一种双温热源热泵系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种双温热源热泵系统，包括通过管道连接的压缩机、气液分离器及四通阀，所述四通阀连接有两组换热器管路，第一组换热器管路包括并联的水源换热器和排风换热器，水源换热器与液体介质进行换热，排风换热器与空气介质进行换热，第二组换热器管路包括空气处理换热器，水源换热器和排风换热器串联有相互并联的制热用膨胀阀及制冷用单向阀，空气处理换热器串联有相互并联的制冷用膨胀阀及制热用单向阀。本发明的热泵系统由于采用了双热源，能够降低热泵传热温差和压缩比，提高能效。
【专利说明】一种双温热源热泵系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热泵空调系统，可用于建筑物供热、空调、通风换气等。
【背景技术】
[0002]热泵是一种逆循环工作的热机，只需输入少量高品位能源便可从低温环境吸热而向高温环境放出数倍的热量，具有制冷、制热功能，已被广泛用于房屋采暖、空调等，是一种高效的加热设备。目前的热泵在空调制冷时，空气的降温、除湿过程藕合，空气的降温、除湿均由单一温度的冷源通过冷却实现，这使得热泵工质与环境介质间传热温差较大，热泵高、低温热源间压差较高，从而影响了热泵的能效；其次，目前热泵技术不能实现对排风能量、凝结水冷量的回收；发明专利ZL200410054061.2提出了一种半复叠式热泵供冷供热系统，能实现温湿度独立控制、热湿独立处理，提高热泵系统对环境的适应性。但该发明中二级热泵机组采用了串联的蒸发器/冷凝器，不利于制冷剂的均匀分配，且空气处理过程仍然为常规的冷却降温、除湿藕合过程，效率仍然不高。发明专利ZL200510029140.2提出了带溶液吸收干燥功能的热泵空调系统，可实现高效除湿，但是溶液除湿设备体积较大，系统流程较长、较复杂，溶液有腐蚀性对设备要求较高等缺点影响了其工程应用的实际效果。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题就是提供一种双温热源热泵系统，热泵制冷运行时热湿负荷可以分别处理，运行时热泵高、低温热源间压差有所减小，工质与环境介质间传热温差降低，可实现温湿度独立控制、热湿负荷独立处理以及排风全热回收等，从而提高了热泵能效。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种双温热源热泵系统，包括通过管道连接的压缩机、气液分离器及四通阀，所述四通阀连接有两组换热器管路，第一组换热器管路包括并联的水源换热器和排风换热器，水源换热器与液体介质进行换热，排风换热器与空气介质进行换热，第二组换热器管路包括空气处理换热器，水源换热器和排风换热器串联有相互并联的制热用膨胀阀及制冷用单向阀，空气处理换热器串联有相互并联的制冷用膨胀阀及制热用单向阀，在制冷状态下，制热用膨胀阀及制热用单向阀不工作，在制热状态下，制冷用膨胀阀及制冷用单向阀不工作，两组换热器管路之间通过单向干燥管路连接。
[0005]优选的，所述空气介质为空调排风。
[0006]优选的，空气处理换热器产生的冷凝水喷入空调排风中再流经排风换热器吸热、蒸发。
[0007]优选的，所述液体介质为地下水、河水、湖水或者空调系统回水。
[0008]优选的，所述空气处理换热器两侧设置有回热器。
[0009]优选的，所述回热器为热管式结构，空气处理换热器其中一侧的回热器为热管蒸发段，另一侧的为热管冷凝段，空气在流经空气处理换热器冷却、除湿前先进入热管蒸发段被预冷、除湿，流过空气处理换热器的空气被降温、除湿后再流经热管冷凝段被再热。
[0010]优选的，空气处理换热器位于排风换热器之上，空气处理换热器产生的凝结水自流到空气处理换热器表面吸热蒸发。
[0011]优选的，空气处理换热器产生的凝结水经循环泵流布到排风换热器表面吸热蒸发。
[0012]优选的，所述单向干燥管路包括相互连接的储液器及干燥过滤器，所述储液器及干燥过滤器分别通过单向阀与两组换热器管路连接。
