专利名称：一种热泵式制热、制冰方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热泵式制热、制冰方法和装置，特别是能够利用水相变热同时提供热水 或暖气和冰块的方法和装置。
背景技术：
目前，为了节省能源， 一些热泵式制热器的研究利用热泵制热的技术方案很多，归纳起 来有两种， 一是空气源热泵，二为水源热泵，这两者的节能原理却是一样的，即利用热泵吸 收空气或水的低品位热来产生高品位热，如一公斤的水，温度每降一度可放出一大卡的热能， 那么从常温的2(TC，降到rc，热泵的蒸发器可获得19大卡的热能，经热泵循环到冷凝器， 在热泵冷凝器上可将1公斤的2(TC的水加温到39°C，可供人们的生活所需，可当热泵的蒸 发器结冰了，阻碍了传热，则热泵系统就不能正常工作了，这使热泵式的机器，不仅耗能， 还会产生很多使用问题。近年来一些文献也公开了一些节能的热泵式制冷(制热)器，例如 中国专利公开了以下的技术1、 申请号200720091885申请日2007/09/18 公告号201093803授权日2008-7-30 授权公告日2008-7-30发明名称多机并联三联供水源热泵空调机组，发明人郭党生;李继军;李承宾;张建齐，申请人济源市贝迪地能中央空调设备有限公司，申请人地址河南 省济源市亚桥乡罡头村口，文摘 一种集制冷、制热、制造生活热水三种功能为一体的多机 并联三联供水源热泵空调机组。它是采用3 8台高效涡旋压縮机并联使用；并且冷凝器采用两台冷凝器串联或并联使用，或者采用一台成倍加大的单台冷凝器。制冷、制热、制造生 活热水， 一机多用，减少初投资，显著提高空调机组部分负荷时的能效比，并实现全年不间 断制造生活热水。2、 申请号200720003768申请日2007/01/28 公告号201081401授权日2008-7-2 授权公告日2008-7-2发明名称 一种低品位余热回收热泵热水装置发明人高秀峰;罗聪;张志祥申请人扬州日利达有限公司申请人地址江苏省扬州市江阳工业园朱塘路扬州日利达有限公司文摘 一种低品位余热回收热泵热水装置，用于回收30 50'C废水中的热量以制取55t:以上的清洁热水。装置主要包括一个预热器、 一个蒸发器、两个冷凝器、两台独立的压缩机、两个制冷剂膨胀元件、两台水泵、及其他附属部件。通过制冷剂管路和水管路 将上述部件连接成一个系统，形成废水、清水、制冷剂三个封闭回路。废水在预热器中与清 洁冷水换热后进入蒸发器，被制冷剂进一步吸热后排放，经预热器初步升温的清水再先后流经低温冷凝器和高温冷凝器而逐步被加温至要求的温度。制冷回路充注有常规的H C F C制 冷剂，由压縮机抽吸在制冷回路中形成两个蒸气压縮式制冷循环。两台水泵的作用是分别给废水和清水加压，以克服换热器和管路压力损失。3、 申请号92110270申请日1992/09/1
公开日1994/03/23 公告日公开号1084266公告号授权日授权公告日发明名称制冷热泵热水机，发明人王博;何群 申请人:王博申请人地址北京市黄寺大街24号，文摘 一种制冷、制热的联合系统一制 冷热泵热水机，包括压缩机、冷凝器、过冷器、节流器、蒸发器、水箱、节流阀等部分，其 特点是制冷剂在冷凝器中与水箱中的水及在过冷器中与由节流阀流入水箱中的水进行热交 换，充分利用致冷剂被压縮后释放出的热量制取热水，同时很好地满足了制冷机中冷凝过程 的放热要求。该发明利用传统热泵制冷方式通常废弃的热量制取热水，并且能较大幅度地提 高制冷系数，节约了能源。该发明结构简单，造价低，适用于开发新型的低耗电、多功能家 用电冰箱或冷风机。