CN208687845U - 一种耦合式热泵供热系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种耦合式热泵供热系统，包括：中间耦合水箱；空气源热泵机组，其进水管的两端分别与中间耦合水箱出水口和空气源热泵机组的第二冷凝器的进水口连通；水源热泵机组，其第一蒸发器的进水口与空气源热泵机组的第二冷凝器出水口连通，第一蒸发器的出水口与中间耦合水箱回水口连通，水源热泵机组的第一冷凝器的出水口用于供暖用热水管连通，第一冷凝器的进水口用于与供暖用回水管连通。该系统将空气源热泵机组和水源热泵机组耦合，将中间热水作为水源热泵机组的采热水源，水源热泵机组从中间热水中吸收热量，最终制热得到能够满足超低温环境工况供暖需求的供暖用高温热水，且空气源热泵机组和水源热泵机组均采用清洁能源。

Description

一种耦合式热泵供热系统

技术领域

本实用新型涉及供热技术领域，特别涉及一种耦合式热泵供热系统。

背景技术

传统的供热方式以煤、燃气等不可再生能源作为供热能源，采用煤锅炉、燃气锅炉等设备燃烧煤或燃气来加热用于供暖的循环水。该供热方式污染环境、耗费不可再生资源。随着人们对环境、能源的日益关注，需要不断开发清洁能源的供暖方式，以替代传统的供暖方式。

空气源热泵机组是近十几年中发展最快、应用最广泛的一种新型空调冷热源设备，在我国长江流域、黄河流域等地区的中央空调中应用越来越广泛。但是冬季或者在较为寒冷地区，空气源热泵机组在制热供暖工况下运行，室外空气温度较低时，即蒸发温度降低，制冷剂蒸发量减少，排气温度会升高，导致制热量不足，压缩比变大，这时候压缩机内的润滑油容易膨化，然后黏性下降，导致涡旋盘的磨损会变得严重，极易损坏，从而影响空气源热泵机组的稳定、可靠运行。

综上所述，如何解决空气源热泵机组无法满足低温工况的供热需求，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种耦合式热泵供热系统，在使用清洁能源的条件下，以满足低温工况下的供热需求。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种耦合式热泵供热系统，包括：

中间耦合水箱；

空气源热泵机组，所述空气源热泵机组的进水管的两端分别与所述中间耦合水箱的出水口和空气源热泵机组的第二冷凝器的进水口连通；

水源热泵机组，所述水源热泵机组的第一蒸发器的进水口与所述空气源热泵机组的第二冷凝器出水口连通，所述第一蒸发器的出水口与所述中间耦合水箱的回水口连通，所述水源热泵机组的第一冷凝器的出水口用于供暖用热水管连通，所述第一冷凝器的进水口用于与供暖用回水管连通。

优选地，在上述的耦合式热泵供热系统中，还包括设置于所述进水管和/或所述出水管上的一次侧水泵。

优选地，在上述的耦合式热泵供热系统中，还包括设置于所述供暖用热水管和/或所述供暖用回水管上的供暖循环水泵。

优选地，在上述的耦合式热泵供热系统中，还包括补水系统，所述补水系统的两端分别与供水源和所述供暖用回水管连通，和/或所述补水系统的两端分别与所述供水源和所述中间耦合水箱的补水口连通。

优选地，在上述的耦合式热泵供热系统中，还包括设置于所述供水源的出水口处的软化水系统。

优选地，在上述的耦合式热泵供热系统中，所述中间耦合水箱上设置有泄水阀和/或溢流阀和/或浮球阀，所述浮球阀设置于所述中间耦合水箱的补水口上。

优选地，在上述的耦合式热泵供热系统中，所述空气源热泵机组包括一个空气源热泵或多个并联设置的空气源热泵。

优选地，在上述的耦合式热泵供热系统中，所述水源热泵机组包括一个水源热泵或多个并联设置的水源热泵。

优选地，在上述的耦合式热泵供热系统中，所述供暖用回水管上还设置有管道除污器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的耦合式热泵供热系统中，先通过空气源热泵机组与空气换热，制热得到中间热水，再将中间热水作为水源热泵机组的采热水源进行制热，得到供暖用高温热水，供暖用高温热水通过用户端的散热器进行供暖。该耦合式热泵供热系统将空气源热泵机组和水源热泵机组按一定配比关系耦合，由于空气源热泵机组制热后得到的中间热水具有一定的温度，但是不能满足供暖需求，因此，将中间热水作为水源热泵机组的采热水源，水源热泵机组从中间热水中吸收热量，并最终制热得到供暖用高温热水，该供暖用高温热水的温度大于中间热水的温度，能够满足低温工况下的供暖需求，且空气源热泵机组和水源热泵机组均采用清洁能源，不会造成环境污染。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种耦合式热泵供热系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种耦合式热泵供热系统的结构示意图。

