CN109737488A - 一种宽温区多模式供水装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多模式循环供水装置，包括膨胀式热交换器、第一水泵、第二水泵、第一调节阀、第二调节阀、第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、第一比例分配阀、第二比例分配阀和热泵，利用热泵技术，实现能量补偿；节约用水，循环利用，避免水资源浪费；采用膨胀式热交换器，减少环境换热负荷，同时实现补水、定压和排除系统气体或过盛水。本发明灵活方便、结构紧凑、节水环保、节约能源，能实现不同温度区域和不同热负荷的恒温恒流供水，广泛适用于不同的实验室的不同温区和负荷的供水需求和其他用水场合。

Description

一种宽温区多模式供水装置

技术领域

本发明涉及一种宽温区多模式供水装置，特别是一种基于热泵的实验室用宽温区多模式循环供水装置。

背景技术

在实验室内进行需水操作时，要求使用上下水配置。目前常常利用自来水充当冷却介质，自来水使用后经管路直接排入下水道。如需热源水，往往还需单独加热装置。这种操作方式至少存在如下缺点：需在实验室配置上下水，增加成本和安全隐患；需要把实验装置安装在有上下水道的地方附近，操作不便；充当冷却介质的自来水一次性使用，造成了水资源的极大浪费；冷热源的直排造成极大的能源浪费和环境热污染。

当前，实验室面积紧张,设备老化是高校的普遍现象，实验室即使循环使用和公用安排也变得十分拥挤，相关上下水设施难以为继，已成为奢望。

热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置，可实现同时制冷和制热。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种基于热泵的多模式循环供水装置，适用于实验室的不同温区和负荷的供水需求。

为实现发明目的，本发明的技术方案是一种宽温区多模式供水装置。包括膨胀式热交换器、第一水泵、第二水泵、第一调节阀、第二调节阀、第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、第一比例分配阀、第二比例分配阀和热泵以及热泵蒸发器、热泵冷凝器、冷水用户和热水用户，所述膨胀式热交换器、所述第一水泵、所述第一调节阀、所述热泵蒸发器、所述第一比例分配阀和所述冷水用户组成冷水回路，所述膨胀式热交换器、所述第二水泵、所述第二调节阀、所述热泵冷凝器、所述第二比例分配阀和所述热水用户组成热水回路，所述膨胀式热交换器用于冷水和热水的混合换热，同时进行补水、定压和排除系统气体或过盛水，所述第一水泵和所述第二水泵分别提供冷水和热水的循环动力，所述第一调节阀和所述第二调节阀分别实现冷水和热水的流量调节，所述第一流量传感器和所述第二流量传感器分别指示冷水和热水的流量，所述热泵蒸发器出口连通所述冷水用户入口并布置所述第一温度传感器，所述第一温度传感器用于所述冷水用户入口温度的采集和指示，所述热泵冷凝器出口连通所述热水用户入口并布置所述第二温度传感器，所述第二温度传感器用于所述热水用户入口温度的采集和指示，所述第一比例分配阀和所述第二比例分配阀为三通比例调节阀，能按一定调节协议将入口水流按比例分流到两出口，所述第一比例调节阀的入口连通所述冷水用户出口，所述第一比例调节阀出口分别连通所述膨胀式热交换器入口和所述热泵冷凝器入口，所述第二比例分配阀的入口连通所述热水用户出口，所述第二比例分配阀出口分别连通所述膨胀式热交换器入口和所述热泵蒸发器入口。

