專利名稱：一種熱泵式制熱、制冰方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱泵式制熱、制冰方法和裝置，特別是能夠利用水相變熱同時(shí)提供熱水 或暖氣和冰塊的方法和裝置。
背景技術(shù)：
目前，為了節(jié)省能源， 一些熱泵式制熱器的研究利用熱泵制熱的技術(shù)方案很多，歸納起 來有兩種， 一是空氣源熱泵，二為水源熱泵，這兩者的節(jié)能原理卻是一樣的，即利用熱泵吸 收空氣或水的低品位熱來產(chǎn)生高品位熱，如一公斤的水，溫度每降一度可放出一大卡的熱能， 那么從常溫的2(TC，降到rc，熱泵的蒸發(fā)器可獲得19大卡的熱能，經(jīng)熱泵循環(huán)到冷凝器， 在熱泵冷凝器上可將1公斤的2(TC的水加溫到39°C，可供人們的生活所需，可當(dāng)熱泵的蒸 發(fā)器結(jié)冰了，阻礙了傳熱，則熱泵系統(tǒng)就不能正常工作了，這使熱泵式的機(jī)器，不僅耗能， 還會(huì)產(chǎn)生很多使用問題。近年來一些文獻(xiàn)也公開了一些節(jié)能的熱泵式制冷(制熱)器，例如 中國專利公開了以下的技術(shù)1、 申請(qǐng)?zhí)?00720091885申請(qǐng)日2007/09/18 公告號(hào)201093803授權(quán)日2008-7-30 授權(quán)公告日2008-7-30發(fā)明名稱多機(jī)并聯(lián)三聯(lián)供水源熱泵空調(diào)機(jī)組，發(fā)明人郭黨生;李繼軍;李承賓;張建齊，申請(qǐng)人濟(jì)源市貝迪地能中央空調(diào)設(shè)備有限公司，申請(qǐng)人地址河南 省濟(jì)源市亞橋鄉(xiāng)罡頭村口，文摘 一種集制冷、制熱、制造生活熱水三種功能為一體的多機(jī) 并聯(lián)三聯(lián)供水源熱泵空調(diào)機(jī)組。它是采用3 8臺(tái)高效渦旋壓縮機(jī)并聯(lián)使用；并且冷凝器采用兩臺(tái)冷凝器串聯(lián)或并聯(lián)使用，或者采用一臺(tái)成倍加大的單臺(tái)冷凝器。制冷、制熱、制造生 活熱水， 一機(jī)多用，減少初投資，顯著提高空調(diào)機(jī)組部分負(fù)荷時(shí)的能效比，并實(shí)現(xiàn)全年不間 斷制造生活熱水。2、 申請(qǐng)?zhí)?00720003768申請(qǐng)日2007/01/28 公告號(hào)201081401授權(quán)日2008-7-2 授權(quán)公告日2008-7-2發(fā)明名稱 一種低品位余熱回收熱泵熱水裝置發(fā)明人高秀峰;羅聰;張志祥申請(qǐng)人揚(yáng)州日利達(dá)有限公司申請(qǐng)人地址江蘇省揚(yáng)州市江陽工業(yè)園朱塘路揚(yáng)州日利達(dá)有限公司文摘 一種低品位余熱回收熱泵熱水裝置，用于回收30 50'C廢水中的熱量以制取55t:以上的清潔熱水。裝置主要包括一個(gè)預(yù)熱器、 一個(gè)蒸發(fā)器、兩個(gè)冷凝器、兩臺(tái)獨(dú)立的壓縮機(jī)、兩個(gè)制冷劑膨脹元件、兩臺(tái)水泵、及其他附屬部件。通過制冷劑管路和水管路 將上述部件連接成一個(gè)系統(tǒng)，形成廢水、清水、制冷劑三個(gè)封閉回路。廢水在預(yù)熱器中與清 潔冷水換熱后進(jìn)入蒸發(fā)器，被制冷劑進(jìn)一步吸熱后排放，經(jīng)預(yù)熱器初步升溫的清水再先后流經(jīng)低溫冷凝器和高溫冷凝器而逐步被加溫至要求的溫度。制冷回路充注有常規(guī)的H C F C制 冷劑，由壓縮機(jī)抽吸在制冷回路中形成兩個(gè)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)。兩臺(tái)水泵的作用是分別給廢水和清水加壓，以克服換熱器和管路壓力損失。3、 申請(qǐng)?zhí)?2110270申請(qǐng)日1992/09/1
