CN204923575U - 利用废热源与空气源结合的热泵装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用废热源与空气源结合的热泵装置，包括直接废热空气预热组件、间接热源循环空气预热组件及热泵压缩制热组件；直接废热空气预热组件包括直接废热空气源及强制对流风机，间接热源循环空气预热组件包括间接热源、热源换热器、循环水、循环水泵、水-空气换热器及循环水管道，热泵压缩制热组件包括蒸发换热器、工质、工质循环管道、压缩机、冷凝换热器、节流阀、热媒、热媒管道及换热后热媒管道。本实用新型直接利用废热空气供空气源热泵吸热和通过循环水间接利用热源对空气源热泵吸热空气进行预热。以最大程度地提高制热效率，结构简单、辅助设备少、操作维护方便，可用于对已投入使用的空气源热泵装置进行优化节能。
Description
技术领域
本实用新型涉及制热、空调技术领域，尤其涉及一种利用废热源与空气源结合的热泵装置。
背景技术
随着能源危机的到来和人们对节能减排、环境保护的意识的增强。清洁能源和自然界免费能源的利用越来越受到人们的重视。
其中热泵技术利用自然界土壤、水、空气中的能量作为热源，取代传统的化石能源，取得了较好的节能效果。其中，空气源热泵具有结构紧凑、可制冷制热切换、可灵活组合、安装快捷、操作维护简单、初投资少等优点，目前得到广泛应用。
空气源热泵机组制热的原理为强制对流的空气与翅片式换热器内的循环冷媒进行换热蒸发吸热，其吸热量跟室外气温关系密切。随着室外气温的降低，热泵机组的制热效率也大大降低。
由于空气与吸热工质存在换热温差。当室外温度降低时，与空气换热的工质温度则比空气温度更低，当吸热工质温度低于冰点时，与空气换热的翅片式换热器会将空气中的水分以冰霜的形式吸附在翅片表面，严重影响制热效果和机组安全运行，降低机组使用寿命。当霜层结到一定厚度时必须停机化霜，造成供热中断。因此，限制了空气源热泵在更大范围的应用。
由于生产生活场合中会存在一定的废热(如室内排风、锅炉排烟、压缩热、冷凝热等)和剩余其它清洁能源(如太阳能)，通常采用的方法是采用直接排出室外和设置专门的降温装置对设备降温。造成能源浪费和降温二次能源消耗。
实用新型内容
本实用新型的目的：提供一种利用废热源与空气源结合的热泵装置，直接利用废热空气供空气源热泵吸热和通过循环水间接利用热源对空气源热泵吸热空气进行预热。以最大程度地提高空气源热泵制热效率。同时具有结构简单、辅助设备少、操作维护方便等优点，并可用于对已投入使用的空气源热泵装置进行优化节能。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种利用废热源与空气源结合的热泵装置，包括直接废热空气预热组件、间接热源循环空气预热组件及热泵压缩制热组件；所述的直接废热空气预热组件包括直接废热空气源及强制对流风机，所述的间接热源循环空气预热组件包括间接热源、热源换热器、循环水、循环水泵、水-空气换热器及循环水管道，所述的热泵压缩制热组件包括蒸发换热器、工质、工质循环管道、压缩机、冷凝换热器、节流阀、热媒、热媒管道及换热后热媒管道；所述的热源换热器的两端分别通过所述的循环水管道与所述的水-空气换热器对应连接，所述的循环水泵设置在所述的热源换热器的一端与所述的水-空气换热器的循环水管道中，所述的循环水设置在所述的循环水管道内；所述的蒸发换热器的两端分别通过所述的工质循环管道与所述的冷凝换热器对应连接，所述的直接废热空气源引入所述的蒸发换热器的吸入口处，单独或与大气环境的空气混合；所述的压缩机设置在所述的蒸发换热器与所述的冷凝换热器一端的工质循环管道中，所述的节流阀设置在所述的冷凝换热器与所述的蒸发换热器另一端的工质循环管道中，所述的工质设置在所述的工质循环管道内；所述的强制对流风机设置在所述的水-空气换热器与所述的蒸发换热器之间；所述的热媒管道及换热后热媒管道分别连接在所述的冷凝换热器的两端，所述的热媒设置在所述的热媒管道与换热后热媒管道内。
