CN201476403U - 蒸发式热泵热回收冷暖浴三位一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及蒸发式热泵热回收冷暖浴三位一体机，解决了现有的风冷热泵热回收中央集供式冷暖浴三位一体机存在的能效不高、性价比低的问题。本实用新型包括燃气锅炉机构或电、燃油两用锅炉机构、蒸发换热机构、热泵热回收交换机构、空调系统热交换机构、锅炉辅助采暖水热交换机构、容积式蓄热水箱和蓄能水箱。蒸发换热机构包括蒸发器、喷淋器、集水箱和盐溶液储存罐；蒸发器为交叉重迭槽型不锈钢围编的铝合金湿膜蒸发器，其上方依次设有喷淋水分配器和喷淋器，其底部连接着集水箱，其前端安装有风机4，后端安装有进风网。该装置能效比达到4.5以上，运行安全、低噪音、节能、环保、操作简便；且南方、北方均可使用。

Description

蒸发式热泵热回收冷暖浴三位一体机

技术领域

本实用新型涉及一种热泵热回收冷暖浴三位一体机。

背景技术

中国专利ZL 2006 2 0069870.5提供了一种“热泵热回收中央集供式冷暖浴三位一体机”；该机包括风冷热泵冷热水机构，还包括热水两用锅炉机构、容积式余热回收蓄热水机构和容积式系统水蓄能机构；该装置热水两用锅炉与具有压缩机、冷凝器的风冷热泵空调机构、容积式余热回收蓄热水机构、容积式系统水蓄能机构配合，可实现冬季采暖及热水的同步供应；又可实现夏季制冷及热水的同步供应。在实际安装使用和运行中，发现上述风冷式(空气源)产品存在着如下不足之处；A、夏季易受高温环境的影响，空调制冷能力下降；B、冬季锅炉主制热受区域性燃气或燃油供应的局限；C、整机能效比(EER)低(3.0以下)，能源消耗大，增加用户使用成本；D、换热风机噪音大，排热量高，影响环境；E、主机机体过大，受安装场地的约束，不能满足高层建筑用户的安装使用；F、不符合国家节能减排、高能效产业政策；G、整体造价高，不能满足大众消费。

发明内容

为了解决现有的风冷热泵热回收中央集供式冷暖浴三位一体机存在的能效不高、性价比低的问题，本实用新型提供一种蒸发式热泵热回收冷暖浴三位一体机。

具体的技术解决方案如下：

蒸发式热泵热回收冷暖浴三位一体机包括燃气锅炉机构或电、燃油两用锅炉机构23、蒸发换热机构24、热泵热回收交换机构25、空调系统热交换机构26、锅炉辅助采暖水热交换机构27、容积式蓄热水箱28和蓄能水箱29；所述热泵热回收交换机构包括热泵系统热交换器22；

所述蒸发换热机构包括蒸发器1、喷淋器2、集水箱6和盐溶液储存罐21；所述蒸发器1的上方依次设有喷淋水分配器和喷淋器2，其底部连接着集水箱6，其前端设有风机4，后端设有进风网3；集水箱6上部一侧分别设有溢水口5和补水口15，集水箱6内侧的补水口15处设有浮子开关7，补水口15的入口处设有止回补水阀16，集水箱6下部一侧设有循环出水口，循环水出水口连通着循环水泵13的进水口，循环水泵13进水口处设有过滤器8，循环水泵13的出水口连通着热泵系统热交换器22的一侧进口；集水箱6另一侧分别设有水温度传感器19、盐溶液浓度传感器18和低水位开关17；集水箱6下部一侧设有排污管12，所述排污管上设有排污阀11，排污阀11的入口处设排污过滤器9；

所述盐溶液储存罐21的出口连通着喷淋器2，其进口通过三通阀20连通着热泵系统热交换器22的一侧出口，三通阀20的第三接口连通着盐溶液储存罐21的出口。

所述蒸发器(1)为交叉重迭槽型不锈钢围编的铝合金湿膜蒸发器。

所述循环水泵13的进水口处设有过滤器8。

所述集水箱6底部设有接水盘10。

本实用新型的有益技术效果体现在以下几个方面：

A、按照冬季提取显热负荷能力设计的蒸发式换热器，夏季转化为冷却塔后有足够地换热面积可承受瞬间高峰空调余热负荷，冷却水温低，换热效率最高，机组的平均能效比在4.5以上，节能效果显著；

