專利名稱：復(fù)疊式超高溫水源熱泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供熱裝置，尤其是涉及一種利用地下水低品位熱能轉(zhuǎn)變成可直接利用的高品位熱能的復(fù)疊式超高溫水源熱泵裝置。
(二)技術(shù)背景目前在我國，建筑物的采暖供熱，除一部分為熱電廠集中供熱外，幾乎全為分散的燃料鍋爐房供熱，這些供熱裝置靠直接燃燒固體燃料煤或油獲得熱量，不僅效率低、造成能源浪費(fèi)，而且燃燒產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w及煙塵對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，隨著全球性的能源危機(jī)和人們節(jié)能環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，探索節(jié)能環(huán)保型的供熱裝置已成當(dāng)務(wù)之急。
而水源熱泵的產(chǎn)生和發(fā)展就是供暖裝置變革的產(chǎn)物。水源熱泵是通過消耗少量(25-30％)高品位電能。將土壤里、地下水中的大量的不可直接利用的低品位熱能轉(zhuǎn)變成可直接利用的高品位熱能的裝置。
然而目前的水源熱泵供熱還沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)采暖供水溫度，其最高供水溫度為60℃，離供暖水最低標(biāo)準(zhǔn)溫度90℃相差較遠(yuǎn)。而且此時(shí)能效比較低，正常供回水工況在50/40℃左右，若用在空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管散熱系統(tǒng)勉強(qiáng)可以使用，但用于暖氣系統(tǒng)，則水溫偏低，特別是老系統(tǒng)改造，由于原暖氣片按標(biāo)準(zhǔn)水溫70-90℃配置。因此50℃左右水溫通常難以滿足要求。
由于目前水源熱泵裝置均采用中溫制冷劑(如R22)進(jìn)行單機(jī)循環(huán)，這種裝置壓縮比大，冷凝壓力較高，因此不可能形成較高供水溫度，而簡單地使用高溫制冷劑進(jìn)行單機(jī)運(yùn)行，只能從40℃以上的熱源中提取熱量，否則能效比只有1.5左右，所以同樣不能達(dá)到目的。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是采用高低溫兩種不同工作介質(zhì)，將熱泵循環(huán)裝置分成高、低溫兩段進(jìn)行復(fù)疊式循環(huán)，并使高、低溫兩種工作介質(zhì)在最佳工作狀態(tài)下運(yùn)行，增加了大溫差熱泵循環(huán)的能效比，使正常運(yùn)行時(shí)，供水溫度在70℃以上，能效比高達(dá)3.78以上。
本發(fā)明是以如下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的復(fù)疊式超高溫水源熱泵裝置，是由控制柜和復(fù)疊式超高溫水源熱泵裝置柜組成。
