CN111197915A - 一种防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置及烤房系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置，热泵热水机组水路包括循环连接的水箱、循环水泵、壳管换热器的外管、风机盘管组件，其特征在于，所述壳管换热器的内管还顺序与节流装置、蒸发器、压缩机连接构成一供制冷剂流通的循环通道；防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置包括设置在高位的膨胀水箱，所述膨胀水箱通过水管连接到所述循环水泵的吸入口，或者连接到所述水箱与所述循环水泵之间的通道上。

Description

一种防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置及烤房系统

技术领域

本发明涉及热泵机组设计技术领域，具体涉及一种防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置及烤房系统。

背景技术

空气源热泵热水机组运行时，蒸发器自环境空气吸取热量，壳管式冷凝器处在高温区向水路输送热量；采暖用的热泵热水机组，冷凝温度通常在55℃附近，壳管式换热器出水温度一般在53℃左右。

用于农产品、食品、轻工产品、化工产品烘干的空气源热泵热水机组，由于烘干工艺末期所需的干燥气流温度在70℃附近，热泵热水机组的出水温度和制冷剂气体冷凝温度都在70℃以上。

在以空气源热泵热水机组为热源的烘干装置中，由水泵推动的经过壳管式冷凝器加热的热水循环，连续不断地向烘干气流输送热量，是烘干工艺的热量来源。

但是，空气源热泵热水机组膨胀水箱的水面处在开放的环境大气中，在制冷剂气体冷凝温度达到70℃以上，由水泵推动的经过壳管式冷凝器加热的循环热水温度也达到70℃附近时，循环水泵吸入口水体压力因为水泵的抽排作用而降低，如果压力低于70℃水蒸汽对应的饱和压力，在水泵吸入口将产生汽蚀现象：吸入口水体少量汽化，出现气液两相流，密度降低，致使水泵的动力性能和运行效率严重下降，危及供热系统和热泵机组安全；

在低气压的高原地区，如西藏、云南，因为环境大气压力低，造成水泵吸入口绝对压力低，这种水泵吸入口汽蚀现象尤其严重。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提供了一种防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置，热泵热水机组水路包括循环连接的水箱、循环水泵、壳管换热器的外管、风机盘管组件，所述壳管换热器的内管还顺序与节流装置、蒸发器、压缩机连接构成一供制冷剂流通的循环通道；防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置包括设置在高位的膨胀水箱，所述膨胀水箱通过膨胀水管连接到所述循环水泵的吸入口，或者连接到所述水箱与所述循环水泵之间的通道上。

较佳地，还包括支架，所述膨胀水箱设置在所述支架上，使所述膨胀水箱高于所述水箱。

较佳地，所述盘管换热器组件包括有多个并联的风机盘管。

本发明提供的一种防止水泵吸入口汽蚀的烟叶烘烤热泵热水装置，将水系统膨胀水箱连接管接入水泵吸入口位置，或者水箱与循环水泵之间的通道上，并且将膨胀水箱向上升高，将由膨胀水箱水面与循环水泵吸入口之间的水柱高差所产生的压力，施加到循环水泵吸入口处的水体上，从而使循环水泵吸入口水体的绝对压力升高，达到膨胀水箱-循环水泵吸入口水柱压力与环境大气压力之和，从而有效防止循环水泵吸入口汽蚀现象的发生，提高供热系统和热泵机组运行安全性。

本发明还提供了一种烤房系统，包括：

多个烤房，各所述烤房内均设有风机盘管，所述烤房内的湿空气流经所述风机盘管被加热升温；

至少有两个水箱，所述水箱上设置有进水口和出水口，各所述水箱均配备有一组热泵机组；所述出水口通过多个进水管道分别与各所述烤房内的风机盘管连通，各所述烤房内的风机盘管再分别通过出水管道分别与所述水箱的进水口连通，形成多个第一加热水循环通道，所述组热泵机组设置在所述水箱的进水口或出水口处用于对第一加热水循环通道内的水进行加热；各所述水箱与对应的所述热泵机组之间还形成有第二加热水循环通道；所述第一加热水循环通道上设有第一电磁阀，所述第二加热水循环通道上设置有第二电磁阀；各所述水箱内的水被加热成不同温度，各所述烤房根据温度需求选择对应温度(即选择高于烤房目标温度并且与该目标温度最接近)的水箱连通；