公開日1994/03/23 公告日公開號(hào)1084266公告號(hào)授權(quán)日授權(quán)公告日發(fā)明名稱制冷熱泵熱水機(jī)，發(fā)明人王博;何群 申請(qǐng)人:王博申請(qǐng)人地址北京市黃寺大街24號(hào)，文摘 一種制冷、制熱的聯(lián)合系統(tǒng)一制 冷熱泵熱水機(jī)，包括壓縮機(jī)、冷凝器、過冷器、節(jié)流器、蒸發(fā)器、水箱、節(jié)流閥等部分，其 特點(diǎn)是制冷劑在冷凝器中與水箱中的水及在過冷器中與由節(jié)流閥流入水箱中的水進(jìn)行熱交 換，充分利用致冷劑被壓縮后釋放出的熱量制取熱水，同時(shí)很好地滿足了制冷機(jī)中冷凝過程 的放熱要求。該發(fā)明利用傳統(tǒng)熱泵制冷方式通常廢棄的熱量制取熱水，并且能較大幅度地提 高制冷系數(shù)，節(jié)約了能源。該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，適用于開發(fā)新型的低耗電、多功能家 用電冰箱或冷風(fēng)機(jī)。4、 申請(qǐng)?zhí)?2210881申請(qǐng)日1992/05/12，公開號(hào)公告號(hào)2120305授權(quán)日1993-5-20 授權(quán)公告日1993-7-7發(fā)明名稱制冷制熱兩用冰箱發(fā)明人王學(xué)軍;費(fèi)文伯;李凱峰;于偉星申請(qǐng)人王學(xué)軍申請(qǐng)人地址遼寧省沈陽市和平區(qū)三好街五一大院文摘 一種制冷制 熱兩用冰箱，除了有一個(gè)原冰箱的制冷系統(tǒng)外，增加了附加蒸發(fā)板、換向閥、過濾器，利用 原壓縮機(jī)和冷凝器構(gòu)成熱泵循環(huán)系統(tǒng)，利用水泵對(duì)兩個(gè)水箱中的水進(jìn)行循環(huán)加熱，每天可提供50^60'C的熱水3040升，由于在壓縮機(jī)殼體內(nèi)設(shè)有循環(huán)水管，可改善壓縮機(jī)工作環(huán)境， 延長(zhǎng)使用壽命，并能節(jié)省用電。上述公開的中國專利對(duì)熱泵的使用提供了一些節(jié)能措施，但是都是在普通低品位熱上做 文章，冬天使用會(huì)使機(jī)組效能降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種適合家庭使用的，利用常溫水作為熱源，特別是能夠利用水相 變熱能夠同時(shí)提供熱水或暖氣和冰塊的的方法和裝置。本發(fā)明熱泵式制熱、制冰的方法是這樣實(shí)現(xiàn)的采用兩套或多套熱泵組串聯(lián)，通過利用 水的相變熱，將其中一套熱泵的壓縮機(jī)的冷凝器用于制熱水或暖氣，另一套熱泵的壓縮機(jī)的 蒸發(fā)器用于制冰。其依據(jù)的原理是由于一公斤水從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)(冰)，可放出80大卡的 熱能，遠(yuǎn)比水在液態(tài)下，溫度每降一度，才放出1大卡，要高得多，為此我們就專門制出這 樣的熱泵式制熱、制冰裝置，包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流器。本發(fā)明所述的裝置可以用一或多套壓縮機(jī)機(jī)組，兩套機(jī)組的連接方式是A壓縮機(jī)的冷 凝器用于制熱水或暖氣，B壓縮機(jī)的蒸發(fā)器用于制冰，A壓縮機(jī)的蒸發(fā)管內(nèi)套接B壓縮機(jī)的冷 凝器管，形成中間熱交換器，A壓縮機(jī)的制冷劑出口經(jīng)管路接到冷凝器，經(jīng)節(jié)流閥到達(dá)中間 熱交換器，然后接回到A壓縮機(jī)入口； B壓縮機(jī)制冷劑出口經(jīng)四通閥接中間熱交換器，經(jīng)節(jié)流 閥接到蒸發(fā)制冰器管路和四通閥最后接回到B壓縮機(jī)入口 。以上所述的A壓縮機(jī)的制冷劑冷凝器為套管式冷凝器、板式換熱器或散熱式翅片，置入 水中可得到熱水，置于空中加一電扇，可得暖氣。B壓縮機(jī)蒸發(fā)器制成制冰器，將水吸熱后變?yōu)楣腆w冰塊。以上所述的B壓縮機(jī)的蒸發(fā)器內(nèi)部設(shè)有容器(小圓或方格)，小格內(nèi)盛水，小格外用蒸發(fā)管環(huán)繞，以便制冰；將B壓縮機(jī)出入口接四通閥的作用是當(dāng)需要取出冰塊時(shí)，將蒸發(fā)器轉(zhuǎn)換 變成冷凝器，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱量，使冰塊表面融化后可以方便取出。