CN209655427U - 余热增焓热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种余热增焓热泵系统，包括制冷回路，制冷回路包括连接在一起的压缩机、蒸发器、节流装置和冷凝器，其中，冷凝器中设置有第一水换热流道，蒸发器中设置有第二水换热流道，制冷回路还包括辅助换热器，辅助换热器中设置有冷媒流道和第三水换热流道，冷媒流道连接在节流装置和冷凝器的冷媒出口之间；余热增焓热泵系统还包括缓冲水箱、循环出水接口和循环回水接口，循环出水接口连接第一水换热流道的出水口，循环回水接口分别连接缓冲水箱和第二水换热流道的进水口，第二水换热流道的出水口通过第三水换热流道连接缓冲水箱，缓冲水箱连接第一水换热流道的进水口。实现降低系统的能耗并提高换热效率和运行稳定性。

Description

余热增焓热泵系统

技术领域

本实用新型涉及热泵技术领域，尤其涉及一种余热增焓热泵系统。

背景技术

目前，采用热泵技术进行供暖的热泵系统因绿色环保低能耗被广泛的推广使用，中国专利号2012104600138公开了一种热泵供暖系统，其中，制冷回路包括连接在一起的压缩机、蒸发器、节流装置和冷凝器，蒸发器和冷凝器均配置有水换热通道，两个水换热通道连接在一起，以使得循环水在流动过程中进入到蒸发器和冷凝器进行换热。但是，在实际使用过程中，冷凝器中的冷媒在与循环水热交换后，冷媒所含的剩余热量较多，导致能耗较大；另外，从蒸发器中输出的循环水温度较低并直接进入到冷凝器中的水换热通道容易造成冷凝器的负载量波动较大，影响制冷系统的稳定性。如何设计一种能耗低、换热效率和运行稳定性高的热泵技术是本实用新型所要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种余热增焓热泵系统，实现降低余热增焓热泵系统的能耗，并提高余热增焓热泵系统的换热效率和运行稳定性。

本实用新型提供的技术方案是，一种余热增焓热泵系统，包括制冷回路，所述制冷回路包括连接在一起的压缩机、蒸发器、节流装置和冷凝器，其中，所述冷凝器中设置有第一水换热流道，所述蒸发器中设置有第二水换热流道，所述制冷回路还包括辅助换热器，所述辅助换热器中设置有冷媒流道和第三水换热流道，所述冷媒流道连接在所述节流装置和所述冷凝器的冷媒出口之间；所述余热增焓热泵系统还包括缓冲水箱、循环出水接口和循环回水接口，所述循环出水接口连接所述第一水换热流道的出水口，所述循环回水接口分别连接所述缓冲水箱和所述第二水换热流道的进水口，所述第二水换热流道的出水口通过所述第三水换热流道连接所述缓冲水箱，所述缓冲水箱连接所述第一水换热流道的进水口。

进一步的，所述循环回水接口通过第一调节阀与所述缓冲水箱连接，所述循环回水接口通过第二调节阀与所述第二水换热流道的进水口连接。

进一步的，所述缓冲水箱中还设置有网孔板，所述网孔板将所述缓冲水箱分隔为第一水腔和第二水腔，所述第二水腔中还设置有温度传感器，所述循环回水接口和所述第三水换热流道分别连通所述第一水腔，所述第二水腔连通所述第一水换热流道的进水口。

进一步的，所述缓冲水箱设置有连通所述第二水腔的缓冲水出口，所述缓冲水出口与所述第一水换热流道的进水口连接。

进一步的，所述缓冲水箱设置有连通所述第一水腔的第一进口和第二进口，所述第一进口与所述循环回水接口连接，所述第二进口与所述第三水换热流道连接；或者，所述缓冲水箱设置有连通所述第一水腔的三通，所述三通分别与所述循环回水接口和所述第三水换热流道连接。

