CN203798017U - 一种港区用热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种港区用热泵机组，热泵机组包括压缩机，第一四通换向阀，第二四通换向阀，及第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器，所述压缩机的输入端连接第一四通换向阀与第二四通换向阀，压缩机的输出端连接第一四通换向阀与第二四通换向阀；第一四通换向阀连接第一换热器与第二换热器，第二四通换向阀连接第二换热器、第三换热器及第四换热器，第一换热器连接第二换热器、第三换热器及第四换热器，第二换热器连接第三换热器、第四换热器，第三换热器与第五换热器并联，第四换热器与第六换热器并联。本实用新型可以减少投资，节约能源，减少环境热污染。

Description

一种港区用热泵机组

技术领域

本实用新型涉及一种码头港区建筑空气调节装置，更具体地说，涉及一种港区用热泵机组。

背景技术

港区一般分为生产区和生产辅助区，而港区生产辅助建筑的供热，特别是散货港区，主要为生产作业人员提供浴室热水，它的供热特点是一次供热量较大，供热时间较短。由于港区位置远离市区，港区供暖难以采用城市热网提供。

中国专利（公开号为：CN102635904A）公开了一种双循环新风去湿加盘管冷却的空调机组，该机组通过分别制取高低温冷水，实现了建筑内的温、湿度独立控制。夏季港区建筑空调冷负荷较大，机组运行时存在大量的冷凝热，使大量的热量散发到室外环境当中，对环境产生热污染；由于该装置夏季不能提供生活热水，需从新设计一套热源，如电加热器、热泵热水器制取热水，增加设备的同时增加了系统的初投资，采用电加热制取热水，不但会增加初投资，而且降低了系统整体的能源利用率。

为了解决以上问题，本实用新型提供了一种港区用热泵机组，可实现以下功能：冬夏季空调和提供生活热水；解决了港区建筑在设计一套制冷机组的同时，还要提供一套热水装置的问题。减少了初投资，节约能源。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于对环境产生热污染，且不能提供生活用水，针对现有技术的上述热污染大筹资多的缺陷，提供一种港区用热泵机组。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种港区用热泵机组，包括压缩机，第一四通换向阀，第二四通换向阀，及第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器，所述压缩机的输入端连接第一四通换向阀与第二四通换向阀，压缩机的输出端连接第一四通换向阀与第二四通换向阀；第一四通换向阀连接第一换热器与第二换热器，第二四通换向阀连接第二换热器、第三换热器及第四换热器，第一换热器连接第二换热器、第三换热器及第四换热器，第二换热器连接第三换热器、第四换热器，第三换热器与第五换热器并联，第四换热器与第六换热器并联；

第一四通换向阀与第二四通换向阀之间依次设置有第二单向阀、第一单向阀，第一四通换向阀与第二换热器之间设置有第二单向阀，第二四通换向阀与第二换热器之间设置有第一单向阀；

第一换热器与第三换热器之间依次设置有第一节流阀、电磁阀、第二节流阀，第一换热器与第四换热器之间设置有第一节流阀，第二换热器与第四换热器之间设置有电磁阀，第二换热器与第三换热器之间设置有第二节流阀，第二换热器与第三换热器之间还设置有第三单向阀且与第二节流阀并联。

本实用新型还提供了一种上述港区用热泵机组的控制方法，包括以下步骤：

S1、关闭电磁阀，低温低压的制冷剂经过第二四通换向阀进入压缩机，经过压缩机压缩后的高温高压制冷剂分为两路循环：第一路制冷剂经过第一四通换向阀进入第一换热器冷凝放热，第二路制冷剂通过第二四通换向阀经过第一单向阀进入第二换热器冷凝放热；

S2、由第一换热器冷凝放热的制冷剂经过第一节流阀绝热膨胀，节流降压后的制冷剂进入第四换热器吸收汽化潜热，由第二换热器冷凝放热后的制冷剂过第二节流阀绝热膨胀，节流降压后的制冷剂进入第三换热器吸收汽化潜热；

S3、由第三换热器流出的制冷剂与第四换热器流出的制冷剂混合，经过第二四通换向阀进入压缩机，再次进行循环。

本实用新型还提供了另一种上述港区用热泵机组的控制方法，包括以下步骤：

S1、开启电磁阀，低温低压的制冷剂经过第一四通换向阀进入压缩机，经过压缩机压缩后的高温高压制冷剂分为两路循环：第一路制冷剂经过第一四通换向阀经第二单向阀进入第二换热器冷凝放热，第二路制冷剂经过第二四通换向阀分别进入第三换热器及第四换热器冷凝放热；