其中，1为空气源热泵机组、101为进水管、102为出水管、2为水源热泵机组、201为第一蒸发器、202为第一冷凝器、3为中间耦合水箱、4为供暖用热水管、5为供暖用回水管、6为供暖循环热泵、7为用户端散热器、8为一次侧水泵、9为泄水阀、10为溢水阀、11为浮球阀、12为软化水系统、13为补水系统、14为管道除污器。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供了一种耦合式热泵供热系统，在使用清洁能源的条件下，满足了低温工况的供热需求。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种耦合式热泵供热系统，该系统包括中间耦合水箱3、空气源热泵机组1和水源热泵机组2，其中，空气源热泵机组1主要包括第二蒸发器、第二压缩机、第二冷凝器、进水管101和出水管102，进水管101的两端分别与中间耦合水箱的出水口和第二冷凝器的进水口连通，出水管102的两端分别与第二冷凝器的出水口和水源热泵机组2的第一蒸发器201的进水口连通；

水源热泵机组2主要包括第一蒸发器201、第一压缩机和第一冷凝器202，其第一蒸发器201的进水口与出水管102连通，第一蒸发器201的出水口与中间耦合水箱3的回水口连通，第一冷凝器202的出水口用于与供暖用热水管4连通，供暖用热水管4与用户端散热器7连通，第一冷凝器202的进水口用于与供暖用回水管5连通，供热用回水管5与用户端散热器7的回水口连通。用户端散热器7可以为居民住房、工厂、温室大棚、医院、学校、办公楼、酒店、乡镇农村等需要供暖的地方的散热器，散热器可以为暖气片、风机盘管、地暖或毛细管等。

该耦合式热泵供热系统的工作过程如下：

中间耦合水箱通过进水管101将水通入空气源热泵机组1的第二冷凝器中，空气源热泵机组1的冷媒吸收空气热量，经过第二压缩机压缩后，在第二冷凝器中放热，加热流经第二冷凝器中的水，得到温度为15℃～35℃的中间热水，中间热水通过出水管102排出空气源热泵机组1，进入水源热泵机组2的第一蒸发器201中，第一蒸发器201中的冷媒吸收中间热水的热量后，蒸发成低温低压的气态冷媒，再经过第一压缩机压缩成高温高压的气态冷媒后送入第一冷凝器202，高温高压的气态冷媒在第一冷凝器202中进行换热，将热量传递给流经第一冷凝器202中的水，得到温度为55℃～95℃的供暖用高温热水，供暖用高温热水排出水源热泵机组1后通过供暖用热水管4通入用户端散热器7中，通过用户端散热器7进行散热供暖。

与此同时，中间热水参与水源热泵机组2换热后，温度降低5℃～10℃，但温度依然较高，将降温的中间热水从第一蒸发器201的出水口出来，经过中间耦合水箱3的回水口返回到中间耦合水箱3中，再继续通入进水管101，参与空气源热泵机组1的制热，进行循环制热，节省了水资源，且提高了空气源热泵机组1的制热效率，节省了能耗。

同时，用户端散热器7散热后的供暖用高温热水温度降低5℃～10℃，水温依然较高，因此，将其返回到第一冷凝器202中再次进行制热，使供暖用高温热水的温度维持在55℃～95℃，实现供暖用高温热水的循环利用，节省了水资源，且提高了水源热泵机组2的制热效率，节省了能耗。

该耦合式热泵供热系统将空气源热泵机组1和水源热泵机组2耦合，由于空气源热泵机组1制热后得到的中间热水具有一定的温度，但是不能满足低温工况下的供暖需求，因此，将中间热水作为水源热泵机组2的采热水源，水源热泵机组2从中间热水中吸收热量，并最终制热得到供暖用高温热水，该供暖用高温热水的温度大于中间热水的温度，能够满足低温工况下的供暖需求，且空气源热泵机组1和水源热泵机组2均采用清洁能源，不会造成环境污染。相对于单独使用水源热泵机组进行供热，由于该耦合式热泵供热方法不需要进行打井操作，热源由空气源热泵机组制取的中间热水提供，避免了地下水源的浪费与污染。

进一步地，在本实施例中，耦合式热泵供热系统还包括设置于进水管101和/或出水管102上的一次侧水泵8，通过一次侧水泵8将空气源热泵机组1的中间热水送入水源热泵机组2中，保证了中间热水的循环。

进一步地，在本实施例中，耦合式热泵供热系统还包括设置于供暖用热水管4和/或供暖用回水管5上的供暖循环水泵6，保证了供暖用高温热水的循环。

如图2所示，在本实施例中，耦合式热泵供热系统还包括补水系统13，补水系统13的两端分别与供水源和供暖用回水管5连通，和/或补水系统的两端分别与供水源和中间耦合水箱3的补水口连通。通过补水系统13将供水源中的水补入供暖用回水管5中，保证供暖循环系统的水量足够。供水源与中间耦合水箱3连通，目的是可以向中间耦合水箱3中补入循环水，保证空气源热泵机组1的正常运行。

