CN215983330U - 一种中间介质无动力设备循环的水源热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中间介质无动力设备循环的水源热泵机组，包括压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器，蒸发器内设置制冷剂蒸发组件和热源水换热组件，压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器制冷剂蒸发组件组成制冷剂循环，实现制冷剂从低温热源水吸收热量传递给被加热介质。蒸发器内的两个组件外充装中间介质，热源水的热量依次经过热源水换热组件、中间换热介质、制冷剂蒸发组件传递给制冷剂。本实用新型解决了污水等脏污腐蚀介质对换热组件腐蚀后进入制冷剂循环系统的问题，提高了水源热泵运行可靠性；简化机组系统、降低安装要求、减少投资，减少故障点和维护工作量；中间换热介质可储存一部分热量，扩大了水源热泵的负荷适应范围。

Description

一种中间介质无动力设备循环的水源热泵机组

技术领域

本实用新型涉及水源热泵领域，尤其涉及一种中间介质无动力设备循环的水源热泵机组。

背景技术

热泵是一种节能、环保的制热设备，它基于逆卡诺循环原理，利用电力或热源驱动，将大量不易利用的低温热能转换成可使用的高温热能。热泵按所利用的低温热能可分为空气源热泵、水源热泵、地源热泵。水源热泵的低温热能可以采用地下水、地表水、冷却塔水、城市污水、工业污水等，由于水源热泵的低温热能水流量一般比较稳定，且水温受环境温度影响小，因此水源热泵全年运行工况稳定，能效比高，并且室内室外均可安装，得到了广泛使用。

水源热泵利用的各种污水一般带有一定的腐蚀性，容易对热泵的蒸发器或冷凝器(热泵制冷时)造成腐蚀；污水中还有杂质，易使蒸发器或冷凝器内发生堵塞或结垢现象。如果换热器腐蚀泄露，污水将进入制冷剂循环系统内，导致压缩机等部件报废，造成极大的损失；若水源热泵产生结垢堵塞，还将影响水源热泵运行的稳定性。

现有技术一般在污水进入水源热泵前增加一个中间介质循环系统，包括污水-中间介质(一般为清水软化水)换热器、中间介质泵、中间介质水箱或中间介质定压补水装置、阀门及管道等，由污水与中间介质换热后，中间介质再进入热泵内。这样不但提高了机组复杂度，增加了故障点，降低了机组运行稳定性，增加了投资成本，机组外型尺寸的增大也对安装条件提出了更高的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种中间介质无动力设备循环的水源热泵机组，解决以上技术问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种中间介质无动力设备循环的水源热泵机组，包括：

压缩机；

冷凝器，所述冷凝器的制冷剂入口与所述压缩机的制冷剂出口连接；

节流元件，所述节流元件的制冷剂入口与所述冷凝器的制冷剂出口连接；

蒸发器，所述蒸发器为二次间壁式换热器，所述蒸发器包括：

制冷剂蒸发组件，所述制冷剂蒸发组件的第一端连接所述压缩机的制冷剂入口，所述制冷剂蒸发组件的第二端连接所述节流元件的制冷剂出口；

热源水换热组件，通过中间换热介质与所述制冷剂蒸发组件进行换热。

优选地，所述制冷剂蒸发组件设置于所述蒸发器的内部上端，所述热源水换热组件设置于所述蒸发器的内部下端。

优选地，所述蒸发器为单一腔体；

所述制冷剂蒸发组件、所述中间换热介质和所述热源水换热组件均设置于所述单一腔体内。

优选地，所述蒸发器包括第一腔体和第二腔体；

所述制冷剂蒸发组件置于所述第一腔体内，所述热源水换热组件置于所述第二腔体内。

优选地，所述第一腔体与所述第二腔体之间通过流通管连接，所述中间换热介质于所述第一腔体、所述流通管和所述第二腔体内流动。

优选地，所述冷凝器为一次间壁式换热器或二次间壁式换热器。

有益效果：本实用新型的蒸发器或/和冷凝器采用二次间壁换热时，污水等较脏污、腐蚀性较强的介质在蒸发器或冷凝器内通过两组换热组件才能和制冷剂进行换热，由于两组换热组件同时损坏的几率较小，解决了换热组件腐蚀导致污水等脏污腐蚀介质进入制冷剂循环系统的问题，提高了水源热泵运行的可靠性；简化了机组系统、降低了安装要求、减少了投资，也大大减少了故障点和维护工作量；两组换热组件可以针对制冷剂、污水、被加热介质的不同特性选择不同的结构型式和材质，有效地解决腐蚀、磨损、结垢和堵塞问题，保证了水源热泵的安全稳定运行；中间换热介质可储存一部分热量，减少水源热泵的运行时间，增加机组运行的稳定性，扩大水源热泵机组的负荷适应范围。

