一种制备恒温热水的热泵供热系统的制作方法

本发明涉及一种温泉恒温供热系统，属于能源应用技术领域。

背景技术：

以洗浴需求为主的生活热水供应系统广泛存在于宾馆、医院、学校和公共浴池等。热水的加热方式通常包括燃煤、燃气、燃油、电锅炉、电动热泵等。由于热泵系统的节能、环保优势明显，越来越广泛的应用于该类系统中。热泵加热系统中主要存在以下特点：(1)原水温度随季节变化较大，四季之间原水温度变化超过15℃；(2)热水负荷变化较大，热水用量具有随机性；(3)热泵机组启动运行时，因原水温度低于环境低品位热源温度(地源、空气源、其它废热资源)，导致冷凝器侧制冷剂压力小于等于蒸发器侧制冷剂压力。

特点(1)和(2)，一方面需要热泵机组具有良好的调节特性，满足负荷需要；另一方面，热泵机组冷凝器有最小流量要求，最小流量要求限制了热泵机组冷凝器的进出口温差，通常无法将5～15℃的冷水快速加热至45℃左右，需要设置储热水箱，并在储热水箱和热泵机组冷凝器之间设置热水循环泵，经多次循环后热水箱的温度才能达到使用过程，在储热水箱温度未达到使用温度之前，不能进行热水供应；为克服该问题，系统中通常设置两个以上储热水箱，交替使用，即一个储热水箱在加热运行，一个储热水箱在供热运行，水箱之间、水泵之间的交替通过阀门切换来完成，该方法虽然可以保证系统热水的供应，但增加了系统的投资和运行成本。在热水加热过程中，储热水箱内水温逐渐升高，导致热泵机组的排气压力和温度逐渐升高，冷凝器进出水管均与同一水箱相连接，在水箱内冷热水混合，为保证水箱内水温达到设定温度，例如45℃，冷凝器供回水温差为5℃时，冷凝器的供水温度至少要达到47.5℃以上，才能保证水箱温度达到设定要求的45℃，导致热泵机组的能耗增加7％左右；水箱内混水不均匀的情况下，将导致热水供水温度不稳定。

常规热泵机组通常冷凝器供回水温差为5～8℃，冷凝器内制冷剂压力大于蒸发器内制冷剂压力，特点(3)的存在使得常规热泵机组在该工况下无法正常启动。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种制备恒温热水的热泵供热系统，该系统解决了加热水箱和供热水箱切换问题，可以根据原水温度自动调节进入热泵机组的冷凝器的进水温度，克服了因原水温度过低导致的热泵机组启动过程中冷凝器中制冷剂侧压力低于蒸发器侧制冷剂压力而引起的热泵机组不能正常启动问题。

本发明的技术方案是：一种制备恒温热水的热泵供热系统，原水箱通过供水管路连接混水器，所述供水管路上设有定压罐a，所述定压罐a两侧分别设有温度传感器a和电动调节阀a，所述混水器通过进水管连接热泵系统的冷凝器进水端，所述冷凝器的出水端连接出水管和混水管，所述出水管连接热水箱，混水管连接混水器，所述进水管和出水管上分别设有温度传感器b和温度传感器c，混水管上设有混水泵、温度传感器d、定压罐b以及电动调节阀b，所述热水箱连接温度传感器e和液位传感器，所述温度传感器a、温度传感器b、温度传感器c、温度传感器d、温度传感器e、电动调节阀a、电动调节阀b、混水泵以及液位传感器连接控制器。

