CN108507211B - 一种供热空调、热水、干燥一体化的热泵综合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种供热空调、热水、干燥一体化的热泵综合装置，所述装置包括热泵干燥系统、热泵供热水系统和热泵空调系统，所述装置在保证能量平衡的基础之上，以制冷压缩机作为主动力机，用多台冷凝器放热和多台蒸发器吸热，并与风机盘管、热水箱、电辅助蒸煮锅、干燥室等部件结合在一起，通过各类阀门控制和调节流量，同时实现了热水供应、物料干燥、空气调节的功能。

Description

一种供热空调、热水、干燥一体化的热泵综合装置

技术领域

本发明涉及一种供热空调、热水、干燥一体化热泵装置，具有制取热水、空气冷热调节和物料干燥功能，属于能源与热泵技术领域。

背景技术

目前，热泵装置已开始在物料干燥中应用，取得了较好的节能效果。同时，在干燥厂房或车间，为了满足人们的舒适性要求，需另外购置锅炉、电热水器、燃气热水器等热水生产装置以及冷暖设备，这需要大量的投资，占用较大空间。且供暖多采用燃煤，造成严重的环境污染。

在热泵中，冷凝器放出热量，蒸发器吸收热量，实际应用中，用于单纯制冷或制热时，不能同时利用冷凝器放热或蒸发器吸热的功能，无法充分挖掘利用热泵设备的潜力。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种供热空调、热水、干燥一体化的热泵综合装置，实现对热泵的综合利用，达到空气调节、供热水以及物料干燥的目的，提高能源利用效率，避免了目前燃煤供热采暖所导致的环境污染问题。

本专利提出的供热干燥一体化热泵装置，在空气调节和提供热水的同时达到了物料干燥的效果，整个系统COP高，节能降耗效果明显。

本发明的技术原理和技术方案如下：

一种供热空调、热水、干燥一体化的热泵综合装置，装置包括热泵干燥系统、热泵供热水系统和热泵空调系统三部分，该装置在保证能量平衡的基础之上，以制冷压缩机作为主动力机，利用多台冷凝器放热和多台蒸发器吸热，并与风机盘管、热水箱、电辅助式蒸煮锅、干燥室等主要部件结合在一起，通过各类阀门控制和调节流量，同时实现了热水供应、物料干燥、空气调节3部分功能。

低温低压制冷剂液体经过制冷压缩机压缩后变成高温高压气体，分别流向3个部分：

第一部分制冷剂蒸汽经过截止阀进入第一冷凝器，经冷凝后高温高压的蒸汽变成高温高压的液体并在第一冷凝器中释放大量热量给热媒水，热媒水进入风机盘管，并将热量送入房间，达到供暖的效果。在第一冷凝器完成换热后的高温高压制冷剂液体经节流阀节流后变成低温低压的液体，随后进入第二蒸发器，在第二蒸发器中吸收大量热变成常温低压的气体，制冷剂流回制冷压缩机，完成完整的热泵循环。

第二部分制冷剂蒸汽经过截止阀进入第二冷凝器，在第二冷凝器中放出大量的热量，高温高压的蒸汽变成液体，经过储液罐后进入节流阀，节流后液体变为低温低压的两相液体进入第一蒸发器，制冷剂在第一蒸发器中吸收大量热，使得低温低压的制冷剂变成低温低压的制冷剂气体，然后流回制冷压缩机，完成完整的循环。制冷剂经过第二冷凝器时释放出大量热并将热量流入空气通路，热量在电动风机的驱动下经过空气回路进入干燥室，达到物料干燥的目的，完成干燥后然后经过空气回路流回第一蒸发器。空气通路中设置了旁通回路，在干燥初期可快速升温，在干燥过程中，可调节干燥室的温度和湿度。

第三部分制冷剂蒸汽经过截止阀进入热水箱，高温高压的蒸汽经过热水冷凝管冷凝后放出大量热，在与热水箱中的自来水换热后，自来水变成热水，一路通过截止阀流出，并接入用户，另一路进入电辅助式蒸煮锅。第二手动进水阀控制自来水供给，从而实现全年的稳定热水供应。制冷剂液体经第二电动阀控制后在第三节流阀中节流，节流后液体流入第二蒸发器，在第二蒸发器中吸收热量变成蒸汽，流过截止阀回流到制冷压缩机，完成完整的热水循环。

