CN201285024Y - 一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组，其包括压缩机、四通换向阀、蒸发器、换热器和气液分离器。四通换向阀分别与压缩机、蒸发器、气液分离器和换热器连接；蒸发器和换热器之间连接有化霜装置；在蒸发器沿换热器之间的管路上依次串联有分液器、干燥过滤器、单向阀、毛细管、视液镜和贮液平衡罐；单向阀和毛细管与双向膨胀阀并联，再串联到管路上；换热器为两组或两组以上串联，两组或两组以上换热器中间的水路上串联集热水箱和太阳能集热装置。本实用新型的太阳能空气能双效热水蒸汽机组能利用太阳能和空气能，其能效比大大提高，既降低了制热成本；同时又能保证设备稳定运转，并能实现零污染排放和节能增效的目的。

Description

一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组

技术领域

本实用新型涉及一种蒸汽机组，特别是一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组。

背景技术

随着全球能源危机的日益加剧、环境日益恶化，开发利用新能源和清洁能源以替代燃煤、燃油和耗电制取热水蒸汽，以改善人类生活环境、满足人类生产和生活需求已是大势所趋。而利用太阳能和空气能的空调式系统制冷、制热技术来实现这一目标是一种很好的有效途径，但目前国际国内还没有应用这一技术达到稳定产出低压蒸汽的先例。

目前大多数利用空调技术来制热的热泵行业，都采用如下技术方案来实现：利用逆卡诺热力学循环原理使用电能让压缩机做功，压缩机从蒸发器中吸入低温低压气体制冷剂，通过做功将制冷剂压缩成高温高压气体，高温高压气体进入单级冷凝器与水交换热量，在冷凝器中被冷凝成液体而放出热量，水吸收其放出的热量而不断升温，被冷凝的高压液体经节流降压后，在蒸发器中通过风扇的作用，吸收周围空气热能从而挥发成低压气体，又被吸入压缩机中压缩，这样反复循环，从而制取低于60度的热水。但不能制取高于100度的低压蒸汽。

同时，由于热泵行业绝大多数是采用单级换热器，而利用单级换热器进行换热，从压缩机排出的高温热量只能经一次换热后又回到压缩机中；而且单次换热不彻底，换热效率低下，进而造成回压缩机的进气温度高；如果压缩机的排气温度在90度以上，制取热水温度在55度，经单次换热后回气温度超过55度，压缩机进气温度就会超过其正常运转所需的工况，压缩机如长期高温负荷运转，就会大大缩短压缩机的使用寿命，影响了正常的生产和生活需求。而且利用该技术难以制取超过60度以上的高温热水，更不能制取高于100度的低压蒸汽。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组，通过利用太阳能和空气能等免费绿色能源，其能效比大大提高，既降低了制热成本，同时又能保证设备稳定运转，并能实现零污染排放和节能增效的目的。

本实用新型为了实现上述技术目的，采用如下技术方案：

本实用新型的一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组包括压缩机、四通换向阀、蒸发器、换热器和气液分离器。四通换向阀分别与压缩机、蒸发器、气液分离器和换热器连接；在蒸发器和换热器之间的管路上连接有化霜装置，并配置水流温度传感器和电磁阀；在蒸发器沿换热器之间的管路上依次串联有分液器、干燥过滤器、单向阀、毛细管、视液镜和贮液平衡罐；单向阀和毛细管与双向膨胀阀并联；再串联到管路上；在换热器串联管路上的进水口端、高温水出口端和蒸汽出口端均设有电磁阀和水流温度传感器；在蒸气出口端有蒸气排气阀和蒸汽安全阀；换热器为两组或两组以上串联；两组或两组以上换热器中间的水路上串联至少一个集热水箱、至少一组太阳能集热装置和水泵。

优选地，压缩机与四通换向阀之间连接有工质压力开关，压缩机与气液分离器之间连接有工质压力开关。

优选地，在换热器串联管路上的进水口端和高温水出口端之间的单独管路上设有水流压差开关。

优选地，换热器包括若干个单体换热器，单体换热器包括壳体、内置套管、散热管、工质进口、工质出口、水路进口、水路出口。若干个单体换热器内径相同，按n、n+1、n+2、......、n+m的排列顺序由高到低分层螺旋下降串联而成，并具有倾斜梯度；所述内置套管的内径由高到低逐层减小，每层的内置套管的内径相同；其中，n和m为自然数。

