一种高温废热利用型燃气混合动力高效热泵的制作方法

1.本实用新型涉及热泵技术领域，具体为一种高温废热利用型燃气混合动力高效热泵。


背景技术：

2.近几年住宅市场发展迅速，不管是采暖系统，还是生活热水的需求量都比较大，北方地区由于冬天气候温度偏低，不管是采暖还是生活热水，通常都是需要天然气加热得到，家用住宅除了地暖，还有生活热水，生活热水的瞬间热量需求比较高，而且要求能连续供应，而天然气壁挂炉是唯一能够满足上述技术条件的能源，所以天然气加热生活热水也通常是首要的选择，天然气壁挂炉作为采暖及生活热水的主力产品，天然气消耗量通常比较大。当前天然气作为一次性战略能源，是严重不足的，除了部分国产之外，大部分还是要靠进口。近几年经常可以看到全国各地发生天然气气荒的新闻，空气源热泵热效率高，高效节能，已广泛应用于空调制冷、制热及生活热水系统中。
3.目前，现有的普通天然气壁挂炉，热效率通常90％，大量燃气未经充分燃烧就被直接排放了，天然气壁挂炉燃烧产生的大量高温烟气通常直接排放，热量大大浪费，其次，采暖系统通过天然气壁挂炉提供热量，加热时间长，燃气消耗量大，排放也大，再者，天然气壁挂炉的大量燃烧也会产生大量的废气，另外，空气源热泵尽管热效率高达400％，但是对工作环境也有一定要求，北方地区常年气温偏低，尽管现在在北方推出的是超低温空气能，但是其热效率还是会受环境温度降低而大打折扣，且北方地区使用空气源热泵提供采暖水温一般不超过50度，由于北方气候寒冷，50度的水温满足不了暖气片等高温热水系统，为此，我们提出一种高温废热利用型燃气混合动力高效热泵。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种高温废热利用型燃气混合动力高效热泵，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高温废热利用型燃气混合动力高效热泵，包括热泵主体，所述热泵主体的内部固定有水箱支架，水箱支架的顶部固定有不锈钢圆形水箱，水箱支架的底部固定有不锈钢圆形单盘管水箱，不锈钢圆形单盘管水箱的内部设有不锈钢盘管，不锈钢圆形单盘管水箱的下方设有便于冷水进入的冷水入口，不锈钢圆形单盘管水箱的上方出水口通过不锈钢管连接至不锈钢圆形水箱的底部进水口；
6.所述不锈钢圆形单盘管水箱的一侧设有固定在热泵主体内底部的压缩机，压缩机的出气口通过管道连接至不锈钢圆形单盘管水箱的不锈钢盘管进气口，不锈钢圆形单盘管水箱的不锈钢盘管出口通过铜管连接至膨胀阀的进口，膨胀阀的出口通过铜管连接到冷媒蒸发器的进口，冷媒蒸发器的出口通过铜管连接至压缩机的进气口，热泵主体的顶部固定有风机，风机的外部连接有同轴烟道，不锈钢圆形水箱下方和不锈钢圆形单盘管水箱上方的空间内设置有两个以天然气为加热能源的燃烧器，燃烧器的燃气连接管道上均安装有燃
气电磁阀，该热泵主体加热生活热水是通过两个水箱二级加热的的方式，下层水箱容量100升，由热泵冷媒通过盘管加热，上层水箱是150升，由燃气进行加热，由于热泵加热下层水箱的冷媒系统中蒸发器需要由燃气加热产生的高温废气提供吸热环境，所以上层水箱的燃气加热必须和下层水箱的热泵加热实现联动，由于梯级加热要求，下层单盘管水箱的进水温度最低0-5度，出水水温不宜太高，通常最高为40度，热泵的功率选型有一定匹配要求，不能太大也不能太小，太小的话满足不了需要的热量，太大的话容易引起热水流量和加热功率的不匹配。通常为2-3匹为宜，2匹输入功率1.5kw，输出6.5kw；3匹热泵输入功率2.5kw，输出功率9.3kw，上层水箱的进水温度为下层单盘管水箱的出水，进水水温最高40度，通过燃气加热后，出水水温可达65度。燃气加热的时间通常决定了热泵的工作时间能有多久，考虑到上层水箱容量为150升，进水水温差为25度，燃气加热的功率目前设计为10kw，热泵的加热时间是必须受燃气加热限制的，但是燃气加热时间可以不受热泵加热限制，即使热泵停止工作了，燃气可以继续加热上层水箱直至达到设定温度。
7.作为优选，所述不锈钢圆形水箱的一侧壁上设有便于使用热水的热水出口，不锈钢圆形单盘管水箱的底部设有排污口。
8.作为优选，所述不锈钢圆形水箱的顶部设置有泄压阀，排污口处设有排污阀。