本发明与现有技术相比具有以下创新：1. 热泵可实现干燥、空气调节和全年供应生活热水，实现一机三用。

2.模式多样，可满足不同种类需求：

1）冬季供热水、采暖、干燥共用模式：利用热泵实现采暖的同时，免费享受生活用热水；

2）夏季供热水、制冷、干燥共用模式：在提供制冷的同时也可生产生活用热水。

3.热泵干燥可实现先蒸煮后干燥功能。

4.冬夏共用，省去了一套冷却水系统，不需另设锅炉房，设备利用率高。

5.安装使用方便，机组可布置在室外，节省机房的建筑面积。

6.环境友好，不污染空气，有利于环保。

附图说明

图1为本发明的一种供热空调干燥一体化的热泵综合装置结构原理图。

其中：1—第一电动阀，2—第五截止阀，3—补水泵，4—风机盘管，5—第一冷凝器，6—第一截止阀，7—热水箱，8—第二截止阀，9—第三截止阀，10—制冷压缩机，11—第四截止阀，12—第二电动阀，13—储液罐，14—第一节流阀，15—第六截止阀， 16—第二冷凝器，17—电动风机，18—干燥室，19—第七截止阀，20—第一蒸发器，21—手动进水阀，22—热水冷凝管，23—第二蒸发器，24—第八截止阀，25—第二节流阀，26—第九截止阀，27—第三节流阀，28—第十截止阀，29—第二手动进水阀，30—空气格栅，31—电辅助式蒸煮锅，32—空气蒸发器，33—第十一截止阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、特性和优点更加明确，下面结合附图就本发明的最佳实施方式做详细说明。

再者，本发明中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶」等，仅是参考附图式的方向。因此，使用方向用语是用于说明及理解本发明，而非用于限制本发明。

如图1所示，一种供热空调、热水、干燥一体化的热泵综合装置，所述装置包括热泵干燥系统、热泵供热水系统和热泵空调系统。

所述热泵干燥系统包括制冷压缩机10、储液罐13、第一流量阀14、第六截止阀15、第二冷凝器16、电动风机17、干燥室18、第七截止阀19、第一蒸发器20、空气格栅30，

制冷压缩机10出口连通第六截止阀15进口，第六截止阀15出口连接第二冷凝器16左侧的进口，第二冷凝器16上面的出口连接储液罐13下方的进口，储液罐13右侧出口连接第一节流阀14进口，第一节流阀14出口连接第一蒸发器20上方左侧的进口，第一蒸发器20上方右侧出口连接第七截止阀19进口，第七截止阀19出口连接制冷压缩机10的进口，第二冷凝器16下方的空气通路连接电动风机17进口，电动风机17出口经空气通路连接干燥室18进口，干燥室18出口一路经空气通路连接第一蒸发器20右侧进口，干燥室18出口的另一旁通路经空气通路连接第二冷凝器16右侧进口，第一蒸发器20左侧出口经空气通路连接冷凝器16右侧进口；

所述热泵供热水系统包括制冷压缩机10、第二电动阀12、热水箱7、第二截止阀8、热水冷凝管22、第三截止阀9、第三节流阀27、空气蒸发器32、第二蒸发器23、第八截止阀24、第二手动进水阀29、第十一截止阀33、电辅助式蒸煮锅31，热水箱7内置热水冷凝管22，制冷压缩机10出口连接第二截止阀8进口，第二截止阀8出口连接热水箱7中的热水冷凝管22的进口，热水箱7中的热水冷凝管22出口连接第二电动阀12进口，第二电动阀12出口连接第三节流阀27进口，第三节流阀27出口与第二节流阀25出口并联后连接空气蒸发器32进口，空气蒸发器32出口连通第二蒸发器23上方进口，第二蒸发器23下方出口连接第八截止阀24进口，第八截止阀24出口与第七截止阀19并联后连接回制冷压缩机10；