各所述水箱还分别配备有一个膨胀水箱，所述膨胀水箱通过膨胀水管连接到所述循环水泵的吸入口。

较佳地，还包括支架，所述膨胀水箱设置在所述支架上，使所述膨胀水箱高于所述水箱。

较佳地，包括有两个水箱，分别为高温水箱和中温水箱，所述高温水箱与各所述风机盘管之间均分别设有一所述第一加热水循环通道；所述中温水箱与各个所述风机盘管之间也均分别设有一所述第二加热水循环通道。

较佳地，包括有三个水箱，分别为高温水箱、中温水箱、低温水箱，所述高温水箱与各所述风机盘管之间均分别设有一所述第一加热水循环通道，所述中温水箱与各个所述风机盘管之间均分别设有一所述第二加热水循环通道，所述低温水箱与各个所述风机盘管之间也均分别设有一所述第三加热水循环通道。

较佳地，所述烤房内包括干燥间和设备间，所述干燥间与所述设备间之间设置有连通的第一通风口和第二通风口；

所述风机盘管设置在所述设备间内，所述设备间内还设置有风机，所述设备间上还设置有排湿口和补风口；

在所述风机的作用下所述干燥间内的湿空气自所述第一通风口进入所述设备间内，一部分湿空气自所述排湿口排出烤房，一部分湿空气与来自补风口的新空气混合后被风机盘管加热升温自所述第二通风口输送回所述干燥间内。

较佳地，每组所述热泵机组包括有至少一个热泵热水生产装置。

所述热泵热水生产装置包括有顺序连接的并构成一供制冷剂循环的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器；

其中，外界空气流经所述蒸发器；

其中，所述冷凝器采用壳管换热器，包括供制冷剂流经的内管和套设在所述内管上的外管，所述外管与所述进水管道、所述水箱的出水口连通。

较佳地，每组所述热泵机组包括有至多个热泵热水生产装置，多个所述热泵热水生产装置并联设置。

较佳地，多个所述烤房顺序紧靠排列成一排；所述水箱、所述热泵机组、所述膨胀水箱设置在烤房顶部。

较佳地，还包括有控制装置，与各所述第一电磁阀、第二电磁阀连接，用于控制风机盘管水路通断。

本发明提供的烤房系统还具有以下的优点和积极效果：

①有效防止循环水泵吸入口发生汽蚀现象

将水系统膨胀水箱连接管接入水泵吸入口位置，或者水箱与循环水泵之间的通道上，并且将膨胀水箱向上升高，将由膨胀水箱水面与循环水泵吸入口之间的水柱高差所产生的压力，施加到循环水泵吸入口处的水体上，从而使循环水泵吸入口水体的绝对压力升高，达到膨胀水箱-循环水泵吸入口水柱压力与环境大气压力之和，从而有效防止循环水泵吸入口汽蚀现象的发生，提高供热系统和热泵机组运行安全性。

②以少带多，节约热泵产品资源

本发明采用并列运行的若干热泵机组作为公共热源，输出多路多温度的热水，服务于由较多数量烤房组成的密集型烤房系统，相对于既有的一只热泵机组对应一间烤房的“一对一”配合模式，本发明热泵加热机组任一时刻总制热能力降低50％左右，热泵加热机组总成本随之降低30％左右，大幅节约热泵产品资源；

以烘烤烟叶为例来进行说明，在烟叶种植规模化条件下，例如密集型烤房 20间，服务种植面积400-500亩，烟叶品种相同、移栽期相近、烟株相同部位适熟烟叶的采收页龄也大致相同，按照烟叶人工采收、编烟、烘烤、回潮、出烟的生产负荷连续均匀的要求，在既有的一只热泵机组对应一间烤房的“一对一”配合模式下，在烤烟季节的任何时段，热泵烤烟房烤房能量状态大致如下：1/10 (2间)以上处在无负荷的装烟状态或待装烟空房状态，2/10(4间)左右处在无负荷的回潮状态，2/10(4间)左右处在极轻负荷的烟叶烘烤变黄期，只有不到5/10(10间)左右处在烟叶烘烤定色、干筋的重负荷状态；但是本发明一种中央热泵机组与分布式风盘分布式风机盘管组合烤房群烤房系统，在烤烟季的任何时段中央热泵机组都处在100％满负荷或者接近满负荷的运行状态。