进一步的，所述第一水腔中还设置有电加热器。

进一步的，所述缓冲水箱还设置有旁通管路，所述旁通管路上设置有电磁阀和辅助水泵，所述旁通管路连通所述第一水腔和所述循环回水接口。

进一步的，还包括外壳，所述制冷回路和所述缓冲水箱位于所述外壳中，所述循环出水接口和所述循环回水接口设置在所述外壳上。

进一步的，还包括连接在一起的循环水泵和散热器，所述循环水泵和所述散热器连接在所述循环出水接口和所述循环回水接口之间。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型提供的余热增焓热泵系统，通过增加辅助换热器和缓冲水箱，从冷凝器中输出的冷媒的温度较高将进入到辅助换热器中以利用冷媒的预热加热水，而从蒸发器中输出水的水温最低，蒸发器输出的水进入到辅助换热器中，辅助换热器中的冷媒和水温差较大，能够实现快速高效的热交换，以充分的利用冷凝的余热来加热水；而从辅助换热器与循环回水接口分别进入到缓冲水箱中的水进行充分的混合，以使得缓冲水箱输出相对恒温的水，避免进入到冷凝器的水温波动范围过大而导致用户端散热器正常散热，也避免压缩机的负载波动过大而影响制冷回路正常运行，实现降低余热增焓热泵系统的能耗，并提高余热增焓热泵系统的换热效率和运行稳定性。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型余热增焓热泵系统实施例的原理图；

图2为本实用新型余热增焓热泵系统实施例的另一原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

如图1所示，本实施例余热增焓热泵系统，包括制冷回路，所述制冷回路包括连接在一起的压缩机1、蒸发器2、节流装置3和冷凝器4，其中，所述冷凝器4中设置有第一水换热流道，蒸发器2中设置有第二水换热流道，所述制冷回路还包括辅助换热器5，所述辅助换热器5中设置有冷媒流道和第三水换热流道，所述冷媒流道连接在所述节流装置3和冷凝器4的冷媒出口之间；所述余热增焓热泵系统还包括缓冲水箱6、循环出水接口101和循环回水接口102，所述循环出水接口101连接所述第一水换热流道的出水口，所述循环回水接口102分别连接所述缓冲水箱6和所述第二水换热流道的进水口，所述第二水换热流道的出水口通过所述第三水换热流道连接所述缓冲水箱6，所述缓冲水箱6连接所述第一水换热流道的进水口。

具体而言，本实施例余热增焓热泵系统在制冷回路中位于冷凝器4和节流装置3之间增加有辅助换热器5，并在循环水流路中增加缓冲水箱6。在实际使用过程中，冷凝器4中的冷媒与第二水换热流道中的水换热后，冷凝器4输出的冷媒的温度依然较高，而从循环回水接口102流入的回水温度也较高。如果依照现有技术中的方案，高温回水流回到第二水换热流道中再与冷凝器4中的冷媒进行热交换时，由于冷媒与水的温差较小，导致热量传递的较慢，从而导致能耗增大。而本实施例余热增焓热泵系统增加的辅助换热器5和缓冲水箱6，冷凝器4输出的冷媒进入到辅助换热器5中，而从循环回水接口102流入的回水部分进入到蒸发器2中的第一水换热流道中，剩余的水则直接流入到缓冲水箱6中。其中，第一水换热流道中的水与蒸发器2中的冷媒热交换以提高流回到压缩机1中的冷媒温度，从而减少压缩机1受外界环境温度的影响。而从蒸发器1的第一水换热流道输出的水进入到辅助换热器5中的第三水换热通道中与从冷凝器4输出的冷媒进一步的热交换。此时，由于第一水换热流道输出的水温很低，而辅助换热器5中的冷媒温度较高，在辅助换热器5中冷媒和水的温差较大实现两者之间高效热传递，以更加充分的利用冷媒的余热来加热水。另外，针对循环水路，第三水换热通道输出的水也进入到缓冲水箱6中与直接进入的回水进行混合后，以确保从缓冲水箱6中输送给第二换热通道的水温保持稳定，以减小进入到冷凝器4中的水温波动较大而对制冷回路的压缩机1产生的影响，以确保压缩机1能够平稳的运行。与此同时，冷凝器4配合辅助换热器5能够充分的将冷媒的热量传递给循环水，有效的降低了能耗并提高了能效。而针对蒸发器2、冷凝器4和辅助换热器5的具体表现实体，可以采用板式换热器、套管换热器等形式。

