CN202993655U - 一种双过冷热泵 - Google Patents
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Abstract
一种双过冷热泵，包括热泵单元、热水加热循环单元以及双过冷换热器，该双过冷换热器具有换热套管并通过换热套管实现冷媒与水的热交换，该双过冷换热器包括第一过冷器和第二过冷器。优点：（1）热泵系统中除水箱热水与热水交换器交换外，还增加了双过冷器，降低了进入空调蒸发器前冷媒的温度，双过冷器热量减少多少，蒸发器冷量也增加多少，热泵单元功率没发生变化，回水和冷水的温升是免费所得；（2）双过冷器采用套管换热器，适合空调冷媒管充分过冷，也适合回水、冷水逐级提温，增加冷媒与水接触热交换的面积、空间和时间，提高了热交换效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种热泵，尤其是一种双过冷热泵。
背景技术
热泵有四大组件，包括压缩机、水热交换器、节流阀、蒸发器，制冷剂依次在上述四大部件循环，压缩机出来的冷媒高温高压的气体，流经水热交换器，降温，水热交换器通过对水加热升温、使得冷媒降温实现热交换，冷媒继续流动经过节流装置，成低温低压液体，流经蒸发器，吸热，再经压缩完成循环，制冷剂在冷疑器放出热量，导致热水温度升高，因热水温度较高，冷疑温度更高，导致热泵能效降低。
回水系统，热水使用过程中，管路的散热导致水温下降，为保证使用热水，打开水龙头即出热水，需要将降温后的温水回至水箱进行混合加热，因热水温度较高，冷疑温度更高，导致热泵能效降低。
现在的热泵大多数将冷水直接供入水箱，混合成热水进行加热，因热水温度较高，冷疑温度更高，导致热泵能效降低。
实用新型内容
本实用新型针对上述存在的缺点，提出一种进一步提高能量利用率、能耗低的双过冷热泵。
本实用新型采取的设计方案为：
一种双过冷热泵，包括热泵单元以及热水加热循环单元，其中,
热泵单元包括依次串联于冷媒循环管路上的压缩机、水热交换器、节流阀以及蒸发器；
热水加热循环单元包括存放热水的热水箱、连接于热水箱出口以及进口之间的水循环管路，水循环管路中设置有连接用户的分支水管，水热交换器具有换热套管并通过换热套管串联于水循环管路中，在水循环管路中设置有增加输送压力的第一水泵以及增加回水压力的第二水泵；
且，在冷媒循环管路中还设置有双过冷换热器，该双过冷换热器具有换热套管并通过换热套管实现冷媒与水的热交换，该双过冷换热器包括第一过冷器和第二过冷器，第一过冷器具有换热套管并通过换热套管串联于水循环管路中，第二过冷器串联于连接外部补充冷水的冷水管道和水循环管路之间，冷水通过冷水管道经过第二过冷器进入水循环管路之后进入第一过冷器中。
作为对上述方案的优化，在第一过冷器与水热交换器之间的水循环管路与热水箱底部连通，第二水泵设置于第一过冷器、热水箱与水热交换器之间的管路中。
作为对上述方案的进一步优化，所述的换热套管为由内管和外管同轴心套设而成的金属导热管道，内管连通水循环管路，外管连通冷媒循环管路，换热套管为螺旋状。
与现有技术相比，本实用新型具有以下显著的有益效果：
（1）通常热泵只是在热水箱里加入回水和冷水混合，使水温降低然后在水热交换器（冷凝器）进行热交换。本实用新型利用热泵中热水（进入水热交换器的水）、回水（中温水）和冷水（低温水）的不同温度对冷疑器（包括水热交换器、双过冷器）从高温到低温的冷却。首先在水热交换器里边是高温水与水热交换器里高温的冷媒进行热交换，其次是第一过冷器里边是回水（包括经过与第二级过冷冷疑器里冷媒进行过热交换的冷水）与第一级过冷冷疑器里中温的冷媒进行热交换，最后是第二级过冷冷疑器的冷水与第二级过冷冷疑器的冷媒进行热交换，热泵对冷水、回水逐级提温，同时热泵的冷媒逐级降温，使用这种方法可以把进入节流阀的冷媒温度降至最低，即降低了进入空调蒸发器前冷媒的温度，降低的温度也就是过冷度，冷凝器里热量减少多少，蒸发器冷量也增加多少，而热泵功率没发生变化，因此回水和冷水的温升是免费所得，提高了热能转换效率；
