專利名稱：一種節(jié)能型多源二氧化碳熱泵熱水機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)，尤其是涉及一種能夠最大化利用自然資源的熱管、熱泵復(fù)合型熱水機(jī)組。
背景技術(shù)：
節(jié)能環(huán)保已成為當(dāng)今社會(huì)的熱門話題。在制冷領(lǐng)域，由于CFCs制冷劑對(duì)臭氧層和大氣變暖的重要影響，ニ氧化碳這ー自然物質(zhì)已普遍受到重視。ニ氧化碳具有無毒、不燃、成本低廉、ODP值為O、溫室效應(yīng)很低等優(yōu)點(diǎn)；且其跨臨界循環(huán)的放熱過程伴隨有較大溫度滑移，與水加熱時(shí)的溫升相匹配。同時(shí)ニ氧化碳的單位容積制冷量高。種種跡象表明，ニ氧化碳是ー種理想制冷劑。對(duì)于熱泵機(jī)組而言，國(guó)內(nèi)外已相繼研制出ニ氧化碳熱泵機(jī)組，并得到廣泛使用，尤其是歐美和日本。另ー方面，太陽能、土壌源、 海水等是ー種自然能源，能夠提供大量的熱能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已提出利用太陽能、土壌源等輔助制取熱水。但太陽能熱泵機(jī)組易受到天氣、季節(jié)等因素影響；土壤源熱泵的換熱性能受土壤的熱物性參數(shù)的影響較大，若單獨(dú)使用，會(huì)受到環(huán)境和地區(qū)因素的影響。此外，ニ氧化碳熱泵循環(huán)的臨界壓カ和臨界溫度很高，使得氣體冷卻器中的換熱溫差大，不可逆損失也大，降低了換熱性能。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供ー種利用多種天然能源、節(jié)能環(huán)保、換熱性能高的熱泵熱水機(jī)組。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種節(jié)能型多源ニ氧化碳熱泵熱水機(jī)組，其包括熱水系統(tǒng)及多源系統(tǒng)、ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)、熱管系統(tǒng)；所述的多源系統(tǒng)包括相并聯(lián)的多個(gè)熱源支路，每條所述的熱源支路上設(shè)置有熱源、控制該熱源支路的開閉及循環(huán)的閥門和第一液泵；所述的ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)，所述的壓縮機(jī)的出氣ロ經(jīng)過氣體冷卻器、回?zé)崞?、?jié)流機(jī)構(gòu)、空氣源換熱器與氣液分離器的進(jìn)ロ相連接，所述的氣液分離器的出口經(jīng)過所述的回?zé)崞髋c所述的壓縮機(jī)的進(jìn)氣ロ相連接；所述的ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)中的循環(huán)エ質(zhì)為ニ氧化碳；所述的熱管系統(tǒng)包括相串聯(lián)的第二液泵、冷凝器、電磁閥；所述的熱管系統(tǒng)、所述的ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)在低位熱源共用蒸發(fā)器中與所述的多源系統(tǒng)換熱；所述的熱水系統(tǒng)經(jīng)過冷凝器與所述的熱管系統(tǒng)換熱、經(jīng)過所述的氣體冷卻器與所述的ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)換熱。優(yōu)選的，所述的多源系統(tǒng)中的熱源包括太陽能、土壌源、水源中的ー種或幾種。優(yōu)選的，所述的空氣源換熱器側(cè)設(shè)置有蒸發(fā)風(fēng)機(jī)。優(yōu)選的，所述的多源系統(tǒng)與所述的低位熱源共用蒸發(fā)器相連接的進(jìn)ロ處設(shè)置有低位熱源溫度傳感器；所述的熱水系統(tǒng)的進(jìn)水處設(shè)置有進(jìn)水溫度傳感器。優(yōu)選的，所述的空氣源換熱器為翅片管式蒸發(fā)器。優(yōu)選的，所述的回?zé)崞?、所述的氣體冷卻器、所述的低位熱源共用蒸發(fā)器、所述的冷凝器為板式換熱器或套管式換熱器。