一种双源高温热泵热水机组的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种双源高温热泵热水机组，包括压缩机、高效换热器以及保温水箱，压缩机出口端与高效换热器入口端之间的管道上连接四通阀，高效换热器出口端与空气源高温热泵或水源高温热泵的入口端之间的管道上依次设有储液罐、过滤器以及热力膨胀阀，空气源高温热泵或水源高温热泵的出口端与压缩机入口端之间的管道上依次连接有所述四通阀和分离器并最终形成闭式的制冷剂循环系统；保温水箱中的冷水通过装有循环泵的循环管道与高效换热器进行换热，空气源高温热泵与水源高温热泵之间为可切换的。本实用新型利用了环境较高的空气温度或稳定的水源温度使设备在加工高温热水时，获得相对稳定的高温热水，且设备的制热效率都在3倍以上。
【专利说明】 一种双源高温热泵热水机组
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及ー种热泵热水机组，尤其是涉及一种双源高温热泵热水机组。【背景技术】
[0002]高温热水用于许多エ业生产生活中，例如皮革制造行业、电镀行业、屠宰行业、印染行业都需要用到高温热水，生活中的洗衣行业，洗碗行业也会用到高温热水。而在现阶段，90°C以上的高温热水的主要来源是通过电热水器，燃煤锅炉、燃气锅炉来获取。采用空气源热泵机组制取90度以上的高温热水，其原理是通过压缩机驱动制冷剂在蒸发器中运行来吸收空气中的热量，当空气温度过低时，换热效率会下降。
[0003]采用传统方式燃煤、燃气、烧材、电加热来加工90°C -100°C的热水已经逐渐暴露出种种不足:
[0004]1、采用煤、气、材燃烧消耗大量能源，产生CO2等温室气体，是温室效应的罪魁祸首，产生氮化物和硫化物造成酸雨等灾害；
[0005]2、传统的燃煤锅炉热效率只有70%不到，热量损耗相当大，另ー方面由于热水温度高，传统设备的保温效果相当差，进ー步加大了热损失，增加耗能。
[0006]3、采用电热水器来提供高温热水，由于每度电的单位热值只有860大卡，直接通过电阻丝发热用电量相当大，能源费用高。
[0007]4、空气源高温热泵热水机组在加工高温热水的过程中受到环境温度的影响，当气温越低时，在相同耗能的情况下，高温热水量越少。因而空气源高温热泵受环境温度的影响较大。
实用新型内容
[0008]本实用新型设计了一种双源高温热泵热水机组，其解决的技术问题是空气源高温热泵在低温环境运行吋，能效相对偏低。
[0009]为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用了以下方案:
[0010]一种双源高温热泵热水机组，包括压缩机(I)、高效换热器(3 )、
[0011]以及保温水箱(4)，压缩机(I)出口端与高效换热器(3)入口端之间的管道上连接四通阀(2)，高效换热器(3)出口端与空气源高温热泵或水源高温热泵入口端之间的管道上依次设有储液罐(6)、过滤器(7)以及热力膨胀阀(8)，空气源高温热泵或水源高温热泵出口端与压缩机(I)入口端之间的管道上依次连接有所述四通阀(2)和分离器(10)并最终形成闭式的制冷剂循环系统；保温水箱(4)中的冷水通过装有循环泵(5)的循环管道与高效换热器(3)进行换热，空气源高温热泵与水源高温热泵之间为可切換的。
[0012]进ー步，空气源高温热泵包括风机(19)和空气换热式蒸发器(20)，空气换热式蒸发器(20)的制冷剂输入管道与热カ膨胀阀(8)输出端连接，并且设有第三电磁阀(15);空气换热式蒸发器(20)的制冷剂输出管道与四通阀(2)的一个输入端ロ连接，并且设有第四电磁阀(16)。[0013]进ー步，水源高温热泵包括水换热式蒸发器(14)，水换热式蒸发器(14)通过进水管(12)和出水管(13)形成循环水路，水为地表水、地下水或空调水系统产生的冷冻水；水换热式蒸发器(14)的制冷剂输入管道也与热カ膨胀阀(8)输出端连接，并且设有第二电磁阀(10);水换热式蒸发器(14)的制冷剂输出管道与四通阀(2)的一个输入端ロ连接，并且设有第五电磁阀(17);空气换热式蒸发器(20)的制冷剂输出管道和水换热式蒸发器(14)的制冷剂输出管道共用四通阀(2)的一个输入端ロ。