S2、由第三换热器冷凝放热后的制冷剂经第三单向阀与由第二换热器冷凝放热后的制冷剂混合，通过电磁阀与第四换热器冷凝放热的制冷剂再次混合，再次混合后的制冷剂经第一节流阀绝热膨胀成为低温低压的制冷剂；

S3、由第一节流阀绝热膨胀的制冷剂经过第一换热器汽化，汽化后的低温低压制冷剂经过第一四通换向阀进入压缩机的输入端，再次进行循环。

实施本实用新型的一种港区用热泵机组，具有以下有益效果：

1、由于第二换热器的作用，该装置在夏季满足建筑制冷的同时，可以制取生活热水回收大量冷凝热；

2、由于四通换向阀的转向调节作用，该装置在冬季保证供暖的同时提供生活热水，解决港区供热问题；

3、由于设置的为循环结构系统，在夏季热量循环回收利用，不会散发到室外，就可以减少室外环境热污染；

4、减少投资，节约能源。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一种港区用热泵机组的结构示意图。

图2是本实用新型一种港区用热泵机组夏季运行控制的流程图。

图3是本实用新型一种港区用热泵机组冬季运行控制的流程图。

图4是本实用新型一种港区用热泵机组的制冷剂循环示意图。

图中：1、压缩机，2、第一四通换向阀，3、第二单向阀，4、第二四通换向阀，5、第一单向阀，6、第一换热器，7、第二换热器，8、第一节流阀，9、电磁阀，10、第二节流阀，11、第三单向阀，12、第三换热器，13、第四换热器，14、第五换热器，16、第六换热器。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，在本实用新型的一种港区用热泵机组，包括压缩机1，第一四通换向阀2，第二四通换向阀4，及第一换热器6、第二换热器7、第三换热器12、第四换热器13、第五换热器14、第六换热器15，压缩机1的输入端连接第一四通换向阀2与第二四通换向阀4，压缩机1的输出端连接第一四通换向阀2与第二四通换向阀4；第一四通换向阀2连接第一换热器6与第二换热器7，第二四通换向阀4连接第二换热器7、第三换热器12及第四换热器13，第一换热器6连接第二换热器7、第三换热器12及第四换热器13，第二换热器7连接第三换热器12、第四换热器13，第三换热器12与第五换热器14并联，第四换热器14与第六换热器16并联；

第一四通换向阀2与第二四通换向阀4之间依次设置有第二单向阀3、第一单向阀5，第一四通换向阀2与第二换热器7之间设置有第二单向阀3，第二四通换向阀4与第二换热器7之间设置有第一单向阀5；

第一换热器6与第三换热器12之间依次设置有第一节流阀8、电磁阀9、第二节流阀10，第一换热器6与第四换热器13之间设置有第一节流阀8，第二换热器7与第四换热器13之间设置有电磁阀9，第二换热器7与第三换热器12之间设置有第二节流阀10，第二换热器7与第三换热器12之间还设置有第三单向阀11且与第二节流阀10并联。

如图2所示，夏季运行时，上述港区用热泵机组的控制方法包括以下步骤

S1、关闭电磁阀9，低温低压的制冷剂经过第二四通换向阀4进入压缩机1，经过压缩机1压缩后的高温高压制冷剂分为两路循环：第一路制冷剂经过第一四通换向阀2进入第一换热器6冷凝放热，第二路制冷剂通过第二四通换向阀4经过第一单向阀5进入第二换热器7冷凝放热；

S2、由第一换热器6冷凝放热的制冷剂经过第一节流阀8绝热膨胀，节流降压后的制冷剂进入第四换热器13吸收汽化潜热，由第二换热器7冷凝放热后的制冷剂过第二节流阀10绝热膨胀，节流降压后的制冷剂进入第三换热器12吸收汽化潜热；

S3、由第三换热器12流出的制冷剂与第四换热器13流出的制冷剂混合，经过第二四通换向阀4进入压缩机1，再次进行循环。

水循环流程：

经过第四换热器13制取的冷水进入第六换热器15，经过第三换热器12制取的冷水进入第五换热器14，通过第五换热器14、第六换热器15完成室内空气调节过程；由第二换热器7回收冷凝热制取生活热水。

如图3所示，冬季运行时，上述港区用热泵机组的控制方法包括以下步骤：

S1、开启电磁阀9，低温低压的制冷剂经过第一四通换向阀2进入压缩机1，经过压缩机1压缩后的高温高压制冷剂分为两路循环：第一路制冷剂经过第一四通换向阀2经第二单向阀3进入第二换热器7冷凝放热，第二路制冷剂经过第二四通换向阀4分别进入第三换热器12及第四换热器13冷凝放热；

