CN201081367Y - 热回收型地源热泵装置 - Google Patents

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CN201081367Y CNU2007200913015U CN200720091301U CN201081367Y CN 201081367 Y CN201081367 Y CN 201081367Y CN U2007200913015 U CNU2007200913015 U CN U2007200913015U CN 200720091301 U CN200720091301 U CN 200720091301U CN 201081367 Y CN201081367 Y CN 201081367Y
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周光辉
董秀洁
张震
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中原工学院
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Abstract

一种热回收型地源热泵装置，该热泵装置包括设置在蒸发器4与冷凝器3连接管路间的压缩机1，以及设置在冷凝器3与蒸发器4连接管路间的节流阀5，其特征在于：所述压缩机1的出口通过旁通阀、并联设置的旁通式热回收器2和旁通管15与冷凝器3连接。由于本实用新型在压缩机出口与冷凝器之间串接了以并联方式设置的旁通式热回收器和旁通管，用于调节通过旁通式热回收器的制冷工质流量，既可实现热回收量的调节，又可实现生活热水与冷却水各自的独立循环，一方面可以在保证所需制热、制冷量的条件下回收系统余热制取生活热水，减少冷凝器的冷凝热排放量；另一方面可以保持系统冷凝温度和冷凝压力的稳定，从而保证压缩机运行工况的稳定。

