專利名稱：一種環(huán)保熱泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用地源熱泵技術(shù)和合金貯氫技術(shù)提供制冷、制熱和生活熱水的環(huán)保熱泵。
背景技術(shù)：
隨著臭氧層破壞和全球溫室效應(yīng)等環(huán)境問題的突出，制冷空調(diào)行業(yè)的制冷劑替代問題變成一個全球性的大問題。目前已經(jīng)開發(fā)出包括R407C、R410A等在內(nèi)的“環(huán)?！敝评鋭?，但是這些制冷劑只是在臭氧耗損潛值ODP方面有改進(jìn)，在全球變暖潛值GWP方面還存在很大的問題。因此，開發(fā)采用完全環(huán)保制冷劑的制冷空調(diào)系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義和價值。解決辦法之一是采用合金貯氫技術(shù)，由合金與氫的化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)制冷的目的。中國專利01134891.7號(貯氫合金空調(diào)裝置)和01134879.8號(貯氫合金冷熱空調(diào)裝置)提出了一種采用貯氫合金實現(xiàn)空調(diào)的技術(shù)方案，這兩個技術(shù)方案的反應(yīng)器采用相同的貯氫合金，需要消耗更多的電能來實現(xiàn)氫的轉(zhuǎn)移，同時放熱反應(yīng)的熱量被白白地浪費(fèi)掉；貯氫合金的導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)小，用空氣吹過貯氫合金反應(yīng)器的周圍時不容易與蓄氫合金進(jìn)行熱交換，傳熱速度慢，系統(tǒng)效率低；另外，冬季制熱時，隨著室外溫度的降低，在換熱器上將結(jié)霜，需要進(jìn)行化霜操作，既浪費(fèi)能量又影響供暖的舒適度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種采用真正環(huán)保工質(zhì)的空調(diào)系統(tǒng)，并且利用地下水和大地的蓄熱提資源，提供既能夠提供生活用熱水、又能實現(xiàn)制冷、制熱的一種環(huán)保熱泵。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種環(huán)保熱泵，包括高氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器和低氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器，二者的氫氣充放口之間連接有抽氣泵；三通電磁閥5的進(jìn)口管路通過水泵接地下水，其兩個出口管路分別通過兩個反應(yīng)器后接三通電磁閥6的進(jìn)口，三通電磁閥6的出口接帶出水閥的水箱；三通電磁閥15的進(jìn)口管接換熱器循環(huán)管路出口，其兩個出口管路分別通過兩個反應(yīng)器后接三通電磁閥14的兩個進(jìn)口，三通電磁閥14的出口管接換熱器循環(huán)管路進(jìn)口，三通電磁閥14與換熱器之間串接有溶液泵。
抽氣泵上并聯(lián)有旁通電磁閥。
三通電磁閥14與溶液泵之間管路上串接有帶出水閥的水箱。
三通電磁閥5的出口管路和三通電磁閥14的進(jìn)口管路連通，三通電磁閥6的進(jìn)口管路和三通電磁閥15的出口管路連通。
換熱器循環(huán)工質(zhì)為乙二醇/水溶液。
換熱器循環(huán)工質(zhì)為水。
本發(fā)明采用地下水或與土壤等進(jìn)行過熱交換的水來吸收放熱反應(yīng)的熱量，利用地下水常年恒溫的特性，提高換熱效果并提供生活用熱水；采用由具有不同氫氣平衡壓力的貯氫合金對組成兩個不同的反應(yīng)器，在高平衡壓力反應(yīng)器向低平衡壓力反應(yīng)器放氫時不消耗抽氣泵的電能；在反應(yīng)器內(nèi)部埋設(shè)傳熱管強(qiáng)化傳熱，可以提高傳熱速度和系統(tǒng)的效率；為了提高貯氫量，采用碳納米管/貯氫合金復(fù)合材料作為貯氫介質(zhì)；采用地下水，利用大地作為蓄熱提，常年能夠提供溫度恒定在13℃左右的水，提供較大的傳熱溫差，能夠加速與貯氫合金之間的熱交換，提高傳熱速度和系統(tǒng)的效率，并且能夠提供生活用熱水；在抽氣泵上并聯(lián)一個電磁閥，系統(tǒng)從高平衡壓力反應(yīng)器向低平衡壓力反應(yīng)器放氫時打開電磁閥，關(guān)閉抽氣泵，節(jié)約電能消耗。通過吸熱放氫反應(yīng)器的冷水在水泵的作用下與室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)進(jìn)行熱交換，實現(xiàn)制冷的目的。