利用上述一种宽温区多模式供水装置进行实验室循环供水，可以单独和同时满足所述冷水用户的冷负荷和所述热水用户的热负荷，冷水回路通过所述热泵蒸发器对冷水进行冷却满足所述冷水用户的冷负荷，热水回路通过所述热泵冷凝器对热水进行加热满足所述热水用户的热负荷，当所述冷水用户的冷负荷和所述热水用户的热负荷不匹配时，所述热泵依据所述冷水用户和所述热水用户的较高负荷用户的负荷进行工作，所述第一比例分配阀和所述第二比例分配阀是基于所述热泵的工况以及所述冷水用户的负荷和所述热水用户的负荷按照调节协议进行比例分配，多余的冷热负荷通过所述膨胀式热交换器进行匹配，冷水和热水在所述膨胀式热交换器内混合换热并与环境换热至环境温度。

本发明的有益效果是发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：循环供水，无需上下水，实验方便灵活，不受上下水管位置的限制；宽温区，供水温度可在热泵工作温区范围任意调节，并且供应为恒温恒流水流，尤其满足实验的精度和重现性要求；多模式供水，可以单独供应不同参数的冷水或者热水，也可同时供应不同参数的冷热水；利用热泵技术，回收冷热源能量，实现节能，尤其在冷热水同时供应时实现能量补偿，回收能量；节约用水，循环利用，避免供水一次性使用造成水资源的极大浪费；采用膨胀式热交换器，实现冷热水的混合冷热补偿换热，减少环境换热负荷，同时实现补水、定压和排除系统气体或过盛水。本发明灵活方便、结构紧凑、节水环保、节约能源，能实现不同温度区域和不同热负荷的恒温恒流供水，广泛适用于不同的实验室和其他用水场合。

附图说明

图1是本发明的系统原理示意图。

图中：1-膨胀式热交换器，2-第一水泵，3-第二水泵，4-第一调节阀，5-第二调节阀，6-第一温度传感器，7-第二温度传感器，8-第一流量传感器，9-第二流量传感器，10-第一比例分配阀，11-第二比例分配阀，12-热泵，13-热电模块，14-热泵蒸发器，15-热泵冷凝器，16-冷水用户，17-热水用户。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的技术方案是一种基于热泵的实验室用宽温区多模式供水装置，如图1所示。包括膨胀式热交换器1、第一水泵2、第二水泵3、第一调节阀4、第二调节阀5、第一温度传感器6、第二温度传感器7、第一流量传感器8、第二流量传感器9、第一比例分配阀10、第二比例分配阀11和热泵12以及热泵蒸发器14、热泵冷凝器15、冷水用户16和热水用户17，其中第一水泵2、第一调节阀4、热泵蒸发器14、冷水用户16、第一比例分配阀10和膨胀式热交换器1组成冷水回路，其中第二水泵3、第二调节阀5、热泵冷凝器15、热水用户17、第二比例分配阀11和膨胀式热交换器1组成热水回路，第一水泵2和第二水泵3分别提供冷水和热水的循环动力，第一调节阀4和第二调节阀5分别实现冷水和热水的流量调节，第一流量传感器8和第二流量传感器9分别指示冷水和热水的流量，热泵12采用半导体热泵，热电模块13提供制冷和加热，热泵蒸发器14出口连通冷水用户入口并布置第一温度传感器6，第一温度传感器6用于冷水用户入口温度的采集和指示，热泵冷凝器15出口连通热水用户入口并布置第二温度传感器7，第二温度传感器7用于热水用户入口温度的采集和指示，第一比例分配阀10和第二比例分配阀11为三通比例调节阀，能按一定调节协议将入口水流按比例分流到两出口，第一比例调节阀10的入口连通冷水用户16出口，第一比例调节阀11出口分别连通膨胀式热交换器1入口和热泵冷凝器15入口，第二比例分配阀11的入口连通热水用户17出口，第二比例分配阀11出口分别连通膨胀式热交换器1入口和热泵蒸发器14入口，膨胀式热交换器1采用液-液混合式热交换器，并且内置膨胀空间和自动排气阀，为了保证的换热效果，膨胀式热交换器1内水容积大小的确定以能够保证全负荷状态其所盛装的水与环境的温差不超过3℃为标准。膨胀式热交换器1实现冷热水的混合换热，同时实现补水、定压和排除系统气体或过盛水。

