一种热泵系统的制作方法

文档序号:16079916发布日期:2018-11-27 21:41阅读:156来源:国知局

本发明涉及供热技术领域,尤其是涉及一种热泵系统。



背景技术:

我国的能源结构长期以化石燃料为主,主要利用方式是燃烧煤炭、煤油,燃烧过程中排放的大量有害物质导致城市空气质量的恶化和大规模的酸雨沉降。随着人口和经济的迅速增长,城市化进程的加快,更加剧了煤炭和煤油的消耗和枯竭。

现有的热泵系统基本采用锅炉作为热泵机组的高温驱动源,锅炉产生的蒸汽或者热水进入热泵机组的发生器中,对发生器中的介质进行加热,冷却后的水由回水管路送回锅炉中,对于锅炉驱动的方式,虽然能够为热泵机组提供驱动力,但是多采用的是燃烧煤炭、煤油等化石燃料,以化石燃料燃烧的方式产生能量从而为热泵提供驱动力,但是化石燃料的燃烧对于环境具有一定的破坏性,如果长期使用化石燃料,并将燃煤或燃油锅炉作为热泵的高温驱动源,将导致环境的严重污染和破坏。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种热泵系统,采用太阳能加热装置为热泵机组提供驱动力,节约能源、避免了环境污染,能够解决传统燃煤或燃油锅炉作为热泵的高温驱动源带来的热效率低、环境污染等问题。

为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:

本发明提供的热泵系统,包括太阳能加热装置、具有发生器的热泵机组,所述太阳能加热装置通过热驱动回路与所述发生器相连接、以使所述太阳能加热装置产生的热水能够加热所述发生器内的溶液。

可选地,还包括用于向所述太阳能加热装置输入冷水的第一冷水输入管路和用于输出所述太阳能加热装置加热产生的热水的第一供热水管路。

可选地,还包括用于向所述热泵机组输入冷水的第二冷水输入管路和用于输出所述热泵机组加热产生的热水的第二供热水管路。

可选地,所述第二冷水输入管路与所述热泵机组的吸收器和冷凝器依次连接、以使所述第二冷水输入管路中的水能够依次被所述吸收器和所述冷凝器加热。

可选地,还包括废水管路,所述废水管路与所述热泵机组的蒸发器相连接、以使所述废水管路中的废水热量能够被所述蒸发器吸收。

可选地,还包括废水换热器,所述废水管路与所述热泵机组的蒸发器和所述废水换热器依次连接、以使所述废水管路中的废水热量能够依次被所述蒸发器和所述废水换热器吸收。

可选地,还包括:

用于向所述太阳能加热装置输入冷水的第一冷水输入管路,且所述废水换热器与所述第一冷水输入管路相连通;

和/或,用于向所述热泵机组输入冷水的第二冷水输入管路,且所述废水换热器与所述第二冷水输入管路相连通。

可选地,还包括:

用于向所述太阳能加热装置输入冷水的第一冷水输入管路、用于输出所述太阳能加热装置加热产生的热水的第一供热水管路、以及储水箱,且所述第一供热水管路与所述储水箱相连通;

和/或,用于向所述热泵机组输入冷水的第二冷水输入管路、用于输出所述热泵机组加热产生的热水的第二供热水管路、以及储水箱,且所述第二供热水管路与所述储水箱相连通。

可选地,所述储水箱为保温储水箱。

所述热泵机组还包括溶液换热器、吸收剂节流阀和溶液泵,所述溶液换热器和所述发生器均设置有第一通路和第二通路,所述发生器的第一通路、所述溶液换热器的第一通路、所述吸收剂节流阀、所述吸收器、所述溶液泵和所述溶液换热器第二通路依次连通、以形成所述热泵机组的机内循环系统。

可选地,还包括节流阀,所述发生器的第一通路、所述冷凝器、所述节流阀、所述蒸发器的第一通路和所述吸收器依次连通、以形成所述热泵机组的制冷剂循环管路,低温低压的制冷剂从所述吸收器进入、与所述机循环系统换热后变为高温高压的制冷剂并从所述发生器排出。

