CN201757540U - 一种多功能冷热联供热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能冷热联供热泵系统。包括引风机、配水装置、填料区、百叶窗、支柱、热水罐、热端换热器、止回阀、第一冷凝器、第一压缩机、第一蒸发器、第二冷凝器、第二压缩机、第二蒸发器、冷端换热器、供冷区、换热塔、自来水储水箱、三通阀、浓盐水储水箱、第一膨胀阀、第二膨胀阀、阀门、水泵以及连接管路系统。两台热泵采用串并联可调节管路系统及循环工质可调节换热塔系统，从而解决冬季蒸发器结霜问题和极端气候下热泵运行效率大大降低问题，使冷热联供热泵在各种气候条件下都可以实现高效运行，该系统可以用于宾馆、工厂、商场等大型公共系统，极大地丰富了热泵系统的应用面。

Description

一种多功能冷热联供热泵系统

技术领域

本实用新型涉及热泵系统，尤其涉及一种多功能冷热联供热泵系统。

背景技术

环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题，我国已经将“节能减排”作为与经济发展并举的基本策略。能源结构不合理及能源的低效率使用，不仅影响到我国经济建设和发展，同时也影响到我们赖以生存的周围环境。近年来随着宾馆类建筑的蓬勃发展，宾馆类建筑中的能源消耗也越来越严重，根据有关文献的调查它不仅给能源、环保等事业带来了巨大的压力，而且也给宾馆类建筑的经营者以不小的经济影响。有些宾馆类建筑的能耗费用占到年营业收入的15％左右，宾馆类建筑的能源消耗巨大，能耗费用也相当可观，单位面积能耗总费用达到100元/m²-200元/m²左右。

现代的宾馆酒店大都采用中央空调系统提供夏季制冷和冬季供暖，生活用水一般采取燃油或燃气锅炉来加热。夏季中央空调机组运行时，在向室内输送冷气的同时，也通过冷却塔向室外排放大量的废热。如果把中央空调运行时排放到大气中的废热进行回收，制出50℃左右的热水，供生活热水使用，这样节省了锅炉生产热水的燃油、气费用，还可以减少锅炉运行时向大气排放尾气造成的环境污染，可谓是一举两得。

要实现前述的构想，就必须对中央空调系统进行改造，其改造后的本质就是冷热联供的热泵系统，它可以实现冷热两端同时利用，其COP理论上高达6以上，所以其发展利用前景被许多人看好。

传统的热泵系统在运行过程中存在这样一些问题：1.在极端气候条件下(室外温度高于40℃或低于0℃)，为保证需求，压缩机的压缩比需大大升高，系统运行效率(COP)急剧下降，能耗升高；2.在冬季，当水源温度低于5℃时，蒸发器会出现严重的结霜现象，导致热泵难以运行；3.在过渡性季节，当热水循环所需的热量不到热泵主机制热量的1O％时，极可能引起机组的自我保护而停机，造成机组系统频繁启动；4.水路的工况转换难以控制，对主机的寿命产生不利影响。以上问题均导致冷热联供热泵的应用遇到极大地阻塞。

