CN200996757Y - 一种双源双工况热泵节能系统 - Google Patents

一种双源双工况热泵节能系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种双源双工况热泵节能系统。它的技术要点在于包括压缩机、四通电磁阀、换热单元、节流阀、能量交换组件；压缩机的吸气、排气管分别与四通电磁阀的两个接口连通，四通电磁阀的另两个接口分别连接换热单元、能量交换组件，换热单元、能量交换组件之间由节流阀连接；能量交换组件包括电磁阀一、气源换热器、电磁阀三串联连接的回路一和电磁阀二、水源换热器、电磁阀四依次串联连接的回路二，回路一与回路二并联形成并联回路。本实用新型提供了一种可以同时充分有效利用不同的低温热源(或不同的冷却介质)、能够高效率实现制冷、制热一体化的热泵系统。

Description

一种双源双工况热泵节能系统
【技术领域】
本实用新型涉及一种新型热泵节能系统，尤其涉及一种同时可以利用水源、空气源实现制冷或制热双工况的热泵系统。
【背景技术】
双源双工况热泵系统主要是指同一台机组能分别(或同时)从不同的低温热源处获取能量来制热，或者利用不同的冷却介质来有效冷却以获得更佳的制冷效果。目前通常应用的热泵(或制冷机)按照与外界热交换的介质来分类，主要是水(江河、湖泊、海水、地下水、废水等)及气(空气、废气等)，所以相应的机组就分为水源热泵、气源热泵或者水冷制冷机、风冷制冷机等。
由于这样的区别导致了在实际应用中受到很大的限制：气源热泵或风冷制冷机受环境温度影响大，效率不高，夏季气温很高时，室内需要制冷，而室外散热困难；冬季气温很低时，室内需要制热，而室外吸热困难。水源热泵或者水冷制冷机受水源温度影响也比较大。
再有在作为热泵制热工况运行下，相当多的应用场合是同时具有水源及气源两种低温热源，但仅仅一种热源并不能完全满足机组需求或者达不到较佳的COP值(放冷系数或放热系数)；在作为制冷机工作时，也同样存在水、气两种介质进行冷却的实际需求。这时，不能够同时利用这两种热源也是一种浪费。
【实用新型内容】
本实用新型的目的是为了克服现有热泵系统只用一种热源的不足而提供的一种可以同时充分有效利用不同的低温热源(或不同的冷却介质)、能够高效率实现制冷、制热一体化的热泵系统。本实用新型投资低、高效节能、运行费用低。
为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用下列技术方案：
一种双源双工况热泵节能系统，其特征在于包括压缩机、四通电磁阀、换热单元、节流阀、能量交换组件；压缩机的吸气、排气管分别与四通电磁阀的两个接口连通，四通电磁阀的另两个接口分别连接换热单元、能量交换组件，换热单元、能量交换组件之间由节流阀连接；
如上所述的能量交换组件包括电磁阀一、气源换热器、电磁阀三串联连接的回路一和电磁阀二、水源换热器、电磁阀四依次串联连接的回路二；上述回路一与回路二并联形成并联回路；
如上所述的能量交换组件还可以包括电磁阀七和电磁阀五，上述并联回路的首尾两端分别连接有电磁阀七和电磁阀五；
如上所述的能量交换组件还可以包括电磁阀八和电磁阀六，电磁阀八一端连接在节流阀与电磁阀七之间，另一端连接在电磁阀三和气源换热器之间；电磁阀六一端连接在水源换热器与电磁阀二之间，另一端连接在电磁阀五和四通电磁阀之间；
如上所述的换热单元为冷凝器，气源换热器为气源换热蒸发器，水源换热器为水源换热蒸发器；
如上所述的换热单元为蒸发器，气源换热器为气源换热冷凝器，水源换热器为水源换热冷凝器。
本实用新型与现有技术相比具有如下的优点：
1.本系统能够采用同一台机组来完成废气、废水的余热回收利用，不但大大降低了节能设备的初投资，机组投入减少，总体投资高效率；
2、本系统运行可以实现能效最佳化，COP值得到提高，能源利用高效率：通过使气源换热器及水源换热器串联或并联工作的方式，可以同时利用气源和水源的低品位热能，通过能量转换后制取高品位的热能；或者在输出冷量时，可以同时采用气体冷却及水冷却，而水冷却就可以成为余热回收装置。
【附图说明】
图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
参见图1，一种双源双工况热泵节能系统包括压缩机10、四通电磁阀20、换热单元30、节流阀40、能量交换组件50；压缩机10的吸气、排气管分别与四通电磁阀20的两个接口连通，四通电磁阀20的另两个接口分别连接换热单元、能量交换组件，换热单元、能量交换组件之间由节流阀连接。
能量交换组件可以包括电磁阀一1、气源换热器54、电磁阀三3串联连接的回路一51和电磁阀二2、水源换热器55、电磁阀四4依次串联连接的回路二52；上述回路一51与回路二52并联形成并联回路53；能量交换组件连接在节流阀与四通电磁阀20之间。
能量交换组件还可以包括电磁阀七7和电磁阀五5，上述并联回路的首尾两端分别连接有电磁阀七7和电磁阀五5，电磁阀七7连接节流阀，电磁阀五5连接四通电磁阀20。
能量交换组件还可以包括电磁阀八8和电磁阀六6，电磁阀八8一端连接在节流阀与电磁阀七7之间，另一端连接在电磁阀三3和气源换热器54之间；电磁阀六6一端连接在水源换热器55与电磁阀二2之间，另一端连接在电磁阀五5和四通电磁阀20之间。
本实用新型处于制热状态时，换热单元为冷凝器，气源换热器54为气源换热蒸发器，水源换热器55为水源换热蒸发器；
本实用新型处于制冷状态时，换热单元为蒸发器，气源换热器54为气源换热冷凝器，水源换热器55为水源换热冷凝器。
本实用新型的工作原理：
制冷状况下，压缩机吸入低温低压的气体，经压缩后，变为高温高压的饱和气体，送入冷凝器；高温高压的饱和气体在冷凝器中经过冷却，保持压力不变，向外放出热量，从而凝结为低温高压的液体；从冷凝器中排出，经过节流阀，因受阻而使压力下降，导致部分制冷剂液体变为气体，同时吸收气化潜热，使其本身温度也降低，成为低温低压的湿蒸气；进入蒸发器，在蒸发器中，制冷剂液体在压力不变的情况下，吸收空气中的热量，使周围空气变冷，同时通过风机降冷空气吹入房间内，达到房间内制冷的效果；
制冷制热的转换是通过四通电磁阀来实现的，制热状态.其实就是通过四通阀，将制冷剂的流向进行转换，使得原来的蒸发器变为冷凝器，原来的冷凝器变为蒸发器；其原理还是一样的。
本实用新型的工作过程：
如图所示，气源换热器及水源换热器由8个电磁阀进行联结，通过电磁阀组的不同切换，可以实现在制热时气源及水源热泵的串联运行，或者并联独立运行；在制冷时气、水不同冷却介质串联冷却，或者并联分别冷却运行；
1.制热工况：
A.当同时存在气源及水源两个低品位热源、并且水源温度大于气源温度一定值时：电磁阀一1、电磁阀三3、电磁阀四4、电磁阀六6、电磁阀七7开通；当水源温度小于气源温度一定值时：电磁阀一1、电磁阀二2、电磁阀三3、电磁阀四4、电磁阀五5、电磁阀七7开通；
B.当只存在可利用的气源或者水源热源时：电磁阀一1、电磁阀三3、电磁阀五5、电磁阀七7(或者电磁阀二2、电磁阀四4、电磁阀五5、电磁阀七7)开通；
制热工况时：同一个机组具有两组不同的蒸发器，即一组为气源换热蒸发器，另一组为水源换热蒸发器，两组之间通过电磁阀由智能控制中心进行工作匹配，既可以在气源及水源低品位热源之间来回转换，也可以同时利用这二个热源进行有效运行，以获得最佳制热COP性能；
2.制冷工况：
A.需要利用余热制取卫浴热水时：电磁阀一1、电磁阀二
2、电磁阀四4、电磁阀五5、电磁阀八8开通；
B.当只存在一种合适的冷却介质时：电磁阀一1、电磁阀三3、电磁阀五5、电磁阀七7开通(气冷)；电磁阀二2、电磁阀四4电磁阀五5、电磁阀七7开通(水冷)；
制冷工况时：同一个机组具有两组不同的冷凝器，即一组为气体冷却换热器，另一组为水冷却换热器，针对不同的制冷负荷，合理选择水冷及气冷、或者同时采用水冷或气冷，以获得最佳制冷COP值，同时水冷获得的余热可以得到充分利用(如作为卫浴热水使用)。
本系统可以通过计算，设计合适的气源换热器及水源换热器，特别是两个换热器换热面积的匹配、制冷剂通过流道时的阻力计算，以保证压缩机的正常高效运行。
本系统可以设置了多个传感器提供信息，利用人工智能化系统自动分析不同热源的利用价值进行优化选择，并同过气源换热器或者水源换热器(或者同时使用)进行能量交换，实现最大限度地利用低品位热能，达到高效节能的目的。
它可以广泛应用于中央空调、中央热水系统以及各种余热回收系统，是一种先进的节能环保型能源系统装置。

