專利名稱：用于加熱游泳池水的熱泵的制作方法
用于加熱游泳池水的熱泵 本發(fā)明涉及一種用于加熱游泳池水的熱泵，以及一種加熱游泳池水的方法。
該熱泵是一種包含制冷流體主要回路的熱力學(xué)系統(tǒng)，該回路包括為冷凝器 供液的壓縮機(jī)，冷凝器形成為制冷流體和熱源之間的換熱器，膨脹器和形成為 換熱器的蒸發(fā)器。換熱器與冷源和熱源交換熱量，其中一個(gè)是外部介質(zhì)，例如 大氣或者水流。
美國(guó)專利文獻(xiàn)US5272885描述了一種用作房屋空調(diào)的熱泵系統(tǒng)。它一方面 包括形成熱泵的裝置，另一方面還包括許多的用戶回路。在這個(gè)應(yīng)用中，外部 介質(zhì)是由供7乂裝置構(gòu)成的。在空氣加熱模式中，該文獻(xiàn)所公開的裝置冷卻供水 裝置提供的水，在空氣冷卻模式中，該裝置從空氣調(diào)節(jié)單元內(nèi)部的空氣中汲取 熱量并加熱供水裝置的水。
這種裝置非常復(fù)雜，因?yàn)樗嗽S多控制系統(tǒng)每個(gè)空調(diào)設(shè)備的內(nèi)部控 制器，分布控制器和外部控制器。所有的這些控制器進(jìn)行全開或全閉控制或者 漸進(jìn)式調(diào)節(jié)(流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)，可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)以及膨脹器搏腿式調(diào) 節(jié)，流量調(diào)節(jié)閥附加開口度控制等)。在熱泵和每個(gè)空調(diào)單元中包含了許多傳 感器。兩個(gè)閥門可以將輔助換熱器接入回路。
這些裝置已經(jīng)描述過(guò)，因?yàn)樗砻鞣课莸幕究諝庹{(diào)節(jié)使用熱泵會(huì)非常復(fù) 雜，即它會(huì)需要許多具有檢測(cè)、調(diào)節(jié)、控制等功能的設(shè)備，并且這些設(shè)備易發(fā) 生故障，因此這種熱泵的安裝需要專業(yè)技術(shù)人員。這種系統(tǒng)應(yīng)該被改造用于加 熱水而不是空氣調(diào)節(jié)。
文獻(xiàn)GB-2015139以及406137描述了換熱設(shè)，供不同換熱表面積的狀態(tài) 切換裝置。
使用熱泵加熱游泳池水已經(jīng)眾所周知。該熱泵包括一個(gè)主要制冷流體回 路，如

圖1所示，該回路包括壓縮機(jī)IO，壓縮機(jī)10給冷凝器12(形成為制冷 流體和待加熱游泳池水之間的換熱器)供液， 一個(gè)膨脹器14和一個(gè)蒸發(fā)器 16 (形成為外部介質(zhì)例如外界空氣和制冷流體之間的換熱器)。
這些換熱器的規(guī)格尤其是尺寸，以及膨 置和壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)針對(duì)某特定 工況進(jìn)行了優(yōu)化。特別地，該冷凝器允許熱泵在保持其最優(yōu)工況時(shí)提供最大功 率，該最^X況基于制冷流體回路(制冷流體的壓力和溫度)角度。
當(dāng)這種熱泵用于加熱游泳池水時(shí)，某些工作參數(shù)具有特定的值。從而，即
使游泳池水溫度非常低，稍微高于0°C，使用者也希望獲得通常位于15和32°C 之間的一個(gè)鵬。另外，該游泳池循環(huán)水的流量通常介于5至15立方米每小 時(shí)之間。
可以設(shè)想到，當(dāng)冷凝器中的循環(huán)水流量特別大和/或溫度特別低導(dǎo)致的換 熱量特別大時(shí)，制冷流體被冷卻至鵬別低的禾號(hào)，因此冷凝器中的制冷流體壓 力非常低。通常由性能系數(shù)來(lái)定義的熱泵的輸出也降低了并且熱泵也許會(huì)顯示 運(yùn)行故障甚至熱泵損壞。
另一方面，如果由于水流量低或者游泳池水溫度高而導(dǎo)致冷凝器中的換 熱量降低，審嶺流體會(huì)被加熱到一個(gè)顯著的程度并會(huì)弓胞冷凝器中的壓力升 高。于是熱泵的輸出也會(huì)降低，干擾了正常的運(yùn)行，甚至?xí)篃岜脫p壞。特 別地，超過(guò)特定的壓力后，機(jī)器會(huì)被一個(gè)壓力安全檢測(cè)開關(guān)關(guān)閉。