可选地,还包括吸收剂节流阀和溶液泵,所述发生器的第一通路、所述溶液换热器的第一通路、所述吸收剂节流阀、所述吸收器、所述溶液泵和所述溶液换热器的第二通路依次连通。

可选地,还包括节流阀,所述发生器的第一通路、所述冷凝器、所述节流阀、所述蒸发器的第一通路和所述吸收器依次连通。

可选地,所述太阳能加热装置包括太阳能集热器、循环水泵和热水换热器,所述太阳能集热器、所述循环水泵和所述热水换热器的第一通路依次连通、以形成热水回路,所述热水换热器通过所述热驱动回路与所述发生器相连接。

可选地,还包括驱动泵,所述驱动泵、所述热水换热器的第二通路、所述发生器的第二通路依次连通、以形成所述热驱动回路。

可选地,还包括与所述第二冷水输入管路连通的水泵。

可选地,还包括与所述废水管路相连的蓄污水池。

可选地,所述蓄污水池设有用于过滤污水中的杂质的过滤网。

可选地,还包括与所述废水管路相连通的污水泵。

可选地,所述热泵系统应用于浴室供热。

可选地,所述热泵机组为增热型热泵机组。

本发明提供的技术方案中,通过采用太阳能加热装置为热泵机组提供驱动力,而现有的热泵系统采用燃煤或燃油锅炉作为热泵机组的高温驱动源,煤炭、煤油等化石燃料的燃烧过程中排放的大量有害物质导致城市空气质量的恶化和大规模的酸雨沉降,随着人口和经济的迅速增长,城市化进程的加快,更加剧了煤炭和煤油的消耗和枯竭,现有的热泵系统基本以化石燃料燃烧的方式产生能量从而为热泵提供驱动力,但是化石燃料的燃烧对于环境具有一定的破坏性,如果长期使用化石燃料,并将燃煤或燃油锅炉作为热泵的高温驱动源,将导致环境的严重污染和破坏,将会破坏人类赖以生存的自然环境。本发明的热泵系统,替换传统的燃煤或燃油锅炉作为热泵机组的高温驱动源的方式,改为采用太阳能加热装置为热泵机组提供驱动力,能够节约能源、避免了环境污染,维护生态平衡。

在本发明的优选方案中,通过设置废水管路和废水换热器,并将废水管路与热泵机组的蒸发器相连接,从而使废水管路中的废水热量能够被蒸发器吸收。废水管路与热泵机组的蒸发器和废水换热器依次连接,从而使废水管路中的废水热量能够依次被蒸发器和废水换热器吸收,能够充分利用废水中的能源,从而更大程度地利用废热,节约能源。

在本发明的优选方案中,增设储水箱,从而能够防止天气情况不好带来的太阳能集热器效率低下,用来储存与太阳能集热器制得的热水及热泵机组提供的热水,方便及时使用,具有较优的实用价值。

在本发明的优选方案中,将热泵系统应用于浴室供热系统中,现有的浴池的洗澡废水通常是直接排到下水道中的,而实际上废水中存在很大一部分热量,尤其是公共浴池的洗澡废水更是存在更多的热量,据统计,洗浴热水一般为40℃~45℃,洗浴后排放的废水温度在30℃~35℃,通常这些废水直接排入下水道,以冷水温度为8℃计算,能量利用率仅为31.25%。如果直接将浴池的洗澡废水排放到下水道,无疑会造成这部分能量的损失,本发明提供的热泵系统,将其应用于浴室供热系统中,能够回收浴室废水中的热量,将会在一定程度上节约能源、减少能量的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中热泵系统的主要结构组成示意图。

图中:1、太阳能加热装置;101、太阳能集热器;102、循环水泵;103、热水换热器;2、热泵机组;201、发生器;202、吸收器;203、冷凝器;204、蒸发器;202、溶液换热器;3、热驱动回路;4、第一冷水输入管路;5、第一供热水管路;6、第二冷水输入管路;7、第二供热水管路;8、废水管路;9、废水换热器;10、储水箱;11、机内循环系统;12、制冷剂循环管路;13、吸收剂节流阀;14、溶液泵;15、节流阀;16、驱动泵;17、水泵;18、蓄污水池;19、过滤网;20、污水泵。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。