B、蒸发器采用压痕、冲孔、波纹状加工、喷涂(砷素)后进行交叉重迭的铝合金湿膜，具有极强的吸水性、很好的自我清洗能力、无毒、耐酸碱、耐霉菌及提供水分与空气间最大的接触表面积；

C、洁净的自来水通过进水管路和自动压力调节止回补水阀进入集水箱中，通过浮子式进水开关控制其高水位；

D、当夏季制冷工作时，循环水泵将水箱中的冷却水输送到热泵机构的板式热交换器(冷凝或蒸发)中吸收压缩机排出的高温高压冷媒的热量；

E、吸收了冷媒热量的湿热(高焓值)的水自喷淋水路返回到由铝合金湿膜材料组成的蒸发器顶部的喷淋器中，经喷淋器确保水均匀分配到湿膜材料上，水从湿膜材料顶部向下渗透，同时被湿膜材料吸收，形成均匀循环水的水膜；

F、干燥(低焓值)的空气经过风机的抽动后，自进风网进入蒸发器内，实现饱和蒸汽压力大的高温水分子向压力低的空气流动；

G、当水滴和空气接触时，一方面由于空气与水的直接传热，另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，将部分水中的热量带走——即蒸发换热，从而达到降温之目的，另一部分没有蒸发的水从蒸发器底部流回集水箱；

H、集水箱中的冷却水通过循环水泵反复循环使用从而使吸收了压缩机排出的高温高压冷媒的热量的湿热(高焓值)的水在通过湿膜组成的蒸发器中遭遇干燥(低焓值)的空气后得到蒸发和降温；

I、当集水箱中的水位有所下降时，浮子式进水开关开启，给集水箱补水，确保集水箱的水位维持在设定的高度范围；

J、当集水箱中的水位下降到一定高度时，集水箱内的低水位开关工作，确保循环水泵在缺水的情况下停止运转；

K、当集水箱内的水循环一定周期后，通过水箱的排污口将水排出，清洗水箱，置换干净的水，保证了循环水不被二次污染；

L、蒸发器与热泵空调机构(制冷+采暖)、热水两用锅炉(采暖+热水)、容积式热泵热回收蓄热水机构(生活用热水)、容积式系统水蓄能机构(制冷或采暖水)配合，可实现冬季采暖及热水的同步供应；又可实现夏季制冷及热水的同步供应；

M、冬季制热考虑到区域性的燃气、燃油等能源不足，利用低于冰点的对人体没任何危害、对空气也不会造成任何污染的载体介质(盐-又名氯化钠溶液)，高效提取冰点以下的湿球水体显热能，通过热泵机组输入少量高品位能源，实现冰点以下低温位热能向高温位转移，进行供热以及提供热水；

N、蒸发器本身配带盐溶液罐、集水箱内配有盐溶液浓度传感器，当集水箱内的传感器检测到溶液浓度不够时，溶液罐前端的三通电磁阀会打开，自动添加盐溶液；

O、蒸发器里面循环的是控制在一定PH值范围(一定浓度)的盐溶液，对蒸发器及部件的腐蚀性很小；

P、该机实现了将大型冷却水塔小型民用化，通过采用1个普通分体空调室外机钣金件将压痕、冲孔、波纹状加工、防氧化涂层后进行交叉重迭的铝合金湿膜蒸发器和风机、循环水、溶液罐等4大机构有效、合理的组合为1体，达到了高能效的换热目的。

Q、在燃气、燃油丰富的大部份地区，采用了热水两用锅炉不受环境温度限制的高效率制热技术和2个余热热交换器、2个容积式蓄热、蓄能水箱，系统结构设计合理、冷热效比高。在不影响采暖、制冷功效情况下，以最低的能耗使用生活卫生热水，且流量大，可不间断多人使用，节约了宝贵的能源消耗。

