专利名称：流体蒸冷热泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热泵，具体地说，涉及一种能够将低位能量提升到高位能量的热泵。
背景技术：
普通的热泵为了采暖的目的，要提升热能，但是，这种热泵往往对低位能量的采集有苛刻的要求。如为了达到采暖所需的50℃左右的温度，往往要求低位能量采集的温度为15℃，当低位能量采集温度低于5℃时，该系统就不能达到采暖目的。就像家用空调器一样，在环境温度低于零下10℃时，一般不能正常工作。
自然界储量极大的低位热源如江河湖海的温度都随着气温的变化而变化，尤其是北方需要采暖的地区，江河湖海的温度大部分都在5℃以下，因此，普通的热泵的应用范围大大受到影响。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种能够在较低温度下，特别是在5℃以下的低位能源条件下，能广泛用于采暖的流体蒸冷热泵。
本发明流体蒸冷热泵，包括第一蒸发器、第一压缩机、第一冷凝器和第一膨胀阀通过管道连接形成循环回路的第一热泵，其中所述第一蒸发器、第一压缩机和第一膨胀阀之间的回路中并联一个蒸冷装置，所述蒸冷装置包括第二压缩机、由相互耦合在一起的第二蒸发器和第二冷凝器构成的蒸冷器和第二膨胀阀，在所述循环回路中具有换热介质，所述第一热泵中的第一蒸发器与外部输入侧放热盘管相耦合，第一蒸发器的出液端与第二压缩机、蒸冷器的第二冷凝器、第二膨胀阀和第一蒸发器的回液端依次连接成循环回路，蒸冷器的第二蒸发器的出液端与第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀阀及蒸冷器的第二蒸发器的回液端依次连接成另一循环回路，所述第一冷凝器与采暖用户的换热盘管相耦合。
本发明流体蒸冷热泵，其中所述蒸冷装置中，第二压缩机的进液端与蒸冷器的第二蒸发器的出液端之间并联第一阀门，在蒸冷器的第二蒸发器的出液端与第一压缩机和第一阀门的连接端之间串联第二阀门，第二膨胀阀的出液端与蒸冷器的第二蒸发器的回液端之间并联第三阀门，在第二膨胀阀的出液端与第三阀门和第一蒸发器的回液端的连接点之间串联第四阀门，当第一阀门和第三阀门在开启位置，第二阀门和第四阀门在关闭位置时，蒸冷装置不工作，只有第一热泵工作；当第一阀门和第三阀门在关闭位置，第二阀门和第四阀门在开启位置时，蒸冷装置与第一热泵共同工作。
本发明流体蒸冷热泵，其中所述低位能量输入侧的放热盘管的回液端串联第五阀门，用户侧的换热盘管的回液端串联第八阀门，在第五阀门的进液端与第八阀门的出液端之间并联第六阀门，在第五阀门的出液端与第八阀门的进液端之间并联第七阀门，在输入侧的放热盘管的出液端串联第十二阀门，在输出侧的换热盘管的出液端串联第九阀门，在第十二阀门的出液端与第九阀门的进液端并联第十一阀门，在第十二阀门的进液端与第九阀门的出液端之间并联第十阀门。
本发明流体蒸冷热泵，其中所述第一压缩机和第一冷凝器的回液之间端之间串连热水器加热管。
本发明的优点和积极效果在于，在传统的热泵中，并联一个蒸冷装置，使低位能量经过两次提升，从而使5℃以下的低位能源能广泛用于采暖成为可能。而且扩大了低位能源的使用范围。作为热泵的进一步完善，可以设置多个阀门，使整个热泵系统能够在一个热泵的情况下工作，或者两个热泵同时工作进行制冷或者制热。可以达到最优化的能源的利用。
本发明流体蒸冷热泵的其他细节和特点可通过阅读下文结合附图详加描述的实施例即可清楚明了。
图1是本发明流体蒸冷热泵优选实施例的示意图。
具体实施例方式
图1是本发明流体蒸冷热泵的优选实施方式，根据需要可以增减阀门，以增减本热泵的工作状况。其中第一热泵1，如图中双直线所包含的装置，但不包括其中点划线部分所包含的装置，包括第一蒸发器16、第一压缩机12、第一冷凝器17和第一膨胀阀14，它们通过管道连接形成制热循环回路，其中在第一蒸发器16、膨胀阀14和压缩机12之间的回路中并联一个蒸冷装置2，图中点划线包围的部分，蒸冷装置2包括第二压缩机21、蒸冷器22和第二膨胀阀23。所述蒸冷器22由第二蒸发器25和第二冷凝器24相互耦合而成。第一热泵1中的蒸发器16和与外部低位能量输入侧连接的放热盘管15相耦合，其中外部低位能量可以是空气、海水或大地等介质，其采集器应与所使用的介质相适应。图中所示为使用江河、湖、海水或地下水等介质的情况。第一蒸发器16的出液端与第二压缩机21、蒸冷器22的第二冷凝器24、第二膨胀阀23和第一蒸发器16的回液端依次连接成循环回路，蒸冷器22的第二蒸发器25的出液端与第一压缩机12、第一冷凝器17、第一膨胀阀14及蒸冷器22的第二蒸发器25的回液端依次连接成循环回路，能量输出侧的换热盘管18与第一冷凝器17耦合并与采暖用户连接。至此在低位能源和采暖用户之间建立了一个实际上由两个热泵串联使用，共同完成二次温度的提升，使低位能源能够用于采暖的系统。