（2）通过热泵单元与热水回路结合，既降低了进入空调蒸发器前冷媒的温度，又提高了待加热回水的进入水热交换器时的水温，这起到了双重效果，提高了空调的能效比，减少了热泵耗能，节约了能源；
（3）所述的双过冷器采用换热套管进行换热，因套管管路较长，适合空调冷媒管充分过冷，也适合回水、冷水逐级提温，增加冷媒与水接触热交换的面积、空间和时间，提高了热交换效率。
说明书附图
图1为本实用新型实施例结构示意图。
图2为本实施例所采用的换热套管截面结构示意图。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
在空调热泵系统中，过冷是指液体制冷剂的温度低于同一压力下饱和液体的温度，两者温差就是过冷度。在制冷行业常见的经济器，就是利用套管热交换的一路（冷疑器与节流阀之间串接）被另一路（蒸发器与压缩机输入端串接）过冷，相反是过热，在制冷系统中经济器改变系统的冷疑、蒸发和回汽温度，朝设备有益的工况转化，但且是“零和游戏”。
基于上述思路，本实用新型采用区分不同水温进行逐级加热的方法，结合空调热泵系统中冷媒的工作原理，将外来的回水温度和冷水温度两次过冷，不仅提高水的温度，而且降低了冷疑温度，也就是过冷度，而蒸发器的冷量也同样增加，因是“零和游戏”，因此冷水和回水温升是免费所得，设备能效比得到提升。
本实施例揭示的方案充分利用了空调系统中冷媒过冷所产生热量，设计了双过冷热泵结构，既采用了串联的两个冷凝器，回水依次通过两个冷凝器进行二次升温，逐级提高回水的温度，冷媒则实现了二次过冷，在空调热泵系统相同的能耗下，所回收利用的热量更多。
具体如附图1所示。该双过冷热泵包括热泵单元1、热水加热循环单元2以及双过冷换热器3。其中，热泵单元1包括依次串联于冷媒循环管路11上的压缩机12、水热交换器13、节流阀14以及蒸发器15。热水加热循环单元2包括存放热水的热水箱2、连接于热水箱2出口以及进口之间的水循环管路22，在水循环管路22中设置有连接用户的分支水管23，供用户使用，水热交换器13具有换热套管24并通过换热套管24串联于水循环管路22中，在水循环管路22中设置有增加输送压力的第一水泵25以及增加回水压力的第二水泵26。双过冷换热器3串联于冷媒循环管路11中，该双过冷换热器3具有换热套管24并通过换热套管24实现冷媒与水的热交换，该双过冷换热器3包括第一过冷器31和第二过冷器32，第一过冷器31具有换热套管24并通过换热套管24串联于水循环管路22中，第二过冷器32串联于连接外部补充冷水的冷水管道33和水循环管路22之间，冷水通过冷水管道33经过第二过冷器32进入水循环管路22之后进入第一过冷器31中。
其中，在第一过冷器31与水热交换器13之间的水循环管路22与热水箱21底部连通，第二水泵26设置于第一过冷器31、热水箱21与水热交换器13之间的管路中。
再具体如附图2所示，本实施例采用的换热套管24为由内管241和外管242同轴心套设而成的金属导热管道，内管241连通水循环管路22，外管242连通冷媒循环管路11，且换热套管24为螺旋状，以增加换热接触面积、停留时间。
热泵单元1中冷媒循环管路11中的冷媒经压缩机12压缩成高温气体经水热交换器13、第一级过冷器31和第二级过冷器32放热变成液体，根据冷媒放热从高温到低温特性，水经第二过冷器32、第一过冷器31和水热交换器12吸热逐级升温，根据水从低温到高温原理，热交换效率是最高。其中的蒸发器15热源可以是单独空气源、废热、冷冻水、地下水，也可以是双源或者多源热泵。
