CN112710082A - 一种超低温复叠式空气源热泵热水系统 - Google Patents

一种超低温复叠式空气源热泵热水系统 Download PDF

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刘玉珍
王林
孟君
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Abstract

本发明要解决的问题是提供一种超低温复叠式空气源热泵热水系统，能够制备高温热水，且能效高，避免损坏机组。其包括第一低温系统、中间换热器和第二高温系统；所述第一压缩机、中间换热器的供热介质进出端、第一储液器、第一膨胀阀、第一蒸发器和第一气液分离器通过管路依次连通为回路；第二压缩机、供热换热器的供热介质进出端、第二膨胀阀、中间换热器的换热介质进出端和第二气液分离器通过管道依次连通为回路。

Description

一种超低温复叠式空气源热泵热水系统
技术领域
本发明涉及空气源热泵热水系统技术领域，尤其涉及一种超低温复叠式空气源热泵热水系统。
背景技术
目前常用的空气源热泵热水系统是单一空气源热泵热水系统，制热水能力会随着蒸发温度的降低而急剧下降。尤其在极低的环境温度下（如零下30℃）制备高温热水时，冷凝温度和冷凝压力较高，会出现压缩比过高的问题，压缩机损坏率较高，不能制取高温热水。同时，造成换热效率下降，能效比低，严重影响机组的性能。甚至不能制取高温热水或者更低环境温度时不能启动,系统很不稳定，大大限制了空气源热泵在冬季寒冷地区的使用，缩小了应用范围。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种超低温复叠式空气源热泵热水系统，能够制备高温热水，且能效高，避免损坏机组。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种超低温复叠式空气源热泵热水系统，包括第一低温系统、中间换热器和第二高温系统；
所述第一低温系统包括第一压缩机、第一储液器、第一膨胀阀、第一蒸发器和第一气液分离器，所述第一压缩机、中间换热器的供热介质进出端、第一储液器、第一膨胀阀、第一蒸发器和第一气液分离器通过管路依次连通为回路；
所述第二高温系统包括第二压缩机、供热换热器、第二膨胀阀和第二气液分离器，所述第二压缩机、供热换热器的供热介质进出端、第二膨胀阀、中间换热器的换热介质进出端和第二气液分离器通过管道依次连通为回路。
进一步的，所述第一压缩机和中间换热器之间安装有第一温度传感器和第一压力传感器，所述第一储液器和第一蒸发器之间安装有第二温度传感器；所述第一气液分离器和第一压缩机之间安装有第三温度传感器和第二压力传感器。
进一步的，所述第二压缩机和供热换热器之间安装有第四温度传感器和第三压力传感器，所述中间换热器和第二膨胀阀之间安装有第五温度传感器；所述第二压缩机和第二气液分离器之间安装有第六温度传感器和第四压力传感器。
进一步的，所述第一膨胀阀和第二膨胀阀的前后均设有双向铜过滤器。
进一步的，其工作适用的环境温度为零下30℃到45℃；所述第一压缩机和第二压缩机均为变频压缩机。
本发明与现有技术相比所取得的有益效果如下：
1、中间换热器在第一低温系统中充当冷凝器，在第二高温系统中充当蒸发器，在第二高温系统中，低温低压气液混合态工质将在中间换热器中吸收来自第一低温系统中释放的热量，变为同温同压下的气态工质，较第一低温系统温度更高，即进行了复叠式加热。气态工质进入第二压缩机中被压缩成高温高压的高气态工质，随后进入供热换热器，通过供热换热器将热量传递给低温度进水，从而得到高温度出水。高气态工质也被冷凝为高温高压液态工质，液态工质通过第二膨胀阀的配合降为低温低压的气液混合态工质，最后进入中间换热器中继续吸收来自第一低温系统中释放的热量，完成第二高温级循环。因此,该系统能效比高,第一低温系统放热量与第二高温系统吸热量相匹配，两系统的热量达到平衡，压机运行稳定，能够制取高温度热水；
2、本发明可以在温度相对较低的环境中启动和使用,适用更宽的环境温度范围，使用寿命长，经济效益高，因此适合推广使用；
3、在管道上设温度传感器和压力传感器，能够更好的检测系统稳定运行。
附图说明
图1为本发明所述空气源热泵热水系统结构示意图；
图中：1、第一压缩机；2、第一四通换向阀；3、中间换热器；4、第一储液器；5、第一膨胀阀；6、第一蒸发器；7、第一风机；8、第一气液分离器；9、第二压缩机；10、第二四通换向阀；11、供热换热器；12、第二膨胀阀；13、第二气液分离器；14、第一温度传感器；15、第一压力传感器；16、第二温度传感器；17、第三温度传感器、18、第二压力传感器；19、第四温度传感器；20、第三压力传感器；21、第五温度传感器；22、第六温度传感器；23、第四压力传感器；24、第七温度传感器；25、第八温度传感器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本实施例公开一种超低温复叠式空气源热泵热水系统，主要包括第一低温系统、中间换热器3和第二高温系统。第一低温系统包括第一压缩机1、第一储液器4、第一膨胀阀5、第一蒸发器6和第一气液分离器8，第一压缩机1、中间换热器3的供热介质进出端、第一储液器4、第一膨胀阀5、第一蒸发器6和第一气液分离器8通过管路依次连通为回路。为了提高第一蒸发器6的效率，在第一蒸发器6外部安装有第一风机7。第二高温系统包括第二压缩机9、供热换热器11、第二膨胀阀12和第二气液分离器13，第二压缩机9、供热换气器的供热介质进出端、第二膨胀阀12、中间换热器3的换热介质进处端和第二气液分离器13通过管道依次连通为回路。每个系统和中间换热器3都能组成一个热泵循环系统，两系统按照逆卡诺循环配合运行。为了方便调节，第一压缩机1和第二压缩机9均为变频压缩机，在第一低温系统的管路上安装有第一四通换向阀2，在第二高温系统的管路上安装有第二四通换向阀10。
在第一压缩机1和中间换热器3之间安装有第一温度传感器14和第一压力传感器15，所述第一储液器4和第一蒸发器6之间安装有第二温度传感器16，在第一气液分离器8和第一压缩机1之间安装有第三温度传感器17和第二压力传感器18。通过对第一温度传感器14和第一压力传感器15的设置可对第一压缩机1的排气温度和排气压力进行检测，通过第二温度传感器16的设置可以对进入第一蒸发器6的温度进行检测，通过第三温度传感器17和第二压力传感器18的设置可以对进入第一压缩机1的吸气温度和吸气压力进行检测。
在第二压缩机9和供热换热器11之间安装有第四温度传感器19和第三压力传感器20，在中间换热器3和第二膨胀阀12之间安装有第五温度传感器21，在第二压缩机9和第二气液分离器13之间安装有第六温度传感器22和第四压力传感器23。通过对第四温度传感器19和第三压力传感器20的设置可以对第二压缩机9的排气温度和排气压力进行检测，第五温度传感器21的设置可以检测进入中间换热器3的温度，第六温度传感器22和第四压力传感器23的设置可以对进入第二压缩机9的吸气温度和吸气压力进行检测。在供热换热器11的换热端进水口和出水口管道上分别设置第七温度传感器24和第八温度传感器25，可分别对供热换热器11的进水温度和出水温度进行检测和调节。
在第一膨胀阀5前后分别设置一个双向铜过滤器，在第二膨胀阀12前后分别设置一个双向铜过滤器，双向铜过滤器的设置可以保证电子膨胀阀控制的精度。
以在室外温度为零下30℃至45℃的环境下，通过该空气源热泵热水系统制备热水为例，其具体工作原理如下：
在第一低温系统循环中有低温换热工质，在第二高温系统中有高温换热工质。在运行时，在第一低温系统中，低温低压气液混合态工质在第一蒸发器中吸收热量，变成同温同压的气态工质，气态工质在第一压缩机中被压缩成高温高压的气体后，进入中间换热器的供热进出端，向中间换热器释放热量，气态工质被冷凝为高温高压液态工质，该液态工质通过第一膨胀阀节流降压后变为低温低压的气液混合态工质，然后重新进入第一蒸发器中吸收室外空气的热量，如此完成第一低温系统循环。
在第二高温系统中，低温低压气液混合态工质将在中间换热器中吸收来自第一低温系统中释放的热量，变为同温同压下的气态工质，较第一低温系统温度更高，即进行了复叠式加热。同理，气态工质进入第二压缩机中被压缩成高温高压的高气态工质，随后进入供热换热器，通过热交换将热量传递给低温度进水，从而得到高温度出水。高气态工质也被冷凝为高温高压液态工质，液态工质通过第二膨胀阀的配合降为低温低压的气液混合态工质，最后进入中间换热器中继续吸收来自第一低温系统中释放的热量，完成第二高温级循环。
因此，该复叠式空气源热泵热水系统能效比高，第一低温系统放热量与第二高温系统吸热量相匹配，使两系统的热量达到平衡，压机运行稳定，能够制取高温度热水。而且可以在温度相对较低的环境中启动和使用,适用更宽的环境温度范围，经济效益高，因此适合推广使用。