附图说明

图1为本实用新型的实施例一的水源热泵机组结构示意图；

图2为本实用新型的实施例二的水源热泵机组结构示意图。

图中：1、压缩机；2、冷凝器；21、制冷剂冷凝组件；22、被加热介质换热组件；3节流元件；4、蒸发器；41、制冷剂蒸发组件；42、热源水换热组件。

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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

如图1所示，本实用新型提供了一种中间介质无动力设备循环的水源热泵机组，包括：

压缩机1；

冷凝器2，冷凝器2的制冷剂入口与压缩机1的制冷剂出口连接；

节流元件3，节流元件3的制冷剂入口与冷凝器2的制冷剂出口连接；

蒸发器4，蒸发器4为二次间壁式换热器，蒸发器4包括：

制冷剂蒸发组件41，制冷剂蒸发组件41的第一端连接压缩机1的制冷剂入口，制冷剂蒸发组件41的第二端连接节流元件3的制冷剂出口；

热源水换热组件42，通过中间换热介质与制冷剂蒸发组件41进行换热。

可补充的是，

蒸发器4采用真空相变式蒸发器或满液式蒸发器；

冷凝器2采用真空相变式冷凝器或满液式冷凝器；

压缩机1为涡旋式压缩机、活塞式压缩机、离心式压缩机、单螺杆式压缩机、双螺杆式压缩机中的任意一种；

压缩机1为全开式压缩机、半封闭式压缩机或全封闭式压缩机其中的任意一种；

蒸发器4和冷凝器2为板式换热器、管壳式换热器、套管换热器、高效罐中的任意一种；

节流元件3为毛细管、节流孔板、热力膨胀阀、电子膨胀阀中的任意一种。

作为本实用新型一种优选的实施方式，还包括制冷剂，制冷剂依次从蒸发器4内的制冷剂蒸发组件41流至压缩机1、冷凝器2、节流元件和制冷剂蒸发组件41，完成制冷剂的热力循环。

实施例一

如图1所示，蒸发器4为二次间壁式换热器，制冷剂蒸发组件41设置于蒸发器4的内部上端，热源水换热组件42设置于蒸发器4的内部下端。

作为本实用新型一种优选的实施方式，蒸发器4为单一腔体，制冷剂蒸发组件41、中间换热介质和热源水换热组件42均设置于单一腔体内，蒸发器4采用满液式换热器，即中间换热介质淹没了制冷剂蒸发组件41、热源水换热组件42。

作为本实用新型一种优选的实施方式，冷凝器2为一次间壁式换热器；

作为本实用新型一种优选的实施方式，冷凝器2采用满液式冷凝器；

作为本实用新型一种优选的实施方式，压缩机1为涡旋式压缩机；

作为本实用新型一种优选的实施方式，压缩机1为全封闭式压缩机；

作为本实用新型一种优选的实施方式，蒸发器4为管壳式换热器，冷凝器2为套管换热器；

作为本实用新型一种优选的实施方式，节流元件3为电子膨胀阀。

水源热泵机组的工作原理为：

系统内充装有制冷剂，低温低压的制冷剂液体进入制冷剂蒸发组件41 内，与蒸发器4内充装的中间换热介质换热，中间换热介质再与热源水换热组件42内的热源水换热；制冷剂液体通过中间换热介质吸收热源水的热量形成低温低压的制冷剂蒸汽；

低温低压的制冷剂蒸汽进入压缩机1内，并在压缩机1内压缩成为高温高压的制冷剂蒸汽；

高温高压的制冷剂蒸汽再进入到冷凝器2中与被加热介质换热后冷凝成为高压的制冷剂液体，被加热介质可以是采暖水、生活生产用热水、及其它工艺上需要被加热的介质；

高压的制冷剂液体经过节流元件3后形成低温低压的制冷剂液体，再次进入蒸发器4中的制冷剂蒸发组件41内，完成一个制冷剂的热力循环。

实施例二

如图2所示，蒸发器4和冷凝器2均为二次间壁式换热器。

作为本实用新型一种优选的实施方式，蒸发器4和冷凝器2采用真空相变式换热器，即中间换热介质只淹没位于蒸发器4和冷凝器2内部下端的组件，中间介质液面之上的内部上端组件外为真空状态，通过中间换热介质的蒸发、冷凝进行热量的传递。

热源水换热组件42位于蒸发器4内部下端，制冷剂蒸发组件41位于蒸发器4内部上端，热源水换热组件42外充装有液态的中间换热介质，中间换热介质液面在制冷剂蒸发组件41下，中间换热介质液面的上方空间为真空。

