專利名稱：單雙級水源熱泵熱水機耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種單雙級水源熱泵熱水機耦合系統(tǒng)，用于在較寬的環(huán)境水源溫 度范圍內(nèi)制取供暖或生活熱水。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對物質(zhì)文化需求的層次也相應(yīng) 提高，對熱水的需求量迅速增大，衛(wèi)生熱水能耗占各類商業(yè)建筑能耗比重的10% 40%， 占民用建筑能耗比重的20% 30%，節(jié)能是熱泵熱水機發(fā)展的永恒主題。熱泵熱水機采用 蒸氣壓縮式熱泵技術(shù)，應(yīng)用范圍從小到家庭、大到集中式熱水工程等民用、商用場所。因其 具有節(jié)能、安全、環(huán)保、經(jīng)濟和應(yīng)用廣泛等技術(shù)和商業(yè)優(yōu)勢，熱泵熱水機在國內(nèi)外市場有著 廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。設(shè)計高效節(jié)能的熱泵熱水機對整個社會的節(jié)能與環(huán)保具有重 要意義。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水源熱泵熱水機名義工況，初始水溫度為15°C，終止水溫 55°C。在已有的水源熱泵熱水機中，一般在名義工況下能達(dá)到規(guī)定出水溫度。但由于環(huán)境 水源溫度常年處于變化中，在環(huán)境水源溫度較低時(冬季)，采用中溫制冷劑的單級蒸氣壓 縮式熱泵熱水機往往達(dá)不到國標(biāo)規(guī)定的終止水溫度65°C)。為解決這個難題，一般采用更 換制冷劑(如CO2)，或采用復(fù)疊制熱循環(huán)系統(tǒng)。那么CO2系統(tǒng)較為龐大，制造和運行成本高。 復(fù)疊制熱系統(tǒng)較復(fù)雜，耗能也高。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于制取熱水的 單雙級水源熱泵熱水機耦合裝置，該系統(tǒng)簡化了復(fù)疊式制熱系統(tǒng)，也不需更換制冷劑，使用 常用的壓縮式熱泵系統(tǒng)即可達(dá)到規(guī)定的熱水終止水溫度，拓寬了壓縮式熱泵取熱的溫度范 圍，降低了制造和運行成本。技術(shù)內(nèi)容本實用新型的單雙級水源熱泵熱水機耦合裝置的制熱水循環(huán)包括兩個 可獨立運行的單級壓縮熱泵循環(huán)和由兩個單級壓縮熱泵循環(huán)耦合為一個雙級壓縮熱泵循 環(huán)系統(tǒng)；該裝置的熱水進水端和熱水出水端分別接第一冷凝器、第二冷凝器的進水端和出 水端，環(huán)境水源進水端和環(huán)境水源回水端分別接第一滿液式蒸發(fā)器、第二滿液式蒸發(fā)器的 進水端和出水端；第一壓縮機的進液端接第一滿液式蒸發(fā)器的出液端，第一壓縮機的出液 端接第一冷凝器進液端，第二壓縮機的進液端接第二滿液式蒸發(fā)器的出液端，第二壓縮機 的出液端接第二冷凝器的進液端；第一壓縮機的出液端與第一滿液式蒸發(fā)器的進液端通過 第四電磁閥相連接；第二冷凝器的出液端通過相串聯(lián)的第二電磁閥、第二干燥過濾器、第二 視液鏡、第二電子膨脹閥接第二滿液式蒸發(fā)器的進液端，第一冷凝器的出液端通過相串聯(lián) 的第一電磁閥、第一干燥過濾器、第一視液鏡、第一電子膨脹閥接第一滿液式蒸發(fā)器的進液 端；第三電磁閥接在第二滿液式蒸發(fā)器與第一干燥過濾器之間。本實用新型單雙級水源熱泵熱水機耦合裝置的耦合方法采用雙級壓縮熱泵循環(huán)