Claims (5)

1.一种超低温复叠式空气源热泵热水系统，其特征在于，包括第一低温系统、中间换热器和第二高温系统；
所述第一低温系统包括第一压缩机、第一储液器、第一膨胀阀、第一蒸发器和第一气液分离器，所述第一压缩机、中间换热器的供热介质进出端、第一储液器、第一膨胀阀、第一蒸发器和第一气液分离器通过管路依次连通为回路；
所述第二高温系统包括第二压缩机、供热换热器、第二膨胀阀和第二气液分离器，所述第二压缩机、供热换热器的供热介质进出端、第二膨胀阀、中间换热器的换热介质进出端和第二气液分离器通过管道依次连通为回路。
2.根据权利要求1所述的空气源热泵热水系统，其特征在于，所述第一压缩机和中间换热器之间安装有第一温度传感器和第一压力传感器，所述第一储液器和第一蒸发器之间安装有第二温度传感器；所述第一气液分离器和第一压缩机之间安装有第三温度传感器和第二压力传感器。
3.根据权利要求2所述的空气源热泵热水系统，其特征在于，所述第二压缩机和供热换热器之间安装有第四温度传感器和第三压力传感器，所述中间换热器和第二膨胀阀之间安装有第五温度传感器；所述第二压缩机和第二气液分离器之间安装有第六温度传感器和第四压力传感器。
4.根据权利要求3所述的空气源热泵热水系统，其特征在于，所述第一膨胀阀和第二膨胀阀的前后均设有双向铜过滤器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的空气源热泵热水系统，其特征在于，其工作适用的环境温度为零下30℃到45℃；所述第一压缩机和第二压缩机均为变频压缩机。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115307325A (zh) * 2022-08-26 2022-11-08 浙江工业大学 一种储热的复叠热泵循环系统

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