R、制冷、制热、卫生热水独立的热交换器系统和循环水泵，冷、热能效比高、流量大、扬程远、不逆流。

S、膨胀水箱和自动压力调节止回补水阀、汽水分离器、安全泄压阀、水流量开关的内置，确保整个系统压力和空气的排泄和补水不畅通，防止无水运转，能够在水压高的地区安全使用，保护零部件和系统的安全运行。

T、实现了用一个室内操控器控制整个机组的全程自动化冷暖浴运行。主机控制器和室内操控器均采用了可程序设计16bit集成芯片，二者之间只用二根线无正、负联机，通信采用电流载波方式，速度每秒4Mhz，抗电磁干扰12Kw，有线通讯距离长达1Km。可根据用户的温度要求在室内进行调节设定。内置了定时、水温度、室温控制功能和用户对设备运行状态的自检、记忆功能。故障部位准确的用文字显示，实现了通过电话可进行售后服务的可能性。

U、主系统机配有3重防冬运行程序，采用503ET高热敏传感器，把探点设置在水系统内，直接读取环境和水温变化。当环境温度低于-8℃时，蒸发器集水箱的排污电动阀打开，将集水箱的水排空，防止冰破。系统水温低于8℃时水泵运转，6℃时压缩机运行，回水12℃停止。配有锅炉系统的当水温低于3℃时锅炉运行，回水30℃停止。

V、上水等易受冻部位都配有低耗值的电加热带保护。循环水泵每21小时自动启动一次，在主机设备停止工作后连续运行3分钟，避免结垢和卡壳。

W、主机设备内置了达48种安全检测保护装置，完全保证了用户的安全使用和主机设备的安全运行。

X、采用燃气或燃油(锅炉)+蒸发器+电(热泵)共存的方式，有利于能源的综合分配利用。一般家庭设备使用率大部分集中在晚间，晚上利用谷电运行设备成本，大大低于燃气(燃油)的运行成本。

Y、因备有系统蓄能平衡水箱，防止了机组的频繁启动，缓解了对电网的冲击。

Z、该装置运行安全、低噪音、节能、环保、操作简便；且南方、北方均可使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图，

图2为图1的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。

实施例：

参见图1，蒸发式热泵热回收冷暖浴三位一体机包括燃气锅炉机构(或电、燃油两用锅炉机构)23、蒸发换热机构24、热泵热回收交换机构25、空调系统热交换机构26、锅炉辅助采暖水热交换机构27、容积式蓄热水箱28和蓄能水箱29；所述热泵热回收交换机构包括热泵系统热交换器22。

参见图2，蒸发换热机构包括蒸发器1、喷淋器2、集水箱6和盐溶液储存罐21。蒸发器1为交叉重迭槽型不锈钢围编的铝合金湿膜蒸发器。蒸发器1的上方依次设有喷淋水分配器和喷淋器2，其底部连接着集水箱6，其前端安装有风机4，后端安装有进风网3。集水箱6上部一侧分别设有溢水口5和补水口15，集水箱6内侧的补水口15处安装有浮子开关7，补水口15的入口处安装有止回补水阀16，集水箱6下部一侧设有循环出水口，循环出水口连通着循环水泵13的进水口，循环水泵13进水口处设有过滤器8，循环水泵13的出水口连通着热泵系统热交换器22的一侧进口；集水箱6另一侧分别设有水温度传感器19、盐溶液浓度传感器18和低水位开关17；集水箱6下部一侧设有排污管12，排污管12上安装有排污阀11，排污阀11的入口处安装有排污过滤器9；集水箱6部安装有接水盘10。

盐溶液储存罐21的出口连通着喷淋器2，其进口通过三通阀20连通着热泵系统热交换器22的一侧出口，三通阀20的第三接口连通着盐溶液储存罐21的出口。

蒸发式冷暖浴三位一体机的运行模式如下；

A、夏季制冷作业：

按动“电源开关”接通电源，调节主机面板的室内温度或水温设定，按动制冷按钮，系统主循环泵启动，系统水循环，推动数码流量传感器动作，指令主机内的压缩机30启动。压缩机30吸入来自空调系统热交换机构26的低温低压的氟里昂气体并压缩成高温高压的氟里昂气体送进套管式热泵热回收交换机构25，这时，高温高压的氟里昂气体在经流套管式热泵热回收交换机构25和外套管内流动的冷水进行热交换将水加热，被加热的卫生热水输送到容积式蓄热水箱28内储存，释放一次热量的高温高压的氟里昂经四通阀进入热泵机构的热泵系统热交换器冷凝或蒸发。

