CN208720535U - 一种耦合式高温太空能热泵热水机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种耦合式高温太空能热泵热水机组，其特征在于包括低温热泵系统、高温热泵系统、太阳能系统和耦合式保温水箱，所述耦合式保温水箱内设有换热器一、换热器二和换热器三，换热器一、换热器二和换热器三分别设置在耦合式保温水箱的上部、中部和下部；换热器一与低温热泵系统联通，换热器三与高温热泵系统联通；换热器二与太阳能系统联通。将三个系统通过耦合式保温水箱进行耦合，根据实际的需要和天气灵活分别控制各个系统联合对耦合式保温水箱的水实现加热，最大限度的提高太阳能的利用率，最大限度的提高节能效果，且各个系统独立运行和控制，易于维护。

Description

一种耦合式高温太空能热泵热水机组

技术领域

本实用新型涉供暖设备领域，更具体地说涉及一种耦合式高温太空能热泵热水机组。

背景技术

高温空气源热泵热水机组是由压缩机、换热器、节流器、吸热器、压缩机等装置构成的一个循环系统。冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程(温度高达100℃)，它进入换热器后与风进行热量交换，被冷却并转化为流液态，当它运行到吸热器后，液态迅速吸热蒸发再次转化为气态，同时温度下降至零下20℃—30℃，这时吸热器周边的空气就会源源不断地将低温热量传递给冷媒。冷媒不断地循环就实现了空气中的低温热量转变为高温热量并加热冷水的过程。空气源热泵热水器是一种可以替代锅炉的采暖热源设备，其以安装方便，能源消耗少，环境污染小等优点逐渐成为主流的生活热水制取设备。

一般传统的高温空气源热泵热水机在低温环境下由于冷媒的性质以及制冷系统的局限性，机组的制热能力偏低，效率偏低甚至还没办法正常运行。所以很多高温空气源热泵机组为了解决这些问题，稍微先进的高温空气源热泵热水机组就是采用复叠式的系统，但是通常的的复叠式热泵热水系统也存在很多缺陷。图1是传统的复叠式空气源热泵热水系统框图，为了更好的适应低温环境的制热要求，采用复叠式制冷系统，由低温部分蒸发器风机1、低温部分翅片蒸发器2，低温部分气液分离器3、低温部分压缩机4、低温部分四通阀5、低温部分节流装置6、低温部分储液罐7、蒸发冷凝器8、高温部分压缩机9、高温部分节流阀10、高温部分气液分离器11、高温部分四通阀12和高温部分冷凝器13组成。该复叠式系统高低压制冷系统的功率匹配，系统的控制调节、除霜控制问题、机组能效问题、以及系统的使用寿命等问题都制约着改系统的大范围推广。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何提高单级空气源热泵热水机组在低温环境下制热效率低、压缩比偏大和排气温度高的问题。

为了解决以上问题本实用新型提供了一种耦合式高温太空能热泵热水机组，其特征在于包括低温热泵系统、高温热泵系统、太阳能系统和耦合式保温水箱，所述耦合式保温水箱内设有换热器一、换热器二和换热器三，换热器一、换热器二和换热器三分别设置在耦合式保温水箱的上部、中部和下部；换热器一与低温热泵系统联通，换热器三与高温热泵系统联通；换热器二与太阳能系统联通。

所述的耦合式高温太空能热泵热水机组，其特征在于所述低温热泵系统包括低温部分蒸发器风机、低温部分翅片蒸发器，低温部分气液分离器、低温部分压缩机、低温部分旁通阀、低温部分节流装置、低温侧进水电磁阀和低温部分储液罐，换热器一为低温侧冷凝盘管，设置在耦合式保温水箱内。

所述的耦合式高温太空能热泵热水机组，其特征在于所述高温热泵系统包括高温部分节流阀、高温部分压缩机、高温部分四通阀、高温侧冷凝器、高温部分气液分离器和高温侧进水电磁阀，换热器三为高温侧蒸发盘管，设置在耦合式保温水箱内。

所述的耦合式高温太空能热泵热水机组，其特征在于太阳能系统包括太阳能循环泵和太阳能集热板，换热器三为太阳能换热盘管。

实施本实用新型具有如下有益效果：将三个系统通过耦合式保温水箱进行耦合，根据实际的需要和天气灵活分别控制各个系统联合对耦合式保温水箱的水实现加热，最大限度的提高太阳能的利用率，最大限度的提高节能效果，且各个系统独立运行和控制，易于维护。