圖1為實施例1結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為實施例2結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為實施例3結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為實施例4結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中各序號如下高氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器1，低氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器2，旁通電磁閥3，抽氣泵4，電磁三通閥5、6、14、15，水箱7、19，調(diào)節(jié)閥8、9、20，生活用水管10，地下水返回水管11，地下水抽出水管12和水泵13，溶液泵16，風(fēng)機(jī)17和換熱器18組成的風(fēng)機(jī)盤管。
具體實施例方式
實施例1、一種環(huán)保熱泵，包括高氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器1和低氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器2，二者的氫氣充放口之間連接有抽氣泵4，抽氣泵4上并聯(lián)有旁通電磁閥3。三通電磁閥5的進(jìn)口管路通過水泵13接地下水，其兩個出口管路分別通過兩個反應(yīng)器后接三通電磁閥6的進(jìn)口，三通電磁閥6的出口接帶出水閥8、9的水箱7；三通電磁閥15的進(jìn)口管接換熱器18的循環(huán)管路出口，其兩個出口管路分別通過兩個反應(yīng)器后接三通電磁閥14的兩個進(jìn)口，三通電磁閥14的出口管接換熱器18的循環(huán)管路進(jìn)口，三通電磁閥14與換熱器18之間串接有溶液泵16。三通電磁閥5的出口管路和三通電磁閥14的進(jìn)口管路連通，三通電磁閥6的進(jìn)口管路和三通電磁閥15的出口管路連通。換熱器18的循環(huán)工質(zhì)為水。17為風(fēng)機(jī)。
制冷工作原理為關(guān)閉電磁閥3，打開抽氣泵4，氫氣從低氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器2釋放出來并被排送到高氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器1。這樣，反應(yīng)器2發(fā)生釋氫吸熱反應(yīng)，吸收流經(jīng)反應(yīng)器2的工作介質(zhì)的熱量，工作介質(zhì)被降溫；反應(yīng)器1發(fā)生吸氫放熱反應(yīng)，放出的熱量被流經(jīng)反應(yīng)器1的水帶走，水的溫度升高，升溫后的水可以提供生活用熱水，也可以排出到地下部分。生活熱水從調(diào)節(jié)閥9和連接管10取出。這時，地下水的循環(huán)路徑為從電磁三通閥5的A口進(jìn)、A1口出，流經(jīng)反應(yīng)器1后從電磁三通閥6的B1口進(jìn)、B口流出到水箱7；工作介質(zhì)部分循環(huán)路徑為經(jīng)過室內(nèi)換熱器(風(fēng)機(jī)盤管)的工作介質(zhì)從電磁三通閥15的D口進(jìn)、D2口出，流經(jīng)反應(yīng)器2后從電磁三通閥14的C2口進(jìn)、C口流出進(jìn)入到水泵16。
當(dāng)反應(yīng)器1的氫氣飽和后，打開電磁閥3，關(guān)閉抽氣泵4，氫氣從高氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器1釋放出來并被低氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器2吸收。此時，反應(yīng)器1發(fā)生釋氫吸熱反應(yīng)，吸收流經(jīng)反應(yīng)器1的工作介質(zhì)的熱量，工作介質(zhì)被降溫；反應(yīng)器2發(fā)生吸氫放熱反應(yīng)，放出的熱量被流經(jīng)反應(yīng)器2的水帶走，水的溫度升高，升溫后的水可以提供生活用熱水，也可以排出到地下部分。生活熱水從調(diào)節(jié)閥9和連接管10取出。這時，地下水的循環(huán)路徑為從電磁三通閥5的A口進(jìn)、A2口出，流經(jīng)反應(yīng)器2后從電磁三通閥6的B2口進(jìn)、B口流出到水箱7；工作介質(zhì)部分循環(huán)路徑為經(jīng)過室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管的工作介質(zhì)從電磁三通閥15的D口進(jìn)、D1口出，流經(jīng)反應(yīng)器1后從電磁三通閥14的C1口進(jìn)、C口流出進(jìn)入到水泵16。