上述的利用废热源与空气源结合的热泵装置，其中，所述的直接废热空气源为所有温度高于环境温度的气体。
上述的利用废热源与空气源结合的热泵装置，其中，所述的间接热源包括所有的温度高于环境温度的热量，包括有代价热源和废热热源。
上述的利用废热源与空气源结合的热泵装置，其中，所述的循环水包括所有形式的液体热载体。
上述的利用废热源与空气源结合的热泵装置，其中，所述的工质包括所有形式的制冷剂。
上述的利用废热源与空气源结合的热泵装置，其中，所述的热媒包括空气或所有形式的液体热载体。
本实用新型利用废热对换热空气进行预热处理，提高热泵机组的制热效率，使热泵机组的蒸发吸热工况工质温度始终大于冰点，保证机组连续安全运行，降低机组故障概率和延长使用寿命，避免断续供热对生产生活的影响；充分利用生产生活中产生的废热，不需要付出任何代价地进一步提高机组的能效，以及减少设备的降温能耗，可与已投入使用的空气源热泵结合使用，不需要对原有系统进行改造。
附图说明
图1是本实用新型利用废热源与空气源结合的热泵装置的原理图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
请参见附图1所示，一种利用废热源与空气源结合的热泵装置，包括直接废热空气预热组件、间接热源循环空气预热组件及热泵压缩制热组件；所述的直接废热空气预热组件包括直接废热空气源5及强制对流风机14，所述的间接热源循环空气预热组件包括间接热源、热源换热器1、循环水、循环水泵2、水-空气换热器3及循环水管道4，所述的热泵压缩制热组件包括蒸发换热器6、工质、工质循环管道7、压缩机8、冷凝换热器9、节流阀10、热媒、热媒管道11及换热后热媒管道13；所述的热源换热器1的两端分别通过所述的循环水管道4与所述的水-空气换热器3对应连接，所述的循环水泵2设置在所述的热源换热器1的一端与所述的水-空气换热器3的循环水管道4中，所述的循环水设置在所述的循环水管道4内；所述的蒸发换热器6的两端分别通过所述的工质循环管道7与所述的冷凝换热器9对应连接，所述的直接废热空气源5引入所述的蒸发换热器6的吸入口处，单独或与大气环境的空气混合；所述的压缩机8设置在所述的蒸发换热器6与所述的冷凝换热器9一端的工质循环管道7中，所述的节流阀10设置在所述的冷凝换热器9与所述的蒸发换热器6另一端的工质循环管道7中，所述的工质设置在所述的工质循环管道7内；所述的强制对流风机14设置在所述的水-空气换热器3与所述的蒸发换热器6之间；所述的热媒管道11及换热后热媒管道13分别连接在所述的冷凝换热器9的两端，所述的热媒设置在所述的热媒管道11与换热后热媒管道13内。
所述的直接废热空气源为所有温度高于环境温度的气体。
所述的间接热源包括所有的温度高于环境温度的热量，包括有代价热源和废热热源。
所述的循环水包括所有形式的液体热载体。
所述的工质包括所有形式的制冷剂。
所述的热媒包括空气或所有形式的液体热载体。
本实用新型可同时利用上述两种热源或采用其中一种热源，热源换热器1、水-空气换热器3、蒸发换热器6、冷凝换热器9可为任一形式的换热装置。
直接废热空气预热组件将一组空气5直接引入空气源热泵的蒸发换热器6的吸入口处，单独或与大气环境的空气混合，再由强制对流风机14提供动力使空气5强制对流，供热泵机组的蒸发换热器6吸热，与蒸发换热器6的盘管内的工质完成换热的空气12排至大气。
间接热源循环空气预热组件的作用是：循环水利用热源换热器1与热源换热后，通过循环水管道4由循环水泵2提供动力，将吸热后的循环水供至水-空气换热器3对空气进行预热，再循环回到热源换热器1进行吸热；经加热后的空气5由强制对流风机14提供动力使其强制对流，供热泵机组的蒸发换热器6吸热，与蒸发换热器6的盘管内的工质完成换热的空气12排至大气。
