CN205403010U - 具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于制冷设备、热泵技术领域。一种具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统，包括热泵空调系统、低位能液体系统和控制系统，所述的热泵空调系统包括依次循环连接的翅片管换热器、压缩机、壳管式换热器和毛细管，壳管式换热器的管程与供水管路之间设置有低位能液体驱动泵和单向阀；压缩机两端之间设置有四通换向阀，所述的翅片管换热器侧边设有风扇，还设置有冷凝水收集盘和冷凝水收集槽；所述的冷凝水收集槽通过冷凝水输送管路连接冷凝水输送泵和单向阀。本实用新型实现系统满负荷运行和系统任意小负荷运行时的运行效率基本相同，消除了系统最低运行负荷高于实际需要负荷而不能运行的弊端，实现了兼顾满负荷和小负荷运行。

Description

具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统

技术领域

本实用新型属于制冷设备、热泵技术领域，具体涉及一种具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统。

背景技术

随着全球对于地球环境温室效应的日益关注，应用相关技术实现节能减排的需求愈益迫切。在这种大环境下，如何有效利用地源、污水源、海水源等低位能源技术的研究方兴未艾。在这股浪潮的推动下，采用低位能源例如地源热泵、空调等的具体应用也日益广泛。

当前，低位能源利用领域在实践中倾向于集中制冷、制热。虽然这种利用方式体现了节约初投资、减少维护成本、提高整体效率等诸方面优势，但是在具体使用中，却无法解决小负荷运行情况下运行成本畸高问题。例如在办公楼、宾馆应用中，在只有少部分办公房间使用和低入住率的情况下，机组如果运行则效率畸低，且导致运行成本畸高；若因此停止运行则无法满足使用要求。在部分极端情况下，甚至会由于负荷太低致使机组无法运行。而上述问题的存在，也同时制约了低位能源利用技术在入住率不稳定的旅馆业、住宅楼等潜在领域的使用。

由于上述因素的制约，目前在办公楼、宾馆等领域，尤其在住宅楼领域，实际应用中还倾向于使用分体空调。由于分体式空调固有的特性，导致其相比窗式等一体式空调天然存在着制冷剂容易泄露的问题，并由此产生了维护率高、带来对大气环境的负面影响等。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种结构设计合理，可实现局部小负荷运行，且高效、低耗，能够有效扩展低位能技术应用领域的、具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统，包括热泵空调系统、低位能液体系统和控制系统，所述的热泵空调系统包括依次循环连接的翅片管换热器、压缩机、壳管式换热器和毛细管；所述壳管式换热器的壳程的上、下端口分别与毛细管和压缩机连通，所述壳管式换热器的管程的上、下端口分别与低位能液体系统的供水管路和回水管路通过分支管路连通，且壳管式换热器的管程的进水口与供水管路之间的分支管路上设置有低位能液体驱动泵和单向阀；在压缩机两端的进口和出口之间设置有四通换向阀，所述的翅片管换热器侧边对应设置有风扇，与所述的翅片管换热器还对应设置有冷凝水收集盘和冷凝水收集槽；所述的冷凝水收集槽与壳管式换热器的管程的进水口之间通过冷凝水输送管路连接，并在冷凝水输送管路上设置有冷凝水输送泵和单向阀。

所述的低位能取用对象为地源、城市污水、工业生活余温热水、或海水等，所述的低位能液体系统包括下半部设置在低位能取用对象中的供水管路和回水管路，在供水管路和回水管路下端部之间连通设置有低位能热交换器，在供水管路顶部设置有膨胀水箱，回水管路顶部设置有自动放空阀。

所述的冷凝水收集槽内设置有液位传感器，所述的液位传感器通过感应冷凝水收集槽内液位变化，提供感应信号，由控制系统控制冷凝水输送泵动作。

所述的低位能液体系统中还可以设置有冷却塔或/和人工热源。

所述的供水管路上端部较回水管路上端部高。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

①本实用新型能够实现系统满负荷运行和系统任意小负荷（系统内的最小独立单元）运行时的运行效率基本相同，消除了为避免系统运行效率太低、或者系统（中央制冷机）最低运行负荷高于实际需要负荷而不能兼顾小负荷运行的弊端；