由于本裝置高低溫差大，為保證機(jī)組處于最優(yōu)工作狀態(tài)，故設(shè)高溫和低溫兩壓縮機(jī)。如 果能夠改進(jìn)壓縮機(jī)和熱機(jī)結(jié)構(gòu)及其制冷劑，壓縮機(jī)在大溫差時(shí)能工作，可以只用一組壓縮機(jī)。制冰用水可以是自來水、生活廢水等，夏天，取出的冰可用于房間降溫，冬天B壓縮機(jī) 的蒸發(fā)器用廢水結(jié)冰后可以扔掉，不會(huì)對(duì)機(jī)組和生活產(chǎn)生影響。本發(fā)明的原理是依據(jù)每公斤水結(jié)冰會(huì)放出80大卡熱量，將B壓縮機(jī)的蒸發(fā)器用于制冰， 壓縮機(jī)的作用是將制冷劑從氣態(tài)壓縮為液態(tài)，這將產(chǎn)生大量的熱，我們?cè)趬嚎s機(jī)和冷凝器的 管路外用水包圍來吸收這些熱量，使水溫升高，以達(dá)到淋浴用的熱水?；蛘唢L(fēng)扇吹冷凝管， 可得暖氣，制冷劑從壓縮機(jī)出來到冷凝器，經(jīng)毛細(xì)管后，在蒸發(fā)器里制冷劑從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)， 這需吸收大量的熱，于是蒸發(fā)器中的水被吸熱后變冰，氣態(tài)后的制冷劑又回到壓縮機(jī)壓縮， 形成一個(gè)熱力循環(huán)。而A壓縮機(jī)的冷凝器用于制造熱水或暖氣，使電能得到充分的利用，比 現(xiàn)有家庭各單獨(dú)使用的電熱水器節(jié)省電能4-12倍。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明最突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步是1、 充分利用水變冰將放出大量熱能的特性，利用熱泵技術(shù)，對(duì)水這一特性進(jìn)行放熱和 吸熱的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使傳統(tǒng)熱泵結(jié)冰這一負(fù)作用成為正作用，減少傳統(tǒng)水源熱泵用水量大，冷 源浪費(fèi)的問題，讓最普通的水能為人類的節(jié)能作出貢獻(xiàn)，特別節(jié)能的產(chǎn)品，能大范圍的推廣 應(yīng)用，以應(yīng)對(duì)日益高漲的能源價(jià)格。2、 水變冰放出的熱量可以做熱水器，或者暖氣機(jī)，水變冰的冰塊，從制冰器內(nèi)取出， 可給用于人們的生活，特別適合銷售飲料的小商行或商店。3、 本熱泵式制熱、制冰機(jī)可以達(dá)到節(jié)電4-6倍的效果。如熱和冰能同時(shí)使用，則節(jié)能更 能達(dá)到8倍以上，也即用2-3KW的功率，可達(dá)到12KW的效果，節(jié)電非?？捎^。


圖l是本熱泵式制熱、制冰裝置一種實(shí)施結(jié)構(gòu)圖(熱水)。 圖2是熱泵式制熱、制冰裝置的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)圖(暖氣)。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本熱泵式制熱、制冰器是制造熱水的裝置，熱水器2可以安放在浴室外， 自來水接熱水器2進(jìn)水口，在出水口可獲得熱水，制冷劑A壓縮機(jī)1的制冷劑出口經(jīng)管路 到套管式熱水器2 (冷凝器)產(chǎn)生放熱，然后管路經(jīng)過節(jié)流閥4到達(dá)中間熱交換器3蒸發(fā)吸 熱，從中間熱交換器3回到A壓縮機(jī)1， B壓縮機(jī)7的制冷劑出口四通閥6到中間熱交換器 冷凝放熱，后經(jīng)節(jié)流閥到制冰器(蒸發(fā)器吸熱)管路回四通閥6到B壓縮機(jī)7;四通閥6的 作用是將冷熱換向，用于取出制冰器的冰。如圖2所示，本熱泵式制熱、制冰器是制造暖氣(熱風(fēng))的裝置，A壓縮機(jī)l的制冷劑出 口經(jīng)管路到冷凝器2 (采用散熱式翅片)產(chǎn)生放熱，然后管路經(jīng)過節(jié)流閥4到達(dá)中間熱交換器 3蒸發(fā)吸熱，從中間熱交換器3回到A壓縮機(jī)1， B壓縮機(jī)7的制冷劑出口四通閥6到中間熱交換器冷凝放熱，后經(jīng)節(jié)流閥到制冰器(蒸發(fā)器吸熱)管路回四通閥6到B壓縮機(jī)7;四通闊6的作 用是將冷熱換向，用于取出制冰器的冰。