发明内容

本实用新型的目的是针对以上问题，提供一种多功能冷热联供热泵系统。

多功能冷热联供热泵系统包括热水罐、热端换热器、止回阀、第一冷凝器、第一压缩机、第一蒸发器、第二冷凝器、第二压缩机、第二蒸发器、冷端换热器、供冷区、换热塔、自来水储水箱、三通阀、浓盐水储水箱、第一膨胀阀、第二膨胀阀、连接管路系统、阀门A、阀门C1、阀门C2、阀门D、阀门E1、阀门E2、阀门E3、阀门E4、阀门E5、阀门E6、阀门G1、阀门G2、阀门H1、阀门H2、阀门K1、阀门K2、阀门K3、阀门K4、阀门K5、阀门K6、泵B1、泵B2、泵B3、泵B4、泵B5；换热塔一端出水口经泵B1分别与阀门A一端、阀门D一端相连，阀门D另一端分别与阀门E2一端、阀门E6一端和止回阀一端相连，止回阀另一端与热端换热器热水出口端相连，换热器冷水出口端通过泵B5与热水罐一端相连，热水罐另一端与换热器冷水进口端相连，热端换热器热水进口端通过阀门H1分别与阀门G1一端、阀门K3一端和泵B3一端相连，泵B3另一端与阀门K4一端相连，阀门K4另一端和阀门K3另一端相连，并再分别与第一冷凝器进口端和阀门E4一端相连，阀门E6另一端和第一冷凝器出口端相连，阀门E2另一端分别与阀门C1一端、泵B4一端和阀门K5一端相连，阀门C1另一端分别与第一蒸发器一进出口和阀门E1一端相连，泵B4另一端与阀门K6一端相连，阀门K6另一端分别与阀门K5另一端和第二冷凝器一进出口相连，阀门A另一端与阀门E5一端相连，阀门E5另一端与第二蒸发器进口相连，阀门E1另一端通过止回阀与冷端换热器冷水出口端相连，冷端换热器热水进口端和冷端换热器热水出口端分别与供冷区相连，冷端换热器冷水进口端通过阀门H2分别与泵B2一端、阀门K2一端和阀门G2一端相连，泵B2另一端通过阀门K1分别与第二蒸发器出口、阀门E3一端和阀门K2另一端相连，阀门E3另一端与阀门C2一端和第一蒸发器另一进出口的连接管路中间相连，阀门C2另一端分别与第二蒸发器另一进出口和阀门E4另一端相连，阀门G1另一端和阀门G2另一端共同连接至换热塔的配水装置。换热塔另一端出水口通过三通阀分别与自来水储水箱和浓盐水储水箱相连。

所述的热泵系统冬季采用盐水作为循环介质，夏季采用水作为循环介质。所述的阀门、管路所采用的材料为不锈钢、PVC或陶瓷材料。所述的第一蒸发器、第二蒸发器采用的材料为波纹管结。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)采用串并联可调节双热泵系统，使热泵在极端气候(环境温度低于5℃或高于35℃)下，仍然能够保持较高的运行效率(COP)。

(2)换热塔采用工质可灵活切换的结构，在冬季可灵活地将工质切换为盐水，所以该热泵系统可以克服以往热泵系统广泛存在的蒸发器结霜问题，因此增强了热泵系统的适用面。

(3)由于蒸发器采用波纹管结构，强化了冷端的换热功能。

附图说明

图1是多功能冷热联供热泵的结构示意图；

图中，引风机1、配水装置2、填料区3、百叶窗4、支柱5、热水罐6、热端换热器7、止回阀8、第一冷凝器9、第一压缩机10、第一蒸发器11、第二冷凝器12、第二压缩机13、第二蒸发器14、冷端换热器15、供冷区16、换热塔17、自来水储水箱18、三通阀19、浓盐水储水箱20、第一膨胀阀21、第二膨胀阀22、连接管路系统23、阀门A、阀门C1、阀门C2、阀门D、阀门E1、阀门E2、阀门E3、阀门E4、阀门E5、阀门E6、阀门G1、阀门G2、阀门H1、阀门H2、阀门K1、阀门K2、阀门K3、阀门K4、阀门K5、阀门K6、泵B1、泵B2、泵B3、泵B4、泵B5、泵B6。

