一種兩級(jí)壓縮熱泵熱水器系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于熱泵熱水器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種兩級(jí)壓縮熱泵熱水器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們生活質(zhì)量的不斷提高，各公共場(chǎng)所及居民對(duì)熱水的需求量也越來越大，這也促使了各類熱水器產(chǎn)品的快速發(fā)展。而熱泵熱水器以其節(jié)能、環(huán)保、高效等優(yōu)點(diǎn)越來越受到人們的青睞，這就使得熱泵熱水器的節(jié)能問題變得異常突出。
[0003]按水的加熱方式可將熱泵熱水器分為靜態(tài)加熱式、循環(huán)加熱式和即熱式三類。
[0004]靜態(tài)式和循環(huán)加熱式熱泵熱水器，即冷水經(jīng)冷凝器中的制冷劑多次反復(fù)加熱來達(dá)到額定溫度。他們存在以下問題:需要較大的水箱；水箱的散熱會(huì)導(dǎo)致能量的浪費(fèi)；加熱時(shí)間過長；壓縮機(jī)工作條件隨著水溫變化不段變化，當(dāng)水溫較低時(shí)，壓縮效率較低；當(dāng)水溫較高時(shí)，冷凝溫度相比即熱式更高，需消耗更多的功。同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的效率尤其在低溫環(huán)境較低。
[0005]對(duì)于即熱式熱泵熱水器，即冷水經(jīng)冷凝器一次加熱達(dá)到額定出水溫度。雖然該類熱水器可以有效克服靜態(tài)式和循環(huán)加熱式熱泵熱水器的缺點(diǎn)，但其壓縮機(jī)的工況惡劣，尤其是在水溫升需要較大、環(huán)境溫度較低的情況下，進(jìn)出口水溫差值及吸排氣壓比始終處于最大值，排氣溫度高，需要大氣缸容積壓縮機(jī)。
[0006]而且對(duì)于上述的三種氟利昂類熱泵熱水器，在水的加熱升溫的過程中，制冷劑在兩相區(qū)冷凝時(shí)溫度不變，這就不可避免會(huì)存在溫差較大的地方。過大的溫差也會(huì)造成能量的大量浪費(fèi)。在以往的氟利昂類熱泵熱水器節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)均沒有考慮到從減小水與制冷溫差的角度來減小能量損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種兩級(jí)壓縮熱泵熱水器系統(tǒng)，提高了熱泵熱水器制熱效率尤其是在高水溫升時(shí)的制熱效率，減小傳熱溫差過大引起的不可逆損失，克服現(xiàn)有熱泵熱水器不足之處。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種兩級(jí)壓縮熱泵熱水器系統(tǒng)，包括雙級(jí)壓縮機(jī)101，所述雙級(jí)壓縮機(jī)101的中壓出口與冷凝器102的中間部分相連接，從雙級(jí)壓縮機(jī)101流出的制冷劑通過冷凝器102加熱水，加熱水后的制冷劑從冷凝器102的出口流出，該出口與中間壓力裝置106的入口相連接，雙級(jí)壓縮機(jī)101的高壓出口與冷凝器102的入口部分相連接，經(jīng)加熱水后的制冷劑從冷凝器102的出口流出后分為兩路，一路經(jīng)過第三節(jié)流裝置105節(jié)流后與雙級(jí)壓縮機(jī)101的中壓入口相連接，另一路經(jīng)過第一節(jié)流裝置103與中間壓力裝置106的入口相連接，中間壓力裝置106的出口經(jīng)過第二節(jié)流裝置104節(jié)流后與蒸發(fā)器107的入口相連接，蒸發(fā)器107的出口與雙級(jí)壓縮機(jī)101的低壓入口相連接；所述冷凝器102的中間部分將冷凝器102內(nèi)的水分為入口至中間部分的高水溫段II和中間部分至出口部分的低水溫段I，冷凝器102中的水流動(dòng)方向與制冷劑流動(dòng)方向相反。
[0010]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具備如下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、本實(shí)用新型通過把水的加熱過程有原來的一次直接加熱，改成分兩段分別加熱，這樣有效減小了水與制冷劑的傳熱溫差，使系統(tǒng)的能效比得到大幅度提高，在相同額定制熱量情況下節(jié)約能耗。