第二手动进水阀29进口连接外部进水，第二手动进水阀29出口连接热水箱7右上侧的补水进口，热水箱7右下侧热水出口一路连接第三截止阀9进口，第三截止阀9出口接用户；

热水箱7右下侧热水出口另一路连接第十一截止阀33进口，第十一截止阀33出口连接电辅助式蒸煮锅31进口，电辅助式蒸煮锅31出热水；

所述热泵空调系统包括制冷压缩机10、第一截止阀6、第五截止阀2、第一冷凝器5、风机盘管4、第一手动进水阀21、补水泵3、第四截止阀11、第九截止阀26、第二节流阀25、第一电动阀1、第十截止阀28、空气蒸发器32、第二蒸发器23，制冷压缩机10出口连接第一截止阀6进口，第一截止阀6出口连接第一冷凝器5左侧进口，第一冷凝器5上方出口连接第十截止阀28进口，第十截止阀28出口与第二蒸发器23右上侧出口并联后连接风机盘管4右下侧进口，风机盘管4右上侧出口与第一手动进水阀21出口并联后连接补水泵3进口，第一手动进水阀21进口连接外部进水，补水泵3出口一路连接第四截止阀11进口，补水泵3出口另一路连接第五截止阀2进口，第五截止阀2出口连接第二蒸发器23右下侧进口，第四截止阀11出口连接第一冷凝器5下方进口，第一冷凝器5右侧出口连接第一电动阀1进口，第一电动阀1出口连接第二节流阀25进口，第二节流阀25出口与第三节流阀27出口并联后连接空气蒸发器32进口，空气蒸发器32下方出口连接第二蒸发器23上方进口，第二蒸发器23下侧出口连接第八截止阀24进口，第八截止阀24出口与第七截止阀19并联后接回制冷压缩机10。

本例中，风机盘管4内置变频风机，将暖风送至用户室内。

本例中，制冷压缩机10为螺杆水制冷压缩机或离心式制冷压缩机。

本例中，节流阀14为电子膨胀阀或孔板节流。

本例中，第一蒸发器20为风冷式蒸发器。

本例中，第二蒸发器23为水冷式蒸发器。

该装置的工作运行如下：

1.热泵装置冬季运行工况：

利用热泵实现采暖和完成物料干燥同时，免费享受生活用热水，热水温度可达到55-60℃的高温；

此模式下第一电动阀1、第三截止阀9、第二电动阀12、手动进水阀21、第一节流阀14、第二手动进水阀29、第十一截止阀33、第二截止阀8、第一截止阀6、第六截止阀15、第七截止阀19、第十截止阀28、第四截止阀11、第八截止阀24、第二节流阀25、第三节流阀27开启，第五截止阀2、第九截止阀26关闭。

供暖：制冷压缩机10输出的制冷剂蒸汽经过第一截止阀6进入第一冷凝器5，经过冷凝后高温高压的蒸汽变成高温高压的液体并在第一冷凝器5中释放大量热，此部分热量经过与热媒水换热后经第十截止阀28后进入风机盘管4，并由风机盘管4将热量送入房间，达到供暖的效果，在此期间手动进水阀21开启，自来水进入，在补水泵3的驱动下经第四截止阀11进入第一冷凝器5进行补水。

干燥：制冷压缩机10输出的制冷剂蒸汽经过第六截止阀15进入第二冷凝器16，在第二冷凝器16中放出大量的热量，高温高压的蒸汽变成高温高压的液体，经过储液罐13完成多余液体储存后进入节流阀14，节流后高温高压的液体变为低温低压的液体进入第一蒸发器20，第一蒸发器20吸收大量热，使得低温低压的制冷剂液体变成低温低压的制冷剂气体，然后经第七截止阀19后流回制冷压缩机10，完成完整的循环。制冷剂经过第二冷凝器16时释放出大量热并流入空气通路，在电动风机17的驱动下经过空气回路进入干燥室18，达到物料干燥的目的，完成干燥后然后经过空气回路流回蒸发器20。同时，空气通路中设置了旁通回路，另一部分热量流回第二冷凝器16，保证了热量能够更加充分的被利用。

供热水：制冷压缩机10输出的制冷剂蒸汽先经过第二截止阀8进入热水箱7中的热水冷凝管22，高温高压的蒸汽经过热水冷凝管22冷凝后后放出大量热，在与热水箱7中的自来水换热后，自来水变成热水，通过第三截止阀9流出，并接入用户。热水箱7热水分路经第十一截止阀33后接电辅助式蒸煮锅31，实现物料的预先蒸煮功能。第二手动进水阀29控制自来水供给，从而实现全年的稳定热水供应，制冷剂经第二电动阀12控制后在第三节流阀27中节流，然后进入空气蒸发器32，在空气蒸发器32中吸收大量热变成常温低压的气体后再流入第二蒸发器23，流过第八截止阀24后回流到制冷压缩机10，完成完整的热水循环。