Description

热回收型地源热泵装置技术领域本发明属空调热回收技术领域，具体说是涉及一种热回收型地源热泵装 置，该热泵可在实现稳定制冷、制热量及运行工况的同时，充分回收余热制取 生活热水。背景技术目前，热泵空调器作为一种回收和利用低位热能的有效手段之一，既可以 在夏季制冷，又可以在冬季制热，同时还具有高效、节能、环保等优点，所以 在暖通空调工程中的应用日益增多。在诸多热泵空调器种类中，地源热泵的能 效比较高，但是，正如其它种类空调器一样，目前地源热泵使用过程中释放的大量冷凝热量（约为制冷量的1.15〜1.3倍）通常直接排向冷凝器中的冷却介质 而为加未利用，这样既造成巨大的能源浪费，又加剧了地球的温室效应。另一 方面，由于人们生活习惯的改变和对清洁卫生要求的提高，对生活热水的供应 需求不断增加，目前，国内的生活热水供应大部分是由电热水器，燃气热水器 和燃油锅炉等提供，能源利用低，且进一步加剧了环境污染。若对热泵空调系 统余热进行回收，制取生活热水，对于空调系统的节能和保护环境将具有十分 重要的意义。而现有的热泵空调冷凝热热回收技术是将需加热的生活热水代替 冷却介质直接通入冷凝器并反复循环提高水温，造成了冷凝压力和压縮机排气 温度不断升高，严重影响热泵机组的稳定运行，同时影响系统冬季的供热量， 既增加了压縮机的能耗，又减少了压缩机的寿命。专利200410047107公开了一 种水源热泵空调热回收系统，但该系统只回收了系统制冷运行时的冷凝热量， 而热泵系统往往在满足冷负荷的前提下，系统制热量均大于热负荷，制热运行 时有更多的余热需要回收，专利200510026975公开了一种热回收型水源热泵， 在制冷、制热工况下均对余热进行了回收，但是该系统是对系统冷凝水中的热 量间接进行回收，而非直接回收，热回收量较小，回收效率低。发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种带 旁通式热回收装置的热回收型地源热泵装置。 本发明的目的可通过下述技术措施来实现：本发明的热回收型地源热泵装置包括设置在蒸发器与冷凝器连接管路间 的压縮机，以及设置在冷凝器与蒸发器连接管路间的节流阀；所述压縮机的出 口通过旁通阀、并联设置的旁通式热回收器和旁通管与冷凝器连接。更具体说，所述压縮机的冷媒蒸汽出口端通过三通阀分别与并联设置的旁 通式热回收器、旁通管连接，旁通式热回收器和旁通管的出口端经冷媒管接冷 凝器的入口端；旁通式热回收器的热回收循环管路通过循环泵与热水箱连接； 冷凝器的出口端经冷媒管接入节流阀的入口端，且冷凝器并联一旁通管，在冷 凝器的入口端及并联的旁通管上分别设置有阀门，节流阀的出口端经冷媒管接 蒸发器的入口端，蒸发器的出口端经冷媒管接压縮机的冷媒蒸汽入口端。本发明中所述压縮机与旁通式热回收器、旁通管也可采用下述连接方式来 实现，即所述压縮机的冷媒蒸汽出口端通过并联设置的两个两通式旁通阀分别 与并联设置的旁通式热回收器、旁通管连接，旁通式热回收器和旁通管的出口 端经冷媒管接冷凝器的入口端。由于本发明在压縮机出口与冷凝器之间串接了以并联方式设置的旁通式 热回收器和旁通管，用于调节通过旁通式热回收器的制冷工质流量，即可实现 热回收量的调节，又可实现生活热水与冷却水各自的独立循环， 一方面可以在 保证所需制热、制冷量的条件下回收系统余热制取生活热水，减少冷凝器的冷 凝热排放量；另一方面可以保持系统冷凝温度和冷凝压力的稳定，从而保证压 縮机运行工况的稳定。附图说明图1为采用三通阀的热回收型地源热泵装置原理结构图。 图2为采用两个两通式旁通阀的热回收型地源热泵装置原理结构图。 图中序号：l压縮机，2旁通式热回收器，3冷凝器，4蒸发器，5节流阀， 6热水箱，7地热源水泵，8冷凝器水泵，9热水箱水泵，IO三通式旁通阀，11、 12两通式旁通阀，13设置在冷凝器入口端的阀门，14设置在与冷凝器并联设 置的冷媒管间的阀门，旁通管15，冷凝器旁通管16。
具体实施方式本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述： 实施例1如图1所示，本发明的热回收型地源热泵装置中的压縮机1的冷媒蒸汽出 口端通过三阀分别与并联设置的旁通式热回收器2、旁通管15连接，旁通式热 回收器2和旁通管15的出口端经冷媒管接冷凝器3的入口端；旁通式热回收 器2的热回收循环管路通过循环泵与热水箱6连接；冷凝器3的出口端经冷媒 管接入节流阀5的入口端，且冷凝器3并联一旁通管16，在冷凝器3的入口端 及并联的旁通管16上分别设置有阀门13、 14，节流阀5的出口端经冷媒管接 蒸发器4的入口端，蒸发器4的出口端经冷媒管接压縮机1的冷媒蒸汽入口端。实施例2如图2所示，本实施例与实施例1的不同之处主要在：热泵装置中的压縮 机1的冷媒蒸汽出口端通过并联设置的两个阀门13、 14分别与并联设置的旁 通式热回收器2、旁通管15连接，旁通式热回收器2和旁通管15经冷媒管接 冷凝器3的入口端。本发明中所述的压縮机1可采用定频或变频压縮机。本发明的热回收型地源热泵装置主要是利用地球表面或浅层水源（如地下 水、河流和湖泊及海水），或者是人工再生水源（工业废水、地热尾水等）的 低温低位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能 向高位热能转移，在供热、制冷的同时，回收热泵空调系统余热，提供生活卫 生热水，是一种高效、环保、节能的水源热泵空调系统。且旁通式热回收器还 可以实现保持冷凝温度和冷凝压力稳定的功能，从而保证压縮机运行工况的稳 定的。本发明中旁通式热回收器的换热面积根据热泵空调系统余热计算得出。旁 通式热回收器带有一个旁通管，其旁通管的连接方式有两种， 一种是采用三通 阀连接（参见图1)， 一种是采用两个两通阀连接（参见图2),三通阀的旁通 量和两通阀的开度由设置在冷凝水的出口温度控制，冷凝水温度升高，减小旁 通量，增加热回收量；冷凝水温度降低，加大旁通量，降低热回收量。过热蒸 气热回收量的控制也可通过变频水泵9变频实现。冷凝水温度升高，加大水泵 9流量，增加热回收量；减小水泵9流量，降低热回收量。本发明的其工作模式如下：A、 制冷与热回收同步运行模式：阀门13打开，阀门14关闭。压縮机1排出的制冷剂过热蒸汽进入旁通式 热回收器2，旁通式热回收器2通过回收制冷剂过热蒸汽热量显热量及部分或 全部潜热量，加热热水箱6中的热水，热回收量通过冷凝器出口水温控制三通 阀10的旁通量或旁通阀11的流量或变频水泵9的流量实现。经过热回收的制 冷剂蒸汽进入冷凝器3与冷凝水（地下水，地表水等）进行换热成为低温高压 制冷剂液体，低温高压制冷剂液体经节流阀5进入蒸发器4，在蒸发器4中与 空调冷冻水进行蒸发换热，降低空调冷冻水温度后，低温低压的制冷剂蒸汽被 压縮机吸收。B、 制热与热回收同步运行模式：阀门13打开，阀门14关闭。压縮机1排出的制冷剂过热蒸汽进入旁通式 热回收器2，旁通式热回收器2通过回收制冷剂过热蒸汽热量显热量及部分或 全部潜热量，加热热水箱6中的热水，热回收量通过冷凝器出口水温控制三通 阀10的旁通量或旁通阀11的流量或变频水泵9的流量实现。制冷剂过热蒸汽 成为饱和状态，饱和状态制冷剂蒸汽进入冷凝器3与采暖热水进行换热，成为 低温高压制冷剂液体，低温高压制冷剂液体经节流阀5进入蒸发器4，在蒸发 器4中与低温热源水（地下水，地表水等）进行蒸发换热后成为低温低压的制 冷剂蒸汽，低温低压的制冷剂蒸汽被压縮机吸收。C、 制热水模式：当热泵不需要提供空调冷冻水和采暖热水时（春季、秋季等过渡季节）， 开始运行时，阀门13关闭，阀门14打开。该热回收型地源热泵可以单独制取 生活热水。热泵压縮机1排出的制冷剂过热蒸汽进入旁通式热回收器2，旁通 式热回收器2回收全部冷凝热，加热热水箱6中的热水，制冷剂成为低温高压 制冷剂液体，低温高压制冷剂液体经节流阀5进入蒸发器4，在蒸发器4中与 低温热源水（地下水，地表水等）进行蒸发换热后成为低温低压的制冷剂蒸汽， 低温低压的制冷剂蒸汽被压縮机吸收。当热水箱6中的水温升高到一定温度后 (>35°C)，系统冷凝冷凝温度及压力升高，不利用系统高效稳定运行，此时， 阀门13打开，阀门14关闭，循环水泵8开启，采用冷凝水（地下水，地表水 等）降低系统冷凝冷凝温度及压力，保证系统高效稳定运行。