[0012]2.中溫中壓制冷劑氣體經(jīng)過電機(jī)，有效降低電機(jī)溫度，而且將電機(jī)發(fā)熱量裝移到水中，使能量高效利用。
[0013]3、采用中間抽取制冷劑液體的方式可有效降低排氣溫度，同時(shí)保證高的出水溫度。
【附圖說明】
[0014]圖1為傳統(tǒng)熱泵熱水器系統(tǒng)示意圖。
[0015]圖2為傳統(tǒng)熱泵熱水器系統(tǒng)工作過程的循環(huán)溫-焓圖(T - h圖)。
[0016]圖3為本實(shí)用新型兩級(jí)壓縮熱泵熱水器系統(tǒng)示意圖。
[0017]圖4為本實(shí)用新型兩級(jí)壓縮熱泵熱水器系統(tǒng)工作過程的循環(huán)溫-焓圖(T - h圖)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說明:
[0019]圖1所示為傳統(tǒng)熱泵熱水器系統(tǒng)，主要部件包括壓縮機(jī)11，壓縮機(jī)11的出口與冷凝器12的入口相連接；冷凝器12的出口與節(jié)流閥13的入口相連接；節(jié)流閥13的出口與蒸發(fā)器14的入口相連接；蒸發(fā)器14的出口與壓縮機(jī)11的入口相連。
[0020]圖2所示為傳統(tǒng)熱泵熱水器系統(tǒng)工作過程的循環(huán)溫-焓圖(T - h圖)，其示意的系統(tǒng)的工作過程為:從蒸發(fā)器14來的低溫低壓制冷劑氣體(圖中01點(diǎn)處)進(jìn)入壓縮機(jī)101被壓縮后升壓升溫成為過熱蒸氣(圖中02點(diǎn)處)，過熱蒸氣(圖中02點(diǎn)處)在冷凝器12中放出熱量后成為高壓的過冷液體(圖中03點(diǎn)處)；從冷凝器12出來的高壓過冷液體(圖中03點(diǎn)處)進(jìn)入節(jié)流閥13節(jié)流降壓成低溫兩相態(tài)制冷劑(圖中03點(diǎn)處)，兩相態(tài)制冷劑(圖中03點(diǎn)處)在蒸發(fā)器14中吸熱成為低溫低壓制冷劑氣體(圖中01點(diǎn)處)。圖中長虛線為水的加熱過程，從圖中可以看出，制冷劑在冷凝過程中，當(dāng)處于兩相狀態(tài)時(shí)與水的溫差△ Tmax很大，如此大的溫差會(huì)造成很大的不可逆損失，從而導(dǎo)致能量的大量浪費(fèi)。
[0021]如圖3所示，本實(shí)用新型一種兩級(jí)壓縮熱泵熱水器系統(tǒng)，包括雙級(jí)壓縮機(jī)101，所述雙級(jí)壓縮機(jī)101的中壓出口①與冷凝器102的中間部分相連接，從雙級(jí)壓縮機(jī)101流出的制冷劑通過冷凝器102加熱水，加熱水后的制冷劑從冷凝器102的出口流出，該出口與中間壓力裝置106的入口相連接，雙級(jí)壓縮機(jī)101的高壓出口②與冷凝器102的入口部分相連接，經(jīng)加熱水后的制冷劑從冷凝器102的出口流出后分為兩路，一路經(jīng)過第三節(jié)流裝置105后與雙級(jí)壓縮機(jī)101的中壓入口④相連接，另一路經(jīng)過第一節(jié)流裝置103與中間壓力裝置106的入口相連接，中間壓力裝置106的出口經(jīng)過第二節(jié)流裝置104后與蒸發(fā)器107的入口相連接，蒸發(fā)器107的出口與雙級(jí)壓縮機(jī)101的低壓入口③相連接；所述冷凝器102的中間部分將冷凝器102內(nèi)的水分為入口至中間部分的高水溫段II和中間部分至出口部分的低水溫段I，冷凝器102中的水流動(dòng)方向與制冷劑流動(dòng)方向相反。
[0022]雙級(jí)壓縮機(jī)內(nèi)部低壓入口③進(jìn)來的制冷劑氣體直接通入低壓缸進(jìn)行壓縮；低壓缸出來的一部分制冷劑與入口④進(jìn)來的制冷劑混合后通入高壓缸，低壓缸的出來的另一部分制冷劑經(jīng)冷卻電機(jī)后從中壓出口①排出；高壓缸壓縮完的制冷劑氣體從高壓出口②排出。
[0023]如圖4所示，本實(shí)用新型兩級(jí)壓縮熱泵熱水器系統(tǒng)工作過程的循環(huán)溫-焓圖(T - h圖)，其示意的系統(tǒng)工作過程為:低溫低壓的制冷劑氣體(圖中I點(diǎn)處)被雙級(jí)壓縮機(jī)101的一級(jí)缸吸入后加壓變成中溫中壓的制冷劑氣體(圖中2點(diǎn)處)后分為兩部分，一部分中溫中壓的制冷劑氣體(圖中2點(diǎn)處)經(jīng)過電機(jī)，吸收電機(jī)熱量溫度升高(圖中2”點(diǎn)處)后通入冷凝器102的中間部分對(duì)低水溫段I的水加熱，并在冷凝器102中放熱變成低溫中壓的液體(圖中4點(diǎn)處)后通入中間壓力裝置106，另一部分中溫中壓的制冷劑氣體(圖中2點(diǎn)處)與第三節(jié)流裝置105出來的低溫中壓的液體(圖中10點(diǎn)處)混合后通入雙級(jí)壓縮機(jī)101的二級(jí)缸進(jìn)行壓縮，從雙級(jí)壓縮機(jī)101的二級(jí)缸出來的高溫高壓的制冷劑氣體(圖中7點(diǎn)處)通入冷凝器102中，先后對(duì)高水溫段II和低水溫段I的水進(jìn)行加熱，并在冷凝器102中放熱變成低溫高壓的液體(圖中10點(diǎn)處)，一小部分低溫高壓的液體(圖中2點(diǎn)處)經(jīng)第三節(jié)流裝置105節(jié)流成低溫中壓的液體(圖中4點(diǎn)處)后通入雙級(jí)壓縮機(jī)101，另一大部分低溫高壓的液體經(jīng)第一節(jié)流裝置103節(jié)流成低溫中壓的制冷劑液體后通入中間壓力裝置106，從中間壓力裝置106出來的低溫中壓的制冷劑液體(圖中4點(diǎn)處)經(jīng)第二節(jié)流裝置104節(jié)流成低溫低壓的制冷劑液體(圖中5點(diǎn)處)后流向蒸發(fā)器107，在蒸發(fā)器107中吸熱蒸發(fā)后變?yōu)榈蜏氐蛪旱倪^熱氣體(圖中I點(diǎn)處)，再被雙級(jí)壓縮機(jī)101 —級(jí)缸吸入，如此循環(huán)。其中長虛線部分為分別為低溫段水I的加熱過程和高溫段水II的加熱過程。
[0024]從如圖4中可以看出，在本實(shí)用新型熱泵熱水器系統(tǒng)工作過程的循環(huán)溫-焓圖(T-h圖)中，與傳統(tǒng)熱泵熱水器系統(tǒng)相比(如圖2所示)處于兩相狀態(tài)制冷劑與水的溫差△ Tmaxl^P Δ T maxII均大大減小，這樣就會(huì)減小由溫差引起的不可逆損失，從而節(jié)約能源。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種兩級(jí)壓縮熱泵熱水器系統(tǒng)，其特征在于:包括雙級(jí)壓縮機(jī)(101)，所述雙級(jí)壓縮機(jī)(101)的中壓出口與冷凝器(102)的中間部分相連接，從雙級(jí)壓縮機(jī)(101)流出的制冷劑通過冷凝器(102)加熱水后，制冷劑從冷凝器(102)的出口流出，該出口與中間壓力裝置(106)的入口相連接，雙級(jí)壓縮機(jī)(101)的高壓出口與冷凝器(102)的入口部分相連接，經(jīng)加熱水后的制冷劑從冷凝器(102)的出口流出后分為兩路，一路經(jīng)過第三節(jié)流裝置(105)節(jié)流后與雙級(jí)壓縮機(jī)(101)的中壓入口相連接，另一路經(jīng)過第一節(jié)流裝置(103)與中間壓力裝置(106)的入口相連接，中間壓力裝置(106)的出口經(jīng)過第二節(jié)流裝置(104)節(jié)流后與蒸發(fā)器(107)的入口相連接，蒸發(fā)器(107)的出口與雙級(jí)壓縮機(jī)(101)的低壓入口相連接；所述冷凝器(102)的中間部分將冷凝器(102)內(nèi)的水分為入口至中間部分的高水溫段(II)和中間部分至出口部分的低水溫段(I)，冷凝器(102)中的水流動(dòng)方向與制冷劑流動(dòng)方向相反。
【專利摘要】一種兩級(jí)壓縮熱泵熱水器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括雙級(jí)壓縮機(jī)、冷凝器、中間壓力裝置、蒸發(fā)器和三個(gè)節(jié)流裝置；壓縮機(jī)一級(jí)缸對(duì)從蒸發(fā)器來的低壓氣體進(jìn)行壓縮，二級(jí)缸對(duì)部分一級(jí)缸壓縮完的中壓氣體進(jìn)行二次壓縮，且壓縮機(jī)有一個(gè)中壓排氣口和一個(gè)高壓排氣口；冷凝器中水的加熱分為低溫和高溫兩段，高溫段的水由壓縮機(jī)高壓排氣口排出的高溫制冷劑加熱，低溫段的水由壓縮機(jī)中壓排氣口排出的中溫制冷劑和經(jīng)過高溫段冷卻后的高壓制冷劑加熱，而后高壓制冷劑經(jīng)節(jié)流后與中壓制冷劑在中間壓力裝置中混合；本實(shí)用新型提高了熱泵熱水器制熱效率尤其是在高水溫升時(shí)的制熱效率，減小傳熱溫差過大引起的不可逆損失，克服現(xiàn)有熱泵熱水器不足之處。
【IPC分類】F24H4-02, F25B1-10, F25B41-06
【公開號(hào)】CN204593855
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520262859
【發(fā)明人】吳建華, 林杰
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月27日