室外地下水循環(huán)部分的技術(shù)已經(jīng)在地源熱泵中得到廣泛應(yīng)用，地下水與大地蓄熱體的換熱可以采用水平埋管換熱器技術(shù)、豎直埋管換熱器技術(shù)、水井回灌技術(shù)等技術(shù)手段來實現(xiàn)。利用地下水可以加大水與反應(yīng)器之間的傳熱溫差，加速傳熱。水路循環(huán)回路為圖中的實線部分，工作介質(zhì)循環(huán)回路為圖中的虛線部分，氫氣的循環(huán)如圖中的點劃線部分。
為了提高貯氫量，采用碳納米管/貯氫合金復(fù)合材料作為貯氫介質(zhì)。碳納米管/貯氫合金復(fù)合材料已經(jīng)是一項成熟的技術(shù)，比如中國專利儲氫合金/碳納米管復(fù)合儲氫材料(專利號00100505.7)公布了一種很方便的制作方法，其中貯氫合金的重量百分比可以為1-90％。
通過反應(yīng)器1和反應(yīng)器2循環(huán)發(fā)生釋氫吸熱反應(yīng)，連續(xù)提供冷量給室內(nèi)工作介質(zhì)，并在室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管作用下實現(xiàn)空調(diào)功能；同時，通過反應(yīng)器1和反應(yīng)器2循環(huán)發(fā)生吸氫放熱反應(yīng)，加熱冷卻水，提供生活用熱水。
制熱工作原理為關(guān)閉電磁閥3，打開抽氣泵4，氫氣從低氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器2釋放出來并被排送到高氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器1。這樣，反應(yīng)器2發(fā)生釋氫吸熱反應(yīng)，吸收流經(jīng)反應(yīng)器2的水的熱量，水溫度降低；反應(yīng)器1發(fā)生吸氫放熱反應(yīng)，放出的熱量被流經(jīng)反應(yīng)器1的工作介質(zhì)帶走，工作介質(zhì)的溫度升高，工作介質(zhì)通過室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，實現(xiàn)供暖功能。這時，地下水的循環(huán)路徑為從電磁三通閥5的A口進(jìn)、A2口出，流經(jīng)反應(yīng)器2后從電磁三通閥6的B2口進(jìn)、B口流出到水箱7；工作介質(zhì)部分循環(huán)路徑為經(jīng)過室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管的工作介質(zhì)從電磁三通閥15的D口進(jìn)、D1口出，流經(jīng)反應(yīng)器1后從電磁三通閥14的C1口進(jìn)、C口流出進(jìn)入到水泵16。
當(dāng)反應(yīng)器1的氫氣飽和后，打開電磁閥3，關(guān)閉抽氣泵4，氫氣從高氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器1釋放出來并被低氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器2吸收。此時，反應(yīng)器1發(fā)生釋氫吸熱反應(yīng)，吸收流經(jīng)反應(yīng)器1的水的熱量，水溫降低；反應(yīng)器2發(fā)生吸氫放熱反應(yīng)，放出的熱量被流經(jīng)反應(yīng)器2的工作介質(zhì)帶走，工作介質(zhì)的溫度升高，工作介質(zhì)通過室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，實現(xiàn)供暖功能。這時，地下水的循環(huán)路徑為從電磁三通閥5的A口進(jìn)、A1口出，流經(jīng)反應(yīng)器1后從電磁三通閥6的B1口進(jìn)、B口流出到水箱7；工作介質(zhì)部分循環(huán)路徑為經(jīng)過室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管的工作介質(zhì)從電磁三通閥15的D口進(jìn)、D2口出，流經(jīng)反應(yīng)器2后從電磁三通閥14的C2口進(jìn)、C口流出進(jìn)入到水泵16。
通過反應(yīng)器1和反應(yīng)器2循環(huán)發(fā)生吸氫放熱反應(yīng)，連續(xù)提供熱量給室內(nèi)工作介質(zhì)，并在室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管作用下實現(xiàn)供暖功能；同時，通過反應(yīng)器1和反應(yīng)器2循環(huán)發(fā)生釋氫吸熱反應(yīng)，吸收地下水的熱量，由于13℃左右的地下水的溫度相對冬季的空氣溫度高，不發(fā)生結(jié)霜現(xiàn)象，不用化霜，可以節(jié)約化霜能源和提高供暖的舒適度。
實施例2、本實施例中，在反應(yīng)器1和2的內(nèi)部分別設(shè)置地下水和室內(nèi)工作介質(zhì)的傳熱管(見圖2)，其他同實施例1。本實施例的制冷、制熱工作過程與實施例1相同。