具体实施方式

如图1所示，多功能冷热联供热泵系统包括热水罐6、热端换热器7、止回阀8、第一冷凝器9、第一压缩机10、第一蒸发器11、第二冷凝器12、第二压缩机13、第二蒸发器14、冷端换热器15、供冷区16、换热塔17、自来水储水箱18、三通阀19、浓盐水储水箱20、第一膨胀阀21、第二膨胀阀22、连接管路系统23、阀门A、阀门C1、阀门C2、阀门D、阀门E1、阀门E2、阀门E3、阀门E4、阀门E5、阀门E6、阀门G1、阀门G2、阀门H1、阀门H2、阀门K1、阀门K2、阀门K3、阀门K4、阀门K5、阀门K6、泵B1、泵B2、泵B3、泵B4、泵B5；换热塔17一端出水口经泵B1分别与阀门A一端、阀门D一端相连，阀门D另一端分别与阀门E2一端、阀门E6一端和止回阀8一端相连，止回阀8另一端与热端换热器7热水出口端相连，换热器7冷水出口端通过泵B5与热水罐6一端相连，热水罐6另一端与换热器7冷水进口端相连，热端换热器7热水进口端通过阀门H1分别与阀门G1一端、阀门K3一端和泵B3一端相连，泵B3另一端与阀门K4一端相连，阀门K4另一端和阀门K3另一端相连，并再分别与第一冷凝器9进口端和阀门E4一端相连，阀门E6另一端和第一冷凝器9出口端相连，阀门E2另一端分别与阀门C1一端、泵B4一端和阀门K5一端相连，阀门C1另一端分别与第一蒸发器11一进出口和阀门E1一端相连，泵B4另一端与阀门K6一端相连，阀门K6另一端分别与阀门K5另一端和第二冷凝器12一进出口相连，阀门A另一端与阀门E5一端相连，阀门E5另一端与第二蒸发器14进口相连，阀门E1另一端通过止回阀与冷端换热器15冷水出口端相连，冷端换热器15热水进口端和冷端换热器15热水出口端分别与供冷区16相连，冷端换热器15冷水进口端通过阀门H2分别与泵B2一端、阀门K2一端和阀门G2一端相连，泵B2另一端通过阀门K1分别与第二蒸发器14出口、阀门E3一端和阀门K2另一端相连，阀门E3另一端与阀门C2一端和第一蒸发器11另一进出口的连接管路中间相连，阀门C2另一端分别与第二蒸发器12另一进出口和阀门E4另一端相连，阀门G1另一端和阀门G2另一端共同连接至换热塔17的配水装置2。换热塔17另一端出水口通过三通阀19分别与自来水储水箱18和浓盐水储水箱20相连。

所述的热泵系统冬季采用盐水作为循环介质，夏季采用水作为循环介质。所述的阀门、管路所采用的材料为不锈钢、PVC或陶瓷材料。所述的第一蒸发器11、第二蒸发器14采用的材料为波纹管结。

泵B6与换热塔底部相连，用于环境温度过低时换热工质转换为盐水，以防止蒸发器结霜。两台热泵采用附图1所示的管路结果实现串并联的切换，第一冷凝器外接热端换热器，第二蒸发器外接冷端换热器。当系统设定为单制冷(热)工况时，废热(冷)通过换热塔排出。系统在冬季低温工况低于5℃下使用盐水层，其他季节均使用清水层，由于盐水的凝固点低于水，且随着浓度的变化，凝固点也会逐渐变化，所以根据这个原理，通过调节盐水浓度就可以有效地防止冬季结霜现象，换热塔底部淋水区边缘使用百叶窗，避免盐水被风吹出污染土地。两台热泵视工况与需求不同既可单开，也可全开。在极端环境温度室外温度高于40℃或低于0℃条件下，两台全开，并以串联式连接，保证COP不出现明显降低。热泵的具体运行工况如下：

若系统采用单纯制热工况，当环境温度低于5℃时，两台热泵本机采用串联连接方式，第一冷凝器和第二蒸发器组成闭循环，内部循环工质为水，循环由内循环泵驱动。第一蒸发器加热所需热量全部由换热塔中的盐水循环提供，盐水经过循环后从换热塔顶部淋下并经过填料区与空气换热，吸收空气中的热量，第一冷凝器通过热端换热器加热储水罐中的水。环境温度高于5℃时，两台热泵本机采用单台轮流工作方式，如热水需求量大，采用两台并联连接方式，同时供热。单台热泵工作的方式，在前述并联工作的基础上，略作调整：仅热泵一工作时，E1、E3、E6关闭，仅热泵二工作时，E2、E4、E5关闭。

若系统采用单纯制热工况，当环境温度高于35℃时，两台热泵本机采取串联连接方式，工质全为水，第一冷凝器和第二蒸发器组成闭循环，循环内循环泵驱动。第一冷凝器由换热塔中的水循环进行冷却，水经过循环后从换热塔顶部淋下来，把热量传递给空气。第二蒸发器通过冷端换热器供冷。当环境温度低于35℃时，两台热泵本机采用单台轮流工作方式，如制冷需求量大，采用两台并联连接方式，同时制冷。单台热泵工作的方式，在前述并联工作的基础上，略作调整：仅热泵一工作时，E1、E3、E6关闭，仅热泵二工作时，E2、E4、E5关闭。