优选地，每层单体换热器中的末端单体换热器有感温孔和电磁阀。

优选地，散热管为两个独立对称换热面积相等的铜管螺旋状排列。

优选地，壳体为不锈钢壳体，内置套管为不锈钢内置套管。

优选地，壳体为耐高温塑料壳体，内置套管为耐高温塑料内置套管。

本实用新型的太阳能空气能双效热水蒸汽机组具有较高能效比，同时能保证设备稳定运转，并能实现零污染排放和节能增效的目的。本实用新型的太阳能空气能双效热水蒸汽机组中单向阀与贮液平衡罐之间有毛细管，并且毛细管、单向阀与双向膨胀阀之间采用并联连接，该并联连接的可以平衡工质的压力，达到有效的减压效果。同时在蒸发器和换热器之间有一个单独的化霜管路连接，由单向电磁阀自动控制，在冬季需要化霜的时候，通过均匀喷洒高温热水或防冻液来进行有效除霜，有效地保证了机组在寒冷冬季的运行稳定性。而且在两组或多组换热器中间的水路上，串联连接至少一个集热水箱和至少一组太阳能集热装置，通过水泵输送热水，其中，太阳能集热装置通过自动撑杆器来控制。另外，本实用新型的太阳能空气能双效热水蒸汽机组还运用了一种可变容量换热器，该换热器通过实行内部分级和分层，实现可变容量和可变转换，有效改变换热温差和换热梯度，进行强化换热，从而大大提高换热的效率，进而有效提高设备使用的能效比，达到节能增效的目的；同时也有力地保证了压缩机的稳定可靠的运行和稳定产出所需的高温水和低压蒸气，有效提高了换热品质和设备的使用寿命。本实用新型将独特的高效可变容量换热器和太阳能集热装置的有效结合，将太阳能和空气能综合利用，大大提高了机组的换热效率，有效提高了能效比。

附图说明

图1为本实用新型的一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组的一种优选实施例的示意图；

图2为本实用新型的一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组中换热器的一种优选实施例的剖面图。

图中，1-压缩机，2-四通换向阀，3-蒸发器，4-干燥过滤器，5-双向膨胀阀，6-单向阀，7-毛细管，8-贮液平衡罐，9-换热器，10-气液分离器，11-电磁阀，12-水流压差开关，13-工质压力开关，14-水流温度传感器，15-视液镜，16-太阳能集热装置，17-集热水箱，18-水泵，20-化霜装置，21-蒸汽排气阀，22-蒸汽安全阀，201-壳体，202-内置套管，203-散热管，204-工质进口，205-工质出口，206-水路进口，207-水路出口，208-感温孔，209-电磁阀，210-排污口。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组的一种优选实施例包括压缩机1、四通换向阀2、蒸发器3、换热器9和气液分离器10。四通换向阀2分别与压缩机1、蒸发器3、气液分离器10和换热器9连接；在蒸发器3和换热器9之间的管路上连接有化霜装置20，并配置水流温度传感器14和电磁阀11；在蒸发器3沿换热器9之间的管路上依次串联有分液器、干燥过滤器4、单向阀6、毛细管7、视液镜15和贮液平衡罐8；单向阀6和毛细管7与双向膨胀阀5并联；再串联到管路上；在换热器9串联管路上的进水口端、出水口端和蒸汽出口端均设有电磁阀11和水流温度传感器14；在蒸汽出口端有蒸汽排气阀21和蒸汽安全阀22；换热器9为两组或两组以上串联；两组或两组以上换热器9中间的水路上串联至少一个集热水箱17、至少一组太阳能集热装置16和水泵18。