2.热泵装置夏季运行工况：

在提供制冷、干燥的同时也生产生活用热水，热水温度达到65-70℃的高温。

此模式下第一电动阀1、第五截止阀2、第三截止阀9、第二电动阀12、手动进水阀21、第九截止阀26、第三节流阀27、第二手动进水阀29、第一节流阀14、第二节流阀25、第十一截止阀33、第二截止阀8、第一截止阀6、第六截止阀15、第七截止阀19、第八截止阀24开启，第四截止阀11、第十截止阀28关闭。

制冷：制冷压缩机10输出的制冷剂经第一截止阀6在第一冷凝器5完成换热后的高温高压制冷剂液体再先后经第一电动阀1、第二节流阀25节流后变成低温低压的液体，经空气蒸发器32随后进入第二蒸发器23，在第二蒸发器23中吸收大量热变成常温低压的气体，制冷剂蒸汽与第二蒸发器23中的冷媒水换热，此时手动进水阀21开启，冷媒水进入后经补水泵3驱动，再经第五截止阀2进入第二蒸发器23，换热后经第九截止阀26送入风机盘管4，并由风机盘管4将冷风送入室内，实现制冷的效果，制冷剂经第八截止阀24后流回制冷压缩机10，完成完整的热泵循环。

干燥：制冷压缩机10输出的制冷剂经过第六截止阀15进入第二冷凝器16，在第二冷凝器16中放出大量的热量，高温高压的蒸汽变成高温高压的液体，经过储液罐13完成多余液体储存后进入节流阀14，节流后高温高压的液体变为低温低压的液体进入第一蒸发器20，第一蒸发器20吸收大量热，使得低温低压的制冷剂液体变成低温低压的制冷剂气体，然后经第七截止阀19后流回制冷压缩机10，完成完整的循环。

制冷剂经过第二冷凝器16时释放出大量热并流入空气通路，在电动风机17的驱动下经过空气回路进入干燥室18，达到物料干燥的目的，完成干燥后然后经过空气回路流回蒸发器20。同时，空气通路中设置了旁通回路，另一部分热量流回第二冷凝器16，保证了热量能够更加充分的被利用。

供热水：制冷压缩机10输出的制冷剂蒸汽先经过第二截止阀8进入热水箱7中的热水冷凝管22，高温高压的蒸汽经过热水冷凝管22冷凝后后放出大量热，在与热水箱7中的自来水换热后，自来水变成热水，通过第三截止阀9流出，并接入用户。热水箱7热水分路经第十一截止阀33后接电辅助式蒸煮锅31，实现物料的预先蒸煮功能。手动进水阀21控制自来水供给，从而实现全年的稳定热水供应，制冷剂经第二电动阀12控制后在第三节流阀27中节流，然后进入空气蒸发器32，在空气蒸发器32中吸收大量热变成常温低压的气体后再流入第二蒸发器23，流过第八截止阀24并回流到制冷压缩机10，完成完整的热水循环。