进一步的，所述循环回水接口通过第一调节阀71与缓冲水箱6连接，所述循环回水接口通过第二调节阀72与所述第二水换热流道的进水口连接，具体的，针对循环回水接口形成的两路水的流量，则通过第一调节阀71和第二调节阀72来对应的调节，具体的，当压缩机冷媒回口的温度较低时，则减小第一调节阀71的开度并增大第二调节阀72的开度，以增大进入到蒸发器2的回水量，确保有足够的回水提供热量加热蒸发器2中的冷媒；当压缩机冷媒回口的温度较高时，则增大第一调节阀71的开度并减小第二调节阀72的开度，以减小进入到蒸发器2的回水量，以合理充分的利用回水的余热。而缓冲水箱6设置有缓冲水出口（未图示），所述缓冲水出口与所述第一水换热流道的进水口连接；缓冲水箱6设置有第一进口和第二进口，所述第一进口与循环回水接口102连接，所述第二进口与所述第三水换热流道连接；或者，缓冲水箱6设置有三通，所述三通分别与所述循环回水接口102和所述第三水换热流道连接。

又进一步的，为了使得缓冲水箱6内的水充分混合，缓冲水箱6中还设置有网孔板61，所述网孔板将缓冲水箱6分隔为第一水腔（未标记）和第二水腔（未标记），所述第二水腔中还设置有温度传感器，所述循环回水接口102和所述第三水换热流道分别连通所述第一水腔，所述第二水腔连通所述第一水换热流道的进水口。具体的，从循环回水接口102直接进入到缓冲水箱6中的水与从蒸发器2进入到缓冲水箱6中的水在第一水腔中初次混合，然后流动网孔板61进行二次混合，使得第二水腔内的水温分布均匀，以确保缓冲水箱6输出的水温恒定，减小水温波动。优选地，所述第一水腔中还设置有电加热器62，在冬天启动阶段，为了加快升温速度，可以启动第一水腔62中的电加热器62。

更进一步的，本实施例余热增焓热泵系统还包括外壳100，所述制冷回路和缓冲水箱6位于所述外壳100中，所述循环出水接口104和所述循环回水接口102设置在所述外壳100上。具体的，余热增焓热泵系统输出的热水供给用户家中的散热器200，而制冷回路和缓冲水箱6等可以集中安装在外壳100中，外壳100上外露处循环出水接口104和所述循环回水接口102以用于连接用户家中的散热器200，这样，根据用户安装需要，外壳100可以安装到十室外、地下室等场所，而室内的散热器200则通过管路与循环出水接口104和所述循环回水接口102连接即可，而为了加快循环水流动，散热器200还配置有循环水泵300。

本实施例余热增焓热泵系统的控制方法，包括：供暖模式；供暖模式下，压缩机和循环水泵通电开启，循环水泵将冷凝器中的高温水送入散热器，部分热量通过散热器传递到空气中，散热器输出的水进入循环回水接口，进入循环回水接口的水分为两路，一路水直接进入缓冲水箱，另外一路水进入蒸发器，进入到蒸发器中的水与冷媒进行热交换后再进入辅助换热器，进入到辅助换热器中的水与冷媒进行热交换后再进入缓冲水箱，缓冲水箱中的水进入到冷凝器循环流动。

基于上述技术方案，可选的，如图2所示，缓冲水箱6还设置有旁通管路63，所述旁通管路63上设置有电磁阀65和辅助水泵64，所述旁通管路63连通所述第一水腔和所述循环回水接口102，具体的，在冬天外界温度过低的情况下，压缩机启动困难，此时，则先启动缓冲水箱6中的电加热器62，对于这种工况下，循环水路中则采用冰点温度更低的液体来替代水，以避免室外侧出现结冰的情况，例如可以采用防冻液等换热液体，在此不做限制。以防冻液为例，电加热器62加热缓冲水箱6中的防冻液，防冻液通过辅助水泵61流入到蒸发器2中，以在压缩机1启动前提升蒸发器2中冷媒的温度，以模拟提升环温，从而确保压缩机1能够在低温环境下正常启动。

