一种具有环境制冷功能的节能热泵装置的制作方法

本实用新型涉及一种热泵装置，尤其涉及一种具有环境制冷功能的节能热泵装置。

背景技术：

在包装、印刷、涂料等行业中，其中一个必要的生产环节是对产品进行热烘，使产品上的油墨、涂料、胶体等干燥。热烘干燥的过程通常采用将热风通过风机、经送风管输送进入相应的热烘干燥设备，然后通过排风管将含有废热废气的热风排出。

目前，在热烘干燥的过程中所采用的热风，通常是将室外的新风通过热风机进行加热，而热烘设备所需的热风温度通常远远高于新风温度，比较常见的最低热烘要求的热风温度至少也需要达到80℃。在某些常年处于高平均气温的地区，生产企业本身处在较高温的生产环境下，新风与生产所需热风之间的温差较小，在一定程度上可以降低新风预热的生产能耗，但是由于所处生产环境温度较高，通常需要采用空调等制冷设备对生产环境进行降温，用以改善生产人员的工作环境，使得企业反而需要在生产车间安装大量空调，反而提高制冷所需的能耗。

另一方面，经过热烘设备排出的废气通常带有一定的废热，对于某些中小型生产企业而言，废热如果直接排放会造成环境污染，但是对废热的处理和利用也需要花费一定的生产成本，废热的处理途径少、处理效率也不高；而且生产车间这些制冷设备所产生的废热通常直接排放到室外，也无法进行有效利用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的问题是提供一种具有环境制冷功能的节能热泵装置，这种节能热泵装置不仅能够对生产环境进行制冷，而且大大降低热烘设备所需供热的能耗，同时能够提高废热的回收效率。采用的技术方案如下：

一种具有环境制冷功能的节能热泵装置，其特征在于：包括风机、送风管、回风管、热交换器、热循环机构、自然风输入管和冷风输出管，热循环机构是由蒸发器、冷凝器、压缩机通过管道依次连接而成的闭环回路，闭环回路供工作流体循环流动；热交换器、冷凝器和蒸发器均设有第一介质入口、第一介质出口、第二介质入口和第二介质出口；送风管的起始端作为新风入口，送风管按照新风的输送方向依次经过热交换器的第一介质入口、热交换器的第一介质出口、冷凝器的第一介质入口、冷凝器的第一介质出口、风机的进风口、风机的出风口，送风管的末端作为新风的出风口；回风管的起始端作为回风入口，回风管按照回风的输送方向依次经过热交换器的第二介质入口和第二介质出口，回风管的末端作为回风的排风口；自然风输入管的起始端作为自然风入口，自然风输入管的末端与蒸发器的第一介质入口连接，冷风输出管的起始端与蒸发器的第一介质出口连接，冷风输出管的末端作为冷风排风口；热循环机构的闭环回路冷凝器的第二介质出口与蒸发器的第二介质入口连接、蒸发器的第二介质出口与压缩机的介质入口连接、压缩机的介质出口与冷凝器的第二介质入口连接而成。

上述新风和自然风均采用温度较高的生产环境外的空气；上述送风管的末端（即新风的出风口）与所对接的热烘设备的进风口相连接，上述回风管的起始端（即回风入口）与所对接的热烘设备的出风口相连接；上述冷风输出管的末端（即冷风的排风口）设置在设备所在的生产环境内。

上述热循环机构为由蒸发器、冷凝器和压缩器依次连接而成的供工作流体循环流动的闭环回路，蒸发器吸收外部热量，将低温低压工作流体加热蒸发为高温低压的气体状态，然后通过压缩机转换为高温高压的气体状态，高温高压的工作流体经过冷凝器时释放热量，同时转换为低温低压的液体状态，再次流入蒸发器进行下一循环。

新风（温度通常为外界温度）从外界送进本节能热泵装置沿送风管进行输送，经过热交换器吸收回风部分热量而升温，再经过冷凝器时吸收冷凝器释放的热量而进一步升温，升温后的新风通过风机送进热烘设备，供热烘设备进行工作；热烘设备排出的回风带有废热，回风经过热交换器时，与后续送入的新风发生热交换，使回风所带的热量通过热交换传递给后续送入的新风，完成热交换后的回风排出此时的废气温度接近于外界温度。

在热循环机构的闭环回路中，蒸发器所吸收的热量均来自生产环境外温度较高的空气，通过自然风输入管经过蒸发器的吸热作用后降温形成冷风，由冷风输出管排放到生产环境中，对生产环境进行制冷；而压缩机将工作流体由低压压缩成高压，使工作流体经过冷凝器时释放大量热量，从而使新风受热升温到可供热烘设备使用的温度。

随着新风的不断流入和回风的不断排出，新风和回风在热交换器中不断的进行热交换，而热循环机构一方面不断的通过蒸发器的吸热作用将自然风输入管送入的空气降温形成冷风，对生产环境进行降温制冷，为生产人员创造舒适的生产环境，无需额外安装空调等制冷设备，另一方面不断的通过冷凝器对新风释放热量，降低了热烘设备所需供热的能耗，从而大大降低了整个生产过程中的实际能耗；另外，回风中的废热通过热交换器交换给后续的新风，提高了废热的回收效率，使废热的利用更加充分。