当系统采用冷热联供工况，两台热泵本机采取串联工作方式，循环工质全为水，换热塔仅用于循环水量调节。，第一热泵的冷凝器和第二热泵的蒸发器组成闭循环，内部循环工质为水，循环由内循环泵驱动。第一冷凝器通过热端换热器加热储水罐中的水。第二蒸发器通过冷端换热器供冷。

系统串并联及制热冷)运行控制方式如下表所示：

Claims (4)

1.一种多功能冷热联供热泵系统，其特征在于包括热水罐(6)、热端换热器(7)、止回阀(8)、第一冷凝器(9)、第一压缩机(10)、第一蒸发器(11)、第二冷凝器(12)、第二压缩机(13)、第二蒸发器(14)、冷端换热器(15)、供冷区(16)、换热塔(17)、自来水储水箱(18)、三通阀(19)、浓盐水储水箱(20)、第一膨胀阀(21)、第二膨胀阀(22)、连接管路系统(23)、阀门A、阀门C1、阀门C2、阀门D、阀门E1、阀门E2、阀门E3、阀门E4、阀门E5、阀门E6、阀门G1、阀门G2、阀门H1、阀门H2、阀门K1、阀门K2、阀门K3、阀门K4、阀门K5、阀门K6、泵B1、泵B2、泵B3、泵B4、泵B5；换热塔(17)一端出水口经泵B1分别与阀门A一端、阀门D一端相连，阀门D另一端分别与阀门E2一端、阀门E6一端和止回阀(8)一端相连，止回阀(8)另一端与热端换热器(7)热水出口端相连，换热器(7)冷水出口端通过泵B5与热水罐(6)一端相连，热水罐(6)另一端与换热器(7)冷水进口端相连，热端换热器(7)热水进口端通过阀门H1分别与阀门G1一端、阀门K3一端和泵B3一端相连，泵B3另一端与阀门K4一端相连，阀门K4另一端和阀门K3另一端相连，并再分别与第一冷凝器(9)进口端和阀门E4一端相连，阀门E6另一端和第一冷凝器(9)出口端相连，阀门E2另一端分别与阀门C1一端、泵B4一端和阀门K5一端相连，阀门C1另一端分别与第一蒸发器(11)一进出口和阀门E1一端相连，泵B4另一端与阀门K6一端相连，阀门K6另一端分别与阀门K5另一端和第二冷凝器(12)一进出口相连，阀门A另一端与阀门E5一端相连，阀门E5另一端与第二蒸发器(14)进口相连，阀门E1另一端通过止回阀与冷端换热器(15)冷水出口端相连，冷端换热器(15)热水进口端和冷端换热器(15)热水出口端分别与供冷区(16)相连，冷端换热器(15)冷水进口端通过阀门H2分别与泵B2一端、阀门K2一端和阀门G2一端相连，泵B2另一端通过阀门K1分别与第二蒸发器(14)出口、阀门E3一端和阀门K2另一端相连，阀门E3另一端与阀门C2一端和第一蒸发器(11)另一进出口的连接管路中间相连，阀门C2另一端分别与第二蒸发器(12)另一进出口和阀门E4另一端相连，阀门G1另一端和阀门G2另一端共同连接至换热塔(17)的配水装置(2)，换热塔(17)另一端出水口通过三通阀(19)分别与自来水储水箱(18)和浓盐水储水箱(20)相连。

2.根据权利要求1所述的一种多功能冷热联供热泵系统，其特征在于所述的热泵系统冬季采用盐水作为循环介质，夏季采用水作为循环介质。 

3.根据权利要求1所述的一种多功能冷热联供热泵系统，其特征在于所述的阀门、管路所采用的材料为不锈钢、PVC或陶瓷材料。

4.根据权利要求1所述的一种多功能冷热联供热泵系统，其特征在于所述的第一蒸发器(11)、第二蒸发器(14)采用的材料为波纹管结构。 

Images