋管式换热器。
5.根据权利要求1所述机械闪蒸式热泵空调系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：
系统装机调试完成后，首先通过真空泵（6）将气水分离罐（5）及所联通的管路内的气体抽空，之后向系统内加灌循环闪蒸介质（15）；系统工作时，第二闪蒸罐（12）内的水及气水分离罐（5）出口的水通过第一喷射泵（13）增压后，然后在循环泵（7）的增压作用后进入热源换热器（8），并吸收低温热源的热量后升温，升温后的水经第一节流阀（9）的节流作用后进入第一闪蒸罐（10）内闪蒸，第一闪蒸罐（10）排液口的液体经过第二节流阀（11）进入第二闪蒸罐（12），第一闪蒸罐（10）和第二闪蒸罐（12）所得闪蒸蒸汽通过第二喷射泵（14）增压后进入水蒸气压缩机（1），水蒸气压缩机（1）为第一闪蒸罐（10）和第二闪蒸罐（12）提供闪蒸所需的低压环境，闪蒸蒸汽经水蒸气压缩机（1）的压缩后温度升高，并在热水换热器（2）处冷凝液化，所释放的热量用于加热风机盘管（3）的循环水，闪蒸汽凝水之后进入气水分离罐（5）并通过真空泵（6）抽出不凝气体；第一闪蒸罐（10）内的闪蒸后冷水及气水分离罐（5）的闪蒸汽凝水通过第一喷射泵（13）增压后，然后通过循环泵（7）再次被输送至热源换热器（8）吸收低温热源（17）的热量，升温后的循环水经节流阀（9）后再次进入第一闪蒸罐（10）内闪蒸。
6.根据权利要求5所述机械闪蒸式热泵空调系统的工作方法，其特征在于：所述低温热源为污水、或海水、或空气、或土壤、或工业乏汽。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Mechanical flash heat pump air conditioning system and its working method Granted publication date: 20220503 Pledgee: Bank of Nanjing Co.,Ltd. Taizhou Branch Pledgor: JIANGSU LEKE ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980004853 |
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