9.作为优选，所述风机的内部连接有气流隔离板，燃烧器的侧面设置有气体导流槽，冷媒蒸发器设置在气体导流槽和气流隔离板之间，由于蒸发器所处环境温度一直较高，不存在化霜之类的情况，冷媒单向运行，所以不需要配置四通阀，风机之类的传统空气源热泵所需要的配件。
10.作为优选，所述冷媒蒸发器的下方设置有冷凝水积水盘，冷凝水积水盘的下方设置有冷凝水排水管。
11.作为优选，所述冷媒蒸发器的一侧壁上设有冷媒加注口，燃气电磁阀的底部设有燃气入口。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
13.1、该热泵打破了区域限制，由于高温废气提供蒸发器环境热量，不管室外气候如何变化，热泵冬天始终保持高效率，通过燃气和空气源热泵的混合动力产生热水，可以提供采暖系统或生活热水系统，北方地区也适用；
14.2、该热泵在满足采暖和生活热水的同时，消耗的燃气量只有传统天然气壁挂炉的三分之一；
15.3、该热泵具有较大热水容量，可以满足生活热水的舒适使用，包括即开即热，多点使用等，适合于各类住宅的使用；
16.4、该热泵利用空气源热泵及其燃气加热的综合制热量，可以满足较大范围的采暖面积，使用范围广；
17.5、该热泵能满足所有住宅的设计要求，有利于产品推广。
附图说明
18.图1为本实用新型整体的结构示意图；
19.图2为本实用新型左侧视展开结构示意图；
20.图3为本实用新型电路控制流程图。
21.图中：1、热泵主体；2、不锈钢圆形水箱；21、不锈钢圆形单盘管水箱；22、不锈钢盘管；23、热水出口；24、冷水入口；25、排污口；3、压缩机；4、膨胀阀；5、冷媒蒸发器；51、冷媒加注口；6、冷凝水积水盘；7、冷凝水排水管；8、风机；9、燃烧器；10、燃气电磁阀；101、燃气入口；11、同轴烟道；12、气流隔离板；13、不锈钢管；14、泄压阀；15、水箱支架。
具体实施方式
22.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做出创造性劳动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。
23.请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种高温废热利用型燃气混合动力高效热泵，包括热泵主体1，热泵主体1的内部固定有水箱支架15，水箱支架15的顶部固定有不锈钢圆形水箱2，水箱支架15的底部固定有不锈钢圆形单盘管水箱21，不锈钢圆形单盘管水箱21的内部设有不锈钢盘管22，不锈钢盘管22即冷媒冷凝器，不锈钢圆形单盘管水箱21的下方设有便于冷水进入的冷水入口24，不锈钢圆形单盘管水箱21的上方出水口通过不锈钢管13连接至不锈钢圆形水箱2的底部进水口；不锈钢圆形单盘管水箱21的一侧设有固定在热泵主体1内底部的压缩机3，压缩机3的出气口通过管道连接至不锈钢圆形单盘管水箱21的不锈钢盘管22进气口，不锈钢圆形单盘管水箱21的不锈钢盘管22出口通过铜管连接至膨胀阀4的进口，膨胀阀4的出口通过铜管连接到冷媒蒸发器5的进口，冷媒蒸发器5的出口通过铜管连接至压缩机3的进气口，热泵主体1的顶部固定有风机8，风机8的外部连接有同轴烟道11，不锈钢圆形水箱2下方和不锈钢圆形单盘管水箱21上方的空间内设置有两个以天然气为加热能源的燃烧器9，燃烧器9的燃气连接管道上均安装有燃气电磁阀10，该热泵主体1加热生活热水是通过两个水箱二级加热的的方式，下层水箱容量100升，由热泵冷媒通过盘管加热，上层水箱是150升，由燃气进行加热，由于热泵加热下层水箱的冷媒系统中蒸发器需要由燃气加热产生的高温废气提供吸热环境，所以上层水箱的燃气加热必须和下层水箱的热泵加热实现联动，由于梯级加热要求，下层单盘管水箱的进水温度最低0-5度，出水水温不宜太高，通常最高为40度，热泵的功率选型有一定匹配要求，不能太大也不能太小，太小的话满足不了需要的热量，太大的话容易引起热水流量和加热功率的不匹配。通常为2-3匹为宜，2匹输入功率1.5kw，输出6.5kw；3匹热泵输入功率2.5kw，输出功率9.3kw，上层水箱的进水温度为下层单盘管水箱的出水，进水水温最高40度，通过燃气加热后，出水水温可达65度。燃气加热的时间通常决定了热泵的工作时间能有多久，考虑到上层水箱容量为150升，进水水温差为25度，燃气加热的功率目前设计为10kw，热泵的加热时间是必须受燃气加热限制的，但是燃气加热时间可以不受热泵加热限制，即使热泵停止工作了，燃气可以继续加热上层水箱直至达到设定温度，下层的不锈钢圆形单盘管水箱21的内部设置有水箱温度传感器t1，上层的不锈钢圆形水箱2的内部设置有水箱温度传感器t2，水箱温度传感器t1及其水箱温度传感器t2可以感应各水箱中水的温度，配合。