本发明的具体实施例提供了一种热泵系统,如图1所示,包括太阳能加热装置1和热泵机组2,热泵机组2为具有发生器201的热泵机组,太阳能加热装置1通过热驱动回路3与发生器201相连接、以使太阳能加热装置1产生的热水能够加热发生器201内的溶液,即通过太阳能加热装置产生的热量来驱动热泵机组,能够避免化石燃料引起的环境污染。现有的热泵系统采用燃煤或燃油锅炉作为热泵机组的高温驱动源,煤炭、煤油等化石燃料的燃烧过程中排放的大量有害物质导致城市空气质量的恶化和大规模的酸雨沉降,随着人口和经济的迅速增长,城市化进程的加快,更加剧了煤炭和煤油的消耗和枯竭,现有的热泵系统基本以化石燃料燃烧的方式产生能量从而为热泵提供驱动力,但是化石燃料的燃烧对于环境具有一定的破坏性,如果长期使用化石燃料,并将燃煤或燃油锅炉作为热泵的高温驱动源,将导致环境的严重污染和破坏,将会破坏人类赖以生存的自然环境。本发明的热泵系统,替换传统的燃煤或燃油锅炉作为热泵机组的高温驱动源的方式,改为采用太阳能加热装置为热泵机组提供驱动力,能够节约能源、避免了环境污染,维护生态平衡。

作为可选地实施方式,于本发明的具体实施例中,还包括用于向太阳能加热装置1输入冷水的第一冷水输入管路4和用于输出太阳能加热装置1加热产生的热水的第一供热水管路5,需要说明的是,可以为自来水也可以为水箱或者压力罐中的水,这些水为冷水,冷水经过通过第一冷水输入管路,通过太阳能加热装置直接加热或者是与太阳能加热装置换热从而温度升高,变为热水,并通过第一供热水管路来提供热水。

作为可选地实施方式,于本发明的具体实施例中,还包括用于向热泵机组2输入冷水的第二冷水输入管路6和用于输出热泵机组2加热产生的热水的第二供热水管路7。需要说明的是,冷水经过第二冷水输入管路与热泵机组进行换热从而变为热水,并通过第二供热水管路来提供热水。

于本发明的具体实施例中,热泵机组具有吸收器202和冷凝器203,且吸收器202和冷凝器203相互连通,第二冷水输入管路6与热泵机组2的吸收器202和冷凝器203依次连接、以使第二冷水输入管路6中的水能够依次被吸收器202和冷凝器203加热。即,第二冷水输入管路中的冷水经过与吸收器换热后温度升高,然后与冷凝器第二次换热,从而温度再次获得升高,从而能够有效地节约能源,具有较优的实用价值。

现在无论是工业废水还是生活废水,很多废水中都存在一定的能量,如果直接将浴池的洗澡废水排放到下水道,无疑会造成这部分能量的损失,为了提高废水中热量的利用率,于本发明的具体实施例中,还包括废水管路8,废水管路8与热泵机组2的蒸发器204相连接、以使废水管路8中的废水热量能够被蒸发器204吸收,从而使得废水中的能量被利用之后才排放,从而回收的能量用于工业生产或者生活中,节约了能源。

为了进一步利用废水的能量,并提高废水能量的利用率,于本发明的具体实施例中,还包括废水换热器9,废水管路8与热泵机组2的蒸发器204和废水换热器9依次连接、以使废水管路8中的废水热量能够依次被蒸发器204和废水换热器9吸收。由此可知,废水中的能量首先被被蒸发器利用,随后废水第一次降温,但是仍存在多余的热量,随即将第一次降温后的废水再与废水换热器相接触从而进行换热,即废水进行第二次降温之后才排放,从而回收的能量用于工业生产或者生活中,节约了能源,被蒸发器和废水换热器的配合使用,大大提高了废水中热量的利用率。

对于具有废水换热器的一个实施例,还包括第一冷水输入管路4,第一冷水输入管路4用于向太阳能加热装置1中输入冷水,且废水换热器9与第一冷水输入管路4相连通,从而冷水经过与废水换热器相互换热从而进行第一次升温,第一次升温后的水能够经过第一冷水输入管路进入太阳能加热装置,从而能够被太阳能加热装置直接加热或者与太阳能加热装置进行热量交换后进行第二次升温。

