CN2819111Y - 多重节流型热泵热水机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一组多重节流型热泵热水机组，它既能在低气温下正常运行又能在高气温下提升其能效比，实现全天候正常运行，而且安全可靠、环保、高效节能、运行费用低。为此，在现有单一节流型热泵热水机组的基础上设有至少一条由电磁阀与副膨胀阀或副毛细管组通过热力循环连接管串联而成的节流支路并联在所述主膨胀阀或主毛细管组出、入口两端，在机组附近还设有与对应的电磁阀线圈相连接的气温控制器。

Description

多重节流型热泵热水机组

技术领域

本实用新型涉及热泵热水机组技术领域，特别是一种多重节流型热泵热水机组。

背景技术

热泵热水机组工作原理是逆卡诺热力循环。整个热力循环过程是：电力驱动压缩机强制工质在热力循环连接管内流动，压缩机从蒸发器吸入低压气态工质，压缩机做功W转换成工质内能，使工质状态发生变化，工质经压缩后从低压气态变为高温高压气态，再流经冷凝器，高温高压气态工质在冷凝器冷凝放热释放出来的热量Q2，从冷凝器出来的高压液态工质经膨胀阀节流减压后进入蒸发器吸收蒸发器外界热量Q1后，工质从高压液态变为低压气态，再开始下一次循环。由于释放的热量Q2＝吸收的热量Q1+压缩机做功W，热泵热水器的性能系数 $\mathrm{COP}=\frac{Q2}{W}=\frac{Q1}{W}+1>1,$ 而电热水器由于完全直接消耗电能加热水，其效能比＜1，对比可知，所以热泵热水器节能降耗明显，运行费用特别低。

其中膨胀阀作为热力循环系统中的节流装置，它主要是根据蒸发器的蒸发温度去调节工质进入蒸发器的蒸发量。环境气温越高蒸发温度就越高蒸发量就越大。

现有的单一节流型热泵热水机组中作为节流装置的膨胀阀的蒸发温度调节范围是-25℃-+15℃，而热泵热水机组的一般使用环境温度范围是-5℃-40℃。这样就会出现下列两种情形：(1)如选用与压缩机匹配的膨胀阀，则在极端低环境气温下能正常工作，但在高环境气温下因调节范围的限制而无法让更多制冷工质进入蒸发器蒸发，使得热泵热水机组在高气温下能效比COP无法进一步提高。现有的热泵热水机组在25℃环境温度以上时能效比COP一般只能到3.5左右。(参考GB19577-2004《冷水机组能效限定值及能源效率等级》，机组额定制冷量≤50kw时一级能效等级要求能效比COP≥3.2)。(2)如要提升高气温下热泵热水机组的热效率就只能采用高一级别的膨胀阀加大工质流量，但在低气温时因采用了大级别的膨胀阀而无法有效节流工质，使过多的制冷工质进入蒸发器蒸发出现蒸发器表面严重结霜，影响热泵热水机组的正常工作，从而影响冬季时热水的正常供应。所以现有的热泵热水机组都采用第一种方式以满足低气温时的正常工作而牺牲高气温时的COP。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种既能在低气温下正常运行又能在高气温下提升其能效比，实现全天候正常运行，而且安全可靠、环保、高效节能、运行费用更低的多重节流型热泵热水机组。

本实用新型的目的是通过下列技术方案实现的：一种多重节流型热泵热水机组，通过热力循环连接管8依顺序将压缩机1出口、板式冷凝器2入口、板式冷凝器2出口、主膨胀阀或主毛细管组3入口、主膨胀阀或主毛细管组3出口、翅片式蒸发器6入口、翅片式蒸发器6出口、压缩机1入口相连接，形成一闭合热力循环回路，传热工质在该热力循环回路中流动，在所述蒸发器6外侧设置有风机7，板式冷凝器2接有进水管9和出水管10，在出水管上设有水温控制器11，设有至少一条由电磁阀5与副膨胀阀或副毛细管组4通过热力循环连接管8串联而成的节流支路并联在所述主膨胀阀或主毛细管组3出、入口两端，在机组附近还设有与对应的电磁阀5线圈相连接的气温控制器12。所述主膨胀阀3为与压缩机1匹配的常开状态膨胀阀。所述并联在主膨胀阀或主毛细管组3出、入口两端的节流支路数为1-3条。

