CN201503169U - 热源塔热泵涡旋式冷热水机组 - Google Patents

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杨昌志
张泠
龚光彩
杨志昂
刘秋克
殷浪
龙舜心
卢继龙
刘志友
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Changsha Dong you Engineering Equipment Co., Ltd.
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HUNAN QIUKE HEAT TOWERS HEAT PUMP TECHNOLOGY ENGINEERING Co Ltd
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Abstract

一种热源塔热泵涡旋式冷热水机组，其包括涡旋压缩机、小温差冷凝器、套管回油换热器、宽带膨胀阀组件和小温差蒸发器。本实用新型可以运行在-10℃热源温度，比目前大温差热泵技术提高20-25％的经济性能。冬季为小温差传热低热源热泵；夏季为小温差传热高能效制冷机；特别适用于我国低热源工况条件下，直接替代目前低于100KW热泵制热量的水环热泵、水/地源热泵。

Description

热源塔热泵涡旋式冷热水机组
技术领域
本实用新型涉及一种热源塔热泵涡旋式冷热水机组，尤其是涉及一种冬季为小温差传热低热源热泵，夏季为小温差传热高能效制冷机的热源塔热泵涡旋式冷热水机组。
背景技术
我国南方地处亚热带季风气候区，冬季一到，北方冷空气南下与来自赤道附近的暖湿气流汇合，使南方的广大地区成为冷暖气流对峙区“低温高湿”成为长江流域以南地区特定的气候条件。正是由于这种特殊的气候条件，湿空气中蕴藏了无限的由太阳能转化的次生源低温位能。湿空气状态下潜热能含量高，由于传统空气源热泵空调延用的是国外气候条件下的大温差传热技术，水环热泵热源温度低于5℃就不能正常运行，造成结霜频率高，而一旦结霜，便无法正常运行供热，需要直接采用高功率电辅加热供热，能耗高，成为几十年来未能解决的技术难题，潜热能成为风冷热泵有害的可再生能源。
而现有我国南方应用的地源热泵，因山地构造和气候冷热不平衡，初期一次性投资大，水/地源热泵热源温度低于5℃也不能正常运行，全年只有30天左右的节能效益，回报率较低，综合经济性能指标偏低。
目前，国内外开发了一种利用加大冷却塔配置和溶液开式循环取热热泵，热泵提升是以传统大温差水源/地源热泵代替，所要求的循环溶液浓度高，循环溶液吸收了空气中的凝结水份，无法实现高浓度溶液水份分离，溶液损耗大，大温差出传热热泵效率低，污染环境。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种效率高，能耗小，使用寿命长的热源塔热泵涡旋式冷热水机组。
本实用新型的技术方案是：其包括涡旋压缩机、小温差冷凝器、套管回油换热器、宽带膨胀阀组件、小温差蒸发器；
所述涡旋压缩机排气口通过管路与小温差冷凝器进气口连接，小温差冷凝器出液口通过管路与套管回油换热器进液口连接，套管回油换热器出液口通过装有阀门和过滤器的管路分别与宽带膨胀阀组件的同步控制器及膨胀阀连接，膨胀阀通过装有阀门的管路与小温差蒸发器进液口连接，小温差蒸发器出液口通过管路与涡旋压缩机进汽口连接；套管回油换热器回油进口通过管路与小温差蒸发器回油端盖出油口黏油出口连接，套管回油换热器回油出口通过管路与涡旋压缩机进汽口连接；小温差冷凝器热水回水口和热水出水口分别通过管道与外部负荷侧设备连接；小温差蒸发器溶液进口和溶液出口分别通过管道与外部热源侧设备连接。
本实用新型热源塔热泵涡旋式冷热水机组可运行在10℃热源温度，比目前大温差热泵技术节能1520％。冬季为小温差传热低热源热泵；夏季为小温差传热高能效制冷机。
本实用新型特别适用于替代目前使用的水环热泵、水源/地源热泵、空气源风冷却热泵，在南方无需地源打井埋管就可以获得高于地源热泵20％左右的综合经济指标。冬季，对比传统热泵机组，相当于升高环境空气温度10℃左右，夏季，对比传统制冷机组，相当于降低环境空气温度8℃左右，提高了制冷机/热泵的经济性能，无需辅助热源，可实现冷暖空调热水三联供，一机三用。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的结构示意图。(图中虚线表示膨胀阀组件)
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
