專利名稱：一種雙過冷熱泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種熱泵，尤其是一種雙過冷熱泵。
背景技術(shù)：
熱泵有四大組件，包括壓縮機、水熱交換器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器，制冷劑依次在上述四大部件循環(huán)，壓縮機出來的冷媒高溫高壓的氣體，流經(jīng)水熱交換器，降溫，水熱交換器通過對水加熱升溫、使得冷媒降溫實現(xiàn)熱交換，冷媒繼續(xù)流動經(jīng)過節(jié)流裝置，成低溫低壓液體，流經(jīng)蒸發(fā)器，吸熱，再經(jīng)壓縮完成循環(huán)，制冷劑在冷疑器放出熱量，導(dǎo)致熱水溫度升高，因熱水溫度較高，冷疑溫度更高，導(dǎo)致熱泵能效降低?；厮到y(tǒng)，熱水使用過程中，管路的散熱導(dǎo)致水溫下降，為保證使用熱水，打開水龍頭即出熱水，需要將降溫后的溫水回至水箱進行混合加熱，因熱水溫度較高，冷疑溫度更高，導(dǎo)致熱泵能效降低。現(xiàn)在的熱泵大多數(shù)將冷水直接供入水箱，混合成熱水進行加熱，因熱水溫度較高，冷疑溫度更高，導(dǎo)致熱泵能效降低。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對上述存在的缺點，提出一種進一步提高能量利用率、能耗低的雙過冷熱泵。本實用新型采取的設(shè)計方案為:一種雙過冷熱泵，包括熱泵單元以及熱水加熱循環(huán)單元，其中，熱泵單元包括依次串聯(lián)于冷媒循環(huán)管路上的壓縮機、水熱交換器、節(jié)流閥以及蒸發(fā)器；熱水加熱循環(huán)單元包括存放熱水的熱水箱、連接于熱水箱出口以及進口之間的水循環(huán)管路，水循環(huán)管路中設(shè)置有連接用戶的分支水管，水熱交換器具有換熱套管并通過換熱套管串聯(lián)于水循環(huán)管路中，在水循環(huán)管路中設(shè)置有增加輸送壓力的第一水泵以及增加回水壓力的第二水泵；且,在冷媒循環(huán)管路中還設(shè)置有雙過冷換熱器,該雙過冷換熱器具有換熱套管并通過換熱套管實現(xiàn)冷媒與水的熱交換，該雙過冷換熱器包括第一過冷器和第二過冷器，第一過冷器具有換熱套管并通過換熱套管串聯(lián)于水循環(huán)管路中，第二過冷器串聯(lián)于連接外部補充冷水的冷水管道和水循環(huán)管路之間，冷水通過冷水管道經(jīng)過第二過冷器進入水循環(huán)管路之后進入第一過冷器中。作為對上述方案的優(yōu)化，在第一過冷器與水熱交換器之間的水循環(huán)管路與熱水箱底部連通，第二水泵設(shè)置于第一過冷器、熱水箱與水熱交換器之間的管路中。作為對上述方案的進一步優(yōu)化，所述的換熱套管為由內(nèi)管和外管同軸心套設(shè)而成的金屬導(dǎo)熱管道，內(nèi)管連通水循環(huán)管路，外管連通冷媒循環(huán)管路，換熱套管為螺旋狀。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下顯著的有益效果:[0014](I)通常熱泵只是在熱水箱里加入回水和冷水混合，使水溫降低然后在水熱交換器(冷凝器)進行熱交換。本實用新型利用熱泵中熱水(進入水熱交換器的水)、回水(中溫水)和冷水(低溫水)的不同溫度對冷疑器(包括水熱交換器、雙過冷器)從高溫到低溫的冷卻。