專利名稱：熱回收型地源熱泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
熱回收型地源熱泵裝置技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬空調(diào)熱回收技術(shù)領(lǐng)域，具體說是涉及一種熱回收型地源熱泵裝 置，該熱泵可在實現(xiàn)穩(wěn)定制冷、制熱量及運(yùn)行工況的同時，充分回收余熱制取 生活熱水。
背景技術(shù)：
目前，熱泵空調(diào)器作為一種回收和利用低位熱能的有效手段之一，既可以 在夏季制冷，又可以在冬季制熱，同時還具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，所以 在暖通空調(diào)工程中的應(yīng)用日益增多。在諸多熱泵空調(diào)器種類中，地源熱泵的能 效比較高，但是，正如其它種類空調(diào)器一樣，目前地源熱泵使用過程中釋放的大量冷凝熱量(約為制冷量的1.15 1.3倍)通常直接排向冷凝器中的冷卻介質(zhì) 而為加未利用，這樣既造成巨大的能源浪費(fèi)，又加劇了地球的溫室效應(yīng)。另一 方面，由于人們生活習(xí)慣的改變和對清潔衛(wèi)生要求的提高，對生活熱水的供應(yīng) 需求不斷增加，目前，國內(nèi)的生活熱水供應(yīng)大部分是由電熱水器，燃?xì)鉄崴?和燃油鍋爐等提供，能源利用低，且進(jìn)一步加劇了環(huán)境污染。若對熱泵空調(diào)系 統(tǒng)余熱進(jìn)行回收，制取生活熱水，對于空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能和保護(hù)環(huán)境將具有十分 重要的意義。而現(xiàn)有的熱泵空調(diào)冷凝熱熱回收技術(shù)是將需加熱的生活熱水代替 冷卻介質(zhì)直接通入冷凝器并反復(fù)循環(huán)提高水溫，造成了冷凝壓力和壓縮機(jī)排氣 溫度不斷升高，嚴(yán)重影響熱泵機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，同時影響系統(tǒng)冬季的供熱量， 既增加了壓縮機(jī)的能耗，又減少了壓縮機(jī)的壽命。專利200410047107公開了一 種水源熱泵空調(diào)熱回收系統(tǒng)，但該系統(tǒng)只回收了系統(tǒng)制冷運(yùn)行時的冷凝熱量， 而熱泵系統(tǒng)往往在滿足冷負(fù)荷的前提下，系統(tǒng)制熱量均大于熱負(fù)荷，制熱運(yùn)行 時有更多的余熱需要回收，專利200510026975公開了一種熱回收型水源熱泵， 在制冷、制熱工況下均對余熱進(jìn)行了回收，但是該系統(tǒng)是對系統(tǒng)冷凝水中的熱 量間接進(jìn)行回收，而非直接回收，熱回收量較小，回收效率低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種帶 旁通式熱回收裝置的熱回收型地源熱泵裝置。 本發(fā)明的目的可通過下述技術(shù)措施來實現(xiàn)本發(fā)明的熱回收型地源熱泵裝置包括設(shè)置在蒸發(fā)器與冷凝器連接管路間 的壓縮機(jī)，以及設(shè)置在冷凝器與蒸發(fā)器連接管路間的節(jié)流閥；所述壓縮機(jī)的出 口通過旁通閥、并聯(lián)設(shè)置的旁通式熱回收器和旁通管與冷凝器連接。