Claims (3)

1. 一种热回收型地源热泵装置，该热泵装置包括设置在蒸发器(4)与冷凝器(3)连接管路间的压缩机(1)，以及设置在冷凝器(3)与蒸发器(4)连接管路间的节流阀(5)，其特征在于：所述压缩机(1)的出口通过旁通阀、并联设置的旁通式热回收器(2)和旁通管(15)与冷凝器(3)连接。
2、 根据权利要求1所述的热回收型地源热泵装置，其特征在于：所述压 縮机(1)的冷媒蒸汽出口端通过三通阀分别与并联设置的旁通式热回收器(2)、 旁通管(15)连接，旁通式热回收器(2)和旁通管(15)的出口端经冷媒管接冷凝器 (3)的入口端；旁通式热回收器(2)的热回收循环管路通过循环泵与热水箱(6)连 接；冷凝器(3)的出口端经冷媒管接入节流阀(5)的入口端，且冷凝器(3)并联一 旁通管(16)，在冷凝器(3)的入口端及并联的旁通管(16)上分别设置有阀门(13)、 (14)，节流阀(5)的出口端经冷媒管接蒸发器(4)的入口端，蒸发器(4)的出口端经 冷媒管接压縮机(l)的冷媒蒸汽入口端。
3、 根据权利要求2所述的热回收型地源热泵装置，其特征在于：所述压 縮机(l)的冷媒蒸汽出口端通过并联设置的两个两通式旁通阀分别与并联设置 的旁通式热回收器(2)、旁通管连接，旁通式热回收器(2)和旁通管(15)的出口端 经冷媒管接冷凝器(3)的入口端。
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