在上述系统中，还可在蒸冷装置2中设置多个阀门，使整个系统即能够在所利用的能源高于5℃时，使用第一热泵就能够达到采暖目的，又能够在所利用的能源低于5℃时使用本发明流体蒸冷热泵达到采暖目的的两种情况下工作。其中所述阀门是这样设置的在蒸冷装置2中，第二压缩机21的进液端与蒸冷器22的第二蒸发器25的出液端并联第一阀门31，在蒸冷器22的第二蒸发器25的出液端与第一压缩机12和第一阀门31的连接端之间串联第二阀门32，第二膨胀阀23的出液端与蒸冷器22的第二蒸发器25的回液端之间并联第三阀门33，在第二膨胀阀23的出液端与第三阀门33和第一蒸发器16的回液端的连接点之间串联第四阀门34。
其工作情况为当所利用的能源高于5℃时，主要由第一热泵1工作，开启第一阀门31、第三阀门33，关闭第二阀门32、第四阀门34。当第一压缩机12启动时，第一蒸发器16内的工质吸收流过低位能量输入侧的放热盘管15的低位能量蒸发成气体，气体通过第一阀门31进入第一压缩机12压缩升温，通过冷凝器17释放热量给与冷凝器17相耦合的换热盘管18再输送给用户达到采暖目的，冷凝后的液态工质通过膨胀阀14减压，经过第三阀门33再次进入第一蒸发器16内吸热…如此反复循环。
当所利用的能源低于5℃时，该第一热泵1不能正常工作，也就是说，其提升的热量不足以进行采暖时，第一热泵1和蒸冷装置2共同工作，关闭第一阀门31、第三阀门33，开启第二阀门32、第四阀门34。同时启动第一和第二压缩机12和21，此时有两个回路同时工作，即当低于5℃的液体流过低位能量输入侧的放热盘管15时，蒸发器16内的工质吸收放热盘管15的低位能量蒸发成气体，所述气体被第二压缩机21压缩升温(15℃左右)进入蒸冷器22的第二冷凝器24，工质在冷凝器24中冷凝释放热量给蒸冷器22的第二蒸发器25中的工质，工质吸收热量蒸发成气体，经过第一压缩机12压缩升温后进入第一冷凝器17中冷凝(50℃左右)释放热量，将其热量释放给用户侧的换热盘管18的工质，再输送给用户进行采暖。蒸冷器22中的第二冷凝器24中的工质在冷凝器24中释放热量后经第二膨胀阀23减压后进入第一蒸发器16吸热蒸发，如此反复循环。
在上述系统中，在低位能量输入侧的放热盘管15的回液端与输出侧的换热盘管18的回液端之间设有4个阀门40、41、42、43，即第五至第八阀门，在低位能量输入侧的放热盘管15的出液端与输出侧的换热盘管18的出液端之间也设有4个阀门44、45、46、47，即第九至第十二阀门，通过切换这些阀门实现第一热泵或和蒸冷器共同工作用于采暖或者制冷。
具体的连接方式为低位能量输入侧的放热盘管15的回液端串联第五阀门40，输出或用户侧的换热盘管18的回液端串联第八阀门43，在阀门40的进液端与阀门43的出液端并联第六阀门41，在阀门40的出液端与阀门43的进液端并联第七阀门42；在输入侧的放热盘管15的出液端串联第十二阀门47，在输出侧的换热盘管18的出液端串联第九阀门44，在阀门47的出液端与阀门44的进液端并联第十一阀门46，在阀门47的进液端与阀门44的出液端之间并联第十阀门45。
在这种情况下，热泵循环回路中工质的工作情况与原始无阀门时一样，这里不再赘述。下面说明设置上述多个阀门后，在所利用的能源高于5℃和低于5℃时，以及制冷和制热转换时的工作情况当所利用的能源高于5℃进行采暖时，只有第一热泵1工作，此时开启第一阀门31、第三阀门33，关闭第二阀门32、第四阀门34，同时关闭第六阀门41、第七阀门42、第十阀门45、第十一阀门46，且开启第五阀门40、第八阀门43、第十二阀门47、第九阀门44。启动第一压缩机12，进行采暖。
当所利用的能源低于5℃进行采暖时，第一热泵1和蒸冷装置2共同工作，此时关闭第一阀门31、第三阀门33，开启第二阀门32、第四阀门34。同时关闭第六阀门41、第七阀门42、第十阀门45、第十一阀门46，且开启第五阀门40、第八阀门43、第十二阀门47、第九阀门44。启动第一和第二压缩机12和21，进行采暖。