本實施例室內(nèi)側(cè)的工作介質(zhì)可以采用水、乙二醇/水溶液、水/NaCl溶液等，乙二醇/水溶液、水/NaCl溶液等溶液在蓄冷空調(diào)技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，是一項成熟的技術(shù)。
實施例3、本實施例中，室內(nèi)側(cè)工作介質(zhì)回路的三通電磁閥14和溶液泵16之間設(shè)置一個水箱19(見圖3)，其他同實施例1。本實施例的制冷、制熱工作過程與實施例1相同。本實施例室內(nèi)側(cè)的工作介質(zhì)可以采用水，在制熱工況通過水箱19的調(diào)節(jié)閥20可以取出生活用熱水。
實施例4、本實施例中，室內(nèi)側(cè)工作介質(zhì)回路的三通電磁閥14和溶液泵16之間設(shè)置一個水箱19(見圖4)，其他同實施例2。本實施例的制冷、制熱工作過程與實施例2相同。本實施例室內(nèi)側(cè)的工作介質(zhì)可以采用水、乙二醇/水溶液、水/NaCl溶液等；當(dāng)采用水時，在制熱工況通過水箱19的調(diào)節(jié)閥20可以取出生活用熱水。
從上面幾個實施例的介紹可以看出，本發(fā)明用到的工質(zhì)為氫氣、水、乙二醇/水溶液或水/NaCl溶液，這些都是對環(huán)境沒有污染的物質(zhì)，屬于環(huán)保技術(shù)，具有很好的推廣使用前景。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保熱泵，其特征在于，包括高氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器和低氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器，二者的氫氣充放口之間連接有抽氣泵；三通電磁閥(5)的進(jìn)口管路通過水泵接地下水，其兩個出口管路分別通過兩個反應(yīng)器后接三通電磁閥(6)的進(jìn)口，三通電磁閥(6)的出口接帶出水閥的水箱；三通電磁閥(15)的進(jìn)口管接換熱器循環(huán)管路出口，其兩個出口管路分別通過兩個反應(yīng)器后接三通電磁閥(14)的兩個進(jìn)口，三通電磁閥(14)的出口管接換熱器循環(huán)管路進(jìn)口，三通電磁閥(14)與換熱器之間串接有溶液泵。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保熱泵，其特征在于，抽氣泵上并聯(lián)有旁通電磁閥。
3.如權(quán)利要求1或2所述的環(huán)保熱泵，其特征在于，三通電磁閥(14)與溶液泵之間管路上串接有帶出水閥的水箱。
4.如權(quán)利要求1或2所述的環(huán)保熱泵，其特征在于，三通電磁閥(5)的出口管路和三通電磁閥(14)的進(jìn)口管路連通，三通電磁閥(6)的進(jìn)口管路和三通電磁閥(15)的出口管路連通。
5.如權(quán)利要求3所述的環(huán)保熱泵，其特征在于，三通電磁閥(5)的出口管路和三通電磁閥(14)的進(jìn)口管路連通，三通電磁閥(6)的進(jìn)口管路和三通電磁閥(15)的出口管路連通。
6.如權(quán)利要求3所述的環(huán)保熱泵，其特征在于，換熱器循環(huán)工質(zhì)為乙二醇/水溶液。
7.如權(quán)利要求4所述的環(huán)保熱泵，其特征在于，換熱器循環(huán)工質(zhì)為水。
8.如權(quán)利要求5所述的環(huán)保熱泵，其特征在于，換熱器循環(huán)工質(zhì)為水。
全文摘要
一種環(huán)保熱泵，屬空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。包括高氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器和低氫氣平衡壓貯氫合金反應(yīng)器，二者的氫氣充放口之間并聯(lián)抽氣泵和旁通電磁閥。三通電磁閥5的進(jìn)口管路通過水泵接地下水，其兩個出口管路分別通過兩個反應(yīng)器后接三通電磁閥6進(jìn)口，三通電磁閥6出口接帶出水閥的水箱；三通電磁閥15進(jìn)口管接換熱器循環(huán)管路出口，其兩個出口管路分別通過兩個反應(yīng)器后接三通電磁閥14的兩個進(jìn)口，三通電磁閥14的出口管可通過帶出水閥的水箱和溶液泵接換熱器循環(huán)管路進(jìn)口。三通電磁閥5的出口管路和三通電磁閥14的進(jìn)口管路連通，三通電磁閥6的進(jìn)口管路和三通電磁閥15的出口管路連通。換熱器循環(huán)工質(zhì)為乙二醇/水溶液或水。本發(fā)明環(huán)保效果好。
文檔編號F25B15/09GK1690591SQ200410010220
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月20日
發(fā)明者饒榮水, 周澤, 孫洲陽, 肖建軍, 申建軍, 余海霞 申請人:河南新飛電器有限公司