首先在水熱交換器里邊是高溫水與水熱交換器里高溫的冷媒進行熱交換，其次是第一過冷器里邊是回水(包括經(jīng)過與第二級過冷冷疑器里冷媒進行過熱交換的冷水)與第一級過冷冷疑器里中溫的冷媒進行熱交換，最后是第二級過冷冷疑器的冷水與第二級過冷冷疑器的冷媒進行熱交換，熱泵對冷水、回水逐級提溫，同時熱泵的冷媒逐級降溫，使用這種方法可以把進入節(jié)流閥的冷媒溫度降至最低，即降低了進入空調(diào)蒸發(fā)器前冷媒的溫度，降低的溫度也就是過冷度，冷凝器里熱量減少多少，蒸發(fā)器冷量也增加多少，而熱泵功率沒發(fā)生變化，因此回水和冷水的溫升是免費所得，提高了熱能轉(zhuǎn)換效率；(2)通過熱泵單元與熱水回路結(jié)合，既降低了進入空調(diào)蒸發(fā)器前冷媒的溫度，又提高了待加熱回水的進入水熱交換器時的水溫，這起到了雙重效果，提高了空調(diào)的能效比，減少了熱泵耗能，節(jié)約了能源；(3)所述的雙過冷器采用換熱套管進行換熱，因套管管路較長，適合空調(diào)冷媒管充分過冷，也適合回水、冷水逐級提溫，增加冷媒與水接觸熱交換的面積、空間和時間，提高了熱交換效率。說明書附圖


圖1為本實用新型實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實施例所采用的換熱套管截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了讓本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實用新型的技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步闡述。在空調(diào)熱泵系統(tǒng)中，過冷是指液體制冷劑的溫度低于同一壓力下飽和液體的溫度，兩者溫差就是過冷度。在制冷行業(yè)常見的經(jīng)濟器，就是利用套管熱交換的一路(冷疑器與節(jié)流閥之間串接)被另一路(蒸發(fā)器與壓縮機輸入端串接)過冷，相反是過熱，在制冷系統(tǒng)中經(jīng)濟器改變系統(tǒng)的冷疑、蒸發(fā)和回汽溫度，朝設(shè)備有益的工況轉(zhuǎn)化，但且是“零和游戲”?；谏鲜鏊悸?，本實用新型采用區(qū)分不同水溫進行逐級加熱的方法，結(jié)合空調(diào)熱泵系統(tǒng)中冷媒的工作原理，將外來的回水溫度和冷水溫度兩次過冷，不僅提高水的溫度，而且降低了冷疑溫度，也就是過冷度，而蒸發(fā)器的冷量也同樣增加，因是“零和游戲”，因此冷水和回水溫升是免費所得，設(shè)備能效比得到提升。本實施例揭示的方案充分利用了空調(diào)系統(tǒng)中冷媒過冷所產(chǎn)生熱量，設(shè)計了雙過冷熱泵結(jié)構(gòu)，既采用了串聯(lián)的兩個冷凝器，回水依次通過兩個冷凝器進行二次升溫，逐級提高回水的溫度，冷媒則實現(xiàn)了二次過冷，在空調(diào)熱泵系統(tǒng)相同的能耗下，所回收利用的熱量更多。具體如附
圖1所示。該雙過冷熱泵包括熱泵單元1、熱水加熱循環(huán)單元2以及雙過冷換熱器3。其中，熱泵單元I包括依次串聯(lián)于冷媒循環(huán)管路11上的壓縮機12、水熱交換器13、節(jié)流閥14以及蒸發(fā)器15。熱水加熱循環(huán)單元2包括存放熱水的熱水箱2、連接于熱水箱2出口以及進口之間的水循環(huán)管路22，在水循環(huán)管路22中設(shè)置有連接用戶的分支水管23，供用戶使用，水熱交換器13具有換熱套管24并通過換熱套管24串聯(lián)于水循環(huán)管路22中，在水循環(huán)管路22中設(shè)置有增加輸送壓力的第一水泵25以及增加回水壓力的第二水泵26。