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型采用多種熱源提供低位熱源，最大化利用自然能源，能夠適應(yīng)不同地區(qū)、不同環(huán)境的要求制取熱水，適用性廣，節(jié)能環(huán)保；2、本實(shí)用新型采用多種天然可再生熱源，結(jié)合ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)，具有優(yōu)越的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，符合環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的要求；3、本實(shí)用新型采用熱管系統(tǒng)與熱泵系統(tǒng)復(fù)合制取熱水，根據(jù)進(jìn)水溫度和低位熱源溫度的狀況來切換系統(tǒng)模式運(yùn)行，解決了熱負(fù)荷小時(shí)扔使用熱泵系統(tǒng)造成能源浪費(fèi)的問題，節(jié)能高效；4、本實(shí)用新 型采用熱管系統(tǒng)與熱泵系統(tǒng)復(fù)合制取熱水，當(dāng)熱管系統(tǒng)輔助熱泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，熱管系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水預(yù)熱，可以有效地降低氣體冷卻器內(nèi)的換熱溫差，減少不可逆熱損失，提高換熱效率。

附圖1為本實(shí)用新型的一種節(jié)能型多源ニ氧化碳熱泵熱水機(jī)組的示意圖。以上附圖中1、壓縮機(jī)；2、氣體冷卻器；3、回?zé)崞鳎?、節(jié)流機(jī)構(gòu)；5、空氣源換熱器；
6、低位熱源共用蒸發(fā)器；7、氣液分離器；8、蒸發(fā)風(fēng)機(jī)；9、冷凝器；10、第二液泵；11、進(jìn)水口 ；12、出水ロ ；13、電磁閥；14、閥門；15、閥門；16、閥門；17、低位熱源溫度傳感器；18、進(jìn)水溫度傳感器；19、太陽能用液泵；20、土壌源用液泵；21、水源用液泵。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步描述。實(shí)施例一參見附圖1所示。一種節(jié)能型多源ニ氧化碳熱泵熱水機(jī)組，其包括熱水系統(tǒng)及多源系統(tǒng)、ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)、熱管系統(tǒng)。多源系統(tǒng)包括相并聯(lián)的多個(gè)熱源支路，每條熱源支路上設(shè)置有熱源、控制該熱源支路的開閉及循環(huán)的閥門14、15、16和第一液泵。例如設(shè)置三條熱源支路，第一條熱源支路上的熱源采用太陽能，且該支路上的第一液泵為太陽能用液泵19 ;第二條熱源支路上的熱源采用土壌源，且該支路上的第一液泵為土壌源用液泵20 ;第三條熱源支路上的熱源采用水源，且該支路上的第一液泵為水源用液泵21，水源系統(tǒng)可為地下水、海水、生活污水、エ業(yè)廢水等。多源系統(tǒng)可單獨(dú)運(yùn)行提供低位熱源，也可相互輔助。各支路閥門14、15、16根據(jù)不同地區(qū)不同環(huán)境進(jìn)行切換，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、地形、環(huán)境等因素的不同，通過切換相應(yīng)熱源支路的閥門14、15、16，來控制采用不同的熱源提供低位熱能。ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)1、氣體冷卻器2、回?zé)崞?、節(jié)流機(jī)構(gòu)4、空氣源換熱器5、設(shè)置于空氣源換熱器5側(cè)的蒸發(fā)風(fēng)機(jī)8、氣液分離器7。ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)中的循環(huán)エ質(zhì)為ニ氧化碳。[0028]壓縮機(jī)I的出氣ロ與氣體冷卻器2的進(jìn)ロ相連接，氣體冷卻器2的出ロ經(jīng)回?zé)崞?和節(jié)流機(jī)構(gòu)4與空氣源換熱器5的進(jìn)ロ相連接，空氣源換熱器5的出口與氣液分離器7的進(jìn)ロ相連接，氣液分離器7的出口經(jīng)過回?zé)崞?與壓縮機(jī)I的進(jìn)氣ロ相連接。空氣源換熱器5為翅片管式蒸發(fā)器。熱管系統(tǒng)包括相串聯(lián)的第二液泵10、冷凝器9、電磁閥13。熱管系統(tǒng)中的制冷劑可為R134a、混合エ質(zhì)等。熱管系統(tǒng)、ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)在低位熱源共用蒸發(fā)器6中與多源系統(tǒng)換熱。多源系統(tǒng)與低位熱源共用蒸發(fā)器6相連接的進(jìn)ロ處設(shè)置有測(cè)量低溫?zé)嵩礈囟鹊牡臀粺嵩礈囟葌鞲衅?7。