本熱泵式制熱、制冰器作為熱水器使用時(shí)，設(shè)每人每次洗澡10分鐘，每分鐘5升水， 從5度提升到40度，則總需熱量1750大卡，因每公斤的水結(jié)冰可放出80大卡的熱量，所 以用21公斤的水結(jié)冰，可滿足要求。結(jié)冰用的水，夏天可以用自來水，結(jié)冰后取出用于生 活，冬天可以用洗澡時(shí)落下的廢水。結(jié)冰后取出扔掉。以下再陳述各個(gè)流體的流動(dòng)過程，以便更好理解本發(fā)明的工作原理 制冷劑的流程為A壓縮機(jī)l—套管式冷凝器2 (加熱水)一A節(jié)流閥4—蒸發(fā)器3 (中間熱交換器)一A壓 縮機(jī)l。B壓縮機(jī)7—(四通閥6)—冷凝器3 (中間熱交換器)一B節(jié)流閥5—蒸發(fā)器8 (制冰器) —(四通閥6) —B壓縮機(jī)。
權(quán)利要求
1、一種熱泵式制熱、制冰方法，其特征在于采用兩套或多套熱泵組串聯(lián)，通過利用水的相變熱，將其中一套熱泵的壓縮機(jī)的冷凝器用于制熱水或暖氣，另一套熱泵的壓縮機(jī)的蒸發(fā)器用于制冰。
2、 如權(quán)利要求l所述的熱泵式制熱、制冰方法所采用的裝置，包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、換熱器和節(jié)流器，其特征在于它使用AB兩臺(tái)壓縮機(jī)、AB兩套換熱器和AB兩套節(jié)流 器，A壓縮機(jī)(1)的冷凝器(2)用于制造熱水或暖氣，B壓縮機(jī)制冷劑的蒸發(fā)器(8)用于 制冰，A壓縮機(jī)(1)制冷劑的冷凝器(2)采用套管式冷凝器，A壓縮機(jī)(1)的制冷劑蒸發(fā) 管內(nèi)套接B壓縮機(jī)(7)的冷凝器管(2)， A壓縮機(jī)(1)的制冷劑出口經(jīng)管路接到冷凝器(2)， 經(jīng)節(jié)流閥(4)到達(dá)中間熱交換器(3)，然后接回到A壓縮機(jī)(1)入口； B壓縮機(jī)(7)制冷 劑出入口經(jīng)四通閥(6)接中間熱交換器(3)冷凝，經(jīng)節(jié)流閥(5)接到蒸發(fā)器(8)和四通 閥(5)最后接回到B壓縮機(jī)(1)入n。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱泵式制熱、制冰裝置，其特征在于所述的A壓縮機(jī)(1)的 制冷劑冷凝器(2)為套管式熱水器、板式換熱器或散熱式翅片。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱泵式制熱、制冰裝置，其特征在于所述的蒸發(fā)器(8)內(nèi) 部設(shè)有容器，容器內(nèi)盛水，容器外用蒸發(fā)管環(huán)繞。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱泵式制熱、制冰裝置，其特征在于所述的套管式熱水器(2) 的制冷劑管為盤管，盤繞成圓體或長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱泵式制熱、制冰裝置，其特征在于所述的熱泵式制熱、制 冰機(jī)為即熱式熱泵熱水器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠利用水相變同時(shí)提供熱水或暖氣和冰塊的方法和裝置，它采用兩套或多套熱泵組串聯(lián)，通過利用水的相變能，將其中一套熱泵的壓縮機(jī)的冷凝器用于制熱水或暖氣，另一套熱泵的壓縮機(jī)的蒸發(fā)器用于制冰，本熱泵式制熱、制冰設(shè)備能夠同時(shí)提供冷氣、熱水或暖氣，還可以根據(jù)需要制出冰塊，使電能得到充分的利用，比現(xiàn)有家庭各單獨(dú)使用的一套空調(diào)和熱水器節(jié)省電能4-12倍。
文檔編號(hào)F25C1/00GK101403540SQ20081007392
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者華 黃 申請(qǐng)人:華 黃