控制柜為外購現(xiàn)有產(chǎn)品，控制柜內(nèi)包括圖2、圖3、圖4所示的控制電路，實(shí)現(xiàn)對復(fù)疊式超高溫水源熱泵的運(yùn)行自動化控制和各項(xiàng)保護(hù)等控制。控制電路包括可編程序控制器P1、模擬量輸入模塊P2、操作顯示器P3及其外圍電器元件組成的電路，圖2中M1、M2分別為高、低溫壓縮機(jī)的電機(jī)。由于控制柜是市售已知產(chǎn)品，在此故不細(xì)述。在裝置柜內(nèi)主要裝有低溫壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、低溫汽液熱交換器，貯液器、蒸發(fā)冷凝器、低溫電磁閥、低溫膨脹閥、溫度開關(guān)、低壓開關(guān)、高溫汽液熱交換器、高溫壓縮機(jī)、冷凝器、高溫電磁閥、高溫膨脹閥。蒸發(fā)冷凝器的介質(zhì)輸出口由連接管與高溫汽液熱交換器的介質(zhì)輸入口連接，高溫汽液熱交換器的介質(zhì)輸出口由連接管與高溫壓縮機(jī)的介質(zhì)輸入口連接。高溫壓縮機(jī)的介質(zhì)輸出口由連接管與冷凝器介質(zhì)輸入口連接。低壓開關(guān)裝在高溫汽液熱交換器與高溫壓縮機(jī)之間連接管上。高溫高低壓力控制器一端接在高溫汽液熱交換器與高溫壓縮機(jī)之間的連接管上，另一端接在高溫壓縮機(jī)與冷凝器之間的連接管上。冷凝器介質(zhì)輸出口由連接管與高溫電磁閥入口連接，高溫電磁閥的出口由連接管與高溫汽液熱交換器的高溫介質(zhì)輸入口連接。高溫汽液熱交換器的高溫介質(zhì)輸出口由連接管與高溫膨脹閥進(jìn)口連接。高溫膨脹閥出口由連接管與蒸發(fā)冷凝器的高溫介質(zhì)輸入口連接。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、供水溫度高，可使熱泵供水溫度從原來最高60℃提高到90℃。首次將熱泵供水溫度升到標(biāo)準(zhǔn)供水溫70-90℃。這樣可以大溫差供水減少供水流量，降低管路規(guī)格及水泵運(yùn)送能量，同時(shí)提高水溫不僅可以滿足民用建筑的采暖，也能滿足其它建筑的采暖要求。
2、能效比高本裝置提供75℃水時(shí)的能效比與原裝置提供50℃水時(shí)的能效比相同。
3、適用范圍廣本裝置不僅能滿足空調(diào)采暖，還適用于普通暖氣系統(tǒng)及改建的老采暖系統(tǒng)。同時(shí)也可用于其它提供高溫?zé)崴南到y(tǒng)，如浴池?zé)取?br> 4、市場前景好由于本裝置供水溫度好，應(yīng)用范圍廣，能效比高，運(yùn)行費(fèi)用低，無污染。整個(gè)裝置初次投資不高于原系統(tǒng)投資，因此有較好的市場應(yīng)用前景。
5、夏季可用于空調(diào)制冷，并有較高的能效比。


圖1是本發(fā)明主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2、圖3、圖4是復(fù)合式超高溫水源熱泵控制電路原理圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例裝置柜18內(nèi)裝有蒸發(fā)器5，蒸發(fā)器5介質(zhì)輸出口由銅管與低溫汽液熱交換器14介質(zhì)入口連接。低溫汽液熱交換器14的介質(zhì)出口由銅管與低溫壓縮機(jī)1介質(zhì)入口連接。在汽液熱交換器14與低溫壓縮機(jī)1之間的連接銅管路上安裝有溫度開關(guān)11，同時(shí)低溫高低壓力控制器10一端也裝在此管路上。低溫壓縮機(jī)1的介質(zhì)輸出口由銅管與蒸發(fā)冷凝器3的低溫介質(zhì)輸入口連接。蒸發(fā)冷凝器3的低溫介質(zhì)輸出口由銅管與貯液器9的介質(zhì)輸入口連接。貯液器9的介質(zhì)輸出口由銅管與低溫電磁閥6的入口連接，低溫電磁閥6的出口由銅管與低溫汽液熱交換器14的介質(zhì)輸入口連接。低溫汽液熱交換器14的介質(zhì)輸出口由銅管與低溫膨脹閥7的入口端連接。低溫膨脹閥7的出口端由銅管與蒸發(fā)器5的介質(zhì)輸入口連接。