CN114151965A - 一种空气源燃气机热泵热水器运行方法 - Google Patents
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Abstract
发明名称一种空气源燃气机热泵热水器运行方法摘要本发明提出了一种空气源燃气机热泵热水器运行方法。它包括以下步骤：制冷剂通过翅片式换热器从空气中提取热量，通过冷凝器将制冷剂冷凝热量释放给水。发动机防冻液由防冻液泵送入烟气换热器中，在吸收发动机烟气余热后进入发动机缸套中带走发动机缸套余热，进而根据用能场合以及机组运行状况，经过电动三通阀和各电磁阀分别实现余热给水加热以及余热除霜。本发明充分合理地利用了燃气发动机余热，实现了在寒冷地区高效运行的目的，较现有的电驱动型空气源热泵热水器运行方法而言节能效果更为显著，运行稳定且安全性更高。
Description
技术领域
本发明涉及空气源热泵热水器运行方法，具体涉及燃气机驱动空气源热泵热水器运行方法。
背景技术
电驱动型空气源热泵热水器因其能效高、使用安全性高的特点目前已得到较为广泛的应用。但是仍然存在一些不足。例如：一、夏季大量使用电空调设备和电热水器，导致冬夏季节用电负荷极度不平衡，同样，我国燃气负荷也存在季节的不平衡性，冬季需求量高夏季需求量低。这种冬夏季节能源使用极度不平衡状况，将会造成巨大的能源损失。二、我国燃煤电厂效率较低，为40%左右，电驱动型热泵热水器依靠电力为能源，所以其效率提高的空间受限。三、电驱动型热泵热水器冬季制热运行时涉及除霜问题，现有的热气旁通融霜和四通换向逆向融霜等除霜方式存在可靠性较差、能耗高、舒适性较差等问题，因此亟需开发更加节能、高效的热泵热水器。
燃气机驱动空气源热泵热水器是一种以天然气为一次能源输入，由燃气发动机驱动压缩机实现制热循环的新型热水器。虽然在蒸气压缩式热泵循环原理上与电驱动型空气源热泵热水器完全相同，但是针对现阶段电驱动型空气源热泵热水器所存在的问题而言，燃气机驱动空气源热泵热水器具有明显的技术优势。一、燃气机驱动空气源热泵热水器采用天然气作为机组的能源输入，可有效缓解我国夏季电力负荷高峰、燃气消耗低谷的问题，起到削峰填谷的作用。二、同时回收燃气发动机缸套及烟气余热提高用水温度，其一次能源利用率较其它类型热水器高。三、燃气机驱动空气源热泵热水器采用发动机余热进行除霜，能效高，舒适性好，有效避免电驱动型空气源热泵热水器存在除霜难的问题。发明内容
为了弥补以上技术的缺陷，本发明提出了一种燃气机驱动空气源热泵热水器运行方法。本发明运行方法包括以下方面：
所述的热泵制冷剂循环系统，其特征是燃气发动机(1)的输出轴与开启式压缩机(9)转轴相连接，压缩机(9)排气口与油分离器(11)进口相连，压缩机的排气管上安装避震管(10)、油分离器(11)的回油口通过回油管与压缩机(9)回油口相连接，油分离器(11)出口与板式换热器(12)的进口相连接，板式换热器(12)的出口与贮液器(13)的进液管相连接，贮液器(13)的出液管依次与干燥过滤器(14)、供液电磁阀(15)、视液镜(16)相连接，视液镜(16)的另一端与电子膨胀阀(17)的进口端相连通，电子膨胀阀(17)的出口端与翅片式换热器(19)的进口端相连接，翅片式换热器(19)的出口端与气液分离器(21)的进口相连接,气液分离器(21)的出口与压缩机(9)的吸气口相连接，避震管(22)安装在气液分离器(20)与压缩机(9)之间。
所述的发动机余热回收系统，其特征是：防冻液泵(6)出口与烟气换热器(7)的防冻液进口端相连，烟气换热器(7)防冻液出口端与发动机(1)的防冻液进口端相连，发动机(1)的排烟出口与烟气换热器(7)烟气通道一端相连。发动机(1)防冻液出口通道与电动三通阀(2)的A端口相连，电动三通阀(2)的B端口与第一电磁阀(3)进口端相连接，电动三通阀(2)的C端口与第二电磁阀(4)的进口端相连接，第二电磁阀(4)出口端连接余热回收换热器(5)，余热回收换热器(5)出口通道与防冻液泵(6)一端相连。
所述的发动机余热除霜系统，其特征是：发动机(1)防冻液出口通道与电动三通阀(2)的A端口相连，电动三通阀(2)的C端口与第三电磁阀(8)的进口端相连接，第三电磁阀(8)的出口端与翅片式换热器(5)的除霜单元连接，翅片式换热器(5)的除霜单元出口通道与防冻液泵(6)一端相连。