考慮到這些實(shí)際狀況，游泳池?zé)岜猛ǔ０ㄒ粋€(gè)位于熱泵上游的流體支路 以使調(diào)節(jié)熱泵冷凝器(換熱器)第二回路中的7K流量成為可能，于是熱交換保持 最優(yōu)狀態(tài)，熱泵的運(yùn)行也會(huì)令人滿意。因此該裝置應(yīng)該包括一個(gè)用于改變冷凝 器中循環(huán)7jC流量的調(diào)節(jié)裝置?？紤]至嚅調(diào)節(jié)的水流量，這種調(diào)節(jié)裝置是難于操 作并且價(jià)格昂貴的。通常它僅僅會(huì)被一個(gè)單一的不能提^^壬何調(diào)節(jié)功能的手動(dòng) 設(shè)備替換。
因此，現(xiàn)有熱泵存在著一些問(wèn)題，這些問(wèn)題至少部分地與美國(guó)專利文獻(xiàn) US-5272885中列舉的復(fù)雜、昂貴以及易于出故障等缺點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。這些問(wèn)題在 游泳池應(yīng)用上帶來(lái)了嚴(yán)重的障礙，因?yàn)橛斡境氐膿碛姓邆円话銇?lái)說(shuō)不具備操作 熱泵的技術(shù)知識(shí)。
本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題，或者至少降低問(wèn)題的嚴(yán)重性，通過(guò)簡(jiǎn)化 用于加熱游泳池水的熱泵，特別地降低成本和對(duì)故障的敏感性。
根據(jù)本發(fā)明，上述問(wèn)題的解決是通過(guò)改變冷凝器制冷流體熱交換回路中的 熱交換量，而不M過(guò)改變冷凝器中循環(huán)的水的流量。這種變化可以通過(guò)簡(jiǎn)單 而耐用的設(shè)備僅僅在兩個(gè)值之間實(shí)現(xiàn)。
更確切地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)冷凝器的第二回路入口處的水流量大和水溫 低時(shí)，即當(dāng)冷凝器的第二回路具有大的吸熱能力時(shí)，冷凝器的主要回路的換熱 表面積會(huì)自動(dòng)減少。
反之，當(dāng)冷凝器入口處的水流量降低和水溫高而導(dǎo)致冷凝器具有較小的吸 熱能力時(shí)，冷凝器的制冷流體主要回路的換熱表面積會(huì)自動(dòng)增加。
因此，相同的熱量基本上可以被傳送到冷凝器的第二回路，并且熱泵的主 要回路可以運(yùn)行在制冷流體壓力/溫度的最佳運(yùn)行模式下。
在實(shí)踐中這種結(jié)果的獲得可以通過(guò)使用一種主要回路中具有大量熱交換 回路的冷凝器，這些回路中的一個(gè)或者多個(gè)被接入循環(huán)回路。在該冷凝器中， 制冷流體的主要回路始終包括至少一個(gè)熱交換回路，并且至少一個(gè)熱交換回路 可以通過(guò)至少一個(gè)開關(guān)裝置被接入循環(huán)回路，其受控于控制裝置，控制裝置連 接的傳感器可檢測(cè)運(yùn)行參數(shù)，例如壓縮機(jī)和膨脹器之間的制冷流體蒸氣壓力。
因此，當(dāng)測(cè)得壓力升高時(shí)，通過(guò)接入附加的熱交換回路來(lái)增大膨脹器的主 要回路，當(dāng)觀,的壓力斷氐時(shí)執(zhí)行相反的操作。
更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于加熱游泳池水的熱泵，該熱泵制冷流體 的主要回路包括壓縮機(jī)，形成為制冷流體和在第二回路中循環(huán)的游泳池水之 間的換熱器的冷凝器，膨脹器和形成為外部介質(zhì)和制冷流體間的換熱器的蒸發(fā) 器；根據(jù)本發(fā)明，冷凝器包括至少兩個(gè)熱交換回路，并且熱泵包括用于檢測(cè)熱 泵運(yùn)行參數(shù)的傳感器，至少一個(gè)可將制冷流體切換為僅在一個(gè)熱交換回路或者 在至少兩個(gè)熱交換回路中循環(huán)的狀態(tài)切換裝置，和一個(gè)根據(jù)傳感器的信號(hào)值控 制切換裝置的部件。