进一步地，耦合式热泵供热系统还包括设置于供水源的出水口处的软化水系统12，目的是为了除去供水源中的钙镁离子，避免系统内的循环水加热后形成水垢在管路中堆积，导致管路堵塞，提高管路的换热效率和使用寿命。

作为优化，在本实施例中，中间耦合水箱3上设置有泄水阀9和/或溢流阀10和/或浮球阀11。泄水阀9的作用是为了将中间耦合水箱3中的水排空；溢流阀10的作用是为了防止中间耦合水箱3中的水过多，多余的水通过溢流阀10排出；浮球阀11设置在中间耦合水箱3的补水口处，目的是为了实现供水源自动向中间耦合水箱3中补水，当中间耦合水箱3中的水位低于补水线时，浮球阀11处于开启状态，供水源持续向中间耦合水箱3中补水；当中间耦合水箱3中的水位高于补水线时，意味着不需要补水，则浮球阀11的浮球随水位升起，浮球阀11关闭，供水源不再向中间耦合水箱3中补水。

在本实施例中，空气源热泵机组1包括一个或并联的多个空气源热泵，多个空气源热泵的第二冷凝器通过多个并联的分支进水管汇集于总进水管上，通过多个并联的分支出水管汇集于总出水管上。各个空气源热泵可以单独控制，从而实现了中间热水温度和流量的调节，进而实现供暖温度的调节。空气源热泵的数量根据实际需要而定，在此并不做具体限定。

在本实施例中，水源热泵机组2包括一个或并联的多个水源热泵，多个水源热泵的第一冷凝器通过多个并联的分支供暖用热水管汇集于总供暖用热水管上，通过多个并联的分支供暖用回水管汇集于总供暖用回水管上。各个水源热泵可以单独控制，实现了供暖用高温热水的温度和流量调节，进而实现供暖温度的调节。水源热泵的数量根据实际需要而定，在此并不做具体限定。

在本实施例中，供暖用热水管4与供暖用回水管5之间通过管路连通，管路上设置有阀门，如此设置，可以通过阀门的开启和关闭，平衡供暖用热水管4和供暖用回水管5之间的压力，保证供暖循环系统正常运行。

在本实施例中，供暖用回水管5上还设置有管道除污器14，由于从用户端散热器7中返回的水存在杂质，因此，将从用户端散热器7中返回的水通过管道除污器14进行除污处理，保证供暖循环系统的正常循环。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种耦合式热泵供热系统，其特征在于，包括：

中间耦合水箱；

空气源热泵机组，所述空气源热泵机组的进水管的两端分别与所述中间耦合水箱的出水口和空气源热泵机组的第二冷凝器的进水口连通；

水源热泵机组，所述水源热泵机组的第一蒸发器的进水口与所述空气源热泵机组的第二冷凝器出水口连通，所述第一蒸发器的出水口与所述中间耦合水箱的回水口连通，所述水源热泵机组的第一冷凝器的出水口用于供暖用热水管连通，所述第一冷凝器的进水口用于与供暖用回水管连通。

2.根据权利要求1所述的耦合式热泵供热系统，其特征在于，还包括设置于所述进水管和/或所述空气源热泵机组的出水管上的一次侧水泵。

3.根据权利要求1所述的耦合式热泵供热系统，其特征在于，还包括设置于所述供暖用热水管和/或所述供暖用回水管上的供暖循环水泵。

4.根据权利要求1所述的耦合式热泵供热系统，其特征在于，还包括补水系统，所述补水系统的两端分别与供水源和所述供暖用回水管连通，和/或所述补水系统的两端分别与所述供水源和所述中间耦合水箱的补水口连通。

5.根据权利要求4所述的耦合式热泵供热系统，其特征在于，还包括设置于所述供水源的出水口处的软化水系统。

6.根据权利要求4所述的耦合式热泵供热系统，其特征在于，所述中间耦合水箱上设置有泄水阀和/或溢流阀和/或浮球阀，所述浮球阀设置于所述中间耦合水箱的补水口上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的耦合式热泵供热系统，其特征在于，所述空气源热泵机组包括一个空气源热泵或多个并联设置的空气源热泵。

8.根据权利要求1-6任一项所述的耦合式热泵供热系统，其特征在于，所述水源热泵机组包括一个水源热泵或多个并联设置的水源热泵。

9.根据权利要求1-6任一项所述的耦合式热泵供热系统，其特征在于，所述空气源热泵机组制热得到的中间热水的温度为15℃～35℃，所述水源热泵机组制热得到的供暖用高温热水的温度为55℃～95℃。

10.根据权利要求1-6任一项所述的耦合式热泵供热系统，其特征在于，所述供暖用回水管上还设置有管道除污器。