本实用新型的工作过程是这样的：先将气温控制器的开启气温设定为某一固定值，当环境温度低于该设定值时，气温控制器不动作，电磁阀关闭，并联在主膨胀阀的节流支路处于打开状态，从冷凝器出来的高压液态传热工质只经主膨胀阀节流减压后进入蒸发器，这样可以保证在极端低温环境下能有效节流传热工质，不会使过多的传热工质进入蒸发器而出现蒸发器表面严重结霜现象，保证热泵热水机组的正常工作；当环境温度高于该设定值时，气温控制器动作，电磁阀开启，并联在主膨胀阀的一支或多支节流支路处于接通状态，从冷凝器出来的高压液态传热工质会同时经由主膨胀阀和节流支路进行节流减压后进入蒸发器，这样可以在高温环境下使更多的传热工质进入蒸发器蒸发，提高热泵热水机组在高温时的能效比(COP)。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)由于在热泵热水机组循环回路的主膨胀阀(或主毛细管组)两端并联有节流支路，该支路的开、闭通过设在机组附近的气温控制器对支路中的电磁阀工作状态进行控制而实现的，因而既能在低气温下正常运行，又能在高气温下提升热泵热水机组的能效比，实现全天候正常运行。

(2)本实用新型热泵热水机组运行安全可靠、环保、高效节能、运行费用较低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

通过下面实施例对本实用新型作进一步详细阐述。

参见图1所示，本实施例把气温控制器12的开启气温设定值设定为：25℃。

(1)当环境气温低于25℃时，气温控制器12不动作电磁阀5关闭。此时压缩机1从翅片式蒸发器6吸入低压气态工质，工质经压缩后从低压气态变为高温高压气态；再流经板式冷凝器2，高温高压气态工质在板式冷凝器2与水进行热交换，水吸收热量后被加热升温；从板式冷凝器2出来的高压液态工质经主膨胀阀3节流减压后进入翅片式蒸发器6吸收环境空气热量，工质从低压液态变为低压气态，再开始下一次循环。

(2)当环境气温高于25℃时，气温控制器12动作，电磁阀5打开。此时压缩机1从翅片式蒸发器6吸入低压气态工质，该工质经压缩后从低压气态变为高温高压气态；再流经板式冷凝器2，高温高压气态工质在板式冷凝器2与水进行热交换，水吸收热量后被加热升温；从板式冷凝器2出来的高压液态工质经并联的主膨胀阀3和副膨胀阀或一组毛细管4同时进行节流减压后进入翅片式蒸发器6吸收环境空气热量，工质从低压液态变为低压气态，再开始下一次循环。

经过本实用新型的双重节流型热泵热水机组在25℃气温的COP已由原来改进前的3.35提升到现在改进后的4.8，在35℃以上的高气温下更高达5.2以上。

Claims (3)

1、一种多重节流型热泵热水机组，通过热力循环连接管(8)依顺序将压缩机(1)出口、板式冷凝器(2)入口、板式冷凝器(2)出口、主膨胀阀或主毛细管组(3)入口、主膨胀阀或主毛细管组(3)出口、翅片式蒸发器(6)入口、翅片式蒸发器(6)出口、压缩机(1)入口相连接，形成一闭合热力循环回路，传热工质在该热力循环回路中流动，所述蒸发器(6)外侧设置有风机(7)，板式冷凝器(2)接有进水管(9)和出水管(10)，在出水管上设有水温控制器(11)，其特征在于：设有至少一条由电磁阀(5)与副膨胀阀或副毛细管组(4)通过热力循环连接管(8)串联而成的节流支路并联在所述主膨胀阀或主毛细管组(3)出、入口两端，在机组附近还设有与对应的电磁阀(5)线圈相连接的气温控制器(12)。

2、根据权利要求1所述的一种多重节流型热泵热水机组，其特征在于：所述主膨胀阀(3)为与压缩机(1)匹配的常开状态膨胀阀。

3、根据权利要求1所述的一种多重节流型热泵热水机组，其特征在于：所述并联在主膨胀阀或主毛细管组(3)出、入口两端的节流支路数为1-3条。