熱水系統(tǒng)的進(jìn)水口 11處設(shè)置有測(cè)量進(jìn)水溫度的進(jìn)水溫度傳感器18，熱水系統(tǒng)由進(jìn)水口 11經(jīng)過冷凝器9與熱管系統(tǒng)換熱、經(jīng)過氣體冷卻器9與ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)換熱后在出水ロ 12獲得熱水?；?zé)崞?、氣體冷卻器2、低位熱源共用蒸發(fā)器6、冷凝器9為板式換熱器或套管式換熱器。 ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)與普通的ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)相似，其回路依次經(jīng)過壓縮機(jī)1、氣體冷卻器2、回?zé)崞?、節(jié)流機(jī)構(gòu)4、空氣源換熱器5、低位熱源共用蒸發(fā)器6、氣液分離器7。氣體冷卻器2的出口與低位熱源共用蒸發(fā)器6的出口經(jīng)過回?zé)崞?進(jìn)行逆向熱交換，使液體過冷，氣體過熱，可以有效降低不可逆熱損失，提高換熱效率。熱管系統(tǒng)由第二液泵10驅(qū)動(dòng)。冷凝器9位于熱水系統(tǒng)的進(jìn)水口 11處，與進(jìn)水進(jìn)行熱交換。低位熱源共用蒸發(fā)器6由太陽能、水源、土壌源提供低位熱能，低位熱源共用蒸發(fā)器6向ニ氧化碳熱泵系統(tǒng)和熱管系統(tǒng)提供低位熱能。當(dāng)陽光充足且足以給系統(tǒng)提供足夠的低位熱源時(shí)，僅利用以太陽能為熱源的熱源支路向系統(tǒng)供熱，只開啟該支路上的閥門14和太陽能用液泵19，而利用水源和土壌源的熱源支路上的閥門15、16關(guān)閉，蒸發(fā)風(fēng)機(jī)8不啟動(dòng)。當(dāng)陽光不夠充足，特別是冬季季節(jié)，可以利用水源、土壌源、太陽能支路同時(shí)工作，而蒸發(fā)風(fēng)機(jī)8不啟動(dòng)。其中利用水源提供低位熱源時(shí)，可視地區(qū)而定，如靠海地區(qū)可以利用海水熱能，也可使用地下水等。當(dāng)遇到陰雨天氣時(shí)，利用空氣源、土壌源、水源提供熱能，其余支路關(guān)閉。該多源系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境和地理位置的不同，最大化利用自然能源滿足供熱需求，節(jié)能效果好。在本實(shí)施例中，安裝有進(jìn)水溫度傳感器18和低位熱源溫度傳感器17，分別測(cè)量進(jìn)水溫度和低位熱源的溫度。求二者測(cè)得的溫度的差值r，且在系統(tǒng)控制器中預(yù)設(shè)有理論值T0。通過比較r和/；兩者的大小，控制熱泵系統(tǒng)和熱管系統(tǒng)的運(yùn)行。當(dāng)7> /；，且7值較大而需求熱負(fù)荷不太大時(shí)，熱管系統(tǒng)能夠提供足夠的熱量，這時(shí)壓縮機(jī)I停止啟動(dòng)，第二液泵10打開，熱管系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行；當(dāng)T>ん，需求熱負(fù)荷較大時(shí)，壓縮機(jī)I啟動(dòng)，第二液泵10同時(shí)打開，熱管系統(tǒng)輔助熱泵系統(tǒng)運(yùn)行，熱管系統(tǒng)可以為進(jìn)水提供預(yù)熱，一定程度上減小氣體冷卻器2中的換熱溫差，降低不可逆熱損失，提高換熱效率；當(dāng)進(jìn)水溫度上升到一定值時(shí)，熱管系統(tǒng)已無法滿足系統(tǒng)要求，第二液泵10關(guān)閉，熱泵系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行;當(dāng),く &時(shí)，壓縮機(jī)I啟動(dòng)，第二液泵10關(guān)閉，這時(shí)熱泵系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行。通過熱泵系統(tǒng)與熱管系統(tǒng)復(fù)合運(yùn)行，可以有效的降低能耗，提聞?chuàng)Q熱效率。本實(shí)施例中的ん值根據(jù)具體情況而定，可由生產(chǎn)廠商設(shè)定，也可由用戶自行設(shè)定。[0038]上述節(jié)能型多源熱泵熱水機(jī)組，利用多源系統(tǒng)提供低位熱能，并且可根據(jù)地區(qū)環(huán)境變化，通過閥門14、15、16控制各支路的運(yùn)行，最大化利用天然能源，起到節(jié)能的效果；此夕卜，利用熱管系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)復(fù)合運(yùn)行，提高換熱性能。