[0014]进ー步，高效换热器(3)包括多个换热单元(31)，多个换热单元(31)通过管道串联连接。
[0015]进ー步，循环管道包括上循环管道和下循环管道，所述循环泵(5)设置在下循环管道上，保温水箱(4)中的冷水从下循环管道进入高效换热器(3)中，从上循环管道返回至保温水箱(4)中。
[0016]进一歩，还包括卸压管道，所述卸压管道两端分别连接在热カ膨胀阀(8)进ロ端和出口端的管道上，所述卸压管道上设有电磁阀(9 )。
[0017]该双源高温热泵热水机组与现有热泵热水机组相比，具有以下有益效果:
[0018](I)本实用新型由于空气源高温热泵与水源高温热泵之间为可切換的，利用了环境较高的空气温度或稳定的水源温度使设备在加工高温热水时，获得相对稳定的高温热水，且设备的制热效率都在3倍以上，大大提高了换热效率，节省了能量。
[0019](2)本实用新型在夏季无中央空调水系统的情况下，可以设定为空气源高温热泵热水模式，由于环境温度高，可以获取稳定的高温热水。
[0020](3)本实用新型在冬季格外寒冷的地方，可以设定为水源高温热泵热水模式，由于地下水(地表水)的水温相对比较稳定，特别是地下水，常年温度都在12°C以上，设备在运行时不受环境温度的影响，即使在-30°C的环境，通过水源高温热泵热水机组加工90°C以上的高温热水其能效COP值依然在3.0以上。
[0021](4)本实用新型在夏季有中央空调水系统的情况下，可以直接设定为水源高温热泵模式来加工热水，通过吸收空调水系统中冷冻水回水12度的温度直接获取高温热水，设备在加工高温热水的过程同时也将流经设备的冷冻水回水的温度降低，提高中央空调制冷系统的效率，这样设备就同时起到了制取高温热水及制冷的双重效果，运行节能。当空调处于换季时，可以将主机设定为空气源高温热泵热水模式，设备与空气进行换热，依然可得到稳定的高温热水，当温度降于零度以下时，重新设定为水源高温热泵模式，设备同水进行热效换，换热效率高。
[0022](5)本实用新型解决了空气源高温热泵在低温环境运行吋，能效相对偏低的问题。也避免了燃煤、燃气、烧材对一次能源的过度开采，没有任何有害毒素排放，符合国家的可持续发展道路，可以完全替代电热水器、煤锅炉、燃气锅炉。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1:本实用新型双源高温热泵热水机组的系统原理图。
[0024]附图标记说明:
[0025]I一压缩机；2 —四通阀；3 —闻效换热器；31—换热单兀；4一保温水箱；5—循环泵；6—储液_ ;7—过滤器；8—热カ膨胀阀；9一第一电磁阀；10—第二电磁阀；11 一循环泵；12—进水管；13—出水管；14一水换热式蒸发器；15—第三电磁阀；16—第四电磁阀；17—第五电磁阀；18—分离器；19一风机；20—空气换热式蒸发器。
【具体实施方式】
[0026]下面结合图1，对本实用新型做进一步说明:
[0027]双源高温热泵热水机组主要有压缩机1、四通阀2、高效换热器3、保温水箱4、循环泵5、储液罐6、过滤器7、热力膨胀阀8、第一电磁阀9、第二电磁阀10、循环泵11、进水管12、出水管13、水换热式蒸发器14、第三电磁阀15、第四电磁阀16、第五电磁阀17、分离器18、风机19以及空气换热式蒸发器20等主要部件组成。所有主要部件通过铜管连接组成一个闭式的高温制冷剂循环系统。
[0028]设备采用控制板控制，依据使用环境可灵活选用两个不同的控制运行模式分别如下:
[0029]1、空气源高温热泵热水模式(适用于环境温度在10°C以上的情况下):
[0030]其运行时的流程依次为:第二电磁阀10、第五电磁阀17不通电常闭、第三电磁阀15、第四电磁阀16通电常开。空气换热式蒸发器20上的风机19启动运行10秒后，循环泵5开始运行30秒后，压缩机I开始运行，在运行的过程中，吸收来自空气换热式蒸发器20的低温低压制冷剂后，压缩机I将制冷剂压缩成高温高压的气态，其制冷剂温度最高可达到145°C，高温高压的制冷剂通过四通阀2流经高效换热器3时开始释放热量，通过循环泵5带动保温水箱4中的水循环到高效换热器3，冷水被一次性加热到90°C至100°C之间流入保温水箱4进行储存。
[0031]高温高压制冷剂温度降低出现气液混合状态，在制冷剂流经储液罐6时，对小部分液态制冷器进行储存，大部分气态制冷剂在流经过滤器7时，制冷剂中的杂质进一步清洁掉，增强系统的稳定性，系统内的制冷剂通过热力膨胀阀8截流后变成低温低压的气态状态，最低温度达到_30°C。
[0032]低温低压制冷剂经过空气换热式蒸发器20时，通过风机19不断带动空气通过空气换热式蒸发器20，空气与空气换热式蒸发器20内部制冷剂在温差的作用进行热交换，空气的温度进一步降低排出室外，低温制冷剂吸热形成气液态，通过四通阀2回到分离器18，将一小部分液态制冷剂储存，大部分低温气态制冷剂又重新回到压缩机1，如此反复循环。
[0033]保温水箱4的温度达到设定温度停机，当保温水箱中的热水低于设定温度时，主机会自动启动加热。当主机在运行的过程中系统压力过高时，第一电磁阀9会自动打开，促使主机不会因压力过高而停机，使主机能稳定运行。在热水使用时，只需要将保温水箱4中的热水抽出到使用热水使点即可。由于，采用了高温混合制冷剂及高效多级换热器，高温制冷剂通过压缩机压出的高温高压制冷剂在高效换热器中充分换热，逐级升温，因而温度不断在换热器中升高，通过调节进水流量达到一次将水换热到90°C以上。
[0034]2、水源高温热泵热水模式(适用于环境温度在2°C以下有水源的情况下，例如地表水、地下水，或在夏季有中央空调水系统制冷水的情况下):
[0035]其运行时的流程依次为:第二电磁阀10、第五电磁阀17通电常开、第三电磁阀15、第四电磁阀16断电常闭。进水管12及出水管13接入水中(地表水、地下水、空调冷冻水)，水换热式蒸发器14上的循环水泵11启动运行10秒后，循环泵5开始运行30秒后，压缩机I开始运行，在运行的过程中，吸收水换热式蒸发器14的低温低压制冷剂后，压缩机I将制冷剂压缩成高温高压的气态，其制冷剂温度最高可达到145°C，高温高压的制冷剂通过四通阀2流经高效换热器3时开始释放热量，通过循环泵5带动保温水箱4中的水循环到高效换热器3，冷水被一次性加热到90°C至100°C之间流入保温水箱4进行储存。
[0036]高温高压制冷剂温度降低出现气液混合状态，在制冷剂流经储液罐6时，对小部分液态制冷器进行储存，大部分气态制冷剂在流经过滤器7时，制冷剂中的杂质进一步清洁掉，增强系统的稳定性，系统内的制冷剂通过热力膨胀阀8截流后变成低温低压的气态状态，最低温度达到_30°C。
[0037]低温低压制冷制在经过水换热式蒸发器14时，通过循环泵11带动进水管12中的水进入水换热式蒸发器14，水与水换热式蒸发器14内部制冷剂在温差的作用进行热交换，水的温度进一步降低通过出水管13排出，低温制冷剂吸热形成气液态，通过四通阀2回到分离器18，将一小部分液态制冷剂储存，大部分低温气态制冷剂又重新回到压缩机1，如此反复循环。
[0038]保温水箱4的温度达到设定温度停机，当保温水箱中的热水低于设定温度时，主机会自动启动加热。当主机在运行的过程中系统压力过高时，第一电磁阀9会自动打开，促使主机不会因压力过高而机，使主机能稳定运行。