优选地，压缩机1与四通换向阀2之间连接有工质压力开关13，压缩机1与气液分离器10之间连接有工质压力开关13。

优选地，在换热器9串联管路上的进水口端和高温水出口端之间的单独管路上设有水流压差开关12。

如图1所示，在制取热水和蒸气模式下，压缩机1吸入气液分离器10中低压工质气体，经压缩机1做功增压后，排出高温高压气体，经过四通换向阀2至可变容量换热器9，在可变容量换热器9内高压气体放热冷却为高压液体，而使工质铜管外的水分级得到加热，水温逐级得到提升，水和工质是进行双向对流、螺旋式分级运动，从而能制取高温热水和蒸气。由于该可变容量换热器9通过内部分级、分层改变水的容量，改变了换热温差和换热梯度，通过螺旋式对流运动，大大提高了换热的效率。同时，低温高压工质液体从可变容量换热器9出来后，流入贮液平衡罐8，再经视液镜15至双向膨胀阀5，高压液体经双向膨胀阀5节流后减压膨胀变为低压的工质液体，再经干燥过滤器4后除去水分和杂质，通过分液器后进入蒸发器3，低温低压工质液体在蒸发器3的铜管内吸热汽化成低压气体，而铜管外由风机使空气循环，提供空气热能，低压气体在蒸发器3中汽化后经四通换向阀2到气液分离器10，经气液分离器10分离，使得回到压缩机1中的工质流体全部为气体，这样就完成了一个制热循环。在这个制热过程中，在两组换热器9中间的水路上串接经太阳能集热装置16加热的高温水通过水泵18到集热水箱17，再压入到下一组换热器9中，以补充新的热能，在水路上均设有单向阀6，以防止热水回流。

如图2所示，本实用新型的一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组中换热器的一种优选实施例，包括十个单体换热器，单体换热器包括壳体201、内置套管202、散热管203、工质进口204、工质出口205、水路进口206和水路出口207，若干个单体换热器内径相同，按1、2、3、4的排列顺序由高到低分层螺旋下降串联而成，并具有倾斜梯度；内置套管202的内径由高到低逐层减小，依次为60mm、50mm、40mm、30mm，且每层的内置套管202的内径相同。换热工质由上端工质进口204进入，下端工质出口205出来，在散热管203内进行螺旋式下降流动，水由下端水路进口206进入，从上端水路出口207流出，是螺旋式上升流动；并且由于内置套管202的内径由高到低逐层减小，因而换热容器里水的容量不断改变，这一对流方法大大有效提高换热温差和换热梯度，强化换热。

优选地，参见图2，在每层单体换热器中的末端单体换热器上还可配备有感温孔208和电磁阀209，可以用来控制每层的出水温度和出水量。当然还可以配备排污口210。

以上所揭露的仅为本实用新型一种太阳能空气源双效蒸汽机组的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型的权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (8)

1、一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组，包括压缩机、四通换向阀、蒸发器、换热器和气液分离器，其特征在于：所述四通换向阀分别与所述压缩机、所述蒸发器、所述气液分离器和所述换热器连接；在所述蒸发器和所述换热器之间的管路上连接有化霜装置，并配置水流温度传感器和电磁阀；在所述蒸发器沿所述换热器之间的管路上依次串联有分液器、干燥过滤器、单向阀、毛细管、视液镜和贮液平衡罐；所述单向阀和所述毛细管与双向膨胀阀并联，再串联到管路上；在所述换热器串联管路上的进水口端、高温水出口端和蒸汽出口端均设有所述电磁阀和所述水流温度传感器；在所述蒸汽出口端有蒸汽排气阀和蒸汽安全阀；所述换热器为两组或两组以上串联；所述两组或两组以上换热器中间的水路上串联至少一个集热水箱和至少一组太阳能集热装置。

2、如权利要求1所述的一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组，其特征在于，所述压缩机与所述四通换向阀之间连接有工质压力开关，所述压缩机与所述气液分离器之间连接有工质压力开关。

3、如权利要求1所述的一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组，其特征在于，在所述换热器串联管路上的进水口端和高温水出口端之间的单独管路上设有水流压差开关。

4、如权利要求1所述的一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组，其特征在于，所述换热器包括若干个单体换热器，所述单体换热器包括壳体、内置套管、散热管、工质进口、工质出口、水路进口、水路出口，所述若干个单体换热器内径相同，按n、n+1、n+2、......、n+m的排列顺序由高到低分层螺旋下降串联而成，并具有倾斜梯度；所述内置套管的内径由高到低逐层减小，每层的内置套管的内径相同；其中，n和m为自然数。

5、如权利要求4所述的一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组，其特征在于，所述每层单体换热器中的末端单体换热器有感温孔和电磁阀。

6、如权利要求4所述的一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组，其特征在于，所述散热管为两个独立对称换热面积相等的铜管螺旋状排列。

7、如权利要求4所述的一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组，其特征在于，所述壳体为不锈钢壳体，所述内置套管为不锈钢内置套管。

8、如权利要求4所述的一种太阳能空气能双效热水蒸汽机组，其特征在于，所述壳体为耐高温塑料壳体，所述内置套管为耐高温塑料内置套管。

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