專利名稱：R125近臨界循環(huán)高溫熱泵機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種具有很好的熱力學性能，溫度適應范圍廣且流程簡單 的R125近臨界循環(huán)高溫熱泵機組。
技術(shù)背景
熱泵技術(shù)作為一種節(jié)能技術(shù)，能夠提供比驅(qū)動能源多的熱能，在節(jié)約能源、 環(huán)境保護方面具有獨特的優(yōu)勢，在制冷空調(diào)領(lǐng)域取得了廣泛的應用，并取得了 良好的節(jié)能和環(huán)保效益，然而，在我國其他的傳統(tǒng)用熱領(lǐng)域熱泵卻沒有得到很 好的應用，比如北方地區(qū)的冬季供熱、生活用熱水及工藝蒸汽、熱水供應等方 面。目前，在我國的用熱結(jié)構(gòu)中，IO(TC及以下的用熱占了相當大一部分，而這 部分熱能以前主要依靠中小型燃煤鍋爐提供。由于受到日益惡化的環(huán)境問題的 挑戰(zhàn)，以前大量使用的以煤作燃料的供熱設備(主要是中小型煤鍋爐)需要尋 找更清潔的替代，隨著能源危機和制冷技術(shù)的進一步成熟，熱泵裝置的可靠性 和效率也有了較大的提高，根據(jù)一次能源消耗和經(jīng)濟性分析，當熱泵的制熱系 數(shù)達2.0—2.5時便與使用燃油鍋爐供熱的系統(tǒng)具有相當?shù)哪茉葱屎徒?jīng)濟性。 高效率的熱泵系統(tǒng)具有較好的經(jīng)濟性和良好的環(huán)境特性，在對能源和環(huán)境問題 日益受到重視的今天和將來，研究和發(fā)展高效熱泵循環(huán)及其系統(tǒng)具有重要的意 義。
目前熱泵應用中還存在不少的問題，主要是常規(guī)單級熱泵的溫度范圍不大， 要實現(xiàn)較大溫差的供熱，必須采用兩級或更多級壓縮的流程，因而系統(tǒng)較復雜， 運行調(diào)節(jié)不方便。臨界循環(huán)在制冷及熱泵上的應用是由于制冷劑的環(huán)境問題被 迫選用自然工質(zhì)C02而提出來的，因C02的臨界溫度較低，在一般情況下冷凝溫 度都高于臨界溫度，這本是一個無奈的選擇，但在對C02跨臨界循環(huán)的研究中發(fā)
現(xiàn)，其在冷卻過程的溫度變化能很好地與熱水加熱過程的溫度變化相匹配，實驗證明其在作熱泵工質(zhì)時具有較高的熱力系數(shù)、可在較大溫度范圍內(nèi)工作。co2是自然工質(zhì)，從環(huán)境的角度來看是最好的，但它的臨界壓力過高，臨界溫度過低，其熱力學性能并不理想，在熱泵的應用上受到很大限制。而以R125工質(zhì)為 主的制冷劑在這方面表現(xiàn)了較好的潛力。
北方地區(qū)的冬季供熱、生活用熱水及工藝蒸汽、熱水供應等領(lǐng)域中，使用 目前的熱泵循環(huán)和系統(tǒng)很難達到理想的效果，另外，北方很多地區(qū)對夏季需供 冷、冬季需供熱的建筑，經(jīng)常同時設置制冷和采暖兩個系統(tǒng)來滿足建筑的要求， 這實質(zhì)上也是一種浪費。R125工質(zhì)近臨界熱泵無疑是一個良好的選擇，除了正 常的制冷效果外，其循環(huán)放熱過程的溫度變化特性決定了它在加熱熱水上的獨 特優(yōu)勢，對此循環(huán)性能研究和利用對擴大熱泵應用領(lǐng)域、提高能源利用率、減 少環(huán)境污染等方面均具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而提供一種在常規(guī)熱泵 系統(tǒng)的基礎上，通過更換壓縮機實現(xiàn)R125工質(zhì)作為熱泵工質(zhì)的近臨界循環(huán)，同 時在貯液器前后分別加裝一節(jié)流閥，構(gòu)成雙級節(jié)流結(jié)構(gòu)，以便系統(tǒng)高低壓控制 的R125近臨界循環(huán)高溫熱泵機組。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的包括熱泵單元和貯水單元，其特征在于