4、 申请号92210881申请日1992/05/12，公开号公告号2120305授权日1993-5-20 授权公告日1993-7-7发明名称制冷制热两用冰箱发明人王学军;费文伯;李凯峰;于伟星申请人王学军申请人地址辽宁省沈阳市和平区三好街五一大院文摘 一种制冷制 热两用冰箱，除了有一个原冰箱的制冷系统外，增加了附加蒸发板、换向阀、过滤器，利用 原压縮机和冷凝器构成热泵循环系统，利用水泵对两个水箱中的水进行循环加热，每天可提供50^60'C的热水3040升，由于在压縮机壳体内设有循环水管，可改善压缩机工作环境， 延长使用寿命，并能节省用电。上述公开的中国专利对热泵的使用提供了一些节能措施，但是都是在普通低品位热上做 文章，冬天使用会使机组效能降低。发明内容本发明的目的是提供一种适合家庭使用的，利用常温水作为热源，特别是能够利用水相 变热能够同时提供热水或暖气和冰块的的方法和装置。本发明热泵式制热、制冰的方法是这样实现的采用两套或多套热泵组串联，通过利用 水的相变热，将其中一套热泵的压縮机的冷凝器用于制热水或暖气，另一套热泵的压縮机的 蒸发器用于制冰。其依据的原理是由于一公斤水从液态变为固态(冰)，可放出80大卡的 热能，远比水在液态下，温度每降一度，才放出1大卡，要高得多，为此我们就专门制出这 样的热泵式制热、制冰装置，包括压縮机、冷凝器、蒸发器、节流器。本发明所述的装置可以用一或多套压缩机机组，两套机组的连接方式是A压縮机的冷 凝器用于制热水或暖气，B压縮机的蒸发器用于制冰，A压缩机的蒸发管内套接B压縮机的冷 凝器管，形成中间热交换器，A压縮机的制冷剂出口经管路接到冷凝器，经节流阀到达中间 热交换器，然后接回到A压缩机入口； B压縮机制冷剂出口经四通阀接中间热交换器，经节流 阀接到蒸发制冰器管路和四通阀最后接回到B压缩机入口 。以上所述的A压縮机的制冷剂冷凝器为套管式冷凝器、板式换热器或散热式翅片，置入 水中可得到热水，置于空中加一电扇，可得暖气。B压缩机蒸发器制成制冰器，将水吸热后变为固体冰块。以上所述的B压縮机的蒸发器内部设有容器(小圆或方格)，小格内盛水，小格外用蒸发管环绕，以便制冰；将B压缩机出入口接四通阀的作用是当需要取出冰块时，将蒸发器转换 变成冷凝器，压縮机运转产生热量，使冰块表面融化后可以方便取出。由于本装置高低温差大，为保证机组处于最优工作状态，故设高温和低温两压缩机。如 果能够改进压縮机和热机结构及其制冷剂，压縮机在大温差时能工作，可以只用一组压縮机。制冰用水可以是自来水、生活废水等，夏天，取出的冰可用于房间降温，冬天B压缩机 的蒸发器用废水结冰后可以扔掉，不会对机组和生活产生影响。本发明的原理是依据每公斤水结冰会放出80大卡热量，将B压縮机的蒸发器用于制冰， 压缩机的作用是将制冷剂从气态压縮为液态，这将产生大量的热，我们在压縮机和冷凝器的 管路外用水包围来吸收这些热量，使水温升高，以达到淋浴用的热水。或者风扇吹冷凝管， 可得暖气，制冷剂从压縮机出来到冷凝器，经毛细管后，在蒸发器里制冷剂从液态变为气态， 这需吸收大量的热，于是蒸发器中的水被吸热后变冰，气态后的制冷剂又回到压縮机压缩， 形成一个热力循环。而A压縮机的冷凝器用于制造热水或暖气，使电能得到充分的利用，比 现有家庭各单独使用的电热水器节省电能4-12倍。与现有技术相比，本发明最突出的实质性特点和显著的进步是1、 充分利用水变冰将放出大量热能的特性，利用热泵技术，对水这一特性进行放热和 吸热的系统设计，使传统热泵结冰这一负作用成为正作用，减少传统水源热泵用水量大，冷 源浪费的问题，让最普通的水能为人类的节能作出贡献，特别节能的产品，能大范围的推广 应用，以应对日益高涨的能源价格。2、 水变冰放出的热量可以做热水器，或者暖气机，水变冰的冰块，从制冰器内取出， 可给用于人们的生活，特别适合销售饮料的小商行或商店。3、 本热泵式制热、制冰机可以达到节电4-6倍的效果。如热和冰能同时使用，则节能更 能达到8倍以上，也即用2-3KW的功率，可达到12KW的效果，节电非常可观。
图l是本热泵式制热、制冰装置一种实施结构图(热水)。 图2是热泵式制热、制冰装置的另一种实施结构图(暖气)。
具体实施方式