3和單級壓縮熱泵循環(huán)互為切換，通過水路電磁閥、制冷劑循環(huán)回路電磁閥啟閉來進行耦合 切換，其方法具體是當(dāng)作為兩個獨立運行的單級壓縮熱泵循環(huán)時，水路的第五電磁閥、第六電磁閥開 啟，制冷劑循環(huán)回路的第一電磁閥、第二電磁閥開啟，第三電磁閥、第四電磁閥關(guān)閉；第一壓 縮機出來的制冷劑氣體流經(jīng)第一冷凝器放熱冷凝為制冷劑液體，同時水側(cè)供水被加熱，制 冷劑液體再經(jīng)第一電磁閥、第一干燥過濾器、第一視液鏡、第一電子膨脹閥、第一滿液式蒸 發(fā)器吸收環(huán)境水源熱量蒸發(fā)后，再進入第一壓縮機，構(gòu)成一個單級壓縮熱泵循環(huán)；另一個單 級壓縮循環(huán)則是第二壓縮機出來的制冷劑氣體流經(jīng)第二冷凝器放熱冷凝為制冷劑液體， 同時水側(cè)供水被加熱，制冷劑液體再經(jīng)第二電磁閥、第二干燥過濾器、第二視液鏡、第二電 子膨脹閥、第二滿液式蒸發(fā)器吸收環(huán)境水源熱量蒸發(fā)后，再進入第二壓縮機，完成單級壓縮 熱泵循環(huán)；當(dāng)作為雙級壓縮熱泵循環(huán)時，水路第五電磁閥、第六電磁閥關(guān)閉，制冷劑循環(huán)回路 第一電磁閥關(guān)閉，第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥開啟；第一壓縮機出來的制冷劑氣 體經(jīng)第四電磁閥與第二電子膨脹閥節(jié)流閃發(fā)并經(jīng)第二滿液式蒸發(fā)器分離后的氣體混合，再 進入第二壓縮機進行壓縮，壓縮后的制冷劑高壓氣體流經(jīng)第二冷凝器放熱冷凝為制冷劑液 體，同時水側(cè)供水被加熱；制冷劑液體經(jīng)第二電磁閥、第二干燥過濾器、第二視液鏡、第二電 子膨脹閥節(jié)流后進入第二滿液式蒸發(fā)器，在第二滿液式蒸發(fā)器中氣液分離，分離出的制冷 劑氣體與第一壓縮機的排氣混合進入第二壓縮機，分離后的制冷劑液體經(jīng)第三電磁閥、第 一干燥過濾器、第一視液鏡、第一電子膨脹閥節(jié)流后進入第一滿液式蒸發(fā)器，吸收環(huán)境水源 熱量蒸發(fā)后再進入第一壓縮機，完成雙級壓縮熱泵循環(huán)。第二滿液式蒸發(fā)器在單級壓縮時作為蒸發(fā)器使用，而耦合為雙級壓縮系統(tǒng)時充當(dāng) 雙級壓縮中間級儲液器使用，使得系統(tǒng)簡化且運行可靠。環(huán)境水源流經(jīng)蒸發(fā)器后得到的低溫回水還可以作為一般用冷場合的冷凍水，實現(xiàn) 機組的冷熱聯(lián)供的多功能綜合利用。用于制取熱水的單雙級水源熱泵熱水機耦合裝置，在環(huán)境水源較高溫度時，采用 兩個獨立運行的單級壓縮熱泵系統(tǒng)為冷凝器提供熱量，加大了熱水供應(yīng)量，且可以才用啟 停的方式進行機組制熱量部分調(diào)節(jié)；而在環(huán)境水源溫度較低時，將兩個獨立運行的單級壓 縮熱泵系統(tǒng)耦合為一個雙級壓縮熱泵循環(huán)系統(tǒng)，拓寬了熱泵取熱的溫度范圍，使在較低的 環(huán)境溫度條件下，也能制取并達(dá)到規(guī)定的送水溫度。有益效果本實用新型采用由單雙級壓縮熱泵系統(tǒng)耦合制取熱水，在環(huán)境水源溫 度較高工況時采用兩個單級壓縮熱泵循環(huán)供熱，既可加大水源熱泵的熱水供應(yīng)量，又可根 據(jù)實際需求對機組供熱量進行部分調(diào)節(jié)；在環(huán)境水源較低工況時將單級壓縮熱泵循環(huán)耦 合為雙級壓縮熱泵循環(huán)制取熱水，不僅滿足在環(huán)境水源較寬溫度范圍內(nèi)安全可靠地提供熱 水，而且系統(tǒng)較采用復(fù)疊循環(huán)簡化，且不必更換制冷劑，使得設(shè)備制造成本降低，操作簡便 節(jié)能。
以下結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型進一步說明。