[0039]本实用新型双源高温热泵热水机组的特点:
[0040]由于采用了高温混合制冷剂及高效多级换热器，高温制冷剂通过压缩机压出的高温高压制冷剂在高效换热器中充分换热，逐级升温，因而温度不断在换热器中升高，通过调节进水流量达到一次将水换热到90°C以上。
[0041]设备在使用时可以通过空气换热也可通过水源来换热，在无水源的地方，可采用空气源加工高温热水，在水源较充足的情况下，例如在与中央空调系统中的冷冻水对接时，可以在制取高温热水的情况下进一步降低空调系统冷冻水的温度，达到空调制冷的目的。起到一机两用的效果。依据使用环境，设备可以灵活选用不同模式来工作。
[0042]上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种双源高温热泵热水机组，包括压缩机(I )、高效换热器(3)以及保温水箱(4)，压缩机(I)出口端与高效换热器(3)入口端之间的管道上连接四通阀(2)，高效换热器(3)出口端与空气源高温热泵或水源高温热泵入口端之间的管道上依次设有储液罐(6)、过滤器(7)以及热力膨胀阀(8)，空气源高温热泵或水源高温热泵出口端与压缩机(I)入口端之间的管道上依次连接有所述四通阀(2)和分离器(10)并最终形成闭式的制冷剂循环系统；保温水箱(4 )中的冷水通过装有循环泵(5 )的循环管道与高效换热器(3 )进行换热，其特征在于:空气源高温热泵与水源高温热泵之间为可切换的。
2.根据权利要求1所述双源高温热泵热水机组，其特征在于:空气源高温热泵包括风机(19)和空气换热式蒸发器(20),空气换热式蒸发器(20)的制冷剂输入管道与热力膨胀阀(8)输出端连接，并且设有第三电磁阀(15);空气换热式蒸发器(20)的制冷剂输出管道与四通阀(2 )的一个输入端口连接，并且设有第四电磁阀(16 )。
3.根据权利要求1或2所述双源高温热泵热水机组，其特征在于:水源高温热泵包括水换热式蒸发器(14)，水换热式蒸发器(14)通过进水管(12)和出水管(13)形成循环水路，水为地表水、地下水或空调水系统产生的冷冻水；水换热式蒸发器(14)的制冷剂输入管道也与热力膨胀阀(8)输出端连接，并且设有第二电磁阀(10);水换热式蒸发器(14)的制冷剂输出管道与四通阀(2)的一个输入端口连接,并且设有第五电磁阀(17);空气换热式蒸发器(20)的制冷剂输出管道和水换热式蒸发器(14)的制冷剂输出管道共用四通阀(2)的一个输入端口。
4.根据权利要求1或2所述双源高温热泵热水机组，其特征在于:高效换热器(3)包括多个换热单元(31)，多个换热单元(31)通过管道串联连接。
5.根据权利要求4所述双源高温热泵热水机组，其特征在于:循环管道包括上循环管道和下循环管道，所述循环泵(5)设置在下循环管道上，保温水箱(4)中的冷水从下循环管道进入高效换热器(3)中，从上循环管道返回至保温水箱(4)中。
6.根据权利要求1、2、5中任何一项所述双源高温热泵热水机组，其特征在于:还包括卸压管道，所述卸压管道两端分别连接在热力膨胀阀(8)进口端和出口端的管道上，所述卸压管道上设有电磁阀(9)。
7.根据权利要求3所述双源高温热泵热水机组，其特征在于:还包括卸压管道，所述卸压管道两端分别连接在热力膨胀阀(8)进口端和出口端的管道上，所述卸压管道上设有电磁阀(9)。
8.根据权利要求4所述双源高温热泵热水机组，其特征在于:还包括卸压管道，所述卸压管道两端分别连接在热力膨胀阀(8)进口端和出口端的管道上，所述卸压管道上设有电磁阀(9)。
【文档编号】F24H4/02GK203413820SQ201320427672
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月18日 优先权日:2013年7月18日
【发明者】丁德华, 毛平, 王艺静 申请人:成都蓉阳科技有限公司