附图说明

图1是传统的复叠式空气源热泵热水系统框图；

图2是耦合式高温太空能热泵热水机组结构示意图。

具体实施方式

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作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。

图2是耦合式高温太空能热泵热水机组结构示意图，该系统包括低温热泵系统、高温热泵系统、太阳能系统和耦合式保温水箱28。低温热泵系统部分包括低温部分蒸发器风机21、低温部分翅片蒸发器22，低温部分气液分离器23、低温部分压缩机24、低温部分旁通阀25、低温部分节流装置26、低温侧进水电磁阀36、低温部分储液罐27和低温侧冷凝盘管29。高温热泵系统包括高温侧蒸发盘管30、高温部分节流阀31、高温部分压缩机32、高温部分四通阀33、高温侧冷凝器34、高温部分气液分离器37和高温侧进水电磁阀35。太阳能系统包括太阳能循环泵18、太阳能集热板19和太阳能换热盘管20。还包括各个系统内部及之间的连接铜管、水管及其系统内部的太阳能传热介质(如水等)、低温制冷剂(如R404A,R410A等)和高温制冷剂(如R22、R134a等)组成。

其工作原理说明：

1：纯太阳辐射制取高温热水运行模式：

纯太阳辐射制取高温热水运行时，高温系统和低温系统都不运行。通过太阳辐射制取高温热水。其工作过程如下：太阳能集热板19通过吸收太阳辐射加热系统内部的传热介质(水)，并通过太阳能循环泵18进行循环将高温的太能传热介质传递到耦合式保温水箱28内的太阳能换热盘管20，通过太阳能换热盘管20将耦合式保温水箱28内的水进行加热，直至T3达到使用条件。用水时冷水电磁阀35关闭。冷水电磁阀36打开。冷水直接进入耦合式保温水箱2内同时保温水箱内的高温热水直接被使用。该过程整个热泵系统无论是高温部分还是地位部分都不运行，完全利用太阳辐射进行加热高温热水，其运行简单、高效节能，次运行状态一般是在太阳辐射充分的情况下使用。

2：太阳能系统和高温系统联合制取高温热水运行模式：

太阳能和高温系统制取高温热水运行时，热泵高温系统和太阳能系统一起运行，热泵低温系统不运行。改过程通过高温热泵系统制取高温热水。其工作过程如下：太阳能集热板19通过吸收太阳辐射加热系统内部的传热介质(水)，并通过太阳能循环泵18进行循环将高温的太能传热介质传递到耦合式保温水箱28内的太阳能换热盘管20，通过太阳能换热盘管20将耦合式保温水箱28内的水进行加热，但是该状态耦合式保温水箱28内是水温还达不到使用要求。此时热泵高温系统运行，高温压缩机32将气态低温低压的高温制冷剂吸入之后压缩成高温高压的高温制冷剂气体通过高温部分四通阀33后进入高温部分冷凝器34中进行放热，冷凝成高压的高温制冷剂液体进入到高温部分节流装置31进行节流降压，变成低温低压的高温制冷剂气液混合物后进入高温侧蒸发盘管30内进行蒸发吸热(吸收耦合式保温水箱28内水的热量)，变成低温低压的气态高温制冷剂经过高温部分四通阀33后进入高温部分气液分离器37，然后回到高温压缩机32中继续这个工作循环。整个高温系统不断的从耦合式保温水箱28内吸热给生活热水系统提供高温的热水。然而整个高温系统的吸热的水的热量都由太阳能系统部分通过吸收太阳辐射来提供。用水时冷水电磁阀36关闭。冷水电磁阀35打开。冷水直接通过高温部分冷凝器34进行循环加热，而耦合式保温水箱28中的水仅仅作为换热介质存在。该过程整个热泵系统只有高温部分运行，热泵高温系统通过太阳能系统产生的热水的热量来进行加热高温热水，其运行相对简单、热泵系统相对节能，此运行状态一般是在太阳辐射不是特别充分的情况下使用。也可以配合低温热泵系统一起使用。