[0013]本发明在热泵的一侧采用两个并联的换热器(蒸发器/冷凝器)，其中一个为水源换热器(蒸发器/冷凝器)，与空调系统回水或其它来源的水进行换热(制冷剂在其中冷凝放热或蒸发吸热)；另一个为排风换热器，与空调系统排风进行换热，可从排风中吸热或向排风放热。而热泵的另一侧仅设一个换热器(蒸发器/冷凝器)，但增设一组回热换热器。在热泵空调制冷时，回热器对送风进行再热，使热泵蒸发器主要进行除湿(处理潜热)，而显热则由其它设备处理，从而实现温湿度独立控制，热、湿负荷即显热和潜热的分别处理；同时，通过凝结水在排风换热器(冷凝器)表面或排风中的再蒸发，可以实现排风的全热回收，提高热泵能效，节约能源；制热时，热泵一方面能通过水能通过排风换热器(蒸发器)从排风中吸热，实现全热回收，空调回水或其它水中吸热，实现制热另一侧可采用一个或多个并联的换热器，在制冷、制热不同模式下可作为蒸发器/冷凝器运行，由于采用了双热源，本发明能够降低热泵传热温差和压缩比，提高能效。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步描述:
[0015]图1是本发明的系统原理图；
[0016]图2是两组换热器管路前后串联连接示意图；
[0017]图3是两组换热器上下成一定角度布置示意图。
[0018]图中，1.压缩机，2.气液分离器，4.四通阀，9.水源换热器(蒸发器/冷凝器)，10.排风换热器(蒸发器/冷凝器)，12.空气处理换热器(蒸发器/冷凝器)，15.第一单向阀，19.第二单向阀，21.第三单向阀，23.第四单向阀，24.第五单向阀，27.第六单向阀，28.第七单向阀，16.第一膨胀阀，20.第二膨胀阀，22第三膨胀阀，25.储液器，26.干燥过滤器，31.热管冷凝段，32.热管蒸发段，33.循环泵。
【具体实施方式】
[0019]下面结合图1对本发明的系统结构做出具体说明。本发明的热泵空调系统包括通过管道连接的压缩机1、气液分离器2及四通阀1，所述四通阀I连接有两组换热器管路，第一组换热器管路包括并联的水源换热器9和排风换热器10，水源换热器9与液体介质进行换热，排风换热器10与空气介质进行换热，第二组换热器管路包括空气处理换热器12，水源换热器9和排风换热器10串联有相互并联的制热用膨胀阀及制冷用单向阀，空气处理换热器12有相互并联的制冷用膨胀阀及制热用单向阀，其中，与水源换热器9串联的制热用膨胀阀和制冷用单向阀即为第三膨胀阀22、第三单向阀21，与排风换热器10串联的制热用膨胀阀和制冷用单向阀即为第二膨胀阀20、第二单向阀19，与空气处理换热器12串联的制热用膨胀阀及制冷用单向阀即为第一膨胀阀16、第一单向阀15。两组换热器管路之间通过单向干燥管路连接，所述单向干燥管路包括相互连接的储液器25及干燥过滤器26，所述储液器25及干燥过滤器26分别通过单向阀与两组换热器管路连接，这些单向阀分别为第四单向阀23，第五单向阀24，第六单向阀27，第七单向阀28，在制冷状态下，制热用膨胀阀及制热用单向阀不工作，在制热状态下，制冷用膨胀阀及制冷用单向阀不工作。
[0020]下面结合图1所示的系统结构对本发明的制冷及制热原理做出具体说明:
[0021]制冷模式下，压缩机I排出的高温、高压气体经四通阀4后分两路分别进入水源换热器9 (冷凝器)和排风换热器10 (冷凝器)，水源换热器中，部份显热被传给空调系统回水或其它水源，在排风换热器中，部分显热、压缩机所耗功被传给排风及凝结水，从而实现热日光灯独立处理和全热回收；制冷剂在两个换热器中冷凝放热变为液体后，分别经第二单向阀19、第三单向阀21和第四单向阀23进入储液器25，再经干燥过滤器26、第七单向阀28，由第一膨胀阀16节流降压进入空气处理换热器12 (蒸发器)蒸发吸热，对空气进行降温、除湿，除湿产生的凝结水送至排风中或排风换热器10表面重新蒸发，从而实现全热回收；制冷剂在空气处理换热器12 (蒸发器)中气化后，经四通阀4进入汽液分离器2进入压缩机1，压缩到高温高压状后排出；空气在流经空气处理换热器12冷却、除湿前先进入热管蒸发段32被预冷、除湿，热管的工质则吸热汽化后流至热管冷凝段31冷凝放热，而流过空气处理换热器12的空气被降温、除湿后，再流经热管冷凝段31 (回热器)被再热，热管的工质在此冷凝为液体后，利用重力或毛细力返回热管蒸发段32。