以上为本发明的具体说明，仅为本发明的最佳施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神及原则之内的修改、等同替换等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种供热空调、热水、干燥一体化的热泵综合装置，其特征在于所述装置包括热泵干燥系统、热泵供热水系统和热泵空调系统， 所述热泵干燥系统包括制冷压缩机（10）、储液罐（13）、第一节流阀（14）、第六截止阀 （15）、第二冷凝器（16）、电动风机（17）、干燥室（18）、第七截止阀（19）、第一蒸发器（20）、空 气格栅（30）， 制冷压缩机（10）出口连通第六截止阀（15）进口，第六截止阀（15）出口连接第二冷凝器 （16）左侧的进口，第二冷凝器（16）上面的出口连接储液罐（13）下方的进口，储液罐（13）右 侧出口连接第一节流阀（14）进口，第一节流阀（14）出口连接第一蒸发器（20）上方左侧的进 口，第一蒸发器（20）上方右侧出口连接第七截止阀（19）进口，第七截止阀（19）出口连接制 冷压缩机（10）的进口，第二冷凝器（16）下方的空气通路连接电动风机（17）进口，电动风机 （17）出口经空气通路连接干燥室（18）进口，干燥室（18）出口一路经空气通路连接第一蒸发 器（20）右侧进口，干燥室（18）出口的另一旁通路经空气通路连接第二冷凝器（16）右侧进 口，第一蒸发器（20）左侧出口经空气通路连接第二冷凝器（16）右侧进口； 所述热泵供热水系统包括制冷压缩机（10）、第二电动阀（12）、热水箱（7）、第二截止阀 （8）、热水冷凝管（22）、第三截止阀（9）、第三节流阀（27）、空气蒸发器（32）、第二蒸发器 （23）、第八截止阀（24）、第二手动进水阀（29）、第十一截止阀（33）、电辅助式蒸煮锅（31），热 水箱（7）内置热水冷凝管（22），制冷压缩机（10）出口连接第二截止阀（8）进口，第二截止阀 （8）出口连接热水箱（7）中的热水冷凝管（22）的进口，热水箱（7）中的热水冷凝管（22）出口 连接第二电动阀（12）进口，第二电动阀（12）出口连接第三节流阀（27）进口，第三节流阀 （27）出口与第二节流阀（25）出口并联后连接空气蒸发器（32）进口，空气蒸发器（32）出口连 通第二蒸发器（23）上方进口，第二蒸发器（23）下方出口连接第八截止阀（24）进口，第八截 止阀（24）出口与第七截止阀（19）并联后连接回制冷压缩机（10）； 第二手动进水阀（29）进口连接外部进水，第二手动进水阀（29）出口连接热水箱（7）右 上侧的补水进口，热水箱（7）右下侧热水出口一路连接第三截止阀（9）进口，第三截止阀（9） 出口接用户； 热水箱（7）右下侧热水出口另一路连接第十一截止阀（33）进口，第十一截止阀（33）出 口连接电辅助式蒸煮锅（31）进口，电辅助式蒸煮锅（31）出热水； 所述热泵空调系统包括制冷压缩机（10）、第一截止阀（6）、第五截止阀（2）、第一冷凝器 （5）、风机盘管（4）、第一手动进水阀（21）、补水泵（3）、第四截止阀（11）、第九截止阀（26）、第 二节流阀（25）、第一电动阀（1）、第十截止阀（28）、空气蒸发器（32）、第二蒸发器（23），制冷 压缩机（10）出口连接第一截止阀（6）进口，第一截止阀（6）出口连接第一冷凝器（5）左侧进 口，第一冷凝器（5）上方出口连接第十截止阀（28）进口，第十截止阀（28）出口与第二蒸发器（23）右上侧出口并联后连接风机盘管（4）右下侧进口，风机盘管（4）右上侧出口与第一手动进水阀（21）出口并联后连接补水泵（3）进口，第一手动进水阀（21）进口连接外部进水，补水泵（3）出口一路连接第四截止阀（11）进口，补水泵（3）出口另一路连接第五截止阀（2）进口，第五截止阀（2）出口连接第二蒸发器（23）右下侧进口，第四截止阀（11）出口连接第一冷凝器（5）下方进口，第一冷凝器（5）右侧出口连接第一电动阀（1）进口，第一电动阀（1）出口连接第二节流阀（25）进口，第二节流阀（25）出口与第三节流阀（27）出口并联后连接空气蒸发器（32）进口，空气蒸发器（32）下方出口连接第二蒸发器（23）上方进口，第二蒸发器（23）下侧出口连接第八截止阀（24）进口，第八截止阀（24）出口与第七截止阀（19）并联后接回制冷压缩机（10）。

2.根据权利要求1所述的一种供热空调、热水、干燥一体化的热泵综合装置，其特征在于风机盘管（4）内置变频风机。

3.根据权利要求1所述的一种供热空调、热水、干燥一体化的热泵综合装置，其特征在于制冷压缩机（10）为螺杆水制冷压缩机或离心式制冷压缩机。

4.根据权利要求1所述的一种供热空调、热水、干燥一体化的热泵综合装置，其特征在于第一节流阀（14）为电子膨胀阀或孔板节流阀。

5.根据权利要求1所述的一种供热空调、热水、干燥一体化的热泵综合装置，其特征在于第一蒸发器（20）为风冷式蒸发器。

6.根据权利要求1所述的一种供热空调、热水、干燥一体化的热泵综合装置，其特征在于第二蒸发器（23）为水冷式蒸发器。