对于具有废水换热器的第二个实施例,还包括第二冷水输入管路6,第二冷水输入管路6用于向热泵机组2中输入冷水,且废水换热器9与第二冷水输入管路6相连通。从而冷水经过与废水换热器相互换热从而进行第一次升温,第一次升温后的水能够经过第二冷水输入管路进入热泵机组,从而能够与热泵机组进行热量交换后进行第二次升温。

对于具有废水换热器的第三个实施例,还包括第一冷水输入管路4和第二冷水输入管路6,第一冷水输入管路4用于向太阳能加热装置1中输入冷水,且废水换热器9与第一冷水输入管路4相连通,第二冷水输入管路6用于向热泵机组2中输入冷水,且废水换热器9与第二冷水输入管路6相连通。从而冷水经过与废水换热器相互换热从而进行第一次升温,第一次升温后的水能够经过第一冷水输入管路进入太阳能加热装置,从而能够被太阳能加热装置直接加热或者与太阳能加热装置进行热量交换后进行第二次升温,冷水经过与废水换热器相互换热从而进行第一次升温,第一次升温后的水能够经过第二冷水输入管路进入热泵机组,从而能够与热泵机组进行热量交换后进行第二次升温。从而第二次升温后的热水均能够同时被使用,热交换效率较高,能够充分利用废水中的能量,大大节约了能源。

在阴天或者雨天等天气情况不好的情况下,太阳能加热装置利用效率较低,此时则不能满足使用需求,为了应对这种天气情况,于本发明的第一种具体实施例中,包括第一冷水输入管路4、第一供热水管路5以及储水箱10,第一冷水输入管路4用于向太阳能加热装置1输入冷水,第一供热水管路用于输出太阳能加热装置1加热产生的热水,且第一供热水管路5与储水箱10相连通,从而储水箱10用于暂时储存产生的热水。如此设置,能够防止天气情况不好带来的太阳能加热装置效率低下,用来储存与太阳能加热装置制得的热水,方便及时使用。

于本发明的第二种具体实施例中,包括第二冷水输入管路6、第二供热水管路7以及储水箱10,第二冷水输入管路6用于向热泵机组2输入冷水,第二供热水管路用于输出热泵机组2加热产生的热水,且第二供热水管路7与储水箱10相连通,从而储水箱10用于暂时储存产生的热水。如此设置,能够防止天气情况不好带来的太阳能加热装置效率低下,用来储存热泵机组提供的热水,方便及时使用。

于本发明的第三种具体实施例中,包括第一冷水输入管路4、第一供热水管路5、第二冷水输入管路6、第二供热水管路7以及储水箱10,第一冷水输入管路4用于向太阳能加热装置1输入冷水,第一供热水管路用于输出太阳能加热装置1加热产生的热水,且第一供热水管路5与储水箱10相连通,第二冷水输入管路6用于向热泵机组2输入冷水,第二供热水管路用于输出热泵机组2加热产生的热水,且第二供热水管路7与储水箱10相连通,从而储水箱10用于暂时储存产生的热水。如此设置,用来储存与太阳能加热装置制得的热水及热泵机组提供的热水,方便及时使用,具有较优的实用价值。

为了进一步保证热水的随时使用,并防止能源浪费,于本发明的具体实施例中,储水箱10为保温储水箱,能够对产生的热水进行保温,充分应对天气不好的情况。

于本发明的具体实施例中,热泵机组2还包括溶液换热器205、吸收剂节流阀13和溶液泵14,溶液换热器205和发生器201均设置有第一通路和第二通路,发生器201的第一通路、溶液换热器205的第一通路、吸收剂节流阀13、吸收器202、溶液泵14和溶液换热器205第二通路依次连通,从而形成热泵机组2的机内循环系统11。需要说明的是,机内循环的作用为普通制冷循环中压缩机的作用,低温低压制冷剂进入该循环后会变为高温高压制冷剂。机内循环系统的具体循环为,吸收剂的稀溶液由溶液泵经过溶液换热器打入发生器,受到来自驱动回路的高温热源加热,产生高温高压制冷剂蒸汽,同时吸收剂溶液浓度提高,成为浓溶液,经溶液换热器与稀溶液换热,再经吸收剂节流阀节流后进入吸收器,在吸收器中的浓溶液喷淋吸收了低温制冷剂蒸汽,成为稀溶液并放出吸收热,以此加热供热水管路的自来水。