[0022]制热模式下，压缩机I排出的高温、高压气体经四通阀4进入空气处理换热器12(冷凝器)，制冷剂在此放出热量，加热室内外空气后冷凝为液体；凝结为液体的制冷剂再分别经第一单向阀15、第五单向阀24进入储液器25，再经干燥过滤器26、第六单向阀27后，分成两路，一路经第三膨胀阀22节流降压后进入水源换热器9 (蒸发器)，从空调系统回水或其它水源中吸热，另一路经第二膨胀阀20节流降压后进入排风换热器10 (蒸发器)，从空调排风中吸热，实现全热回收；液体制冷剂在两个换热器中吸热、蒸发变为气体后，再经四通阀4进入气液分离器2，再被压缩机I吸入，压缩到高温高压状后排出。
[0023]在图2所示实施例中，回热器采用热管冷凝段31、热管蒸发段32及循环泵33组成的回路，通过水等换热介质实现回热；
[0024]在图3所示实施例中，空气处理换热器12 (蒸发器)置于排风换热器10 (冷凝器)之上，空气处理换热器12产生的凝结水可自流到排风换热器10表面吸热蒸发，实现全热回收；作为图3所示实施例的变形，空气处理换热器12 (蒸发器)和排风换热器10 (冷凝器)可根据空间情况自由布置，空气处理换热器12 (蒸发器)产生的凝结水可经循环泵30流布到排风换热器10 (冷凝器)表面吸热蒸发，或喷入排风中，再流经排风换热器10 (冷凝器)吸热、蒸发，实现全热回收。
【权利要求】
1.一种双温热源热泵系统，包括通过管道连接的压缩机、气液分离器及四通阀，所述四通阀连接有两组换热器管路，其特征在于:第一组换热器管路包括并联的水源换热器和排风换热器，水源换热器与液体介质进行换热，排风换热器与空气介质进行换热，第二组换热器管路包括空气处理换热器，水源换热器和排风换热器串联有相互并联的制热用膨胀阀及制冷用单向阀，空气处理换热器串联有相互并联的制冷用膨胀阀及制热用单向阀，在制冷状态下，制热用膨胀阀及制热用单向阀不工作，在制热状态下，制冷用膨胀阀及制冷用单向阀不工作，两组换热器管路之间通过单向干燥管路连接。
2.根据权利要求1所述的一种双温热源热泵系统，其特征在于:所述空气介质为空调排风。
3.根据权利要求2所述的一种双温热源热泵系统，其特征在于:空气处理换热器产生的冷凝水喷入空调排风中再流经排风换热器吸热、蒸发。
4.根据权利要求1所述的一种双温热源热泵系统，其特征在于:所述液体介质为地下水、河水、湖水或者空调系统回水。
5.根据权利要求1所述的一种双温热源热泵系统，其特征在于:所述空气处理换热器两侧设置有回热器。
6.根据权利要求5所述的一种双温热源热泵系统，其特征在于:所述回热器为热管式结构，空气处理换热器其中一侧的回热器为热管蒸发段，另一侧的为热管冷凝段，空气在流经空气处理换热器冷却、除湿前先进入热管蒸发段被预冷、除湿，流过空气处理换热器的空气被降温、除湿后再流经热管冷凝段被再热。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种双温热源热泵系统，其特征在于:空气处理换热器位于排风换热器之上，空气处理换热器产生的凝结水自流到空气处理换热器表面吸热蒸发。
8.根据权利要求7所述的一种双温热源热泵系统，其特征在于:空气处理换热器产生的凝结水经循环泵流布到排风换热器表面吸热蒸发。
9.根据权利要求1至6任意一项所述的一种双温热源热泵系统，其特征在于:所述单向干燥管路包括相互连接的储液器及干燥过滤器，所述储液器及干燥过滤器分别通过单向阀与两组换热器管路连接。
【文档编号】F25B41/04GK103791652SQ201410013567
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】张光玉, 陈光明, 唐黎明, 李建军, 姜守忠 申请人:浙江理工大学, 张光玉