所述的水加热系统，其特征是：储水箱(23)的循环水出口上安装循环水出口截止阀(24)，储水箱(23)的循环水出口与板式换热器(12)的冷却水进口端相连接，板式换热器(12)的冷却水出口端与余热截止阀(26)进口端相连接，余热截止阀(26)出口端与余热回收换热器(5)的进水口相连接，在余热回收换热器(5)进出水口端设置旁通管路，并安装旁通阀(27)，储水箱(23)进水口安装循环水进口截止阀(28)。所述储水箱上还设置有：冷水进口，与冷水管路相连通；热水出口，与热水管路相连通。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式进行详细说明。
图1为本发明的空气源燃气机热泵热水器系统的循环原理图。
图中，箭头方向表示管路中流体的流向。附图标记：1-燃气发动机，2-电动三通阀，3-第一电磁阀，4-第二电磁阀, 5-余热回收换热器，6-防冻液泵，7-烟气换热器，8-第三电磁阀，9-压缩机，10-避震管，11-油分离器，12-板式换热器，13-贮液器，14-干燥过滤器，15-供液电磁阀，16-视液镜，17-电子膨胀阀，18-风机，19-翅片式换热器，20-蒸发压力调节阀，21-气液分离器，22-避震管，23-储水箱，24-循环水出口截止阀，25-循环水泵，26-余热截止阀，27-旁通阀，28-循环水进口截止阀，29-冷水进口截止阀，30-热水出口截止阀。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
制冷剂通过翅片式换热器19与空气进行热交换，吸收了空气的热量，从而由低温低压的液态变为低温低压的气态。从翅片式换热器19出来的制冷剂进入压缩机9。压缩机9在燃气发动机1的带动下对制冷剂做功，使制冷剂由低温低压的气态经过压缩为高温高压的气态。经压缩机9排气口排至油分离器11，油分离器11将高温高压的气态制冷剂中的润滑油分离出来，并通过回油管将润滑油输入到压缩机9中。制冷剂从油分离器11出口排出后进入板式换热器12，来自储水箱23的水带走高温高压的气态制冷剂的冷凝放热量，制冷剂则由高温高压的气态变为高压的液态。从板式换热器12出来的液态制冷剂进入贮液器13，贮液器13稳定制冷剂的流量，然后依次通过干燥过滤器14、供液电磁阀15以及视液镜16，进入电子膨胀阀17，经过电子膨胀阀17的节流膨胀，制冷剂由高压的液态，变为低温低压的液态。低温低压的液态制冷剂再进入翅片式换热器19，继续通过翅片式换热器19与空气换热，吸收空气的热量，进入下一个热力循环过程。
发动机余热包括发动机烟气余热和缸套余热，发动机防冻液由防冻液泵6送入烟气换热器7中，在吸收发动机排烟余热后，进入发动机1缸套带走发动机缸套余热。根据机组运行场合的环境特征、用能特征以及机组的运行状况，通过控制程序控制电动三通阀2开度以及第一电磁阀3、第二电磁阀4、第三电磁阀8的启停，来调节由发动机1缸套出来的发动机防冻液的流向和流量分配状态，以满足机组应用场合的用能需求并保证机组安全高效地运行。当机组预热运行时，通过控制电动三通阀2和第一电磁阀3、第二电磁阀4、第三电磁阀8来调节发动机防冻液循环状态，使发动机防冻液温度快速升高，以便达到发动机1安全高效运行所需维持的防冻液温度；当机组运行制取热水时，通过控制电动三通阀2和第一电磁阀3、第二电磁阀4、第三电磁阀8来调节发动机防冻液循环状态，使防冻液流经余热回收换热器5，将发动机余热传递给循环水侧；当机组在低温环境运行且翅片式换热器19的制冷剂单元结霜时，使用发动机防冻液除霜，通过控制电动三通阀2和第一电磁阀3、第二电磁阀4、第三电磁阀8来调节发动机防冻液循环状态，使防冻液流经翅片式换热器19的除霜单元，对翅片式换热器19的制冷剂单元进行融霜处理。
空气源燃气机热泵热水器系统还包括储水箱。储水箱23上设置有冷水进口、循环水出口、循环水进口和热水出口。冷水进口与接在储水箱23一侧，循环水出口与板式换热器12相连通，循环水进口接在储水箱23另一侧，热水出口与热水管路相连通。使用时，通过冷水进口向储水箱23内通入冷水，通过循环水出口由循环水泵25向板式换热器12通水吸取制冷剂冷凝放热量，吸收制冷剂冷凝放热量的水再通入余热回收换热器5吸收发动机余热量，最终由循环水进口回到储水箱23中。在本实施例中，空气能热水器系统还包括旁通管路，旁通管路设置在余热回收换热器5进出水口两端，旁通管路上设置旁通阀27，通过旁通阀27可以调节储水罐通往换热器的水量，以实现对水的充分换热。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。