上述风机、热交换器、蒸发器、冷凝器、压缩机均为现有的常用装置。

上述热交换器的热交换芯可采用热交换性能较强的材料制成，比如铝箔等。

另外，上述热循环机构的数量可根据实际生产进行调整，可采用多条闭环回路同时工作，以满足不同热烘设备的热量使用需求。

上述冷凝器与蒸发器之间还可设置调压阀，降低工作流体进入蒸发器时的压强。

作为本实用新型的优选方案，所述蒸发器与压缩机之间的闭环回路上还设有用于对所述工作流体进行气液分离的气液分离器。由于液态的工作流体通过蒸发器时，回风的废热热量可能不足以使工作流体完全气化，使得工作流体在通过蒸发器之后处于气液混合体的状态。在蒸发器与压缩机之间增设气液分离器，使工作流体在进入压缩机之前进行气液分离，分离出的气态工作流体直接进入压缩机，而液态的工作流体则停留在气液分离器中进行自然气化。

作为本实用新型进一步的优选方案，所述热循环机构中循环流动的工作流体为低沸点、强压缩性的制冷剂。使用低沸点、强压缩性的制冷剂作为工作流体，一方面提高压缩机的工作效率，另一方面低沸点的工作流体在蒸发器中气化所需热量更少，回风经过热交换器之后剩余的废热即可满足其蒸发气化的热量需求。另外，所述制冷剂还可采用使用寿命长的环保冷媒，比如由50%R32（二氟甲烷）和50%R125（五氟乙烷）组成的混合制冷剂R410A，其使用成本远远低于传统用电加热或用煤加热的成本。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

本实用新型具有环境制冷功能的节能热泵装置采用由蒸发器、冷凝器和压缩机依次连接成供工作流体循环流动的闭环回路作为热循环机构，新风由送风管进入后分别受到回风的热交换和冷凝器的放热而升温，降低了热烘设备所需供热的能耗，同时不断的通过蒸发器的吸热作用将自然风输入管送入的空气降温形成冷风，对生产环境进行降温制冷，为生产人员创造舒适的生产环境，无需额外安装空调等制冷设备，从而大大降低了整个生产过程中的实际能耗；而回风中的废热通过热交换器交换给后续的新风，提高了废热的回收效率，使废热的利用更加充分。

附图说明

图1为本实用新型优选实施方式的结构示意图，其中各标示为：

A新风流向；B回风流向；C自然风及冷风流向；D工作流体流向；1送风管；2回风管；3闭环回路的管道；4自然风输入管；5冷风输出管；6热交换器；7风机；8冷凝器；9蒸发器；10压缩机；11热烘设备；12调压阀；13气液分离器；601热交换器的第一介质入口；602热交换器的第一介质出口；603热交换器的第二介质入口；604热交换器的第二介质出口；701风机入口；702风机出口；801冷凝器的第一介质入口；802冷凝器的第一介质出口；803冷凝器的第二介质入口；804冷凝器的第二介质出口；901蒸发器的第一介质入口；902蒸发器的第一介质出口；903蒸发器的第二介质入口；904蒸发器的第二介质出口；1001压缩机的介质入口；1002压缩机的介质出口；1101热烘设备的进风口；1102热烘设备的出风口。

具体实施方式

下面结合附图和本实用新型的优选实施方式做进一步的说明。

如图1所示，一种具有环境制冷功能的节能热泵装置，包括送风管1、回风管2、自然风输入管4、冷风输出管5、热交换器6、风机7和热循环机构，热循环机构是由冷凝器8、蒸发器9、压缩机10通过管道3依次连接而成的闭环回路，闭环回路供工作流体循环流动，工作流体在管道3中沿输送方向D流动；热循环机构中循环流动的工作流体可采用低沸点、强压缩性的制冷剂，优选使用寿命长的环保冷媒，比如由50%R32（二氟甲烷）和50%R125（五氟乙烷）组成的混合制冷剂R410A；

送风管1按照新风的输送方向A依次连接热交换器6、冷凝器8、风机7和所对接的热烘设备11，送风管1的起始端为新风入口，将新风从送风管1的起始端输送入热交换器6的第一介质入口601，然后分别连接热交换器6的第一介质出口602与冷凝器8的第一介质入口801、冷凝器8的第一介质出口802与风机7的进风口701、风机7的出风口702与所对接热烘设备11的进风口1101，使新风最终送入所对接的热烘设备11；

回风管2按照回风的输送方向B依次连接所对接的热烘设备11和热交换器6，连接所对接热烘设备11的出风口1102与热交换器6的第二介质入口603，然后将回风从热交换器6的第二介质出口604输送到回风管2的末端进而排出；

自然风输入管4的末端与蒸发器9的第一介质入口901连接，冷风输出管5的起始端与蒸发器9的第一介质出口902连接，自然风从自然风输入管4的起始端进入，按照输送方向C进入蒸发器9，受到蒸发器9的吸热作用降温形成冷风，继续按照输送方向C由冷风输出管5的末端排出；

在热循环机构的闭环回路中，冷凝器8的第二介质入口803与压缩机10的介质出口1002连接，冷凝器8的第二介质出口804与蒸发器9的第二介质入口903连接，蒸发器9的第二介质出口904与压缩机10的介质入口1001连接；冷凝器8与蒸发器9之间的闭环回路上设有用于降低工作流体进入蒸发器时的压强的调压阀12，蒸发器9与压缩机10之间的闭环回路上设有用于对工作流体进行气液分离的气液分离器13。

上述热交换器6、风机7、冷凝器8、蒸发器9、压缩机10、调压阀12、气液分离器13均采用现有的常用装置；热交换器6的热交换芯可采用热交换性能较强的材料制成，比如铝箔等；热循环机构的数量可根据实际生产进行调整，可采用多条闭环回路同时工作，以满足不同热烘设备的热量使用需求。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。