如图1所示，本热泵式制热、制冰器是制造热水的装置，热水器2可以安放在浴室外， 自来水接热水器2进水口，在出水口可获得热水，制冷剂A压縮机1的制冷剂出口经管路 到套管式热水器2 (冷凝器)产生放热，然后管路经过节流阀4到达中间热交换器3蒸发吸 热，从中间热交换器3回到A压縮机1， B压縮机7的制冷剂出口四通阀6到中间热交换器 冷凝放热，后经节流阀到制冰器(蒸发器吸热)管路回四通阀6到B压縮机7;四通阀6的 作用是将冷热换向，用于取出制冰器的冰。如图2所示，本热泵式制热、制冰器是制造暖气(热风)的装置，A压縮机l的制冷剂出 口经管路到冷凝器2 (采用散热式翅片)产生放热，然后管路经过节流阀4到达中间热交换器 3蒸发吸热，从中间热交换器3回到A压缩机1， B压縮机7的制冷剂出口四通阀6到中间热交换器冷凝放热，后经节流阀到制冰器(蒸发器吸热)管路回四通阀6到B压縮机7;四通阔6的作 用是将冷热换向，用于取出制冰器的冰。本热泵式制热、制冰器作为热水器使用时，设每人每次洗澡10分钟，每分钟5升水， 从5度提升到40度，则总需热量1750大卡，因每公斤的水结冰可放出80大卡的热量，所 以用21公斤的水结冰，可满足要求。结冰用的水，夏天可以用自来水，结冰后取出用于生 活，冬天可以用洗澡时落下的废水。结冰后取出扔掉。以下再陈述各个流体的流动过程，以便更好理解本发明的工作原理 制冷剂的流程为A压縮机l—套管式冷凝器2 (加热水)一A节流阀4—蒸发器3 (中间热交换器)一A压 縮机l。B压縮机7—(四通阀6)—冷凝器3 (中间热交换器)一B节流阀5—蒸发器8 (制冰器) —(四通阀6) —B压縮机。
权利要求
1、一种热泵式制热、制冰方法，其特征在于采用两套或多套热泵组串联，通过利用水的相变热，将其中一套热泵的压缩机的冷凝器用于制热水或暖气，另一套热泵的压缩机的蒸发器用于制冰。
2、 如权利要求l所述的热泵式制热、制冰方法所采用的装置，包括压縮机、冷凝器、蒸发器、换热器和节流器，其特征在于它使用AB两台压缩机、AB两套换热器和AB两套节流 器，A压縮机(1)的冷凝器(2)用于制造热水或暖气，B压缩机制冷剂的蒸发器(8)用于 制冰，A压縮机(1)制冷剂的冷凝器(2)采用套管式冷凝器，A压縮机(1)的制冷剂蒸发 管内套接B压縮机(7)的冷凝器管(2)， A压縮机(1)的制冷剂出口经管路接到冷凝器(2)， 经节流阀(4)到达中间热交换器(3)，然后接回到A压縮机(1)入口； B压縮机(7)制冷 剂出入口经四通阀(6)接中间热交换器(3)冷凝，经节流阀(5)接到蒸发器(8)和四通 阀(5)最后接回到B压縮机(1)入n。
3、 根据权利要求2所述的热泵式制热、制冰装置，其特征在于所述的A压縮机(1)的 制冷剂冷凝器(2)为套管式热水器、板式换热器或散热式翅片。
4、 根据权利要求2所述的热泵式制热、制冰装置，其特征在于所述的蒸发器(8)内 部设有容器，容器内盛水，容器外用蒸发管环绕。
5、 根据权利要求2所述的热泵式制热、制冰装置，其特征在于所述的套管式热水器(2) 的制冷剂管为盘管，盘绕成圆体或长方体结构。
6、 根据权利要求2所述的热泵式制热、制冰装置，其特征在于所述的热泵式制热、制 冰机为即热式热泵热水器。
全文摘要
本发明公开了一种能够利用水相变同时提供热水或暖气和冰块的方法和装置，它采用两套或多套热泵组串联，通过利用水的相变能，将其中一套热泵的压缩机的冷凝器用于制热水或暖气，另一套热泵的压缩机的蒸发器用于制冰，本热泵式制热、制冰设备能够同时提供冷气、热水或暖气，还可以根据需要制出冰块，使电能得到充分的利用，比现有家庭各单独使用的一套空调和热水器节省电能4-12倍。
文档编号F25C1/00GK101403540SQ20081007392
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月18日 优先权日2008年11月18日
发明者华 黄 申请人:华 黄