熱泵單元是由壓縮機、冷凝器、貯液器、蒸發(fā)器通過銅管依次連接構(gòu)成的 閉合回路，在熱泵單元中，在冷凝器和貯液器、貯液器和蒸發(fā)器之間的銅管上 各加裝一節(jié)流閥，構(gòu)成雙節(jié)流結(jié)構(gòu)，在蒸發(fā)器的熱交換通道上連接有作為空調(diào) 用冷凍水使用的進水管和出水管，
在貯水單元中，主水管通過水泵與冷凝器的熱交換通道的進水口相連接， 冷凝器的熱交換通道的出水口通過混水閥和冷水管道相連接，混和后的管道為 供廚房、衛(wèi)生間使用的生活熱水管道，冷凝器的出水口還與貯水箱接通，并且 在貯水箱上接通有以供洗澡用水的管道。
在熱泵單元中的制冷工質(zhì)為HFC類新工質(zhì)R125; R125制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)的 循環(huán)為近臨界循環(huán)狀態(tài)。
所述的壓縮機、冷凝器、貯液器、蒸發(fā)器之間以壁厚為l.Omm的銅管依次 連接，構(gòu)成閉合回路。
本實用新型具有如下積極效果經(jīng)計算和實驗，結(jié)果表明，其C0P可高達 3.0以上，具有很好的熱力學性能，溫度適應范圍廣且流程簡單。R125工質(zhì)近 臨界熱泵作為一種能適應大溫差供熱的熱泵裝置，會在以下領(lǐng)域中獲得較好的
應用
(1)空調(diào)冷熱水雙供系統(tǒng)。即在提供空調(diào)冷凍水的同時提供溫度達到80—90 "C以上的高溫熱水。C02跨臨界循環(huán)由亍其臨界壓力過高(7.37MPa)，臨界溫度過 低(31.1°C)，其熱力學性能并不是很好，在熱泵的應用上受到很大的影響，而 采用R125制冷工質(zhì)進行臨界循環(huán)則具有較好的制冷效率，可在空調(diào)制冷的工況 下提供溫度較高的熱水。(2)空調(diào)供熱蓄熱系統(tǒng)。目前空調(diào)蓄熱系統(tǒng)均采用電鍋 爐作為熱源，為減少蓄熱容積， 一般要將蓄熱熱水從5(TC左右加熱到9(rC以上。 由于臨界熱泵能高效地將熱水加熱到高溫，使得高溫水蓄熱具有更好的經(jīng)濟性。 (3)生活熱水供應系統(tǒng)。生活熱水往往需要將水從常溫加熱到6(TC以上，臨界熱 泵正好具有這方面的優(yōu)勢，可達到較高的能量效率。(4)生產(chǎn)工藝供熱和小型區(qū) 域供熱。均要求較高的供熱溫度和有較大的供回水溫差，對能量的需求也較大， 這正是臨界熱泵的優(yōu)勢。
本實用新型具有溫度范圍大、壓比小、易于調(diào)節(jié)、在一定冷熱源條件下熱
泵性能系數(shù)高等優(yōu)點。此循環(huán)不但與常規(guī)熱泵循環(huán)特性不一樣，與C02跨臨界循
環(huán)在很多地方也不同。采用近臨界循環(huán)可比常規(guī)使用高溫工質(zhì)的單級高溫熱泵
提高效率30%-50%，在供熱的溫度變化范圍較大時系統(tǒng)參數(shù)也比常規(guī)熱泵系統(tǒng)穩(wěn) 定得多。熱泵的核心部件——壓縮機采用適應R125工質(zhì)近臨界循環(huán)特點的壓縮 機。近臨界循環(huán)高溫熱泵作為一種能適應大溫差供熱的熱泵裝置，會在空調(diào)冷 熱水雙供系統(tǒng)、蓄熱、生活及工藝熱水供應系統(tǒng)中獲得較好應用。該裝置對擴 大熱泵機組應用領(lǐng)域、實現(xiàn)其真正的"一機兩用"、提高能源利用率、減少環(huán)境 污染等方面具有重要意義。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括熱泵單元I和貯水單元II，熱泵單元I是由