更具體說，所述壓縮機(jī)的冷媒蒸汽出口端通過三通閥分別與并聯(lián)設(shè)置的旁 通式熱回收器、旁通管連接，旁通式熱回收器和旁通管的出口端經(jīng)冷媒管接冷 凝器的入口端；旁通式熱回收器的熱回收循環(huán)管路通過循環(huán)泵與熱水箱連接； 冷凝器的出口端經(jīng)冷媒管接入節(jié)流閥的入口端，且冷凝器并聯(lián)一旁通管，在冷 凝器的入口端及并聯(lián)的旁通管上分別設(shè)置有閥門，節(jié)流閥的出口端經(jīng)冷媒管接 蒸發(fā)器的入口端，蒸發(fā)器的出口端經(jīng)冷媒管接壓縮機(jī)的冷媒蒸汽入口端。本發(fā)明中所述壓縮機(jī)與旁通式熱回收器、旁通管也可采用下述連接方式來 實現(xiàn)，即所述壓縮機(jī)的冷媒蒸汽出口端通過并聯(lián)設(shè)置的兩個兩通式旁通閥分別 與并聯(lián)設(shè)置的旁通式熱回收器、旁通管連接，旁通式熱回收器和旁通管的出口 端經(jīng)冷媒管接冷凝器的入口端。由于本發(fā)明在壓縮機(jī)出口與冷凝器之間串接了以并聯(lián)方式設(shè)置的旁通式 熱回收器和旁通管，用于調(diào)節(jié)通過旁通式熱回收器的制冷工質(zhì)流量，即可實現(xiàn) 熱回收量的調(diào)節(jié)，又可實現(xiàn)生活熱水與冷卻水各自的獨(dú)立循環(huán)， 一方面可以在 保證所需制熱、制冷量的條件下回收系統(tǒng)余熱制取生活熱水，減少冷凝器的冷 凝熱排放量；另一方面可以保持系統(tǒng)冷凝溫度和冷凝壓力的穩(wěn)定，從而保證壓 縮機(jī)運(yùn)行工況的穩(wěn)定。


圖1為采用三通閥的熱回收型地源熱泵裝置原理結(jié)構(gòu)圖。 圖2為采用兩個兩通式旁通閥的熱回收型地源熱泵裝置原理結(jié)構(gòu)圖。 圖中序號l壓縮機(jī)，2旁通式熱回收器，3冷凝器，4蒸發(fā)器，5節(jié)流閥， 6熱水箱，7地?zé)嵩此茫?冷凝器水泵，9熱水箱水泵，IO三通式旁通閥，11、 12兩通式旁通閥，13設(shè)置在冷凝器入口端的閥門，14設(shè)置在與冷凝器并聯(lián)設(shè) 置的冷媒管間的閥門，旁通管15，冷凝器旁通管16。
具體實施方式
本發(fā)明以下將結(jié)合實施例(附圖)作進(jìn)一步描述 實施例1如圖1所示，本發(fā)明的熱回收型地源熱泵裝置中的壓縮機(jī)1的冷媒蒸汽出 口端通過三閥分別與并聯(lián)設(shè)置的旁通式熱回收器2、旁通管15連接，旁通式熱 回收器2和旁通管15的出口端經(jīng)冷媒管接冷凝器3的入口端；旁通式熱回收 器2的熱回收循環(huán)管路通過循環(huán)泵與熱水箱6連接；冷凝器3的出口端經(jīng)冷媒 管接入節(jié)流閥5的入口端，且冷凝器3并聯(lián)一旁通管16，在冷凝器3的入口端 及并聯(lián)的旁通管16上分別設(shè)置有閥門13、 14，節(jié)流閥5的出口端經(jīng)冷媒管接 蒸發(fā)器4的入口端，蒸發(fā)器4的出口端經(jīng)冷媒管接壓縮機(jī)1的冷媒蒸汽入口端。實施例2如圖2所示，本實施例與實施例1的不同之處主要在熱泵裝置中的壓縮 機(jī)1的冷媒蒸汽出口端通過并聯(lián)設(shè)置的兩個閥門13、 14分別與并聯(lián)設(shè)置的旁 通式熱回收器2、旁通管15連接，旁通式熱回收器2和旁通管15經(jīng)冷媒管接 冷凝器3的入口端。本發(fā)明中所述的壓縮機(jī)1可采用定頻或變頻壓縮機(jī)。本發(fā)明的熱回收型地源熱泵裝置主要是利用地球表面或淺層水源(如地下 水、河流和湖泊及海水)，或者是人工再生水源(工業(yè)廢水、地?zé)嵛菜?