③多路多温度热水输出，高能效

本发明采用并列运行的若干热泵机组输出多路多路多温度的热水，通过分布在多间烤房的风机盘管，按照各间烤房所处的不同烟叶烘烤工艺阶段，来输出实际需要的热量，建立和维持各个烤房干湿球温度，满足各间烤房的个性化热量需求；

热泵加热机组的核心指标制热能效比，主要由热泵加热机组循环温差(冷凝温度-蒸发温度)所决定，循环温差小则制热能效比高，循环温差大则制热能效比低，对于蒸汽压缩式热泵机组循环温差每增加10℃制热能效比降低25％左右；而处在变黄、定色、干筋3个不同烘烤工艺阶段的烤房，房内气流干球温度差异很大，分别在44、54、68℃以下，本发明采用多路多温度热水输出，将若干只热泵机组所生产的低温(46℃左右)、中温(56℃左右)、高温(70℃左右) 热水分别输送到处在变黄、定色、干筋阶段的各间烤房，克服了单台大热泵机组冷凝器出水温度“就高不就低”问题，保护了生产中温(56℃左右)出水热泵机组的较高能效和生产低温(46℃左右)出水热泵机组的高能效，从而实现了由若干只热泵机组组成的中央热泵热水机组整体的综合制热高能效。

附图说明

结合附图，通过下文的详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为实施例1中提供的防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置的结构示意图；

图2为实施例1中防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置的沿程阻力示意图；

图3为实施例2中烤房系统的结构示意图；

图4为实施例2中烤房的结构示意图；

图5为实施例2中热泵机组、水箱与烤房之间的连接示意图；

图6为实施例2中各烤房的加热水循环示意图。

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

实施例1

参照图1，本发明提供了一种防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置，热泵热水机组泵包括循环连接的水箱01、循环水泵04、壳管换热器05的外管、风机盘管组件；壳管换热器05的内管还顺序与节流装置、蒸发器、压缩机连接构成一供制冷剂流通的循环通道；防止热泵热水机组泵吸如口汽蚀的装置包括膨胀水箱02，膨胀水箱02通过膨胀水管03连接到循环水泵的吸入口，或者连接到水箱01与循环水泵04之间的通道上。

壳管换热器05的内管、节流装置、蒸发器、压缩机连接构成一供制冷剂流通的循环通道工作时，壳管换热器05相当于一冷凝器，制冷剂流经壳管换热器 05的内管对其外管内流经的水加热，从而而获得被加热的高温水；高温水在循环泵的作用下被输送到风机盘管组件内，风机盘管组件用于加热循环空气。

在本实施例中，还包括支架，膨胀水箱设置在所述支架上，从而使得膨胀水箱高于水箱。

在本实施例中，盘管换热器组件可包括有多个并联的风机盘管06，也可只包括有一个，此处不做限制，可根据具体需要进行调整。

本发明提供的一种防止水泵吸入口汽蚀的烟叶烘烤热泵热水装置，将水系统膨胀水箱连接管接入水泵吸入口位置，或者水箱01与循环水泵04之间的通道上，并且将膨胀水箱向上升高，将由膨胀水箱02水面与循环水泵04吸入口之间的水柱高差所产生的压力，施加到循环水泵吸04入口处的水体上，从而使循环水泵04吸入口水体的绝对压力升高，达到膨胀水箱01-循环水泵04吸入口水柱压力与环境大气压力之和，从而有效防止循环水泵吸入口汽蚀现象的发生，提高供热系统和热泵机组运行安全性。

在运行之前，将水循环系统(即水箱01、循环水泵04、壳管换热器05的外管、风机盘管组件构成的供水循环的系统)和膨胀水箱02注满水，再将膨胀水箱02与循环水泵04吸入口连接管路上的阀门打开，使水系统达到平衡，将膨胀水箱02-循环水泵04入口之间水柱压力和环境大气压力传导到水泵吸入口，从而使水泵吸入口水体的绝对压力提升以防止水泵吸入口发生汽蚀。