圖1是用于單雙級水源熱泵熱水機耦合系統(tǒng)制熱水循環(huán)流程圖。[0015]其中有第一滿液式蒸發(fā)器1、第二滿液式蒸發(fā)器8，第一壓縮機2、第二壓縮機9， 第一冷凝器3、第二冷凝器10，第一電磁閥4、第二電磁閥11、第三電磁閥15、第四電磁閥 16、第五電磁閥17、第六電磁閥18，第一干燥過濾器5、第二干燥過濾器12，第一視液鏡6、第 二視液鏡13，第一電子膨脹閥7、第二電子膨脹閥14。圖2是單級壓縮水源熱泵熱水機熱泵循環(huán)lgp-h圖。圖3是雙級壓縮水源熱泵熱水機熱泵循環(huán)lgp-h圖。
具體實施方式
如
圖1中所示，該單雙級水源熱泵熱水機耦合裝置由兩個可獨立運行的單級壓縮 熱泵循環(huán)和由兩個單級壓縮熱泵循環(huán)耦合為一個雙級壓縮熱泵循環(huán)系統(tǒng)組成。該裝置制熱水循環(huán)包括兩個可獨立運行的單級壓縮熱泵循環(huán)和由兩個單級壓縮 熱泵循環(huán)耦合為一個雙級壓縮熱泵循環(huán)系統(tǒng)；該裝置的熱水進水端和熱水出水端分別接第 一冷凝器3、第二冷凝器10的進水端和出水端，環(huán)境水源進水端和環(huán)境水源回水端分別接 第一滿液式蒸發(fā)器1、第二滿液式蒸發(fā)器8的進水端和出水端；第一壓縮機2的進液端接第 一滿液式蒸發(fā)器1的出液端，第一壓縮機2的出液端接第一冷凝器3進液端，第二壓縮機9 的進液端接第二滿液式蒸發(fā)器8的出液端，第二壓縮機9的出液端接第二冷凝器10的進液 端；第一壓縮機2的出液端與第一滿液式蒸發(fā)器1的進液端通過第四電磁閥16相連接；第 二冷凝器10的出液端通過相串聯(lián)的第二電磁閥11、第二干燥過濾器12、第二視液鏡13、第 二電子膨脹閥14接第二滿液式蒸發(fā)器8的進液端，第一冷凝器3的出液端通過相串聯(lián)的第 一電磁閥4、第一干燥過濾器5、第一視液鏡6、第一電子膨脹閥7接第一滿液式蒸發(fā)器1的 進液端；第三電磁閥15接在第二滿液式蒸發(fā)器8與第一干燥過濾器5之間。一、環(huán)境水源溫度較高情況下，兩個單級壓縮熱泵循環(huán)獨立運行制取熱水水路第五電磁閥17、第六電磁閥18開啟，制冷劑循環(huán)回路第一電磁閥4、第二電磁 閥11開啟，第三電磁閥15、第四電磁閥16關(guān)閉，環(huán)境水源回路環(huán)境水并聯(lián)進入第一滿液式蒸發(fā)器1和第二滿液式蒸發(fā)器8，放熱 后回水。制熱水回路熱水并聯(lián)進入第一冷凝器3、第二冷凝器10吸熱后送水。制冷劑回路第一壓縮機2出來的制冷劑氣體流第一經(jīng)冷凝器3、第一電磁閥4、第 一干燥過濾器5、第一視液鏡6、第一電子膨脹閥7、第一滿液式蒸發(fā)器1再進入第一壓縮機 2，構(gòu)成一個單級壓縮熱泵循環(huán)；另一個循環(huán)則是第二壓縮機9出來的制冷劑氣體流經(jīng)第 二冷凝器10、第二電磁閥11、第二干燥過濾器12、第二視液鏡13、第二電子膨脹閥14、第二 滿液式蒸發(fā)器8再進入第二壓縮機9，完成單級壓縮熱泵循環(huán)。熱泵熱水機單級壓縮熱泵循環(huán)在lgp-h圖上表示如圖2所示，制冷劑循環(huán)狀態(tài)點 在圖中用括號表示出。在環(huán)境水源溫度較高工況時，蒸發(fā)溫度為Ttll，冷凝溫度為Tk，采用單 級壓縮熱泵循環(huán)即可制取國標(biāo)規(guī)定溫度)的終止熱水。二、環(huán)境水源溫度較低情況下，兩個單級壓縮循環(huán)耦合為雙級壓縮熱泵循環(huán)制取 熱水水路第五電磁閥17、第六電磁閥18關(guān)閉，制冷劑循環(huán)回路第一電磁閥4關(guān)閉，第二 電磁閥11、第三電磁閥15、第四電磁閥16開啟，[0028]環(huán)境水源回路環(huán)境水只進入第一滿液式蒸發(fā)器1，放熱后回水。制熱水回路熱水只進入第二冷凝器10吸熱后送水。制冷劑回路第一壓縮機2出來的制冷劑氣體經(jīng)第四電磁閥16與第二電子膨脹 閥14節(jié)流閃發(fā)并經(jīng)第二滿液式蒸發(fā)器8 (在雙級熱泵循環(huán)中此蒸發(fā)器作為中間級儲液器使 用)分離后的氣體混合，再進入第二壓縮機9進行壓縮，壓縮后的制冷劑高壓氣體流經(jīng)第二 冷凝器10放熱冷凝為制冷劑液體，同時水側(cè)供水被加熱。