制冷剂冷凝组件21在冷凝器2内部下端，被加热介质换热组件22在冷凝器2内部上端，制冷剂冷凝组件21外充装有液态的中间换热介质，中间换热介质液面在被加热介质换热组件22下，换热介质液面的上方空间为真空。

水源热泵机组的工作原理为：

热源水进入蒸发器4的热源水换热组件42内对中间换热介质进行加热，中间换热介质蒸发形成蒸汽，中间换热介质蒸汽上升到制冷剂蒸发组件41 外冷凝，使得低温低压的制冷剂液体蒸发成为低温低压的制冷剂蒸汽，中间换热介质蒸汽放热后冷凝成为液态下降再次回到热源水换热组件42外，完成一个蒸发器4内中间换热介质循环。

低温低压的制冷剂蒸汽经压缩机1压缩成为高温高压的制冷剂蒸汽，进入冷凝器2的制冷剂冷凝组件21内，使中间换热介质得到加热，中间换热介质蒸发形成蒸汽，中间换热介质蒸汽上升到被加热介质换热组件22外冷凝，加热被加热介质，中间换热介质蒸汽放热后冷凝成为液态下降再次回到制冷剂冷凝组件21外，完成一个冷凝器2内中间换热介质循环。

综上，本实用新型的中间介质无动力设备循环的水源热泵机组优点为：

(1)蒸发器或冷凝器采用二次间壁换热时，污水等较脏污、腐蚀性较强的介质在蒸发器或冷凝器内通过两组换热组件才能和制冷剂进行热交换，两组换热组件同时损坏的概率较小，解决了对换热组件腐蚀导致污水等脏污腐蚀介质进入制冷剂循环系统的问题，提高了水源热泵运行的可靠性；

(2)蒸发器或冷凝器采用二次间壁换热时，使得污水等脏污腐蚀介质直接进入热泵机组，省去脏污腐蚀介质-中间介质换热器、中间介质泵、中间介质水箱或中间介质定压补水装置、阀门及管道等，简化了机组系统、降低了安装要求、减少了投资，也大大减少了故障点和维护工作量；

(3)蒸发器或冷凝器采用二次间壁换热时，内部充装中间换热介质，可以储存一部分热量，减少水源热泵的运行时间，增加机组运行的稳定性，扩大水源热泵机组的负荷适应范围；

(4)蒸发器或冷凝器采用二次间壁换热时，各自两组换热组件可以选择不同的类型、结构型式、流道几何特征和材质，可以分别满足制冷剂、污水、被加热介质对换热组件的不同要求，从而可有效地解决水源热泵的腐蚀、磨损、结垢和堵塞问题，保证了水源热泵的安全稳定运行。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种中间介质无动力设备循环的水源热泵机组，其特征在于，包括：

压缩机；

冷凝器，所述冷凝器的制冷剂入口与所述压缩机的制冷剂出口连接；

节流元件，所述节流元件的制冷剂入口与所述冷凝器的制冷剂出口连接；

蒸发器，所述蒸发器为二次间壁式换热器，所述蒸发器包括：

制冷剂蒸发组件，所述制冷剂蒸发组件的第一端连接所述压缩机的制冷剂入口，所述制冷剂蒸发组件的第二端连接所述节流元件的制冷剂出口；

热源水换热组件，通过中间换热介质与所述制冷剂蒸发组件进行换热。

2.根据权利要求1所述的一种中间介质无动力设备循环的水源热泵机组，其特征在于，所述制冷剂蒸发组件设置于所述蒸发器的内部上端，所述热源水换热组件设置于所述蒸发器的内部下端。

3.根据权利要求1所述的一种中间介质无动力设备循环的水源热泵机组，其特征在于，所述蒸发器为单一腔体；

所述制冷剂蒸发组件、所述中间换热介质和所述热源水换热组件均设置于所述单一腔体内。

4.根据权利要求1所述的一种中间介质无动力设备循环的水源热泵机组，其特征在于，所述蒸发器还包括第一腔体和第二腔体；

所述制冷剂蒸发组件置于所述第一腔体内，所述热源水换热组件置于所述第二腔体内。

5.根据权利要求4所述的一种中间介质无动力设备循环的水源热泵机组，其特征在于，所述第一腔体与所述第二腔体之间通过流通管连接，所述中间换热介质于所述第一腔体、所述流通管和所述第二腔体内流动。

6.根据权利要求1所述的一种中间介质无动力设备循环的水源热泵机组，其特征在于，所述冷凝器为一次间壁式换热器或二次间壁式换热器。

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