3、纯热泵系统制取高温热水运行模式：

纯热泵系统制取高温热水运行时，高温系统和低温系统同时启动，太阳能系统不启动。通过高温使用侧系统的工作为热水系统提供高温热水。高温部分系统工作如下：高温压缩机32将气态低温低压的高温制冷剂吸入之后压缩成高温高压的高温制冷剂气体通过高温部分四通阀33后进入高温部分冷凝器34中进行放热，冷凝成高压的高温制冷剂液体进入到高温部分节流装置31进行节流降压，变成低温低压的高温制冷剂气液混合物后进入高温侧蒸发盘管30内进行蒸发吸热(同时吸收耦合式保温水箱28内水的热量)，变成低温低压的气态高温制冷剂经过高温部分四通阀33后进入高温部分气液分离器37，然后回到高温压缩机32中继续这个工作循环。整个高温系统不断的从耦合式保温水箱28内吸热给生活热水系统提供高温的热水。然而整个高温系统的吸热的水的热量都由低温系统部分通过吸收空气中的热量来提供。低温部分系统的工作工程如下：低温压缩机24将气态低温低压的低温制冷剂吸入之后压缩成高温高压的低温制冷剂气体直接进入低温侧冷凝盘管29中进行放热给耦合式保温水箱28内的水中。同时高温高压的低温制冷剂气体经过低温侧冷凝盘管29之后冷却成冷凝成高压的低温制冷剂液体然后经过低温部分储液器27之后通过低温部分节流装置26节流降压成低温低压的低温气液混合制冷剂，然后通过低温部分翅片蒸发器22进行蒸发吸热(为整个耦合式热泵系统提供的运行提供最终的热量来源)，变成低温低压的气态低温制冷剂经过低温部分气液分离器23，然后回到低温压缩机24中继续这个工作循环。整个耦合式空气源热泵系统的运行离不开高温部分和低温部分的协作运行。通过低温部分吸收外界环境的热量同时通过高温部分系统不段的将热量传递给生活热水，不断的给生活热水加热。同时整个低温系统和高温系统的热量传递在耦合式保温水箱28中进行，通过耦合式保温水箱28内的水做为换热介质，同时通过其中的水温的波动来平衡高、低温系统的负荷变化，通过控制系统控制其中的水温在一个正常的范围内，以此来避免高低温系统的频繁启停。同时低温制热水时，水路电磁阀的通断情况如下：冷水电磁阀35打开。冷水电磁阀36关闭。冷水直接通过高温部分冷凝器34进行循环加热，而耦合式保温水箱28中的水仅仅作为换热介质存在。该过程整个热泵系统无论高温还是低温部分都运行，热泵高温系统通过细纹部分产生的热水的热量来进行加热高温热水，其运行相对复杂、热泵系统相对耗能，此运行状态无太阳辐射的情况下使用。也可以配合太阳能系统一起使用。可以更好的调节运行负荷。

以上所揭露的仅为本实用新型一种实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种耦合式高温太空能热泵热水机组，其特征在于包括低温热泵系统、高温热泵系统、太阳能系统和耦合式保温水箱，所述耦合式保温水箱内设有换热器一、换热器二和换热器三，换热器一、换热器二和换热器三分别设置在耦合式保温水箱的上部、中部和下部；换热器一与低温热泵系统联通，换热器三与高温热泵系统联通；换热器二与太阳能系统联通。

2.根据权利要求1所述的耦合式高温太空能热泵热水机组，其特征在于所述低温热泵系统包括低温部分蒸发器风机、低温部分翅片蒸发器，低温部分气液分离器、低温部分压缩机、低温部分旁通阀、低温部分节流装置、低温侧进水电磁阀和低温部分储液罐，换热器一为低温侧冷凝盘管，设置在耦合式保温水箱内。

3.根据权利要求2所述的耦合式高温太空能热泵热水机组，其特征在于所述高温热泵系统包括高温部分节流阀、高温部分压缩机、高温部分四通阀、高温侧冷凝器、高温部分气液分离器和高温侧进水电磁阀，换热器三为高温侧蒸发盘管，设置在耦合式保温水箱内。

4.根据权利要求3所述的耦合式高温太空能热泵热水机组，其特征在于太阳能系统包括太阳能循环泵和太阳能集热板，换热器三为太阳能换热盘管。