一种新型空气热泵的制作方法

本发明涉及热泵领域，尤其是以空气为工质的压缩空气热泵领域,特别涉及一种新型空气热泵。

背景技术：

目前的热泵按循环工质种类分为如下几种：

1.是以有机氯烃、烷烃为循环工质的热泵，其用环境温度的空气或地下水、土壤加热蒸发端，换热温度低，只能将水加热到55℃－60℃，二台压缩机工作的复叠式也只能将水加热到80℃－90℃，规模做不大，制造成本高。

2.是吸收式热泵，吸收剂是水，工质为溴化锂和氨。虽然规模可以做大，但需要外源加热温度为80℃左右。也只能将水加热到80℃－90℃。

3.是二氧化碳为循环工质的热泵，国外如日本也只能将水加热到80℃－90℃。德国用二氧化碳双工质(除二氧化碳又加了一个工质)也只能将水加热到110℃，但制造成本特别高，在应用上受到限制。我国目前还处于开发阶段，还没有达到产业化。

做为传统循环工质的传统热泵换热温度提不高，制造成本偏高，规模做不大等是普遍存在的缺点，限制了它的应用范围。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是针对传统热泵换热温度低，制造成本高，规模做不大，有机的循环工质价格贵且有毒。二氧化碳循环工质，虽然无毒但价格也偏高，制造成本更高。吸收式热泵需外加热源，而且无机循环工质的吸收式热泵规模都做不大等问题而提供一种新型空气热泵，该新型空气热泵利用压缩空气产热温度高达200℃且可调，换热温度最高达198℃－180℃且可调。空气为廉价无毒无害的循环工质，制造成本低，规模可做大，应用范围广。

本发明所解决的技术问题可以通过以下的技术方案来实现。

一种新型空气热泵，其特征在于，包括活塞空气压缩机、换热器、膨胀释压罐，所述活塞空气压缩机的出口通过第一空气压缩管道、第一单向阀与所述换热器的管程入口连接，所述换热器的管程出口通过第二空气压缩管道、第二单向阀、第一流量控制阀与所述膨胀释压罐的入口连接，所述膨胀释压罐的出口通过第二流量控制阀以及管道与所述活塞空气压缩机的入口连接；所述换热器的壳程作为用户设备的热源。

在本发明的一个优选实施例中，还包括一控制装置，所述控制装置对所述第一流量控制阀和第二流量控制阀的开度进行控制以及对所述活塞空气压缩机的电机频率进行控制。

在本发明的一个优选实施例中，在所述换热器的管程上设置有压力传感器，在所述换热器的壳程内设置有温度传感器，在所述膨胀释放罐内设置有温度传感器，所述压力传感器和温度传感器在与所述控制装置信号连接。

在本发明的一个优选实施例中，在所述第一空气压缩管道和第二空气压缩管道上均设置有温度表、压力表和安全阀。

在本发明的一个优选实施例中，所述活塞空气压缩机的活塞缸数量为1～4个，输出压力控制在0.5mpa～4.0mpa,输出压缩热温度控制在150℃～200℃。

在本发明的一个优选实施例中，所述膨胀释压罐包括罐体和设置在所述罐体内的换热管，所述换热管的入口通过换热管进口阀门及管道与第一流量控制阀连接，所述换热管的出口通过换热管出口阀门及管道与第二流量控制阀连接；所述换热管为换热并兼具冷却的功能，以调节罐体内空气温度在20℃～60℃之间；在所述罐体上设置有温度表、压力表、安全阀以及空气进口控制阀门、空气出口控制阀门。

在本发明的一个优选实施例中，所述换热器的壳程通过换热循环泵、单向泵以及管道与用户设备构成一密封加热循环。

在本发明的一个优选实施例中，所述的控制装置内设有plc编程控制器，所述plc编程控制器控制活塞空气压缩机电机频率、控制换热器管程压力和温度、第一流量控制阀和第二流量控制阀的开度以及控制膨胀释压罐内空气温度。