本实施例余热增焓热泵系统的控制方法，还包括冷启动模式；冷启动模式，电加热器、电磁阀和辅助水泵通电开启，第一调节阀关闭，第二调节阀调至最大开度，电加热器加热缓冲水箱中的水，辅助水泵将缓冲水箱中的水输送至循环回水接口，进入循环回水接口的水进入蒸发器，进入到蒸发器中的水与冷媒进行热交换后经由辅助换热器进入到缓冲水箱循环流动，直至压缩机的回气温度大于设定值。

本实用新型提供的余热增焓热泵系统，通过增加辅助换热器和缓冲水箱，从冷凝器中输出的冷媒的温度较高将进入到辅助换热器中以利用冷媒的预热加热水，而从蒸发器中输出水的水温最低，蒸发器输出的水进入到辅助换热器中，辅助换热器中的冷媒和水温差较大，能够实现快速高效的热交换，以充分的利用冷凝的余热来加热水；而从辅助换热器与循环回水接口分别进入到缓冲水箱中的水进行充分的混合，以使得缓冲水箱输出相对恒温的水，避免进入到冷凝器的水温波动范围过大而导致用户端散热器正常散热，也避免压缩机的负载波动过大而影响制冷回路正常运行，实现降低余热增焓热泵系统的能耗，并提高余热增焓热泵系统的换热效率和运行稳定性。

Claims (9)

1.一种余热增焓热泵系统，包括制冷回路，所述制冷回路包括连接在一起的压缩机、蒸发器、节流装置和冷凝器，其中，所述冷凝器中设置有第一水换热流道，所述蒸发器中设置有第二水换热流道，其特征在于，所述制冷回路还包括辅助换热器，所述辅助换热器中设置有冷媒流道和第三水换热流道，所述冷媒流道连接在所述节流装置和所述冷凝器的冷媒出口之间；所述余热增焓热泵系统还包括缓冲水箱、循环出水接口和循环回水接口，所述循环出水接口连接所述第一水换热流道的出水口，所述循环回水接口分别连接所述缓冲水箱和所述第二水换热流道的进水口，所述第二水换热流道的出水口通过所述第三水换热流道连接所述缓冲水箱，所述缓冲水箱连接所述第一水换热流道的进水口。

2.根据权利要求1所述的余热增焓热泵系统，其特征在于，所述循环回水接口通过第一调节阀与所述缓冲水箱连接，所述循环回水接口通过第二调节阀与所述第二水换热流道的进水口连接。

3.根据权利要求1所述的余热增焓热泵系统，其特征在于，所述缓冲水箱中还设置有网孔板，所述网孔板将所述缓冲水箱分隔为第一水腔和第二水腔，所述第二水腔中还设置有温度传感器，所述循环回水接口和所述第三水换热流道分别连通所述第一水腔，所述第二水腔连通所述第一水换热流道的进水口。

4.根据权利要求3所述的余热增焓热泵系统，其特征在于，所述缓冲水箱设置有连通所述第二水腔的缓冲水出口，所述缓冲水出口与所述第一水换热流道的进水口连接。

5.根据权利要求3所述的余热增焓热泵系统，其特征在于，所述缓冲水箱设置有连通所述第一水腔的第一进口和第二进口，所述第一进口与所述循环回水接口连接，所述第二进口与所述第三水换热流道连接；或者，所述缓冲水箱设置有连通所述第一水腔的三通，所述三通分别与所述循环回水接口和所述第三水换热流道连接。

6.根据权利要求3所述的余热增焓热泵系统，其特征在于，所述第一水腔中还设置有电加热器。

7.根据权利要求6所述的余热增焓热泵系统，其特征在于，所述缓冲水箱还设置有旁通管路，所述旁通管路上设置有电磁阀和辅助水泵，所述旁通管路连通所述第一水腔和所述循环回水接口。

8.根据权利要求1所述的余热增焓热泵系统，其特征在于，还包括外壳，所述制冷回路和所述缓冲水箱位于所述外壳中，所述循环出水接口和所述循环回水接口设置在所述外壳上。

9.根据权利要求1-8任一所述的余热增焓热泵系统，其特征在于，还包括连接在一起的循环水泵和散热器，所述循环水泵和所述散热器连接在所述循环出水接口和所述循环回水接口之间。