制冷劑液體再經(jīng)第二電磁閥11、 第二干燥過濾器12、第二視液鏡13、第二電子膨脹閥14節(jié)流后進入第二滿液式蒸發(fā)器8，在 第二滿液式蒸發(fā)器8中氣液分離，分離出的制冷劑氣體與第一壓縮機2的排氣混合進入第 二壓縮機9，分離后的制冷劑液體經(jīng)第三電磁閥15、第一干燥過濾器5、第一視液鏡6、第一 電子膨脹閥7節(jié)流后進入第一滿液式蒸發(fā)器1，在第一滿液式蒸發(fā)器1中吸收環(huán)境水源熱量 蒸發(fā)后的制冷劑氣體再進入第一壓縮機2。熱泵熱水機雙級壓縮熱泵循環(huán)在lgp-h圖上表示如圖3所示。在環(huán)境水源溫度較 低(冬季)時，蒸發(fā)溫度Ttl2 < Ttll (注=Ttll為單級壓縮中制取55°C熱水所需的最低蒸發(fā)溫 度)，冷凝溫度為Tk。此工況下，采用單級壓縮熱泵循環(huán)壓縮機壓比過大，因此，無法制得所 需溫度(55°C)熱水，而采用雙級壓縮提高了第二冷凝器10的冷凝溫度，即可達(dá)到制取國標(biāo) 規(guī)定熱水溫度。
權(quán)利要求1. 一種單雙級水源熱泵熱水機耦合裝置，其特征在于該裝置制熱水循環(huán)包括兩個可獨 立運行的單級壓縮熱泵循環(huán)和由兩個單級壓縮熱泵循環(huán)耦合為一個雙級壓縮熱泵循環(huán)系 統(tǒng)；該裝置的熱水進水端和熱水出水端分別接第一冷凝器(3)、第二冷凝器(10)的進水端 和出水端，環(huán)境水源進水端和環(huán)境水源回水端分別接第一滿液式蒸發(fā)器(1)、第二滿液式蒸 發(fā)器⑶的進水端和出水端；第一壓縮機(2)的進液端接第一滿液式蒸發(fā)器⑴的出液端， 第一壓縮機O)的出液端接第一冷凝器C3)進液端，第二壓縮機(9)的進液端接第二滿液 式蒸發(fā)器(8)的出液端，第二壓縮機(9)的出液端接第二冷凝器(10)的進液端；第一壓縮 機(2)的出液端與第一滿液式蒸發(fā)器(1)的進液端通過第四電磁閥(16)相連接；第二冷凝 器(10)的出液端通過相串聯(lián)的第二電磁閥(11)、第二干燥過濾器(12)、第二視液鏡(13)、 第二電子膨脹閥(14)接第二滿液式蒸發(fā)器(8)的進液端，第一冷凝器C3)的出液端通過相 串聯(lián)的第一電磁閥G)、第一干燥過濾器(5)、第一視液鏡(6)、第一電子膨脹閥(7)接第一 滿液式蒸發(fā)器(1)的進液端；第三電磁閥(1 接在第二滿液式蒸發(fā)器(8)與第一干燥過濾 器(5)之間。
專利摘要用于制熱水的單雙級水源熱泵熱水機耦合裝置及一種單雙級水源熱泵熱水機耦合系統(tǒng)，用于在較寬的環(huán)境水源溫度范圍內(nèi)制取供暖或生活熱水。該裝置制熱水循環(huán)包括兩個可獨立運行的單級壓縮熱泵循環(huán)和由兩個單級壓縮熱泵循環(huán)耦合為一個雙級壓縮熱泵循環(huán)系統(tǒng)；在環(huán)境水源溫度較高時，采用兩個獨立運行的單級蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)提供熱水；而在環(huán)境水源溫度較低時，為了保證供熱水的溫度，將兩個單級蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)耦合為一個雙級熱泵循環(huán)，不僅有助于保證在環(huán)境水源溫度較寬范圍內(nèi)的熱水供應(yīng)溫度，而且在環(huán)境水源溫度較低的工況下，系統(tǒng)比其他制熱水循環(huán)簡單，操作簡便，設(shè)備制造成本降低。
文檔編號F24H4/02GK201844552SQ201020238319
公開日2011年5月25日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者李彥軍, 李舒宏, 杜塏, 殷勇高 申請人:東南大學(xué)