雙過冷換熱器3串聯(lián)于冷媒循環(huán)管路11中，該雙過冷換熱器3具有換熱套管24并通過換熱套管24實現(xiàn)冷媒與水的熱交換，該雙過冷換熱器3包括第一過冷器31和第二過冷器32，第一過冷器31具有換熱套管24并通過換熱套管24串聯(lián)于水循環(huán)管路22中，第二過冷器32串聯(lián)于連接外部補充冷水的冷水管道33和水循環(huán)管路22之間，冷水通過冷水管道33經(jīng)過第二過冷器32進入水循環(huán)管路22之后進入第一過冷器31中。其中，在第一過冷器31與水熱交換器13之間的水循環(huán)管路22與熱水箱21底部連通，第二水泵26設(shè)置于第一過冷器31、熱水箱21與水熱交換器13之間的管路中。再具體如附圖2所示，本實施例采用的換熱套管24為由內(nèi)管241和外管242同軸心套設(shè)而成的金屬導(dǎo)熱管道，內(nèi)管241連通水循環(huán)管路22，外管242連通冷媒循環(huán)管路11，且換熱套管24為螺旋狀，以增加換熱接觸面積、停留時間。熱泵單元I中冷媒循環(huán)管路11中的冷媒經(jīng)壓縮機12壓縮成高溫氣體經(jīng)水熱交換器13、第一級過冷器31和第二級過冷器32放熱變成液體，根據(jù)冷媒放熱從高溫到低溫特性，水經(jīng)第二過冷器32、第一過冷器31和水熱交換器12吸熱逐級升溫，根據(jù)水從低溫到高溫原理，熱交換效率是最高。其中的蒸發(fā)器15熱源可以是單獨空氣源、廢熱、冷凍水、地下水，也可以是雙源或者多源熱泵。本實施例中的熱水加熱循環(huán)單元2工作過程為:冷水經(jīng)冷水管道33進入第二過冷器32，與熱泵單元I中的冷媒進行第一次熱交換之后進入水循環(huán)管路22中，與經(jīng)過用戶回收的回水相混合，再進入第一過冷器31，經(jīng)過第一過冷器31的再次加熱升溫輸出，與熱水箱21中的循環(huán)水混合，經(jīng)過第二水泵26進入水熱交換器13，通過熱水箱21入口回流至熱水箱21中，完成水的逐級升溫以及循環(huán)。本實施例中熱泵單元I進行水加熱的工作過程為:冷媒以依次經(jīng)過壓縮機12、水熱交換器13、雙過冷器3、節(jié)流閥14、蒸發(fā)器15的方向進行環(huán)流，處于水熱交換器13中的冷媒溫度較高，為高溫冷媒，處于第一過冷器31中的冷媒經(jīng)過水熱交換器13中的熱交換之后溫度相對較低，為中溫冷媒，而處于第二過冷器31的冷媒經(jīng)過第一過冷器31中的熱交換之后溫度更低，為低溫冷媒，冷水進入雙過冷器3的第二過冷器32中后，與低溫冷媒進行熱交換，冷水溫度升高，完成第一次加熱，并與從用戶回收而來具有一定溫度的回水進行混合，再進入第一過冷器31與中溫冷媒進行熱交換，經(jīng)過第一過冷器31溫度再次升高，完成第二次加熱，并與從熱水箱21中的循環(huán)水混合，最后經(jīng)過水熱交換器13與高溫冷媒進行熱交換，形成高溫?zé)崴M入熱水箱21中。從水熱交換器13出來的冷媒經(jīng)過雙過冷器3的降溫，使得其進入節(jié)流閥14的溫度比原有技術(shù)方案低，進入節(jié)流閥14時冷媒的熱量(相比原有技術(shù))減少多少，蒸發(fā)器15冷量也增加多少，熱泵單元功率沒發(fā)生變化，因此雙過冷器3帶來的回水和冷水的溫升是免費，并且有助于提高冷媒在蒸發(fā)器15的制冷效果。這種進步并不增加電量的消耗，減少了熱泵的耗能，一舉兩得。本實施例所設(shè)計的雙過冷器3為二組套管組成，因套管管經(jīng)長，滿足了冷媒從高溫逐級降溫的需求，同時滿足水從低溫逐級升溫的需求，此外，不排除雙過冷器3是殼管、板換等熱交換器結(jié)構(gòu)。