的 低溫低位熱能資源，采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱能 向高位熱能轉(zhuǎn)移，在供熱、制冷的同時，回收熱泵空調(diào)系統(tǒng)余熱，提供生活衛(wèi) 生熱水，是一種高效、環(huán)保、節(jié)能的水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。且旁通式熱回收器還 可以實現(xiàn)保持冷凝溫度和冷凝壓力穩(wěn)定的功能，從而保證壓縮機(jī)運(yùn)行工況的穩(wěn) 定的。本發(fā)明中旁通式熱回收器的換熱面積根據(jù)熱泵空調(diào)系統(tǒng)余熱計算得出。旁 通式熱回收器帶有一個旁通管，其旁通管的連接方式有兩種， 一種是采用三通 閥連接(參見圖1)， 一種是采用兩個兩通閥連接(參見圖2),三通閥的旁通 量和兩通閥的開度由設(shè)置在冷凝水的出口溫度控制，冷凝水溫度升高，減小旁 通量，增加熱回收量；冷凝水溫度降低，加大旁通量，降低熱回收量。過熱蒸 氣熱回收量的控制也可通過變頻水泵9變頻實現(xiàn)。冷凝水溫度升高，加大水泵 9流量，增加熱回收量；減小水泵9流量，降低熱回收量。本發(fā)明的其工作模式如下A、 制冷與熱回收同步運(yùn)行模式閥門13打開，閥門14關(guān)閉。壓縮機(jī)1排出的制冷劑過熱蒸汽進(jìn)入旁通式 熱回收器2，旁通式熱回收器2通過回收制冷劑過熱蒸汽熱量顯熱量及部分或 全部潛熱量，加熱熱水箱6中的熱水，熱回收量通過冷凝器出口水溫控制三通 閥10的旁通量或旁通閥11的流量或變頻水泵9的流量實現(xiàn)。經(jīng)過熱回收的制 冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器3與冷凝水(地下水，地表水等)進(jìn)行換熱成為低溫高壓 制冷劑液體，低溫高壓制冷劑液體經(jīng)節(jié)流閥5進(jìn)入蒸發(fā)器4，在蒸發(fā)器4中與 空調(diào)冷凍水進(jìn)行蒸發(fā)換熱，降低空調(diào)冷凍水溫度后，低溫低壓的制冷劑蒸汽被 壓縮機(jī)吸收。B、 制熱與熱回收同步運(yùn)行模式閥門13打開，閥門14關(guān)閉。壓縮機(jī)1排出的制冷劑過熱蒸汽進(jìn)入旁通式 熱回收器2，旁通式熱回收器2通過回收制冷劑過熱蒸汽熱量顯熱量及部分或 全部潛熱量，加熱熱水箱6中的熱水，熱回收量通過冷凝器出口水溫控制三通 閥10的旁通量或旁通閥11的流量或變頻水泵9的流量實現(xiàn)。制冷劑過熱蒸汽 成為飽和狀態(tài)，飽和狀態(tài)制冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器3與采暖熱水進(jìn)行換熱，成為 低溫高壓制冷劑液體，低溫高壓制冷劑液體經(jīng)節(jié)流閥5進(jìn)入蒸發(fā)器4，在蒸發(fā) 器4中與低溫?zé)嵩此?地下水，地表水等)進(jìn)行蒸發(fā)換熱后成為低溫低壓的制 冷劑蒸汽，低溫低壓的制冷劑蒸汽被壓縮機(jī)吸收。C、 制熱水模式當(dāng)熱泵不需要提供空調(diào)冷凍水和采暖熱水時(春季、秋季等過渡季節(jié))， 開始運(yùn)行時，閥門13關(guān)閉，閥門14打開。該熱回收型地源熱泵可以單獨(dú)制取 生活熱水。熱泵壓縮機(jī)1排出的制冷劑過熱蒸汽進(jìn)入旁通式熱回收器2，旁通 式熱回收器2回收全部冷凝熱，加熱熱水箱6中的熱水，制冷劑成為低溫高壓 制冷劑液體，低溫高壓制冷劑液體經(jīng)節(jié)流閥5進(jìn)入蒸發(fā)器4，在蒸發(fā)器4中與 低溫?zé)嵩此?地下水，地表水等)進(jìn)行蒸發(fā)換熱后成為低溫低壓的制冷劑蒸汽， 低溫低壓的制冷劑蒸汽被壓縮機(jī)吸收。當(dāng)熱水箱6中的水溫升高到一定溫度后 (>35°C)，系統(tǒng)冷凝冷凝溫度及壓力升高，不利用系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行，此時， 閥門13打開，閥門14關(guān)閉，循環(huán)水泵8開啟，采用冷凝水(地下水，地表水 等)降低系統(tǒng)冷凝冷凝溫度及壓力，保證系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。