i^地，至少一個(gè)切換裝置包括至少一個(gè)電磁閥。
優(yōu)選地，檢觀鵬泵運(yùn)行參數(shù)的傳感器檢測(cè)制冷回路的高壓部分的制冷流體 壓力，例如壓縮機(jī)和冷凝器之間。
在一個(gè)實(shí)施例中，熱泵包括至少兩個(gè)串聯(lián)在冷凝器中熱交換回路。進(jìn)一步 還可以包括支路，其相對(duì)于其中一個(gè)熱交換回路。
在另一個(gè)實(shí)施例中，熱泵包括至少兩個(gè)并聯(lián)在冷凝器中熱交換回路。
本發(fā)明還涉及一種利用前述熱泵加熱游泳池水的方法，包括測(cè)量熱泵的運(yùn) 行參數(shù)，比較該參數(shù)測(cè)定值和閾值，當(dāng)該參謝M過(guò)閾值時(shí)，控制在熱交換回 路的制冷流體循環(huán)的切換。
優(yōu)選地，根據(jù)該參數(shù)是增加還是減少，這種與閾值的比較包括使用兩個(gè)不 同的閾值，因此控制具有滯后效應(yīng)。
根據(jù)下述典型實(shí)施例及相關(guān)附圖，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)得以更加清 楚的說(shuō)明，其中-
圖1如上所述示出了一種用于加熱游泳池水的熱泵示意圖2和3示出熱泵冷凝器主要回路的熱交換回路裝置的兩個(gè)實(shí)施例；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的熱泵冷湊走器示意圖；和
圖5是圖4所示冷凝器拆除部分部件后的透視圖。
如圖1所示，壓縮機(jī)10使氣態(tài)制冷液體壓縮至高壓狀態(tài)，該壓力可以方 便地由傳感器18測(cè)得。氣態(tài)制冷流體iSA冷凝器12并且在其主要回路部分20 中循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明的冷凝器12的主要回路部分20可包括至少兩個(gè)串聯(lián)熱交換回 路22，其中一個(gè)可具有一個(gè)支路24，支路24通過(guò)電磁閥26的開閉來(lái)接入或 不接入循環(huán)回路。當(dāng)閥26打開時(shí)，制冷流體在兩個(gè)熱交換回路22例如兩個(gè)盤 管中依次流通，當(dāng)閥26給支路24供液時(shí)，只有第二個(gè)回路22被供液。
圖3示出了一個(gè)并聯(lián)設(shè)置熱交換回路22的方案，除了第一個(gè)外，每個(gè)熱 交換回路由相關(guān)聯(lián)的電磁閥28控制接入或者不接入循環(huán)回路。
圖2所示的串聯(lián)回路和圖3所示的并聯(lián)回路類似，可以包括大量的熱交換 回路，即盤管，如圖中虛線所示的那樣。
此外，將圖2和圖3中所示的串聯(lián)和并聯(lián)的設(shè)備結(jié)合起來(lái)也是可以的。
本發(fā)明的重要特征在于通過(guò)使用電磁閥26和28，冷凝器12的主要回路 20的熱交換容量可以變化為許多值以使熱泵始終工作在它的最佳運(yùn)行條件下。
圖4示出本發(fā)明冷凝器12的一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，在水被外部 殼體34的端部朝水流出口 36再次反轉(zhuǎn)之前，7jC流穿過(guò)入口 30到達(dá)冷凝器12 的相反一端的附近，遇到導(dǎo)向裝置32的底部31，使7jC流反轉(zhuǎn)至入口同側(cè)。
當(dāng)水流在中央管部和導(dǎo)向裝置32之間流通時(shí)，水在形成第一個(gè)熱交換回 路22的盤管38的表面上流通。當(dāng)水流在導(dǎo)向裝置32和殼體34的外壁之間流 通時(shí)，水在形成主要回路的第二個(gè)熱交換回路22的另一個(gè)盤管40的表面上流 通。
圖4中未示出決定兩個(gè)盤管38和40串聯(lián)或者并聯(lián)的管道或電磁閥的連接關(guān)系。
圖5示出了圖4所示的冷凝器的實(shí)際實(shí)施例，相同的部件采用相同的附圖 標(biāo)記。