S2、由第三换热器12冷凝放热后的制冷剂经第三单向阀11与由第二换热器7冷凝放热后的制冷剂混合，通过电磁阀9与第四换热器13冷凝放热的制冷剂再次混合，再次混合后的制冷剂经第一节流阀8绝热膨胀成为低温低压的制冷剂；

S3、由第一节流阀8绝热膨胀的制冷剂经过第一换热器6汽化，汽化后的低温低压制冷剂经过第一四通换向阀2进入压缩机1的输入端，再次进行循环。

水循环过程：

经过第四换热器13制取的热水进入第六换热器15，经过第三换热器12制取的热水进入第五换热器14，经过第五换热器14、第六换热器15完成室内空气调节过程；由第二换热器7制取生活热水。

实施例：

某散货港区总定员232人，最大班100人，浴室设置在候工楼内，共三层，一层为浴室，需热水量7.5m³/次，二层空调面积800m²，所需空调冷负荷为120KW;三层空调面积300m²，所需空调冷负荷为45KW；通过本实用新型港区用热泵机组对空调房间进行空气调节，第四换热器13承担的冷负荷为W₁=45kW，制冷剂工质为R134a，通过第二换热器7回收冷凝热供生活热水，本实用新型的蒸发温度为4℃，冷凝温度为50℃。

图4为制冷剂循环示意图，过程线1-2表示制冷剂在压缩机1内的压缩过程，过程线2-3表示制冷剂工质在第一换热器6中的冷凝放热及其第二换热器7制取生活热水的过程，过程线3-4表示制冷剂经过第一节流阀8及第二节流阀10的节流过程，过程线4-1表示制冷剂在第三换热器12和第四换热器13内的蒸发过程，通过制冷剂的往复循环，完成制冷过程。

能效分析：

表一制冷剂状态点的参数值

一、本实用新型的能效计算

机组单位制冷能力q=h₁-h₄=400-270=130kJ/kg

第四换热器13制冷剂质量流量

$M_1=\frac{W_1}{q}=\frac{45}{130}=0.346\mathrm{kg}/s$

第三换热器12制冷剂质量流量

$M_2=\frac{W_2}{q}=\frac{120}{130}=0.923\mathrm{kg}/s$

压缩机1消耗功率

P=（M₁+M₂)·(h₂-h₁)=(0.346+0.923)×(438-400)=48.22kW

冷凝热回收量

W₃=M₂·(h₂-h₃)=0.923×(438-270)=155kW

该机组出水温度为50℃，进水温度为10℃，产生的额定热水量为

$Q=\frac{W_3}{C\·\mathrm{\Δt}\·\mathrm{\ρ}}=\frac{155\×3600}{4.2\×40\×{10}^3}=3.3m^3/h$

机组在运行2-2.5h后，产生6.6-8.25m³热水，满足最大班100人洗浴要求。

本实用新型制冷系数为

${\mathrm{COP}}_1=\frac{W_1+W_2}{P}=\frac{45+120}{48.22}=3.42$

本实用新型制热系数为

${\mathrm{COP}}_2=\frac{W_3}{P}=\frac{155}{48.22}=3.21$

本实用新型的综合能效比为

COP=COP₁+COP₂=3.42+3.21=6.63

二、传统空调机组的能效计算

$\mathrm{COP}=\frac{W_1+W_2}{P}=\frac{45+120}{48.22}=3.42$

本实用新型装置通过与传统空调机组对比，综合COP较传统值高93.86%，同时回收50℃的热水3.3m³/h。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (1)

1.一种港区用热泵机组，其特征在于，包括压缩机，第一四通换向阀，第二四通换向阀，及第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器，所述压缩机的输入端连接第一四通换向阀与第二四通换向阀，压缩机的输出端连接第一四通换向阀与第二四通换向阀；第一四通换向阀连接第一换热器与第二换热器，第二四通换向阀连接第二换热器、第三换热器及第四换热器，第一换热器连接第二换热器、第三换热器及第四换热器，第二换热器连接第三换热器、第四换热器，第三换热器与第五换热器并联，第四换热器与第六换热器并联；

第一四通换向阀与第二四通换向阀之间依次设置有第二单向阀、第一单向阀，第一四通换向阀与第二换热器之间设置有第二单向阀，第二四通换向阀与第二换热器之间设置有第一单向阀；

第一换热器与第三换热器之间依次设置有第一节流阀、电磁阀、第二节流阀，第一换热器与第四换热器之间设置有第一节流阀，第二换热器与第四换热器之间设置有电磁阀，第二换热器与第三换热器之间设置有第二节流阀，第二换热器与第三换热器之间还设置有第三单向阀且与第二节流阀并联。