于本发明的具体实施例中,还包括节流阀15,蒸发器204设置有两个通路,分别为第一通路和第二通路,发生器201的第一通路、冷凝器203、节流阀15、蒸发器204的第一通路和吸收器202依次连通,从而形成热泵机组2的制冷剂循环管路12,低温低压的制冷剂从吸收器202进入,与机内循环系统11换热后变为高温高压的制冷剂并从发生器201排出。需要说明的是,低温低压的制冷剂从吸收器进入,在吸收了机内循环中的热量后变为高温高压的制冷剂从发生器排出,再进入冷凝器凝结放热成制冷剂液体,与此同时进一步加热自来水,制冷剂液体经节流阀变为低温低压制冷剂液体,再进入蒸发器吸收来自废水的热量后变为低压蒸汽进入吸收器,以此进行制热循环。

于本发明的具体实施例中,太阳能加热装置1包括太阳能集热器101、循环水泵102和热水换热器103,太阳能集热器101、循环水泵102和热水换热器103的第一通路依次连通,从而形成热水回路,热水换热器103通过热驱动回路3与发生器201相连接。现有的热泵系统基本以化石燃料燃烧的方式产生能量从而为热泵提供驱动力,但是化石燃料的燃烧对于环境具有一定的破坏性,如果长期使用化石燃料,并将燃煤或燃油锅炉作为热泵的高温驱动源,将导致环境的严重污染和破坏,将会破坏人类赖以生存的自然环境。本发明具体实施例提供的热泵系统,替换传统的燃煤或燃油锅炉作为热泵机组的高温驱动源的方式,改为采用太阳能集热器为热泵机组提供驱动力,能够节约能源、避免了环境污染,维护生态平衡。

需要说明的是,还包括驱动泵16,驱动泵16、热水换热器103的第二通路、发生器201的第二通路依次连通,从而形成热驱动回路3,来驱动热泵机组工作,将低品位热源充分利用来制备热水,从而节约能源。

于本发明的具体实施例中,还包括与第二冷水输入管路6连通的水泵17,从而能够将第二冷水输入管路中的水打入热泵机组中来实现快速换热过程。

为了暂时存放污水并进行一定的脏污沉积,于本发明的具体实施例中,还包括蓄污水池18,蓄污水池18与废水管路8相连,从而能够将废水管路中的废水暂时存放在蓄污水池中,来对废水中的脏污进行临时沉积,以便于更好的使用并能够防止废水管路堵塞。

为了进一步防止废水管路堵塞,于本发明的具体实施例中,蓄污水池18中设有过滤网19,从而通过过滤网19来过滤废水中的杂质。

为了提高废水管路中废水的流速,于本发明的具体实施例中,还包括与废水管路8相连通的污水泵20,从而能够提高废水管路中废水的流速来提高换热效果,此外还能够增大对于废水管路的冲刷,能够有效防止废水管路的堵塞。

现有的浴池的洗澡废水通常是直接排到下水道中的,而实际上废水中存在很大一部分热量,尤其是公共浴池的洗澡废水更是存在更多的热量,据统计,洗浴热水一般为40℃~45℃,洗浴后排放的废水温度在30℃~35℃,通常这些废水直接排入下水道,以冷水温度为8℃计算,能量利用率仅为31.25%。如果直接将浴池的洗澡废水排放到下水道,无疑会造成这部分能量的损失,本发明具体实施例提供的热泵系统可以应用于浴室供热,能够回收浴室废水中的热量,将会在一定程度上节约能源、减少能量的浪费。

于本发明的具体实施例中,热泵机组2为增热型热泵机组。

需要说明的是,增热型热泵也称为第一类吸收式热泵,增热型热泵的能效系统通常大于1,基本在1.5-1.7之间,能够很好地循环再利用低位热能,属于节能减排设备。浴室废水在30℃左右,若采用溴化锂第一类吸收式热泵则可以产生50-90℃的热水,能够便于使用,大大节约了能源,第一类吸收式热泵的冷却水的温度需求在10-40℃,这部分废热可以很好地被利用。本发明具体实施例提供的热泵系统可以应用于浴室供热,能够回收浴室废水中的热量,将会在一定程度上节约能源、减少能量的浪费。

以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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