进入热泵机构的板式热泵系统热交换器22的高温高压的氟里昂和蒸发换热机构24提供的冷却水进行热交换释放余热，冷凝成中温高压的氟里昂液体，然后流经热力膨胀阀，节流成低温低压的氟里昂气液两相物，流经冷媒管进入空调系统热交换机构26中雾化蒸发，在热交换机构26中吸收来自室内的热量，成为低温低压的氟里昂气体，低温低压的氟里昂气体又被压缩机30吸入。

其工作循环是压缩——释放一次热量——冷凝——节流——蒸发，

来自室内的中温循环水在主系统循环泵的推动下，进入空调系统热交换机构26中。在空调系统热交换机构26中释放所吸收的室内热量同时吸收来自冷媒的冷量变成冷水后进入蓄能水箱29进行能量储备(常規系统灌水量小、开机率主末不匹配、利用谷电时较为明显)，冷冻水从蓄能水箱29经系统出水管进入室内风机盘管和室内空气进行热交换，室内空气经过室内盘管蒸发器后，释放了热量，空气温度下降。

如此，在空调系统热交换机构26中释放热量——吸收冷量，在室内末段释放冷量——吸收热量反复循环，冷冻水不断带走室内空气的热量，从而降低了房间的温度，达到制冷的目的。

来自热泵机构的热泵系统热交换器22的吸收了压缩机30排出的高温高压冷媒的热量的湿热(高焓值)水通过蒸发换热机构24的循环水路14经喷淋器2在湿膜组成的蒸发器1中遭遇干燥(低焓值)空气后得到蒸发和降温后流入集水箱6，集水箱6的冷却水通过循环水泵13的推动从而反复循环使用。

如此，集水箱6的冷却水在热泵机构的热泵系统热交换器22中释放冷量——吸收热量，在蒸发器1中释放热量——吸收冷量反复循环，冷却水不断带走高温高压的氟里昂热量，从而降低冷凝温度、提高蒸发温度、稳定蒸发压力，达到制冷目的。

B、冬季采暖作业：

按动“电源开关”接通电源，调节主机面板的室内温度或水温设定，按动制热采暖按钮，系统主循环泵启动，系统水循环，推动数码流量传感器动作，指令主机内的压缩机30启动。压缩机30吸入来自热泵机构的热泵系统热交换器(冷凝或蒸发)22的低温低压的氟里昂气体并压缩成高温高压的氟里昂气体送进套管式热泵热回收交换机构25，高温高压的氟里昂气体在经流套管式热泵热回收交换机构25和外套管内流动的冷水进行热交换将水加热，被加热的卫生热水输送到容积式蓄热水箱28内储存，释放一次热量的高温高压的氟里昂经四通阀再进入空调系统热交换机构26中(这时通过四通阀的切换，改变了冷媒的流动方向)冷凝并吸收来自室内的冷量，释放热量的低温低压的氟里昂气体进入热泵机构的热泵系统热交换器22蒸发，在热泵机构的热泵系统热交换器22中吸收来自蒸发器循环水中的热量，成为低温低压的氟里昂气液两相物回流到压缩机30中。

其工作循环是压缩——释放一次热量——冷凝——蒸发——吸收。

冬季，长江流域气候、气象条件阴雨连绵，潮湿阴冷，湿球温度高，能量储藏巨大，利用这种气候、气象条件，在蒸发器中循环水中添加15％的盐(氯化钠)溶液作为冰点以下的介质，能够高效提取冰点以下的湿球水体显热能，通过蒸发器热泵机组输入少量高品位能源，实现冰点以下低温位热能向高温位转移。