当夏天需要制冷时，只要关闭阀门40、阀门43、阀门47、阀门44，开启阀门41、阀门42、阀门45、阀门46，利用第一热泵1运行即可，此时使用户侧与输入侧的放热盘管15相连，同时使用户侧的换热盘管18与输入侧的进出液管相连。
由运行过程可以看出，流体蒸冷热泵系统是一种适应外界气温变化而改变运行工况的一种热泵。它可以根据需要提供不同温度的采暖热源温度，机动、灵活、适用范围广。它的两个回路的压缩机可选择相同压缩机，也可选择不同压缩机，根据不同需要选择最佳配置。
在上述系统中，在第一压缩机12和冷凝器17的回液端之间串连一个热水器3的加热管，经第一压缩机12压缩升温的工质通过热水器3的加热管加热生活热水，这样即达到采暖的目的又加热了生活用水，供人们洗漱。
权利要求
1.一种流体蒸冷热泵，包括第一蒸发器(16)、第一压缩机(12)、第一冷凝器(17)和第一膨胀阀(14)通过管道连接形成循环回路的第一热泵，其特征在于在所述第一蒸发器(16)、第一压缩机(12)和第一膨胀阀(14)之间的回路中并联一个蒸冷装置(2)，所述蒸冷装置(2)包括第二压缩机(21)、由相互耦合在一起的第二蒸发器(25)和第二冷凝器(24)构成的蒸冷器(22)和第二膨胀阀(23)，在所述循环回路中具有换热介质，所述第一热泵(1)中的第一蒸发器(16)与外部输入侧放热盘管(15)相耦合，第一蒸发器(16)的出液端与第二压缩机(21)、蒸冷器(22)的第二冷凝器(24)、第二膨胀阀(23)和第一蒸发器(16)的回液端依次连接成循环回路，蒸冷器(22)的第二蒸发器(25)的出液端与第一压缩机(12)、第一冷凝器(17)、第一膨胀阀(14)及蒸冷器(22)的第二蒸发器(25)的回液端依次连接成另一循环回路，所述第一冷凝器(17)与采暖用户的换热盘管(18)相耦合。
2.根据权利要求1所述的流体蒸冷热泵，其特征在于在所述蒸冷装置(2)中，第二压缩机(21)的进液端与蒸冷器(22)的第二蒸发器(25)的出液端之间并联第一阀门(31)，在蒸冷器(22)的第二蒸发器(25)的出液端与第一压缩机(12)和第一阀门(31)的连接端之间串联第二阀门(32)，第二膨胀阀(23)的出液端与蒸冷器(22)的第二蒸发器(25)的回液端之间并联第三阀门(33)，在第二膨胀阀(23)的出液端与第三阀门(33)和第一蒸发器(16)的回液端的连接点之间串联第四阀门(34)，当第一阀门(31)和第三阀门(33)在开启位置，第二阀门(32)和第四阀门(34)在关闭位置时，蒸冷装置(2)不工作，只有第一热泵工作；当第一阀门(31)和第三阀门(33)在关闭位置，第二阀门(32)和第四阀门(34)在开启位置时，蒸冷装置(2)与第一热泵(1)共同工作。
3.根据权利要求1或2所述的流体蒸冷热泵，其特征在于在所述低位能量输入侧的放热盘管的回液端串联第五阀门(40)，用户侧的换热盘管(18)的回液端串联第八阀门(43)，在第五阀门(40)的进液端与第八阀门(43)的出液端之间并联第六阀门(41)，在第五阀门(40)的出液端与第八阀门(43)的进液端之间并联第七阀门(42)，在输入侧的放热盘管(15)的出液端串联第十二阀门(47)，在输出侧的换热盘管(18)的出液端串联第九阀门(44)，在第十二阀门(47)的出液端与第九阀门(44)的进液端并联第十一阀门(46)，在第十二阀门(47)的进液端与第九阀门(44)的出液端之间并联第十阀门(45)。
4.根据权利要求3所述的流体蒸冷热泵，其特征在于在所述第一压缩机(12)和第一冷凝器(17)的回液之间端之间串连热水器加热管。
全文摘要
一种流体蒸冷热泵，包括第一热泵，在第一热泵的第一蒸发器、第一压缩机和第一膨胀阀之间的回路中并联一个蒸冷装置，蒸冷装置包括第二压缩机、由第二蒸发器和第二冷凝器构成的蒸冷器和第二膨胀阀，第一蒸发器与外部输入侧放热盘管相耦合，第一蒸发器与第二压缩机、第二冷凝器、第二膨胀阀依次连接成循环回路，第二蒸发器与第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀阀依次连接成另一循环回路，第一冷凝器与采暖用户的换热盘管相耦合。该热泵使低位能量经过两次提升，从而使5℃以下的低位能源广泛用于采暖成为可能。
文档编号F25B30/06GK1657847SQ20041003918
公开日2005年8月24日 申请日期2004年2月20日 优先权日2004年2月20日
发明者陆海汶 申请人:陆海汶, 贺平东