上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種節(jié)能型多源二氧化碳熱泵熱水機(jī)組，其特征在于其包括熱水系統(tǒng)及多源系統(tǒng)、二氧化碳熱泵系統(tǒng)、熱管系統(tǒng)；所述的多源系統(tǒng)包括相并聯(lián)的多個(gè)熱源支路，每條所述的熱源支路上設(shè)置有熱源、控制該熱源支路的開閉及循環(huán)的閥門和第一液泵；所述的二氧化碳熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)，所述的壓縮機(jī)的出氣口經(jīng)過氣體冷卻器、回?zé)崞鳌⒐?jié)流機(jī)構(gòu)、空氣源換熱器與氣液分離器的進(jìn)口相連接，所述的氣液分離器的出口經(jīng)過所述的回?zé)崞髋c所述的壓縮機(jī)的進(jìn)氣口相連接；所述的二氧化碳熱泵系統(tǒng)中的循環(huán)工質(zhì)為二氧化碳；所述的熱管系統(tǒng)包括相串聯(lián)的第二液泵、冷凝器、電磁閥；所述的熱管系統(tǒng)、所述的二氧化碳熱泵系統(tǒng)在低位熱源共用蒸發(fā)器中與所述的多源系統(tǒng)換熱；所述的熱水系統(tǒng)經(jīng)過冷凝器與所述的熱管系統(tǒng)換熱、經(jīng)過所述的氣體冷卻器與所述的二氧化碳熱泵系統(tǒng)換熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型多源二氧化碳熱泵熱水機(jī)組，其特征在于所述的多源系統(tǒng)中的熱源包括太陽能、土壤源、水源中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型多源二氧化碳熱泵熱水機(jī)組，其特征在于所述的空氣源換熱器側(cè)設(shè)置有蒸發(fā)風(fēng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型多源二氧化碳熱泵熱水機(jī)組，其特征在于所述的多源系統(tǒng)與所述的低位熱源共用蒸發(fā)器相連接的進(jìn)口處設(shè)置有低位熱源溫度傳感器；所述的熱水系統(tǒng)的進(jìn)水處設(shè)置有進(jìn)水溫度傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型多源二氧化碳熱泵熱水機(jī)組，其特征在于所述的空氣源換熱器為翅片管式蒸發(fā)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型多源二氧化碳熱泵熱水機(jī)組，其特征在于所述的回?zé)崞?、所述的氣體冷卻器、所述的低位熱源共用蒸發(fā)器、所述的冷凝器為板式換熱器或套管式換熱器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種節(jié)能型多源二氧化碳熱泵熱水機(jī)組，其包括熱水系統(tǒng)及多源系統(tǒng)、二氧化碳熱泵系統(tǒng)、熱管系統(tǒng)；多源系統(tǒng)包括相并聯(lián)的多個(gè)熱源支路，每條熱源支路上設(shè)置有熱源、閥門和第一液泵；二氧化碳熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的出氣口經(jīng)氣體冷卻器、回?zé)崞?、?jié)流機(jī)構(gòu)、空氣源換熱器與氣液分離器的進(jìn)口相連接，氣液分離器的出口經(jīng)過回?zé)崞髋c壓縮機(jī)的進(jìn)氣口相連接；熱管系統(tǒng)包括相串聯(lián)的第二液泵、冷凝器、電磁閥；熱管系統(tǒng)、二氧化碳熱泵系統(tǒng)在低位熱源共用蒸發(fā)器中與多源系統(tǒng)換熱；熱水系統(tǒng)經(jīng)過冷凝器與熱管系統(tǒng)換熱、經(jīng)過氣體冷卻器與二氧化碳熱泵系統(tǒng)換熱。該機(jī)組可最大化利用天然熱源，提高換熱效率，具有節(jié)能、環(huán)保、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24H4/02GK202868983SQ20122053217
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者熊丹, 湯曉亮, 萬康 申請(qǐng)人:江蘇蘇凈集團(tuán)有限公司