在北方地区冬季采暖同时运行的还有燃气锅炉机构23。在按动制热采暖按钮后燃气锅炉机构23的采暖热水同时启动，被加热到85℃的高温采暖热水在燃气锅炉机构23内置的热水循环泵的推动下，进入锅炉辅助采暖水热交换机构27，在锅炉辅助采暖水热交换机构27中加热经流的热泵暖水，散发了热量的锅炉温水再流入到锅炉采暖主交换器中加热，如此反复循环进行热泵机构采暖水的辅助加热。

来自室内的低温循环水在主系统循环泵的推动下，进入空调系统热交换器机构26中。在空调系统热交换机构26中吸收来自高温冷媒的热量变成中高温水后，继续流经锅炉辅助采暖水热交换机构27二次受热，变成高温采暖水进入蓄能水箱29进行能量储备，被加热的采暖水通过房间中的散热装置(风机盘管、地板辐射采暖)释放了热量，空气温度上升，达到制热目的。

其工作循环是加热——释放——回收。

C、使用生活用卫生热水：

只需打开生活热水龙头，在正常使用制冷或采暖时容积式蓄热水箱28内的水被套管式热泵热回收交换机构25加热一直保持着60℃左右，所以会只需一点能耗或无能耗(夏季)的使用丰富的生活用卫生洗涤热水。

直热式生活用卫生热水功能，在不使用空调(制冷采暖)的季节可以独立使用。

蒸发式冷暖浴三位一体机安装完毕后，需要给蒸发换热机构24加水，自来水通过上水过滤器自动减压流量止回补水阀16和浮子开关7向蒸发机组自动补水。当集水箱6达到额定满液时时，浮子开关7启动自动关闭停止补水。蒸发器1工作一段时间后，系统循环水会自然损耗，循环水液面下降，这时浮子开关7就会自动开启补水。如遇有停水之时，因内置有止回功能的止回补水阀16，能够防止集水箱6水倒流，保证蒸发换热机构24的安全运行。

在燃气锅炉机构23、容积式蓄热水箱28、蓄能水箱29内，都安装有汽水分离器、安全泄压阀、膨胀水箱、水温度传感器等安全检测保护装置，极大的保证了机组和用户的使用安全。

Claims (3)

1.蒸发式热泵热回收冷暖浴三位一体机，包括燃气锅炉机构或电、燃油两用锅炉机构(23)、蒸发换热机构(24)、热泵热回收交换机构(25)、空调系统热交换机构(26)、锅炉辅助采暖水热交换机构(27)、容积式蓄热水箱(28)和蓄能水箱(29)；所述热泵热回收交换机构包括热泵系统热交换器(22)，其特征在于：

所述蒸发换热机构包括蒸发器(1)、喷淋器(2)、集水箱(6)和盐溶液储存罐(21)；所述蒸发器(1)的上方依次设有喷淋水分配器和喷淋器(2)，其底部连接着集水箱(6)，其前端设有风机(4)，后端设有进风网(3)；集水箱(6)上部一侧分别设有溢水口(5)和补水口(15)，集水箱(6)内侧的补水口(15)处设有浮子开关(7)，补水口(15)的入口处设有止回补水阀(16)，集水箱(6)下部一侧设有循环出水口，循环水出水口连通着循环水泵(13)的进水口，循环水泵(13)进水口处设有过滤器(8)，循环水泵(13)的出水口连通着热泵系统热交换器(22)的一侧进口；集水箱(6)另一侧分别设有水温度传感器(19)、盐溶液浓度传感器(18)和低水位开关(17)；集水箱(6)下部一侧设有排污管(12)，所述排污管上设有排污阀(11)，排污阀(11)的入口处设排污过滤器(9)；

所述盐溶液储存罐(21)的出口连通着喷淋器(2)，其进口通过三通阀(20)连通着热泵系统热交换器(22)的一侧出口，三通阀(20)的第三接口连通着盐溶液储存罐(21)的出口。

2.根据权利要求1所述的蒸发式热泵热回收冷暖浴三位一体机，其特征在于：所述蒸发器(1)为交叉重迭槽型不锈钢围编的铝合金湿膜蒸发器。

3.根据权利要求1所述的蒸发式热泵热回收冷暖浴三位一体机，其特征在于：所述集水箱(6)底部设有接水盘(10)。

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