蒸發(fā)器5的冷水或水源水入口由鋼管與裝置柜18體外的控制閥25連接，控制閥25出口與鋼管連接，鋼管與三通連接，三通一端由鋼管與控制閥23入口端連接，控制閥23出口端接鋼管，鋼管與裝置柜18內(nèi)的蒸發(fā)冷凝器3的冷水入口連接，三通另一端由鋼管與水源處相通，蒸發(fā)器5冷水或水源水出口由鋼管與控制閥26入口端連接。控制閥26出口端與鋼管連接，鋼管接三通，三通一端由鋼管與控制閥24入口端連接，控制閥24出口端由鋼管與蒸發(fā)冷凝器3冷水出口連接。三通另一端接鋼管，鋼管另一端與水源處相通。蒸發(fā)冷凝器3的高溫介質(zhì)輸出口由銅管與高溫汽液熱交換器8的介質(zhì)輸入口連接。高溫汽液熱交換器8的介質(zhì)輸出口由銅管與高溫壓縮機(jī)2的介質(zhì)輸入口連接。在高溫汽液熱交換器8與高溫壓縮機(jī)2之間的管路上裝有低壓開關(guān)12。高溫高低壓力控制器15的一端亦安裝在此管路上。高溫壓縮機(jī)2的介質(zhì)輸出口由銅管與冷凝器4的介質(zhì)輸入口連接。冷凝器4的介質(zhì)輸出口由銅管與高溫電磁閥17入口端連接，高溫電磁閥17的出口端由銅管與高溫汽液熱交換器8的高溫介質(zhì)輸入口連接。高溫汽液熱交換器8的高溫介質(zhì)輸出口由銅管與高溫膨脹閥16的入口端連接。高溫膨脹閥16出口端由銅管與蒸發(fā)冷凝器3的高溫介質(zhì)輸入口連接。冷凝器4的熱水輸出口由鋼管與裝置柜18體外的控制閥20連接，冷凝器4的熱水輸入口由鋼管與裝置柜18體外的控制閥21連接。在冷凝器4與控制閥20之間和冷凝器4與控制閥21之間的管路上裝有溫度控制保護(hù)感溫元件13。在裝置柜18體外連接控制閥20出口端的鋼管接有三通，三通另一端由鋼管與控制閥19入口端連接，控制閥19出口端由鋼管與蒸發(fā)器5的冷水輸出口連接，三通另一端連接鐵管與用戶采暖系統(tǒng)相通。在裝置柜18體外連接控制閥21的出口端相連的鋼管連接三通，三通另一端由鋼管與控制閥22的入口端連接，控制閥22的出口端由鋼管與蒸發(fā)器5的冷水輸入口連接。三通另一端連接鋼管與用戶采暖系統(tǒng)連接。
制熱工作過程當(dāng)裝置通電運(yùn)行時(shí)，在低溫段干式蒸發(fā)器5中，低溫工作介質(zhì)蒸發(fā)吸收潛熱，由低溫液體變成低溫氣體，將來自于地下水或其它低溫?zé)嵩吹臒崃哭D(zhuǎn)移到工作介質(zhì)中，此時(shí)低溫工作介質(zhì)的蒸發(fā)溫度為2℃左右，地下水溫由12℃-15℃被冷卻到7℃-9℃，并送回地下，低溫工作介質(zhì)氣體經(jīng)過汽液熱交換器14升溫過熱后，被低溫壓縮機(jī)1吸入，被壓縮機(jī)吸入后的氣體，被壓縮成高溫高壓氣體，然后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器3，向高溫工作介質(zhì)放出潛熱，同時(shí)低溫工作介質(zhì)被冷卻成高溫高壓液體，低溫工作介質(zhì)被冷卻成液體后，儲存在貯液器9中，以適應(yīng)工作介質(zhì)循環(huán)量的變化，由貯液器供出的液體經(jīng)過汽液交換器14時(shí)被冷卻成過冷液體，過冷液體通過低溫膨脹閥7被節(jié)流液成低溫低壓液體，并在蒸發(fā)器5中蒸發(fā)吸熱，這樣循環(huán)往復(fù)，形成低溫段循環(huán)。