壓縮機l、冷凝器2、貯液器3、蒸發(fā)器4通過銅管依次連接構(gòu)成的閉合回路， 在熱泵單元中，在冷凝器和貯液器、貯液器和蒸發(fā)器之間的銅管上各加裝一節(jié) 流閥5，構(gòu)成雙節(jié)流結(jié)構(gòu)，在蒸發(fā)器4的熱交換通道上通過閥門10連接有作為 空調(diào)用冷凍水使用的進水管11和出水管12。在貯水單元II中，主水管6通過水 泵7與冷凝器2的熱交換通道的進水口相連接，冷凝器2的熱交換通道的出水 口通過混水閥8和冷水管道相連接，混和后的管道為供廚房、衛(wèi)生間使用的生 活熱水管道，冷凝器2的出水口還與貯水箱9接通，并且在貯水箱9上接通有 以供洗澡用水的管道。在熱泵單元中的制冷工質(zhì)為HFC類新工質(zhì)R125; R125 制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)為近臨界循環(huán)狀態(tài)。
如圖所示，熱泵單元中，壓縮機、冷凝器、貯液器、蒸發(fā)器之間以壁厚為
l.Omm的銅管依次連接，構(gòu)成閉合回路；在冷凝器和貯液器、貯液器和蒸發(fā)器之 間的銅管上各加裝一節(jié)流閥，構(gòu)成雙節(jié)流結(jié)構(gòu)；熱泵單元中的R125制冷劑釆用 近臨界循環(huán)。貯水單元中，主水管來水經(jīng)過水泵進入冷凝器(熱水器)換熱， 換熱后的高溫熱水一部分通過混水閥和冷水混和后，形成可供廚房、衛(wèi)生間使 用的生活熱水， 一部分高溫熱水進入貯水箱，以供洗澡用水。通過蒸發(fā)器進行 熱交換后的水可以作為空調(diào)用冷凍水使用。
權(quán)利要求1、一種R125近臨界循環(huán)高溫熱泵機組，包括熱泵單元(I)和貯水單元(II)，其特征在于熱泵單元(I)是由壓縮機(1)、冷凝器(2)、貯液器(3)、蒸發(fā)器(4)通過銅管依次連接構(gòu)成的閉合回路，在熱泵單元中，在冷凝器和貯液器、貯液器和蒸發(fā)器之間的銅管上各加裝一節(jié)流閥(5)，構(gòu)成雙節(jié)流結(jié)構(gòu)，在蒸發(fā)器(4)的熱交換通道上通過閥門(10)連接有作為空調(diào)用冷凍水使用的進水管(11)和出水管(12)，在貯水單元(II)中，主水管(6)通過水泵(7)與冷凝器(2)的熱交換通道的進水口相連接，冷凝器(2)的熱交換通道的出水口通過混水閥(8)和冷水管道相連接，混和后的管道為供廚房、衛(wèi)生間使用的熱水管道，冷凝器(2)的出水口還與貯水箱(9)接通，并且在貯水箱(9)上接通有以供洗澡用水的管道。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的R125近臨界循環(huán)高溫熱泵機組，其特征在于 在熱泵單元中的制冷工質(zhì)為HFC類新工質(zhì)R125; R125制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán) 為近臨界循環(huán)狀態(tài)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的R125近臨界循環(huán)高溫熱泵機組，其特征在于 所述的壓縮機、冷凝器、貯液器、蒸發(fā)器之間以壁厚為l.Omm的銅管依次連接， 構(gòu)成閉合回路。
專利摘要本實用新型涉及一種R125近臨界循環(huán)高溫熱泵機組，包括熱泵單元和貯水單元，熱泵單元是由壓縮機、冷凝器、貯液器、蒸發(fā)器通過銅管依次連接構(gòu)成閉合回路，在冷凝器和貯液器、貯液器和蒸發(fā)器之間的銅管上各加裝一節(jié)流閥，構(gòu)成雙節(jié)流結(jié)構(gòu)，在蒸發(fā)器的熱交換通道上連接有作為空調(diào)用冷凍水使用的進水管和出水管，在貯水單元中，主水管通過水泵與冷凝器的熱交換通道的進水口相連接，冷凝器的熱交換通道的出水口通過混水閥和冷水管道相連接，混和后的管道為供廚房、衛(wèi)生間使用的生活熱水管道，冷凝器的出水口還與貯水箱接通，在貯水箱上接通有以供洗澡用水的管道，具有溫度范圍大、壓比小、易于調(diào)節(jié)、流程簡單、在一定冷熱源條件下熱泵性能系數(shù)高等優(yōu)點。
文檔編號F24H4/00GK201203300SQ200820070419
公開日2009年3月4日 申請日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月7日
發(fā)明者周湘江, 方 王, 范曉偉, 連之偉 申請人:中原工學院