因此，如果本领域的技术人员受其启示，在不脱离发明创造宗旨的情况下，元件造型、连接方式不经创造性的设计，与该技术方案相似的结构方式及实施方式，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种空气源燃气机热泵热水系统，至少由燃气发动机(1)，电动三通阀(2)，第一电磁阀(3)，第二电磁阀(4)，余热回收换热器(5)，防冻液泵(6)，烟气换热器(7)，第三电磁阀(8)，压缩机(9)，避震管(10)，油分离器(11)，板式换热器(12)，贮液器(13)，干燥过滤器(14)，供液电磁阀(15)，视液镜(16)，电子膨胀阀(17)，风机(18)，翅片式换热器(19)，蒸发压力调节阀(20)，气液分离器(21)，避震管(22)，储水箱(23)，循环水出口截止阀(24)，循环水泵(25)，余热截止阀(26)，旁通阀(27)，循环水进口截止阀(28)，冷水进口截止阀(29)，热水出口截止阀(30)通过管路连接组成；其特征是：压缩机(9)，避震管(10)，油分离器(11)，板式换热器(12)，贮液器(13)，干燥过滤器(14)，供液电磁阀(15)，视液镜(16)，电子膨胀阀(17)，风机(18)，翅片式换热器(19)，蒸发压力调节阀(20)，气液分离器(21)，避震管(22)管路连接构成热泵制冷剂循环系统；其特征是：燃气发动机(1)、电动三通阀(2)、第一电磁阀(3)、第二电磁阀(4)、余热回收换热器(5)、防冻液泵(6)、烟气换热器(7)管路连接构成发动机余热回收系统；其特征是：燃气发动机(1)，电动三通阀(2)，防冻液泵(6)，烟气换热器(7)，第三电磁阀(8)，翅片式换热器(19)管路连接构成发动机余热除霜系统；其特征是：储水箱(23)，循环水出口截止阀(24)，循环水泵(25)，余热截止阀(26)，旁通阀(27)，循环水进口截止阀(28)，冷水进口截止阀(29)，热水出口截止阀(30)管路连接构成水加热系统。
2.根据权利要求1所述的热泵制冷剂循环系统，其特征是燃气发动机(1)的输出轴与开启式压缩机(9)转轴相连接，压缩机(9)排气口与油分离器(11)进口相连，压缩机的排气管上安装避震管(10)、油分离器(11)的回油口通过回油管与压缩机(9)回油口相连接，油分离器(11)出口与板式换热器(12)的进口相连接，板式换热器(12)的出口与贮液器(13)的进液管相连接，贮液器(13)的出液管依次与干燥过滤器(14)、供液电磁阀(15)、视液镜(16)相连接，视液镜(16)的另一端与电子膨胀阀(17)的进口端相连通，电子膨胀阀(17)的出口端与翅片式换热器(19)的进口端相连接，翅片式换热器(19)的出口端与气液分离器(21)的进口相连接，气液分离器(21)的出口与压缩机(9)的吸气口相连接，避震管(22)安装在气液分离器(21)与压缩机(9)之间。
3.根据权利要求1所述的发动机余热回收系统，其特征是：防冻液泵(6)出口与烟气换热器(7)的防冻液进口端相连，烟气换热器(7)防冻液出口端与发动机(1)的防冻液进口端相连，发动机(1)的排烟出口与烟气换热器(7)烟气通道一端相连，发动机(1)防冻液出口通道与电动三通阀(2)的A端口相连，电动三通阀(2)的B端口与第一电磁阀(3)进口端相连接，电动三通阀(2)的C端口与第二电磁阀(4)的进口端相连接，第二电磁阀(4)出口端连接余热回收换热器(5)，余热回收换热器(5)出口通道与防冻液泵(6)一端相连。
4.根据权利要求1所述的发动机余热除霜系统，其特征是：发动机(1)防冻液出口通道与电动三通阀(2)的A端口相连，电动三通阀(2)的C端口与第三电磁阀(8)的进口端相连接，第三电磁阀(8)的出口端与翅片式换热器(5)的除霜单元连接，翅片式换热器(5)的除霜单元出口通道与防冻液泵(6)一端相连。
5.根据权利要求1所述的水加热系统，其特征是：储水箱(23)的循环水出口上安装循环水出口截止阀(24)，储水箱(23)的循环水出口与板式换热器(12)的冷却水进口端相连接，板式换热器(12)的冷却水出口端与余热截止阀(26)进口端相连接，余热截止阀(26)出口端与余热回收换热器(5)的进水口相连接，在余热回收换热器(5)进出水口端设置旁通管路，并安装旁通阀(27)，储水箱(23)进水口安装循环水进口截止阀(28)，所述储水箱上还设置有冷水进口与冷水管路相连通，热水出口与热水管路相连通。
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