24.不锈钢圆形水箱2的一侧壁上设有便于使用热水的热水出口23，不锈钢圆形单盘管水箱21的底部设有排污口25，不锈钢圆形水箱2的顶部设置有泄压阀14，排污口25处设有排污阀。
25.风机8的内部连接有气流隔离板12，燃烧器9的侧面设置有气体导流槽，冷媒蒸发器5设置在气体导流槽和气流隔离板12之间，由于蒸发器所处环境温度一直较高，不存在化霜之类的情况，冷媒单向运行，所以不需要配置四通阀，风机8之类的传统空气源热泵所需要的配件。
26.冷媒蒸发器5的下方设置有冷凝水积水盘6，冷凝水积水盘6的下方设置有冷凝水排水管7，冷媒蒸发器5的一侧壁上设有冷媒加注口51，燃气电磁阀10的底部设有燃气入口101。
27.本方案，在使用时，该设备的目标是产生热水，冷水进入到下层的热泵加热的不锈钢圆形单盘管水箱21，冷水通过水箱中不锈钢盘管22冷媒加热后变成中温热水，中温热水进入上层燃气加热的不锈钢圆形水箱2的底部进水口，热水经过燃气加热后变成高温热水，高温热水直接通过燃气加热的不锈钢圆形水箱2的上方出水口提供给生活热水或采暖系统等各类应用，当不锈钢圆形水箱2充满水后，需要先启动燃气加热，启动风机8，风机8的进气口产生负压，把室外的空气吸入到设备，然后打开燃气电磁阀10，燃烧器9点火启动燃气加热，燃气加热产生了高温废气，通过气流导流槽进入到冷媒蒸发器5设置空间，然后废气经过上方的风机8出口及从同轴烟道11的排气口排出，再者，采用逆卡诺原理，以极少的电能，吸收环境中大量的低温热能，通过压缩机3的压缩变为高温热能，加热热水，它只需要用一份电，就能产生四倍的热量，热效率高达400％，其中压缩机3压缩冷媒产生高温高压气体，高温高压气体进入到不锈钢圆形单盘管水箱21传递热量冷凝变成中温高压液体，然后进入膨胀阀4，通过膨胀阀4的节流控制，中温高压液体变成低温雾状液体进入冷媒蒸发器5，通过蒸发器的蒸发，冷媒变成气温低压气体进入压缩机3进行压缩，由于蒸发器空间充满了高温废气，满足冷媒蒸发所需要的环境热量需求，从而实现热泵长期循环加热；
28.该高效热泵地电路控制步骤为：
29.a)热水水温设置于65度，上层不锈钢圆形水箱2内地温度传感器t2感应到水温是否低于60度？如果是，下一步，如果否，返回上一步。
30.b)下一步检测风机8是否启动成功，如果是，下一步，如果否，风机8检测故障报警。
31.c)下一步燃气电磁阀10是否打开成功，如果是，下一步，如果否，燃气电磁阀10检测故障报警。
32.d)下一步燃烧器9点火是否成功，如果是，下一步，如果否，燃气点火故障报警。
33.e)下一步检测两方面内容：
34.第一方面：
35.f)下层地不锈钢圆形单盘管水箱内地温度传感器t1感应到水温是否低于38度，如果是，下一步，如果否，返回上一步。
36.g)下一步检查冷媒系统是否压力《0.05mpa，如果是，下一步，如果否，热泵低压保护故障报警。
37.h)下一步启动压缩机3。
38.i)下一步检测排气温度是否大于125度？如果是，下一步，如果否，压缩机3排气保护故障报警。
39.j)下一步检测冷媒高压侧压力是否大于3.0mpa？如果否，下一步，如果是，压缩机3高压保护故障报警。
40.k)下一步检测下层地不锈钢圆形单盘管水箱内地温度传感器t1感应到水温是否小于40度，如果是，下一步，如果否，停止压缩机运行。
41.l)下一步检测冷媒蒸发器5环境温度是否高于20度，如果是，回到步骤i，如果否，停止压缩机3运行；
42.第二方面
43.m)上层不锈钢圆形水箱2内地温度传感器t2感应到水温是否大于65度，如果是，下一步，如果否，返回上一步。
44.n)下一步停止压缩机3运行同时，关闭燃气电磁阀10，下一步1分钟后停止风机8运行。
45.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
46.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。