②本实用新型实现了系统内最小单元的完全独立运行，运行控制独立、方便；甚至在特殊情况下可以实现在同一个系统内部分区域制冷运行、部分区域制热运行；

③本实用新型与分体式空调器相比，采用了整体、封闭式制冷系统，减少了制冷剂泄露带来的维护工作量，减少了对大气的污染和破坏；

④本实用新型相比采用需要外挂机的分体系统，该整体系统可以采用壁挂式、吊顶式、柜式等多种安装形式，实现整体室内放置，避免了外挂机影响建筑物整体美观；

⑤本实用新型实现了冷凝水的自动回收和排放，在提高系统运行效率的同时，省去了传统制冷空调系统的冷凝水排放系统，减少了设备投资。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型热泵空调系统的结构示意图。

图中序号：1为翅片管换热器、2为压缩机、3为壳管式换热器、4为毛细管、5为供水管路、6为回水管路、7为低位能液体驱动泵、8为四通换向阀、9为风扇、10为冷凝水收集盘、11为冷凝水收集槽、12为冷凝水输送管路、13为冷凝水输送泵、14为单向阀、15为地面、16为低位能热交换器、17为膨胀水箱、18为自动放空阀、19为分支管道、20为热泵空调系统。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明。

实施例一：参见图1和图2，一种具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统，包括热泵空调系统20、低位能液体系统和控制系统，其中所述的低位能取用对象为地源能，所述的热泵空调系统20包括依次循环连接的翅片管换热器1、压缩机2、壳管式换热器3和毛细管4；所述的低位能液体系统包括下半部埋设在地面15下的供水管路5和回水管路6，所述的供水管路上端部较回水管路上端部高，在供水管路5和回水管路6下端部之间连通设置有低位能热交换器16，在供水管路5顶部设置有膨胀水箱17，回水管路6顶部设置有自动放空阀18。

所述的壳管式换热器3的壳程的上、下端口分别与毛细管4和压缩机2连通，所述的壳管式换热器3的管程的上、下端口分别与低位能液体系统的供水管路5和回水管路6通过分支管路19连通，且壳管式换热器3的管程的进水口与供水管路之间的分支管路上设置有低位能液体驱动泵7和单向阀14；在压缩机2两端的进口和出口之间设置有四通换向阀8，所述的翅片管换热器1侧边对应设置有风扇9，与所述的翅片管换热器1还对应设置有冷凝水收集盘10和冷凝水收集槽11；所述的冷凝水收集槽11与壳管式换热器3的管程的进水口之间通过冷凝水输送管路12连接，并在冷凝水输送管路12上设置有冷凝水输送泵13和单向阀14。所述的冷凝水收集槽11内设置有液位传感器，所述的液位传感器通过感应冷凝水收集槽11内液位变化，提供感应信号，由控制系统控制冷凝水输送泵13动作。

其工作原理是：

首先，在低位能液体系统的供水管路最高点设置膨胀水箱，用作适应系统冷、热转换时，低位能液体系统内用于在热泵空调系统和设置于地面以下的低位能热交换器进行能量传输的媒介水的膨胀时溢出、收缩时补充之用。在系统的回水管路的最高端，设置自动放空阀，保证系统充水时或者系统运行中带入的空气等不凝性气体能够及时排除，确保系统不因气堵影响运行。在每一个“热泵空调系统与供水管路连接的分支管道上，设置单向阀，用来避免输送低位能的媒介水在系统内短路运行，影响运行效果。由于整个低位能液体系统始终处于满水状态，所以在热泵空调系统中设置的低位能液体驱动泵不需考虑吸程问题，只需考虑其扬程能够克服系统沿程阻力即可。

在制冷（空调）工况下，由压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸汽经过四通换向阀进入壳管式换热器；壳管式换热器的壳程通制冷剂蒸汽和冷凝后的制冷剂液体，同时壳程也作为制冷剂储液器使用；壳管式换热器的管程通低位能换热的液体（如水），低位能换热的液体在壳管式换热器中与高温、高压制冷剂换热后将废热带出。为了实现局部小负荷运行状态，在壳管式换热器的管程的进水口与供水管路之间的分支管路上设置了低位能液体驱动泵，由其担负起壳管式换热器管程内低位能换热的液体的流动驱动任务，从而不再为整套系统设立集中的低位能液体循环驱动泵，实现每一个子机组的完全独立运行。从壳程流出的高压、低温制冷剂液体经过毛细管后进入翅片管换热器蒸发制冷，制冷后的低温、低压冷剂蒸汽被压缩机经过四通换向阀吸入进行再循环。同时，翅片管换热器在制冷过程中产生的冷凝水在落入冷凝水收集盘中后，靠自重流入冷凝水收集槽中，达到一定液位高度后，由液位传感器发出信号，启动冷凝水输送泵，冷凝水通过冷凝水输送管后进入低位能液体系统。