进一步的，参照图2，水循环系统的最高压力点在水泵排水口，最低压力点在水泵吸入口；而循环水泵04吸入口水体的绝对压力，就是膨胀水箱02-循环水泵04吸入口之间水柱压力和环境大气压力两者之和，与该点绝对压力相对应的水蒸汽饱和温度达到110℃以上，远高于烘干用热泵热水机组水泵吸入口70℃附近的吸水温度，从而有效防止循环水泵04吸入口的汽蚀现象；而循环水泵04吸入口作为水循环系统运行时的最低压力点，与该最低绝对压力点相对应的水蒸汽饱和温度都在110℃以上，由于水循环管路其它点的水体绝对压力都超过作为水系统最低压力点的水泵吸入口，因而那些其它点完全没有发生汽蚀现象的可能性。

实施例2

本发明提供了一种中烤房系统，包括多个烤房、至少两个水箱；各烤房内均设有风机盘管，烤房内的湿空气流经风机盘管被加热干燥；水箱上设置有进水口和出水口，各水箱均配备有一组热泵机组；出水口连接热泵机组后通过多个进水管道分别与各烤房内的风机盘管连通，各烤房内的风机盘管再分别通过出水管道分别与水箱的进水口连通，形成多个第一加热水循环通道，且出水口与热泵机组之间设置有循环水泵；各水箱与对应的热泵机组之间还形成有第二加热水循环通道；第一加热水循环通道上设有第一电磁阀，第二加热水循环通道上设置有第二电磁阀；各水箱内的水被加热成不同温度，各烤房根据温度需求选择对应温度的水箱连通。本发明还包括一膨胀水箱02，膨胀水箱02通过膨胀水管03连接到循环水泵的吸入口，本发明通过膨胀水箱的设置使循环水泵吸入口水体的绝对压力提升以防止水泵吸入口发生汽蚀。

其中，关于各个水箱的温度可以通过与热泵机组之间的第二加热水循环通道对水箱内的水进行加热，当达到目标温度后，再通过第一加热水循环通道对卡房进行加热。其中，水箱的数量根据被烘烤物烘烤阶段所需要的温度来进行调整，此处不做限制。其中，烤房的设置数量意义相互之间的位置关系也均可根据具体情况来进行调整，此处不做限制。

本发明提供的中央热泵机组与分布式风机盘管组合的烤房系统，设计有多个水箱，且各个水箱分别配备有一用于对水加热的热泵机组，以便于使得各个水箱获得不同温度的热水，输出多路多温度的热水；而且，各个烤房均分别与各个温度的水箱分别连接形成供热水流通的第一加热水循环，因此各烤房可根据需要选择不同温度的水箱进行热循环，并将热量传递给烤房的风机盘管，对烤房内的湿空气进行加热，从而满足处于不同烘烤工艺的各间烤房的热量需求。

参照图2-6，在本实施例中包括有两个水箱，分别为高温水箱2和中低温水箱3，高温水箱2配备有热泵机组4，中低温水箱3配备有热泵机组5。

在本实施例中，以十个烤房为例来进行说明，当然在其他实施例中烤房的具体数目可根据具体需要进行调整。十个烤房顺序紧靠排列成一排；高温水箱2 和中低温水箱3、热泵机组4以及热泵机组均设置在烤房顶部，膨胀水箱02也通过支架07安装在烤房顶部；这样设置有利于节省土地使用面积。

进一步的，参照图3，以烤房1为例对其具体结构做进一步的说明；烤房1内包括干燥间101和设备间102，干燥间101与设备间102之间设置有连通的第一通风口103和第二通风口104；风机盘管105设置在设备间102内，风机盘管105的总出水管6和总进水管7引出设备间102；设备间102内还设置有风机106，设备间上还设置有排湿口107和补风口108；在风机106的作用下干燥间101内的湿空气自第一通风口103进入设备间102内，一部分湿空气自排湿口107排出烤房，一部分湿空气流与来自补风口108的新空气混合后被风机盘管105加热升温自第二通风口104输送回干燥间101内，对干燥间101内的物品进行干燥，变成湿空气后再经由第一通风口103送入到设备间102内，如此循环运行实现干燥。。