热泵压缩制热组件的作用是：蒸发换热器6内的低压液体工质与经预热的对流空气交换气化吸热后，由压缩机8提供动力，通过工质循环管道7，将压缩后的过热高温高压气态工质输送至冷凝换热器9与需加热的热媒交换放热后冷凝成高压中温的液态工质，然后通过节流阀10节流降压降温后循环进入蒸发换热器6内气化吸热；热媒则通过热媒管道11进入冷凝换热器9与冷凝换热器9换热后通过换热后热媒管道13供至使用末端。
综上所述，本实用新型利用废热对换热空气进行预热处理，提高热泵机组的制热效率，使热泵机组的蒸发吸热工况工质温度始终大于冰点，保证机组连续安全运行，降低机组故障概率和延长使用寿命，避免断续供热对生产生活的影响；充分利用生产生活中产生的废热，不需要付出任何代价地进一步提高机组的能效，以及减少设备的降温能耗，可与已投入使用的空气源热泵结合使用，不需要对原有系统进行改造。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种利用废热源与空气源结合的热泵装置，其特征在于：包括直接废热空气预热组件、间接热源循环空气预热组件及热泵压缩制热组件；所述的直接废热空气预热组件包括直接废热空气源及强制对流风机，所述的间接热源循环空气预热组件包括间接热源、热源换热器、循环水、循环水泵、水-空气换热器及循环水管道，所述的热泵压缩制热组件包括蒸发换热器、工质、工质循环管道、压缩机、冷凝换热器、节流阀、热媒、热媒管道及换热后热媒管道；所述的热源换热器的两端分别通过所述的循环水管道与所述的水-空气换热器对应连接，所述的循环水泵设置在所述的热源换热器的一端与所述的水-空气换热器的循环水管道中，所述的循环水设置在所述的循环水管道内；所述的蒸发换热器的两端分别通过所述的工质循环管道与所述的冷凝换热器对应连接，所述的直接废热空气源引入所述的蒸发换热器的吸入口处，单独或与大气环境的空气混合；所述的压缩机设置在所述的蒸发换热器与所述的冷凝换热器一端的工质循环管道中，所述的节流阀设置在所述的冷凝换热器与所述的蒸发换热器另一端的工质循环管道中，所述的工质设置在所述的工质循环管道内；所述的强制对流风机设置在所述的水-空气换热器与所述的蒸发换热器之间；所述的热媒管道及换热后热媒管道分别连接在所述的冷凝换热器的两端，所述的热媒设置在所述的热媒管道与换热后热媒管道内。
2.根据权利要求1所述的利用废热源与空气源结合的热泵装置，其特征在于：所述的直接废热空气源为所有温度高于环境温度的气体。
3.根据权利要求1所述的利用废热源与空气源结合的热泵装置，其特征在于：所述的间接热源包括所有的温度高于环境温度的热量，包括有代价热源和废热热源。
4.根据权利要求1所述的利用废热源与空气源结合的热泵装置，其特征在于：所述的循环水包括所有形式的液体热载体。
5.根据权利要求1所述的利用废热源与空气源结合的热泵装置，其特征在于：所述的工质包括所有形式的制冷剂。
6.根据权利要求1所述的利用废热源与空气源结合的热泵装置，其特征在于：所述的热媒包括空气或所有形式的液体热载体。
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| CN107461797A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-12-12 | 四川电力设计咨询有限责任公司 | 一种基于高压变压器表面式热回收利用的采暖系统 |
| CN109520324A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-26 | 湖南仕格流体科技有限公司 | 一种流体系统能源综合利用装置 |
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