其中，设计冷凝水自动回收系统的目的，一是实现了冷凝水的自动收集和排放，从而避免了用户另外设置冷凝水收集、排放系统的麻烦；另外一个目的则是通过将冷凝水在壳管式热交换器前导入低位能液体循环系统中，实现了冷凝水中低温能源的回收再利用，提高机组运行效率。为了避免低位能液体反向流入冷凝水收集槽，在冷凝水输送泵的出口段设置一单向阀，杜绝冷凝水和低位能液体回流导致满溢。

在制热（热泵）工况下，压缩机则是通过四通换向阀从壳管式热交换器中吸入低温、低压的冷剂蒸汽，冷剂蒸汽经压缩机压缩后通过四通换向阀进入翅片管换热器与供暖区域的空气进行热交换后，成为低温、高压的制冷剂液体，通过毛细管进入壳管式热交换器中进行吸热蒸发，蒸发产生的冷能被流经壳管式热交换器管程的低位能换热的液体带走，低温、低压的制冷剂蒸汽则被压缩机吸入后进行再循环。

实施例二：本实施例的结构与实施例一基本相同，相同之处不再重述，其不同之处在于：所述的低位能取用对象为城市污水、工业生活余温热水、或海水，所述的低位能液体系统包括下半部设置在低位能取用对象中的的供水管路和回水管路，在供水管路和回水管路下端部之间连通设置有低位能热交换器，在供水管路顶部设置有膨胀水箱，回水管路顶部设置有自动放空阀。

同时，对于涉及到不同的低位能应用对象，应根据应用对象的性质对系统进行相应的合理改动，如在余热水等温度较高的低位能应用对象中为保证空调工况运行设置冷却塔；在空调、热泵工况运行中冷源、热源不匹配的时候根据具体状况配置冷却塔或/或人工热源等予以相应补充。同时，应根据具体应用情况，合理选择低位能输送媒介液体的种类、乃至设计具有特定蒸发、冷凝温度的热泵空调系统，以满足不同应用范围的需要。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统，其特征在于：包括热泵空调系统、低位能液体系统和控制系统，所述的热泵空调系统包括依次循环连接的翅片管换热器、压缩机、壳管式换热器和毛细管；所述的壳管式换热器的壳程的上、下端口分别与毛细管和压缩机连通，所述的壳管式换热器的管程的上、下端口分别与低位能液体系统的供水管路和回水管路通过分支管路连通，且壳管式换热器的管程的进水口与供水管路之间的分支管路上设置有低位能液体驱动泵和单向阀；在压缩机两端的进口和出口之间设置有四通换向阀，所述的翅片管换热器侧边对应设置有风扇，与所述的翅片管换热器还对应设置有冷凝水收集盘和冷凝水收集槽；所述的冷凝水收集槽与壳管式换热器的管程的进水口之间通过冷凝水输送管路连接，并在冷凝水输送管路上设置有冷凝水输送泵和单向阀。

2.根据权利要求1所述的具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统，其特征在于：所述的低位能取用对象为地源，所述的低位能液体系统包括下半部埋设在地面下的供水管路和回水管路，在供水管路和回水管路下端部之间连通设置有地源能热交换器，在供水管路顶部设置有膨胀水箱，回水管路顶部设置有自动放空阀。

3.根据权利要求1所述的具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统，其特征在于：所述的冷凝水收集槽内设置有液位传感器，所述的液位传感器通过感应冷凝水收集槽内液位变化，提供感应信号，由控制系统控制冷凝水输送泵动作。

4.根据权利要求1所述的具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统，其特征在于：所述的低位能取用对象为城市污水、工业生活余温热水、或海水，所述的低位能液体系统包括下半部设置在低位能取用对象中的的供水管路和回水管路，在供水管路和回水管路下端部之间连通设置有低位能热交换器，在供水管路顶部设置有膨胀水箱，回水管路顶部设置有自动放空阀。

5.根据权利要求4所述的具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统，其特征在于：所述的低位能液体系统中还可以设置有冷却塔或/和人工热源。

6.根据权利要求2或4所述的具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统，其特征在于：所述的供水管路上端部较回水管路上端部高。

7.根据权利要求1所述的具有冷凝水自动回收功能的自驱动低位能热泵、空调系统，其特征在于：所述的热泵空调系统采用壁挂式、吊顶式或柜式安装固定结构。