在本实施例中，每个烤房内的风机盘管与高温水箱2均形成一第一加热水循环，每个烤房内的风机盘管还与中低温水箱3均形成另一个并列运行的第二加热水循环，下面结合图4以烤房1的连接方式为例做进一步的说明。

具体的，烤房1内的风机盘管连接有一总出水管6和一总进水管7，总出水管 6分别通过出水管道9与高温水箱2连通、通过出水管道11与中低温水箱3连通；总进水管道7通过进水管道8与高温水箱2对应的热泵机组4连通、通过进水管道 10与中低温水箱3对应的热泵机组5连通，其余烤房与高温水箱2、中低温水箱3 的连接方式均可参照以上所述，此处不再赘述。

多个烤房内的风机盘管用于连接高温水箱2的出水管道并联设置，再连接到水管13上，水管13再与高温水箱2的进水口连通；多个烤房内的风机盘管用于连接中底温水箱3的出水管道并联后再通过一水管与中低温水箱3的进水口连通；

多个烤房内的风机盘管用于连接热泵机组4的进水管道并联设置，再连接到水管12上，水管12再与热泵机组4的出水口连通；多个烤房内的风机盘管用于连接热泵机组5的进水管道并联后通过一水管再与热泵机组5的出水口连通；

从而使得每个烤房内的风机盘管均与高温水箱2、热泵机组4连接形成一供高温水循环的第一加热水循环，以及每个烤房内的风机盘管均与中高温水箱3、热泵机组5连接形成一供中温水循环的第二加热水循环。

进一步的，上述形成的各个第一加热水循环上均设置有控制器通断的第一电磁阀，以烤房1为例来说明，烤房1与高温水箱2之间形成的第一加热水循环上，通过在进水管道8上设置有第一电磁阀12、在出水管道9上设置有第一电磁阀13 控制器通断；烤房1与中低温水箱3之间形成的第一加热水循环上，通过在进水管道10上设置有第一电磁阀14、在出水管道11上设置有第一电磁阀15控制器通断；其余烤房内的风机盘管连通的第一加热水循环上电磁阀的设置方案均可参照以上描述，此处不再赘述。

在本实施例中，用来加热高温水箱2内水的热泵机组4包括有两个热泵热水生产装置，当然在其他实施例中热泵机组4也可只包括有一个热泵热水生产装置也可包括有两个以上的热泵热水生产装置，此处不做限制。具体的，热泵机组4 包括有热泵热水生产装置401、热泵热水生产装置402，热泵热水生产装置401、热泵热水生产装置402并联，其进水端并联后与高温水箱2的出水口连通，其出水端并联后通过一水管12分给多个进水管道，从而与各烤房的风机盘管连通；进一步的在水管12上还加设有电磁阀18，用于进一步控制加热水循环的通断。

热泵热水生产装置401、热泵热水生产装置402与高温水箱2的出水口连接的管道上分别设置有循环水泵19、循环水泵20。

进一步的，膨胀水箱02连接有一膨胀水管03，膨胀水管03再分别通过多个分支连接到循环水泵19、循环水泵20的入水口处。

在本实施例中，用来加热中低温水箱3内水的热泵机组5包括有三个热泵热水生产装置，当然在其他实施例中热泵机组也可只包括有一个或两个或三个以上的热泵热水生产装置，此处不做限制。三个热泵热水生产装置分别为热泵热水生产装置501、热泵热水生产装置502和热泵热水生产装置503，其与中低温水箱以及热泵机组5之间的连接方式均可参照以上热泵机组4中的连接方式，此处不做限制，可根据具体需要进行调整。

进一步的，中低温水箱2对应的热泵机组5内的三个热泵热水生产装置上同样的，其与中低温水箱之间的循环水泵的入水口处也均与膨胀水箱02连通，此处不做限制。

在本实施例中，热泵机组4与高温水箱2之间设置有独立的第二加热水循环通道14，在其他该第二加热水循环通道14上设有第二电磁阀16，用于控制该第二加热水循环通道14的通断；在初始情况下，高温水箱2达不到目标高温，此时可关闭高温水箱2与各烤房之间的第一加热水循环通道(以烤房1来说即关闭第一电磁阀12和第一电磁阀13)，打开第二电磁阀16，对高温水箱2内的水循环加热至目标温度后，在关闭第二电磁阀16实现第二加热水循环通道14的关闭，打开需要输送高温水的烤房上的第一加热水循环通道上的第一电磁阀即可。