雖然已經(jīng)表明冷凝器的熱交換面積的改變受到測(cè)量的冷凝器出口壓力的 影響，但還可以采用其他測(cè)量的參數(shù)。實(shí)際上，通常需要一方面檢測(cè)壓力，另 一方面檢測(cè)主要回路中至少一個(gè)位置的制冷流^^^。實(shí)際上這兩個(gè)參數(shù)對(duì)于 獲得熱泵最佳工作性能是最重要的。因此，該測(cè)量參數(shù)可以是在熱泵領(lǐng)域?yàn)榱?達(dá)到這一 目的的各種參數(shù)的任意組合。
權(quán)利要求
1.一種用于加熱游泳池水的熱泵，這種類型的熱泵的制冷流體主要回路包括-壓縮機(jī)(10)，-冷凝器(12)，其形成制冷流體和在第二回路中流通的游泳池水之間的換熱器；-膨脹器(14)，和-蒸發(fā)器(16)，其形成外部介質(zhì)和制冷流體之間的換熱器，其特征在于冷凝器(12)包括至少兩個(gè)熱交換回路(22)，和熱泵包括用于檢測(cè)熱泵運(yùn)行參數(shù)的傳感器(18)，至少一個(gè)切換裝置(26，28)，該裝置可將制冷流體的循環(huán)切換為僅在其中一個(gè)熱交換回路(22)中循環(huán)或者在至少兩個(gè)熱交換回路(22)中循環(huán)，和至少根據(jù)來(lái)自傳感器(18)的信號(hào)值來(lái)控制切換裝置的部件。
2、 如權(quán)利要求1所述的熱泵，其特征在于所述至少一個(gè)切換裝置包括至 少一個(gè)電磁閥(26、 28)。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的熱泵，其特征在于用于檢測(cè)熱泵運(yùn)行參數(shù)的 傳感對(duì)18)檢測(cè)制冷回路高壓部分的制冷流體壓力。
4、 如權(quán)利要求i-3中任一項(xiàng)權(quán)利要求戶;M的熱泵，其特征在于還包括位于冷凝戮12)中的至少兩個(gè)串聯(lián)的熱交換回?cái)?2)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱泵，其特征在于還包括一個(gè)相對(duì)于其中一個(gè) 熱交換回?cái)?2)的支斷24)。
6、 如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱泵，其特征在于包括位于 冷凝戮12)中的至少兩個(gè)并聯(lián)的熱交換回?cái)?2)。
7、 一種禾傭前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述熱泵加熱游泳池水的方法，其特征 在于包括測(cè)量熱泵的運(yùn)行參數(shù)， 比較該參數(shù)測(cè)量值和閾值，當(dāng)該參劍飽過(guò)閾值時(shí)，控制在熱交換回li&(22)中制冷流體循環(huán)的切換。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于根據(jù)戶，參數(shù)值是增加還是M^、，與閾值的比較包括使用兩個(gè)不同的閾值，因此控制具有滯后效應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱泵。本發(fā)明的熱泵的主要回路包括壓縮機(jī)(10)，形成為制冷劑和游泳池水之間換熱器的冷凝器(12)，膨脹器(14)和形成為外部環(huán)境和制冷劑之間換熱器的蒸發(fā)器(16)。冷凝器(12)包括兩個(gè)熱交換回路，熱泵包括壓力傳感器(18)，制冷循環(huán)切換裝置，該裝置可將制冷劑切換為僅在一個(gè)熱交換回路(22)或者在至少兩個(gè)熱交換回路(22)中循環(huán)，和根據(jù)傳感器(18)的信號(hào)值控制上述切換裝置的部件。本申請(qǐng)應(yīng)用于加熱游泳池水。
文檔編號(hào)F25B6/02GK101371084SQ200680044235
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月28日
發(fā)明者J·奎雷爾, J·科羅伊 申請(qǐng)人:游泳池設(shè)施公司