参照附图，本实施例包括涡旋压缩机1-0、小温差冷凝器2-0、套管回油换热器3-0、宽带膨胀阀组件4-0、小温差蒸发器5-0；
所述涡旋压缩机排气口1-2通过管路与小温差冷凝器进气口2-1连接，小温差冷凝器出液口2-2通过管路与套管回油换热器进液口3-1连接，套管回油换热器出液口3-2通过装有阀门和过滤器的管路分别与宽带膨胀阀组件4-0的同步控制器4-1及膨胀阀4-2连接，膨胀阀4-2通过装有阀门的管路与小温差蒸发器进液口5-1连接，小温差蒸发器出液口5-2通过管路与涡旋压缩机进汽口1-1连接；套管回油换热器回油进口3-3通过管路与小温差蒸发器回油端盖出油口黏油出口5-3连接，套管回油换热器回油出口3-4通过管路与涡旋压缩机进汽口1-1连接；小温差冷凝器热水回水口2-3和热水出水口2-4分别通过管道与外部负荷侧设备连接；小温差蒸发器溶液进口5-4和溶液出口5-5分别通过管道与外部热源侧设备连接。
图中箭头表示工质流动方向。
工作原理如下(供热模式启动冷热水机组)：
热源侧循环系统，来自热源侧的低温热源进入小温差蒸发器溶液进口5-4，小温差蒸发器内置旋流板迫使溶液在蒸发器管族外壁部发生螺旋旋转，增加循环介质横流、错流的换热能力，将低温位热能传给蒸发器管族内壁，循环介质温度降低由小温差蒸发器出液口5-5送入外部热源侧设备；
制冷循环系统，小温差蒸发器5-0管程制冷剂吸收了来自热源侧的低温位热源，蒸发为低压饱和气体，由小温差蒸发器出汽口5-2通过管路进入涡旋压缩机进气口1-1，低压饱和气体经涡旋压缩机1-0提升为高压过热气体由1-2排出，进入小温差冷凝器进气口2-1，高压高温过热气体进入小温差冷凝器2-0管族，向管族内壁循环介质释放热量，冷凝为高压饱和液体，由小温差冷凝器出液口2-2经套管回油换热器进液口3-2进入套管回油换热器，高压饱和液体通过套管回油换热器3-0向内外套管释放显热，降低高压饱和液体温度，由套管回油换热器出液口3-1通过装有阀门、过滤器的管道进入宽带膨胀阀组件4-0的同步控制器4-1和膨胀阀4-2节流降压，经宽带膨胀阀组件4-0节流降压后的低压两项流体通过管道及小温差蒸发器进液口5-1进入小温差蒸发器5-0，小温差蒸发器5-0管程吸收壳程循环介质溶液中的低温位热能，蒸发为低压饱和气体，由小温差蒸发器出气口5-2进入涡旋压缩机1-0完成制冷循环过程。
低温制冷回油系统，当蒸发温度低于0℃时，进入差蒸发器的汽液两项流体会出现制冷剂与冷冻油的分离现象，为减少循环介质黏度对换热器性能影响，采用小温差传热蒸发器，并联管路增多蒸发流速低，回油难度大。套管回油换热器3-0解决了热泵在中低温制冷工况运行中，所出现的冷冻油分离后回油困难问题。当热源温度低于5℃时，低压制冷剂进入小温差蒸发器5-0多流程工质循环系统，润滑油在多流程工质循环系统中出现了润滑油分离，制冷工质和润滑油混合物通过小温差蒸发器回油端盖出油口5-3进入套管回油换热器进油口3-3，润滑油混合物在套管回油换热器吸热蒸发，油温加热降稠，由套管回油换热器出油口3-4送入涡旋压缩机吸汽管1-1，完成重力加热负压回油过程。
负荷侧循环系统，来自负荷侧外部设备的供热回水进入小温差冷凝器管程进水口2-3，经四流程换热循环热回水温度升高，由小温差冷凝器出水口2-4送入外部负荷侧设备进行末端热交换过程。

Claims (1)

1.一种热源塔热泵涡旋式冷热水机组，包括涡旋压缩机，其特征在于，还设有小温差冷凝器、套管回油换热器、宽带膨胀阀组件和小温差蒸发器；
所述涡旋压缩机排气口通过管路与小温差冷凝器进气口连接，小温差冷凝器出液口通过管路与套管回油换热器进液口连接，套管回油换热器出液口通过装有阀门和过滤器的管路分别与宽带膨胀阀组件的同步控制器及膨胀阀连接，膨胀阀通过装有阀门的管路与小温差蒸发器进液口连接，小温差蒸发器出液口通过管路与涡旋压缩机进汽口连接；套管回油换热器回油进口通过管路与小温差蒸发器回油端盖出油口黏油出口连接，套管回油换热器回油出口通过管路与涡旋压缩机进汽口连接；小温差冷凝器热水回水口和热水出水口分别通过管道与外部负荷侧设备连接；小温差蒸发器溶液进口和溶液出口分别通过管道与外部热源侧设备连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104930577A (zh) * 2015-07-07 2015-09-23 刘秋克 低温超导源热泵双效供热装置
CN105258391A (zh) * 2014-07-19 2016-01-20 刘秋克 闪蒸工质泵低热源热泵

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