同样的，热泵机组5与中低温水箱3之间也设置有独立的第二加热水循环通道，其设置方式参照上述热泵机组4与高温水箱2之间的第二加热水循环通道17，此处不做限制。

在本实施例中烤房系统还包括有控制装置，与各所述第一电磁阀、第二电磁阀连接，用于控制其通断。具体的该控制装置可以为图5中所示的电磁水阀箱，也可以为计算机系统，此处不做限制。

在本实施例中，热泵热水生产装置包括有顺序连接的并构成一供制冷剂循环的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器；其中，外界空气流经蒸发器；其中，冷凝器采用壳管换热器，包括供制冷剂流经的内管和套设在内管上的外管，外管与进水管道、水箱的出水口连通。

热泵热水生产装置的工作原理为：

制冷剂在蒸发器中吸收空气热能而成为低压蒸汽，被压缩机吸入压缩成高温高压的蒸汽，排入壳管换热器中的内管中，向外管中的水流放出热量后冷凝为制冷剂液体，再经过节流装置减压，再次流入蒸发器，从而进入新一轮循环，如此循环往复，不断将作为低温热源的空气中的热能，通过制冷剂系统泵入作为高温热源的热水。

如此运行的单级压缩式的热泵热水生产装置，其制热效率(能效比)主要由热泵系统的冷凝压力(冷凝温度)和蒸发压力(蒸发温度)决定；

因为热泵系统的蒸发温度必须低于环境空气的温度，蒸发器中的液态制冷剂才能从蒸发器外的空气中吸收到热量，蒸发汽化；所以热泵系统的蒸发压力主要是由环境空气的温度决定的，环境温度低则蒸发压力低，压缩机吸入的制冷剂气体的密度低，制冷剂循环量小，制热能力差；环境温度高则蒸发压力高，压缩机吸入的制冷剂气体的密度大，制冷剂循环量大，制热能力强。热泵热水系统的冷凝温度又必须高于热水温度，冷凝器中的制冷剂气体才能放热冷凝液化，将热量放给壳管换热器中冷凝器外的热水；所以热泵热水机组的冷凝压力主要是由壳管中热水的温度决定的，热水温度低则冷凝压力低，压缩机工况好，热泵系统能效比高；热水温度升高则冷凝压力升高，压缩机工况变差，热泵系统能效比降低。

对于热泵热水生产装置，如果环境(低温热源)温度高(例如15℃)、热水 (高温热源)温度低(例如25℃)，则热泵系统蒸发器内的蒸发压力较高(使用 R22可达6atm以上)，冷凝器内的冷凝压力较低(大约12atm)，压缩机吸气压力与排气压力两者之间的“压差”较小，压缩比小，压缩机排气温度较低，压缩机工况良好，制冷能力极强，制热能力极强，能效比(制热功率与所耗电功率的比值)达到7倍以上。

但如果环境温度低、热水温度高，则热泵系统蒸发器的蒸发压力低，冷凝器的冷凝压力高，压缩机吸气压力与排气压力两者之间的“压差”增高，压缩比增高，造成制热功率降低、制热能效比降低、压缩机排气温度升高的“两低一高”现象，压缩机工况恶化。

请参考表1，按照美国品牌压缩机“谷轮”生产商发布的数据，一款采用R22 制冷剂的ZW108KS三相涡旋压缩机的不同的蒸发温度、冷凝温度与电机吸入功率 P和制热功率(制热量)H之间的关系如下：

从该表中可看出，在蒸发温度15℃冷凝温度25℃条件下，压缩机吸入电功率4435W、制热量47595W，其制热效率高达10.7(加入风机水泵电功率仍然＞7)；但还是这款ZW108KS压缩机，在蒸发温度-25℃、冷凝温度+65℃的条件下，吸入电功率9825W、制热量15858W，其制热效率降至1.61(加入风机水泵电功率＜ 1.3)；与前一个工况比较，压缩机吸入电功率增加121％，制热量降低66.7％，出现了制热功率降低、制热能效比降低、压缩机排气温度升高的“两低一高”现象，压缩机工况严重恶化。并且，这还是实验室数据，在实际的制热系统中，因为蒸发器、冷凝器“两器”的沿程阻力、系统运行过程中反复进行蒸发器上的反转化霜等因素，系统的制热效率将＜1.3，接近电阻丝直接加热的效率，“热泵”的高能效比和高经济性丧失殆尽。