由于采用了如上的技术方案，本发明一种新型空气热泵比传统热泵具有如下的优越性。

1.比传统热泵膨胀吸热端温度高，比环境温度高出10℃及以上，不用环境温度加热膨胀吸热端。如不需要压缩热大于200℃可用环境温度空气进行冷却膨胀释压罐中的空气。

2.压缩热最高可达到200℃，换热温度高，最高达到198℃－180℃，制造成本低，规模可以做大，换热温度高。

3.空气做为循环工质廉价，如泄露又没有危害，是环境友好型节能型高温热泵。

4.比任何一种传统热泵的压缩热换热温度都搞，适用范围广。

5.比任何一种传统热泵的制造成本都低，规模都大得多。

附图说明

图1为本发明一种新型空气热泵的结构示意图；

图2为本发明的膨胀释压罐结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本发明。

参照图1和图2，图中所示的新型空气热泵，包括活塞空气压缩机1、换热器7、膨胀释压罐9和控制装置10。

活塞空气压缩机1的活塞缸数量为1～4个，输出压力控制在0.5mpa～4.0mpa,输出压缩热温度控制在150℃～200℃。

膨胀释压罐9包括罐体91和设置在罐体91内的换热管92，换热管92为换热并兼具冷却的功能，以调节罐体91内空气温度在20℃～60℃之间。在罐体9上设置有温度表93、压力表94、安全阀95以及空气进口控制阀门96、空气出口控制阀门97。换热管92的入口连接一换热管进口阀门98，换热管92的出口连接一换热管出口阀门99。

活塞空气压缩机1的出口通过空气压缩管道2-1、单向阀6-1与换热器7的管程入口连接，换热器7的管程出口通过空气压缩管道2-2、单向阀6-2、流量控制阀8-1与换热管进口阀门98连接，换热管出口阀门99通过流量控制阀8-2以及管道与活塞空气压缩机1的入口连接。

换热器7的壳程作为用户设备的热源。换热器7的壳程通过换热循环泵(图中未示出)、单向泵(图中未示出)以及管道与用户设备(图中未示出)构成一密封加热循环。

在空气压缩管道2-1上设置有温度表3-1、压力表4-1和安全阀5-1，在空气压缩管道2-2上设置有温度表3-2、压力表4-2和安全阀5-2。

在换热器7的管程上设置有压力传感器7-1，在换热器7的壳程内设置有温度传感器7-2，在罐体91内还设置有温度传感器9-1。压力传感器7-1和温度传感器7-2、9-1与控制装置10信号连接。控制装置10内设有plc编程控制器，plc编程控制器依据压力传感器7-1所检测的压力数据、温度传感器7-2、9-1所检测的温度数据，控制活塞空气压缩机1的电机频率、控制换热器7管程压力和温度、流量控制阀8-1、8-2的开度以及控制膨胀释压罐9内空气温度。

实施例1

如要求压缩热放热温度为180℃为例，开动活塞空气压缩机1的三个活塞缸，将压缩空气压送到空气压缩管道2-1进行第一次压缩，空气经过第一次压缩后到单向阀6-1，然后到换热器7管程，与换热器7的壳程内用以作为用户设备的热源的介质进行换热。

换热后的空气再送入到空气压缩管道2-2进行第二次压缩，经过第二次压缩后的空气到单向阀6-2，再到流量控制阀8-1。由控制装置10控制流量控制阀8-1开度，使换热器7管程压力不小于1.0mpa，将压缩空气靠自然压力输送到膨胀释压罐9，由控制控制10控制膨胀释压罐9中的空气温度不超过20℃，超过用冷却方式进行冷却，低于用加热方式加热。使20℃空气通过流量控制阀8-2到活塞空气压缩机1的进气口，构成一个循环。

实施例2

如要求活塞空气压缩机1，压缩热放热温度为200℃，通过膨胀释压罐9中的换热器7来控制膨胀释压罐空气温度为40℃。通过控制装置10，通过控制压力传感器7-1的显示控制压力，通过控制流量控制阀8-2的开度，来实现空气温度40℃进入活塞空气压缩机1的进空气口就保证了活塞空气压缩机1的压缩热放热温度为200℃。