所述供水管路上设有与控制器连接的原水给水泵。

所述定压罐a和定压罐b上分别设有与控制器连接的压力传感器a和压力传感器b。

所述热水箱通过热水给水泵连接用户端。

所述热泵系统的蒸发器热源包括土壤源、空气源、地表水源、洗浴废热。

所述地表水源包括江、河、湖、海的水。

本发明的有益效果是：1.在仅有一个储热水箱的条件下，采用热泵加热热水的系统中，实现了恒温供水；2.设置独立的冷热水混合装置，保证热泵机组冷凝器的进水温度恒定，热泵机组出水温度恒定，热泵机组冷凝器侧运行工况稳定，在热水箱中不存在冷热水混合问题，在同样热水供水温度条件下，可降低热泵机组耗电量7％左右；3.系统中的流量调节与控制采用给水泵、定压罐和电动调节阀共同实现，一方面保证了流量调节的准确；另一方面，定压罐内的压力属于无动力设备，可大幅降低流量调节过程中的水泵能耗；4.控制器k根据热水箱内的水温和水位的实际数值计算热水负荷，进而对系统运行状态进行调整，可实现热水供应的精准控制与调节，避免了热水过量在热水箱中散热造成的损失，也避免了热水供应不足问题的发生；5.混水泵的设置解决了因原水温度低于环境低品位热源温度(如：地源、空气源、其它废热资源)，导致冷凝器侧制冷剂压力小于等于蒸发器侧制冷剂压力，机组无法正常启动的问题。

附图说明

图1为本发明原理图。

图中附图标记如下：1、原水箱，2、原水给水泵，3、定压罐a，4、定压罐b，5、混水器，6、混水泵，7、热泵系统，8、热水箱，9、热水给水泵，10、供水管路，11、温度传感器a，12、电动调节阀a，13、进水管，14、出水管，15、混水管，16、温度传感器b，17、温度传感器c，18、温度传感器d，19、电动调节阀b，20、温度传感器e，21、液位传感器，22、控制器，23、压力传感器a，24、压力传感器b。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明做进一步说明：

一种制备恒温热水的热泵供热系统，原水箱1通过供水管路10连接混水器5，所述供水管路10上设有定压罐a3和与控制器22连接的原水给水泵2，所述定压罐a3两侧分别设有温度传感器a11和电动调节阀a12，所述混水器5通过进水管13连接热泵系统7的冷凝器进水端，热泵系统7的蒸发器热源包括土壤源、空气源、地表水源(如：江、河、湖、海的水)、洗浴废热，所述冷凝器5的出水端连接出水管14和混水管15，所述出水管14连接热水箱8，混水管15连接混水器5，所述进水管13和出水管14上分别设有温度传感器b16和温度传感器c17，混水管15上设有混水泵6、温度传感器d18、定压罐b4以及电动调节阀b19，定压罐a3和定压罐b4上分别设有与控制器22连接的压力传感器a23和压力传感器b24，所述热水箱8连接温度传感器e20和液位传感器21，热水箱8通过热水给水泵9连接用户端，所述温度传感器a11、温度传感器b16、温度传感器c17、温度传感器d18、温度传感器e20、电动调节阀a12、电动调节阀b19、混水泵6以及液位传感器21连接控制器22。

本发明的工作原理是：原水给水泵2将原水箱1中的冷水输送至混水器5中与混合泵6将热泵机组冷凝器出水中的部分热水在混水器5中进行混合后，达到热泵机组冷凝器允许温度然后再次进入热泵机组冷凝器，冷凝器的出水管路分为二个支路，一路连接热水箱8，用于直接供给用户；另一路由混水泵再次输送至混水器中，来保证热泵机组冷凝器进水温度要求。

本发明的实现方式是：系统运行状态下，控制器22依据当前时刻热水箱8中温度传感器e20和液位传感器21的数值，计算确定热泵机组冷凝器出水温度c17和进入热水箱8的热水流量；控制器22依据计算进入热水箱内热水的流量确定进入混水器5中的原水的流量，该流量与进入热水箱8的流量相等，进入混水器5中原水流量由原水给水泵2、定压罐a3和电动调节阀a12共同作用完成；进入混水器5热水的流量为热泵机组冷凝器允许最小流量减去原水的流量，进入混水器5热水的流量由混水泵6、定压罐b4、电动调节阀门b19共同作用完成；热泵机组压缩机的调节可采用变频调节或台数进行调节使其与热水负荷相一致，不符率应控制在±5％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。