这就是在冷凝器与蒸发器之间进行大温差、大压差、高压缩比运行的热泵的必然结果。

因此，提高热泵系统的能效比和改善热泵系统的工况，根本出路在于提高蒸发压力、降低冷凝压力，也就是要求尽可能地提高低温热源的温度，尽可能地调低高温热源(被加热介质)温度。

本发明提供的烤房系统，依据上述热泵制热运行理论，采用中高温、中低温两种出水温度，使处在中低温状态烤房能够选择具有较高制热能效比的热泵热水生产装置的中温出水，解决了中低温度烤房只能使用低制热能效比高温热水浪费能源的问题，其有益之处是：

1、以少带多，节约热泵产品资源

本发明采用并列运行的5只中热泵热水生产装置作为公共热源模块，输出2 路2温度的热水，服务于由10间烤房组成的密集型烤房系统，相对于既有的一只热泵机组对应一间烤房的“一对一”配合模式，本发明热泵机组模块总制热能力降低50％左右，热泵机组总成本随之降低30％左右，大幅节约热泵产品资源；

进一步的本发明还可在部分烤房风机盘管的出风口加装电辅热，以补充重负荷烘干生产偶发时热泵机组的供热能力欠缺，以应对由于连续降雨烟叶突击大量采收等偶发现象。

2、双温度热水输出，高能效

本发明采用并列运行的5只热泵热水生产装置输出2路2温度的热水，通过分布在10间烤房的风机盘管，按照各间烤房所处的不同烟叶烘烤工艺阶段，来输出实际需要的热量，建立和维持各个烤房干湿球温度，满足各间烤房的个性化热量需求；

热泵机组的核心指标制热能效比，主要由热泵机组循环温差(冷凝温度-蒸发温度)所决定，循环温差小则制热能效比高，循环温差大则制热能效比低，对于蒸汽压缩式热泵机组循环温差每增加10℃制热能效比降低25％左右；而处在变黄、定色、干筋3个不同烘烤工艺阶段的烤房，房内空气干球温度差异很大，分别在44、54、68℃以下，本发明采用2路2温度热水输出，将5只热泵机组所生产的中温(56℃左右)、高温(70℃左右)热水分别输送到处在变黄、定色、干筋阶段的各间烤房，克服了单台大热泵机组冷凝器出水温度“就高不就低”问题，保护了生产中温(56℃左右)出水热泵机组的高能效，从而实现了由5只热泵机组组成的中央热泵热水机组模块整体的综合制热高能效；

3、机组上顶，改善排风，节约土地

在既有一只热泵机组对应一间烤房的“一对一”配合模式下，热泵机组通常设置在烤房背后的地面上，热泵外换热器的出风通常遭遇围墙、护土坡或另一排密集型烤房的阻拦，造成外换热器出风静压升高，风量降低，制热量与制热能效比下降；

4、本发明水循环系统的最高压力点在循环水泵排水口，最低压力点在循环水泵吸入口；而循环水泵吸入口水体的绝对压力，就是膨胀水箱-水箱-循环水泵吸入口之间水柱压力和环境大气压力两者之和，与该点绝对压力相对应的水蒸汽饱和温度达到110℃以上，远高于烘干用热泵热水机组水泵吸入口70℃附近的吸水温度，从而有效防止循环水泵吸入口的汽蚀现象；而循环水泵吸入口作为水循环系统运行时的最低压力点，与该最低绝对压力点相对应的水蒸汽饱和温度都在110℃以上，由于水循环管路其它点的水体绝对压力都超过作为水系统最低压力点的水泵吸入口，因而那些其它点完全没有发生汽蚀现象的可能性。

本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离其本身的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施案例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明的精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (12)