[0032]本實施例解釋的方案僅僅為本實用新型得以實現(xiàn)的一種方式，具體施工實施時，既可以以全新的方式制作該熱泵，也可以在現(xiàn)有的熱泵中增加一個雙過冷器，跟帶有回水和冷水系統(tǒng)的熱水箱的回水和冷水管道連接既可以實現(xiàn)，方式簡單，易于推廣。需要說明的是，在不背離本實用新型精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些改變和變形都應(yīng)屬于本實用新型所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種雙過冷熱泵，包括熱泵單元(I)以及熱水加熱循環(huán)單元(2)，其中， 熱泵單元包括依次串聯(lián)于冷媒循環(huán)管路(11)上的壓縮機(12)、水熱交換器(13)、節(jié)流閥(14)以及蒸發(fā)器(15); 熱水加熱循環(huán)單元包括存放熱水的熱水箱(2)、連接于熱水箱出口以及進口之間的水循環(huán)管路(22)，水循環(huán)管路中設(shè)置有連接用戶的分支水管(23)，水熱交換器具有換熱套管(24)并通過換熱套管串聯(lián)于水循環(huán)管路中，在水循環(huán)管路中設(shè)置有增加輸送壓力的第一水泵(25)以及增加回水壓力的第二水泵(26)； 其特征在于: 在冷媒循環(huán)管路中還設(shè)置有雙過冷換熱器(3)，該雙過冷換熱器通過換熱套管實現(xiàn)冷媒與水的熱交換，該雙過冷換熱器包括第一過冷器(31)和第二過冷器(32)，第一過冷器具有換熱套管并通過換熱套管串聯(lián)于水循環(huán)管路中，第二過冷器串聯(lián)于連接外部補充冷水的冷水管道(33 )和水循環(huán)管路之間，冷水通過冷水管道經(jīng)過第二過冷器進入水循環(huán)管路之后進入第一過冷器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙過冷熱泵，其特征在于，在第一過冷器與水熱交換器之間的水循環(huán)管路與熱水箱底部連通，第二水泵設(shè)置于第一過冷器、熱水箱與水熱交換器之間的管路中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙過冷熱泵，其特征在于，所述的換熱套管為由內(nèi)管(241)和外管(242)同軸心套設(shè)而成的金屬導(dǎo)熱管道，內(nèi)管連通水循環(huán)管路，外管連通冷媒循環(huán)管路，換熱套管為螺旋狀。
專利摘要一種雙過冷熱泵，包括熱泵單元、熱水加熱循環(huán)單元以及雙過冷換熱器，該雙過冷換熱器具有換熱套管并通過換熱套管實現(xiàn)冷媒與水的熱交換，該雙過冷換熱器包括第一過冷器和第二過冷器。優(yōu)點(1)熱泵系統(tǒng)中除水箱熱水與熱水交換器交換外，還增加了雙過冷器，降低了進入空調(diào)蒸發(fā)器前冷媒的溫度，雙過冷器熱量減少多少，蒸發(fā)器冷量也增加多少，熱泵單元功率沒發(fā)生變化，回水和冷水的溫升是免費所得；(2)雙過冷器采用套管換熱器，適合空調(diào)冷媒管充分過冷，也適合回水、冷水逐級提溫，增加冷媒與水接觸熱交換的面積、空間和時間，提高了熱交換效率。
文檔編號F25B41/00GK202993655SQ201220593898
公開日2013年6月12日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者羅偉強 申請人:羅偉強