權(quán)利要求1. 一種熱回收型地源熱泵裝置，該熱泵裝置包括設(shè)置在蒸發(fā)器(4)與冷凝器(3)連接管路間的壓縮機(jī)(1)，以及設(shè)置在冷凝器(3)與蒸發(fā)器(4)連接管路間的節(jié)流閥(5)，其特征在于所述壓縮機(jī)(1)的出口通過旁通閥、并聯(lián)設(shè)置的旁通式熱回收器(2)和旁通管(15)與冷凝器(3)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱回收型地源熱泵裝置，其特征在于所述壓 縮機(jī)(1)的冷媒蒸汽出口端通過三通閥分別與并聯(lián)設(shè)置的旁通式熱回收器(2)、 旁通管(15)連接，旁通式熱回收器(2)和旁通管(15)的出口端經(jīng)冷媒管接冷凝器 (3)的入口端；旁通式熱回收器(2)的熱回收循環(huán)管路通過循環(huán)泵與熱水箱(6)連 接；冷凝器(3)的出口端經(jīng)冷媒管接入節(jié)流閥(5)的入口端，且冷凝器(3)并聯(lián)一 旁通管(16)，在冷凝器(3)的入口端及并聯(lián)的旁通管(16)上分別設(shè)置有閥門(13)、 (14)，節(jié)流閥(5)的出口端經(jīng)冷媒管接蒸發(fā)器(4)的入口端，蒸發(fā)器(4)的出口端經(jīng) 冷媒管接壓縮機(jī)(l)的冷媒蒸汽入口端。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱回收型地源熱泵裝置，其特征在于所述壓 縮機(jī)(l)的冷媒蒸汽出口端通過并聯(lián)設(shè)置的兩個兩通式旁通閥分別與并聯(lián)設(shè)置 的旁通式熱回收器(2)、旁通管連接，旁通式熱回收器(2)和旁通管(15)的出口端 經(jīng)冷媒管接冷凝器(3)的入口端。
專利摘要一種熱回收型地源熱泵裝置，該熱泵裝置包括設(shè)置在蒸發(fā)器4與冷凝器3連接管路間的壓縮機(jī)1，以及設(shè)置在冷凝器3與蒸發(fā)器4連接管路間的節(jié)流閥5，其特征在于所述壓縮機(jī)1的出口通過旁通閥、并聯(lián)設(shè)置的旁通式熱回收器2和旁通管15與冷凝器3連接。由于本實用新型在壓縮機(jī)出口與冷凝器之間串接了以并聯(lián)方式設(shè)置的旁通式熱回收器和旁通管，用于調(diào)節(jié)通過旁通式熱回收器的制冷工質(zhì)流量，既可實現(xiàn)熱回收量的調(diào)節(jié)，又可實現(xiàn)生活熱水與冷卻水各自的獨(dú)立循環(huán)，一方面可以在保證所需制熱、制冷量的條件下回收系統(tǒng)余熱制取生活熱水，減少冷凝器的冷凝熱排放量；另一方面可以保持系統(tǒng)冷凝溫度和冷凝壓力的穩(wěn)定，從而保證壓縮機(jī)運(yùn)行工況的穩(wěn)定。
文檔編號F24F12/00GK201081367SQ20072009130
公開日2008年7月2日 申請日期2007年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月1日
發(fā)明者周光輝, 震 張, 董秀潔 申請人:中原工學(xué)院