1.一种防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置，其特征在于，热泵热水机组水路包括循环连接的水箱、循环水泵、壳管换热器的外管、风机盘管组件，其特征在于，所述壳管换热器的内管还顺序与节流装置、蒸发器、压缩机连接构成一供制冷剂流通的循环通道；防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置包括设置在高位的膨胀水箱，所述膨胀水箱通过水管连接到所述循环水泵的吸入口，或者连接到所述水箱与所述循环水泵之间的通道上。

2.根据权利要求1所述的防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置，其特征在于，还包括支架，所述膨胀水箱设置在所述支架上，使所述膨胀水箱高于所述水箱。

3.根据权利要求1所述的防止热泵热水机组泵吸入口汽蚀的装置，其特征在于，所述盘管换热器组件包括有多个并联的风机盘管。

4.一种烤房系统，其特征在于，包括：

多个烤房，各所述烤房内均设有风机盘管，所述烤房内的湿空气流经所述风机盘管被加热升温；

至少两个水箱，所述水箱上设置有进水口和出水口，各所述水箱均配备有一组热泵机组；所述出水口通过多个进水管道分别与各所述烤房内的风机盘管连通，各所述烤房内的风机盘管再分别通过出水管道分别与所述水箱的进水口连通，形成多个第一加热水循环通道，所述组热泵机组设置在所述水箱的进水口或出水口处用于对第一加热水循环通道内的水进行加热；各所述水箱与对应的所述热泵机组之间还形成有第二加热水循环通道；所述第一加热水循环通道上设有第一电磁阀，所述第二加热水循环通道上设置有第二电磁阀；各所述水箱内的水被加热成不同温度，各所述烤房根据温度需求选择对应温度的水箱连通；

膨胀水箱，所述膨胀水箱通过水管连接到所述循环水泵的吸入口。

5.根据权利要求1所述的烤房系统，其特征在于，还包括支架，所述膨胀水箱设置在所述支架上，使所述膨胀水箱高于所述水箱。

6.根据权利要求4所述的烤房系统，其特征在于，包括有两个水箱，分别为高温水箱和中温水箱，所述高温水箱与各所述风机盘管之间均分别设有一所述第一加热水循环通道；所述中温水箱与各个所述风机盘管之间也均分别设有一所述第二加热水循环通道。

7.根据权利要求4所述的烤房系统，其特征在于，包括有三个水箱，分别为高温水箱、中温水箱、低温水箱，所述高温水箱与各所述风机盘管之间均分别设有一所述第一加热水循环通道，所述中温水箱与各个所述风机盘管之间均分别设有一所述第二加热水循环通道，所述低温水箱与各个所述风机盘管之间也均分别设有一所述第三加热水循环通道。

8.根据权利要求4所述的烤房系统，其特征在于，所述烤房内包括干燥间和设备间，所述干燥间与所述设备间之间设置有连通的第一通风口和第二通风口；

所述风机盘管设置在所述设备间内，所述设备间内还设置有风机，所述设备间上还设置有排湿口和补风口；

在所述风机的作用下所述干燥间内的湿空气自所述第一通风口进入所述设备间内，一部分湿空气自所述排湿口排出烤房，一部分湿空气与来自补风口的新空气混合后被风机盘管加热升温再自所述第二通风口输送回所述干燥间内。

9.根据权利要求4所述的烤房系统，其特征在于，每组所述热泵机组包括有至少一个热泵热水生产装置。

所述热泵热水生产装置包括有顺序连接的并构成一供制冷剂循环的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器；

其中，外界空气流经所述蒸发器；

其中，所述冷凝器采用壳管换热器，包括供制冷剂流经的内管和套设在所述内管上的外管，所述外管与所述进水管道、所述水箱的出水口连通。

10.根据权利要求9所述的烤房系统，其特征在于，每组所述热泵机组包括有至多个热泵热水生产装置，多个所述热泵热水生产装置并联设置。

11.根据权利要求4所述的烤房系统，其特征在于，多个所述烤房顺序紧靠排列成一排；所述水箱、所述热泵机组设置、所述膨胀水箱在烤房顶部。

12.根据权利要求4所述的中央热泵机组与分布式风机盘管组合的烤房系统，其特征在于，还包括有控制装置，与各所述第一电磁阀、第二电磁阀连接，用于控制风机盘管水路通断。

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