利用上述基于半导体热泵的宽温区多模式供水装置进行实验室循环供水，可以单独和同时满足冷水用户16的冷负荷（最低温度-5℃，最大流量10L/min，最大负荷5kW）和热水用户17的热负荷（最高温度95℃，最大流量10L/min，最大负荷5kW），冷水回路通过热泵蒸发器14对冷水进行冷却满足冷水用户16的冷负荷，热水回路通过热泵冷凝器15对热水进行加热满足热水用户17的热负荷，当冷水用户16的冷负荷和热水用户17的热负荷不匹配时，热泵12根据冷水用户16和热水用户17的较高负荷用户的负荷进行工作，所述第一比例分配阀10和所述第二比例分配阀11是基于所述热泵12的工况以及所述冷水用户16的负荷和所述热水用户17的负荷按照调节协议进行比例分配，多余的冷热负荷通过所述膨胀式热交换器1进行匹配，冷水和热水在膨胀式热交换器1内混合换热并与环境换热至环境温度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种宽温区多模式供水装置，包括膨胀式热交换器（1）、第一水泵（2）、第二水泵（3）、第一调节阀（4）、第二调节阀（5）、第一温度传感器（6）、第二温度传感器（7）、第一流量传感器（8）、第二流量传感器（9）、第一比例分配阀（10）、第二比例分配阀（11）和热泵（12）以及热泵蒸发器（14）、热泵冷凝器（15）、冷水用户（16）和热水用户（17），其特征在于，所述膨胀式热交换器（1）、所述第一水泵（2）、所述第一调节阀（4）、所述热泵蒸发器（14）、所述第一比例分配阀（10）和所述冷水用户（16）组成冷水回路，所述膨胀式热交换器（1）、所述第二水泵（3）、所述第二调节阀（5）、所述热泵冷凝器（15）、所述第二比例分配阀（11）和所述热水用户（17）组成热水回路，所述膨胀式热交换器（1）用于冷水和热水的混合换热，同时进行补水、定压和排除系统气体或过盛水，所述第一水泵（2）和所述第二水泵（3）分别提供冷水和热水的循环动力，所述第一调节阀（4）和所述第二调节阀（5）分别实现冷水和热水的流量调节，所述第一流量传感器（8）和所述第二流量传感器（9）分别指示冷水和热水的流量，所述热泵蒸发器（14）出口连通所述冷水用户（16）入口并布置所述第一温度传感器（6），所述第一温度传感器（6）用于所述冷水用户（16）入口温度的采集和指示，所述热泵冷凝器（15）出口连通所述热水用户（17）入口并布置所述第二温度传感器（7），所述第二温度传感器（7）用于所述热水用户（17）入口温度的采集和指示，所述第一比例分配阀（10）和所述第二比例分配阀（11）为三通比例调节阀，所述第一比例调节阀（10）的入口连通所述冷水用户（16）出口，所述第一比例调节阀（10）出口分别连通所述膨胀式热交换器（1）入口和所述热泵冷凝器（15）入口，所述第二比例分配阀（11）的入口连通所述热水用户（17）出口，所述第二比例分配阀（11）出口分别连通所述膨胀式热交换器（1）入口和所述热泵蒸发器（14）入口。

2.根据权利要求1所述的宽温区多模式供水装置，其特征在于，所述热泵（12）依据所述冷水用户（16）和所述热水用户（17）的较高负荷用户的负荷进行工作，所述第一比例分配阀（10）和所述第二比例分配阀（11）是基于所述热泵（12）的工况以及所述冷水用户（16）的负荷和所述热水用户（17）的负荷按照调节协议进行比例分配，多余的冷热负荷通过所述膨胀式热交换器（1）进行匹配，冷水和热水在所述膨胀式热交换器（1）内混合换热并与环境换热至环境温度。