CN1171052C - 中高温热泵装置 - Google Patents

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Abstract

中高温热泵装置具有压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀四大关键部件，过冷器和专用膨胀阀是为提高能效比而设置的部件。本发明采用低环害非共沸多元混合工质，如R22、R142b、R152a、R21等。将不同组合工质之一灌入热泵装置，即能达到蒸发温度为25℃左右，冷凝温度为80℃以上，冷凝压力低于24bar，系统能效比在3以上。能够把40℃左右的排水降低到30℃以下，供热水温可提高到70℃以上，最高可达88℃。

Description

中高温热泵装置
本发明属于空调、供暖用冷热源设备。
目前国内许多生产厂家的热泵型空调机组只能提供50℃左右的供热用水。清华同方股份有限公司生产的水源中央空调系统设计供水温度最高只能达到52℃。用50℃左右的热水采暖，只能借助于风机盘管，而不能利用目前最常用的铸铁式散执器。应用风机盘管将势必增加大量的投资，不适用于普通工薪阶层使用。如果利用现有厂家的热泵机组提供70℃以上的供热用水，冷凝压力都将超过40bar，这将导致压缩机迅速烧毁，另外由高压造成的不安全隐患也将大为增加。
为了提高对地热资源或工业余热的利用率，达到国家的排放标准；另一方面以不增加热用户负担，仍采用普通铸铁式散热为原则，本发明的目的是提供一种高效的中高温热泵装置。本发明的结构装置如图所示。中高温热泵装置具有：全封闭或半封闭压缩机(1)，冷凝器(2)，蒸发器(8)为板式换热器，以上三种设备再加之膨胀阀(7)是构成压缩式热泵系统的四大关键部件。过热器(9)和过冷器(4)是为了提高系统能效比而专设置的部件，它们均为管壳式换热器。将上述部件按图示顺序连接构成热泵装置。其中膨胀阀(5)的一端接于过冷器(4)一侧(管内)的进口，该侧的出口接于压缩机(1)，膨胀阀(5)的另一端并联于过冷器(4)另一侧(管外)的进口和背压调节阀(10)。蒸发器与40℃热水换热。干燥过滤器(6)、储液罐(3)和两个背压调节阀(10)是为保证系统长期安全运行而设置的辅助设备。中高温热泵装置的循环工质可采用三种低环害非共沸混合循环工质：第一种由质量百分比为34％-46％的一氯二氟甲烷(R22)、12％-28％的一氯二氟乙烷(R142b)、以及37％-48％的二氯一氟甲烷(R21)三元混合物组成；第二种由质量百分比为44％-58％的一氯二氟甲烷(R22)、37％-48％的二氯一氟甲烷(R21)以及9％-16％的二氟乙烷(R152a)三元混合物组成；第三种由质量百分比为38％-50％的一氯二氟甲烷(R22)和50％-62％的二氯一氟甲烷(R21)二元混合物组成。选择每一种工质都可以达到本发明所提出的指标。
对于制冷剂(工质)的命名，采用统一的规则：
R(m-1)(n+1)(x)(y)(z)其分子式为CmHnFxClyBrz，且n+x+y+z＝2m+2，如代号后有a或b表示同素异构。
本发明采用了过冷器(4)和过热器(9)，其中流经管壳式过冷器(4)换热的管内管外流体均为系统中的混合工质，管内少量的工质经膨胀阀(5)先期冷却，管外大量流体要流经膨胀阀(7)并在蒸发器(8)中吸收地热尾水(经利用后准备排放的地热水)的热量。而流经过热器(9)两侧(管内外)的流体分别为混合工质和少量的地热尾水。由于采用了新型非共沸混合工质，并在过冷器(4)中采用了特定的管路连接，使得该热泵装置的效率得以提高。两个背压调节阀可以精确地调控混合工质的冷凝温度和蒸发温度，以保证达到设计要求。
将3种循环工质之一灌入中高温热泵装置，即能达到以下技术指标：蒸发温度为25℃左右，冷凝温度为80℃以上，冷凝压力低于24bar，系统能效比在3以上(能效比：单位时间用于供热的能量/单位时间压缩机所消耗的电能)。能够把40℃左右的排水降低到30℃以下，满足国家排放标准，供热水温可提高到70℃以上，最高可达88℃，满足普通铸铁散热器的温度要求。
应用本发明技术的关键是具有适宜的低温热源，如地热尾水、工业用水余热以40℃为宜。根据供热量的大小计算热泵系统的各个部件，才能保证循环工质在其中合理运行，并得到理想的运行效果。应用此装置作为冷热源设备，可提高对地热能或工业余热的利用率，是一项节能与环保相结合的高技术产品。

Claims (3)

1.中高温热泵装置具有：压缩机(1)，冷凝器(2)，储液罐(3)，过冷器(4)，膨胀阀(5)、(7)，干燥过滤器(6)，蒸发器(8)，过热器(9)，调节阀(10)，其特征是，上述部件按顺序连接构成热泵装置，其中膨胀阀(5)的一端并联于过冷器(4)另一侧的进口和背压调节阀(10)，蒸发器与40℃热水换热，装置中的循环工质由质量百分比为34％-46％的一氯二氟甲烷(R22)、12％-28％的一氯二氟乙烷(R142b)、以及37％-48％的二氯一氟甲烷(R21)三元混合物组成。
2.中高温热泵装置具有：压缩机(1)，冷凝器(2)，储液罐(3)，过冷器(4)，膨胀阀(5)、(7)，干燥过滤器(6)，蒸发器(8)，过热器(9)，调节阀(10)，其特征是，上述部件按顺序连接构成热泵装置，其中膨胀阀(5)的一端并联于过冷器(4)另一侧的进口和背压调节阀(10)，蒸发器与40℃热水换热，装置中的循环工质由质量百分比为44％-58％的一氯二氟甲烷(R22)、37％-48％的二氯一氟甲烷(R21)以及9％-16％的二氟乙烷(R152a)三元混合物组成。
3.中高温热泵装置具有；压缩机(1)，冷凝器(2)，储液罐(3)，过冷器(4)，膨胀阀(5)、(7)，干燥过滤器(6)，蒸发器(8)，过热器(9)，调节阀(10)，其特征是，上述部件按顺序连接构成热泵装置，其中膨胀阀(5)的一端并联于过冷器(4)另一侧的进口和背压调节阀(10)，蒸发器与40℃热水换热，装置中的循环工质由质量百分比为38％-50％的一氯二氟甲烷(R22)和50％-62％的二氯一氟甲烷(R21)二元混合物组成。
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