當(dāng)?shù)蜏毓ぷ鹘橘|(zhì)在蒸發(fā)冷凝器3中被冷凝的同時(shí)，處于比低溫介質(zhì)低5℃的液體狀態(tài)的高溫介質(zhì)蒸發(fā)吸收低溫段放熱，變成氣態(tài)，通過汽液熱交換器8吸熱形成過熱蒸汽后，被高溫壓縮機(jī)2吸入，并被壓縮成溫度更高的高溫高壓氣體，通過冷凝器4向用戶循環(huán)水放出潛熱，由于高溫工作介質(zhì)在壓縮機(jī)要求的普通高壓下，具有較高的冷凝溫度，其冷凝溫度最高可達(dá)90℃以上，因此可供70℃-90℃的熱水，此時(shí)的熱量等于低溫段的冷凝負(fù)荷加上高溫機(jī)所做的功，高溫介質(zhì)放熱后，被冷凝成高溫高壓液體，然后通過高溫汽液熱交換器8變成過冷液體，再經(jīng)過熱力膨脹閥節(jié)流成低溫低壓液體，進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器中蒸發(fā)吸熱，循環(huán)往復(fù)，形成高溫段循環(huán)。
權(quán)利要求
1.復(fù)疊式超高溫水源熱泵裝置，主要包括有裝置柜(18)、蒸發(fā)器(5)、低溫汽液熱交換器(14)、溫度開關(guān)(11)、低溫高低壓力控制器(10)、低溫壓縮機(jī)(1)、低溫電磁閥(6)、低溫膨脹閥(7)、貯液器(9)、蒸發(fā)冷凝器(3)，其特征在于蒸發(fā)冷凝器(3)的介質(zhì)輸出口由連接管與高溫汽液熱交換器(8)的介質(zhì)輸入口連接，高溫汽液熱交換器(8)的介質(zhì)輸出口由連接管與高溫壓縮機(jī)(2)的介質(zhì)輸入口連接，高溫壓縮機(jī)(2)的介質(zhì)輸出口由連接管與冷凝器(4)介質(zhì)輸入口連接，冷凝器介質(zhì)輸出口由連接管與高溫電磁閥(17)入口連接，高溫電磁閥(17)的出口由連接管與高溫汽液熱交換器(8)的高溫介質(zhì)輸入口連接，高溫汽液熱交換器的高溫介質(zhì)輸出口由連接管與高溫膨脹閥(16)進(jìn)口連接，高溫膨脹閥(16)出口由連接管與蒸發(fā)冷凝器(3)的高溫介質(zhì)輸入口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)疊式超高溫水源熱泵裝置，其特征在于低壓開關(guān)(12)裝在高溫汽液熱交換器(8)與高溫壓縮機(jī)(2)之間連接管上，高溫高低壓力控制器(15)一端接在高溫汽液熱交換器(8)與高溫壓縮機(jī)(2)之間的連接管上，另一端接在高溫壓縮機(jī)(2)與冷凝器(4)之間的連接管上。
全文摘要
復(fù)疊式超高溫水源熱泵裝置，包括裝設(shè)在裝置柜內(nèi)的低、高溫壓縮機(jī)，其要點(diǎn)是蒸發(fā)冷凝器的介質(zhì)輸出口由連接管與高溫汽液熱交換器的介質(zhì)輸入口連接，高溫汽液熱交換器的介質(zhì)輸出口由連接管與高溫壓縮機(jī)的介質(zhì)輸入口連接，高溫壓縮機(jī)的介質(zhì)輸出口由連接管與冷凝器介質(zhì)輸入口連接，冷凝器介質(zhì)輸出口由連接管與高溫電磁閥入口連接，高溫電磁閥的出口由連接管與高溫汽液熱交換器的高溫介質(zhì)輸入口連接，高溫汽液熱交換器的高溫介質(zhì)輸出口由連接管與高溫膨脹閥進(jìn)口連接，高溫膨脹閥出口由連接管與蒸發(fā)冷凝器的高溫介質(zhì)輸入口連接。本發(fā)明正常通電運(yùn)行，供水溫度可達(dá)70－90℃、能效比高達(dá)3.78倍以上，可滿足冬季北方民用住宅和其它建筑物的供暖需求。
文檔編號F24J3/08GK1405516SQ0213304
公開日2003年3月26日 申請日期2002年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月26日
發(fā)明者閻首弟, 程世哲, 高亞民 申請人:閻首弟, 程世哲, 高亞民