Claims (6)

1、一种双源双工况热泵节能系统，其特征在于包括压缩机(10)、四通电磁阀(20)、换热单元(30)、节流阀(40)、能量交换组件(50)；压缩机(10)的吸气、排气管分别与四通电磁阀(20)的两个接口连通，四通电磁阀(20)的另两个接口分别连接换热单元(30)、能量交换组件(50)，换热单元(30)、能量交换组件(50)之间由节流阀(40)连接。
2、根据权利要求1所述的一种双源双工况热泵节能系统，其特征在于所述的能量交换组件(50)包括电磁阀一(1)、气源换热器(54)、电磁阀三(3)串联连接的回路一(51)和电磁阀二(2)、水源换热器(55)、电磁阀四(4)依次串联连接的回路二(52)；上述回路一(51)与回路二(52)并联形成并联回路(53)。
3、根据权利要求2所述的一种双源双工况热泵节能系统，其特征在于所述的能量交换组件(50)还包括电磁阀七(7)和电磁阀五(5)，上述并联回路(53)的首尾两端分别连接有电磁阀七(7)和电磁阀五(5)。
4、根据权利要求3所述的一种双源双工况热泵节能系统，其特征在于所述的能量交换组件(50)还包括电磁阀八(8)和电磁阀六(6)，电磁阀八(8)一端连接在节流阀(40)与电磁阀七(7)之间，另一端连接在电磁阀三(3)和气源换热器(54)之间；电磁阀六(6)一端连接在水源换热器(55)与电磁阀二(2)之间，另一端连接在电磁阀五(5)和四通电磁阀(20)之间。
5、根据权利要求2或3或4所述的一种双源双工况热泵节能系统，其特征在于所述的换热单元(30)为冷凝器，气源换热器(54)为气源换热蒸发器，水源换热器(55)为水源换热蒸发器。
6、根据权利要求2或3或4所述的一种双源双工况热泵节能系统，其特征在于所述的换热单元(30)为蒸发器，气源换热器(54)为气源换热冷凝器，水源换热器(55)为水源换热冷凝器。
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