本实施例中的热水加热循环单元2工作过程为：冷水经冷水管道33进入第二过冷器32，与热泵单元1中的冷媒进行第一次热交换之后进入水循环管路22中，与经过用户回收的回水相混合，再进入第一过冷器31，经过第一过冷器31的再次加热升温输出，与热水箱21中的循环水混合，经过第二水泵26进入水热交换器13，通过热水箱21入口回流至热水箱21中，完成水的逐级升温以及循环。
本实施例中热泵单元1进行水加热的工作过程为：冷媒以依次经过压缩机12、水热交换器13、双过冷器3、节流阀14、蒸发器15的方向进行环流，处于水热交换器13中的冷媒温度较高，为高温冷媒，处于第一过冷器31中的冷媒经过水热交换器13中的热交换之后温度相对较低，为中温冷媒，而处于第二过冷器31的冷媒经过第一过冷器31中的热交换之后温度更低，为低温冷媒，冷水进入双过冷器3的第二过冷器32中后，与低温冷媒进行热交换，冷水温度升高，完成第一次加热，并与从用户回收而来具有一定温度的回水进行混合，再进入第一过冷器31与中温冷媒进行热交换，经过第一过冷器31温度再次升高，完成第二次加热，并与从热水箱21中的循环水混合，最后经过水热交换器13与高温冷媒进行热交换，形成高温热水进入热水箱21中。
从水热交换器13出来的冷媒经过双过冷器3的降温，使得其进入节流阀14的温度比原有技术方案低，进入节流阀14时冷媒的热量（相比原有技术）减少多少，蒸发器15冷量也增加多少，热泵单元功率没发生变化，因此双过冷器3带来的回水和冷水的温升是免费，并且有助于提高冷媒在蒸发器15的制冷效果。这种进步并不增加电量的消耗，减少了热泵的耗能，一举两得。
本实施例所设计的双过冷器3为二组套管组成，因套管管经长，满足了冷媒从高温逐级降温的需求，同时满足水从低温逐级升温的需求，此外，不排除双过冷器3是壳管、板换等热交换器结构。
本实施例解释的方案仅仅为本实用新型得以实现的一种方式，具体施工实施时，既可以以全新的方式制作该热泵，也可以在现有的热泵中增加一个双过冷器，跟带有回水和冷水系统的热水箱的回水和冷水管道连接既可以实现，方式简单，易于推广。
需要说明的是，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种双过冷热泵，包括热泵单元（1）以及热水加热循环单元（2），其中，
热泵单元包括依次串联于冷媒循环管路（11）上的压缩机（12）、水热交换器（13）、节流阀（14）以及蒸发器（15）；
热水加热循环单元包括存放热水的热水箱（2）、连接于热水箱出口以及进口之间的水循环管路（22），水循环管路中设置有连接用户的分支水管（23），水热交换器具有换热套管（24）并通过换热套管串联于水循环管路中，在水循环管路中设置有增加输送压力的第一水泵（25）以及增加回水压力的第二水泵（26）；
其特征在于：
在冷媒循环管路中还设置有双过冷换热器（3），该双过冷换热器通过换热套管实现冷媒与水的热交换，该双过冷换热器包括第一过冷器（31）和第二过冷器（32），第一过冷器具有换热套管并通过换热套管串联于水循环管路中，第二过冷器串联于连接外部补充冷水的冷水管道（33）和水循环管路之间，冷水通过冷水管道经过第二过冷器进入水循环管路之后进入第一过冷器中。
2.根据权利要求1所述的双过冷热泵，其特征在于，在第一过冷器与水热交换器之间的水循环管路与热水箱底部连通，第二水泵设置于第一过冷器、热水箱与水热交换器之间的管路中。
3.根据权利要求2所述的双过冷热泵，其特征在于，所述的换热套管为由内管（241）和外管（242）同轴心套设而成的金属导热管道，内管连通水循环管路，外管连通冷媒循环管路，换热套管为螺旋状。
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