專利名稱:一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,使用溶液噴淋實現(xiàn)機組夏季向環(huán)境散 發(fā)冷凝熱,冬季從環(huán)境空氣中取熱,屬于制冷空調(diào)設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù):
隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高,人們對生活品質(zhì)的追求日益增 長,建筑空調(diào)能耗在能源消耗總量中占有很大的份額,據(jù)統(tǒng)計,中央空調(diào)每年的耗電量約占 建筑物總耗電量的60%左右。因此空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能意義重大。圖1所示的空氣源熱泵機組是一種常用的空調(diào)與供熱裝置。空氣源熱泵機組在夏 季制冷時,機組的制冷能效比COPc遠小于水冷式機組,在極端高溫工況下機組的制冷能效 比COPc更低,而且在冬季制熱時存在蒸發(fā)器表面結(jié)霜問題,蒸發(fā)器表面結(jié)霜使得空氣源熱 泵的制熱能效比COPh降低,為消除蒸發(fā)器表面的霜層,需要從制取的熱水中或從房間中取 熱,導(dǎo)致供熱不連續(xù),影響室內(nèi)的舒適性。此外,空氣源換熱器換熱系數(shù)低,體積大,耗材多, 不僅增大了設(shè)備初投資,而且對機組的放置空間等運行條件提出了更高的要求,限制了空 氣源熱泵機組的使用。采用蒸發(fā)式冷凝器可以大大提高機組的制冷能效比COPc,目前已提出如圖2所示 的蒸發(fā)冷卻式機組方案,但該方案僅能實現(xiàn)制冷,尚難以實現(xiàn)冬季制熱。因此,提出一種全 年高效運行、且冬季實現(xiàn)連續(xù)供熱的熱泵機組,是目前亟待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
基于上述背景,本發(fā)明提出了一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,使用溶液噴淋實現(xiàn) 機組夏季向環(huán)境散發(fā)冷凝熱,冬季從環(huán)境中取熱,并利用壓縮機的排氣或機組制出的熱水 對溶液進行再生,從而實現(xiàn)全年連續(xù)高效運行。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下—種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,其特征在于包括壓縮機、第一換熱器、節(jié)流裝置、 第二換熱器、設(shè)置在第二換熱器上方的溶液再生器、分別設(shè)置在第二換熱器和溶液再生器 上方的第一噴淋器和第二噴淋器、溶液收集盤、四通閥和溶液泵;所述的溶液收集盤、第二 換熱器、第一噴淋器、溶液再生器和第二噴淋器從下至上依次設(shè)置在換熱器殼體內(nèi);換熱器殼體中下部設(shè)置空氣入口,室外空氣在風(fēng)機的作用下流過第二換熱器和溶 液再生器后從換熱器殼體上部流出;所述壓縮機排氣口排出的高溫高壓氣體依次經(jīng)過四通閥、第一換熱器、節(jié)流裝置 和第二換熱器換熱后,再次經(jīng)過四通閥回到壓縮機,形成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路;所述的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組還包括溶液-制冷劑換熱器、熱氣旁通閥、以及 設(shè)置在溶液泵出口處的第一閥門和第二閥門,所述溶液-制冷劑換熱器的制冷劑側(cè)入口通 過管路和熱氣旁通閥與壓縮機的排氣口連接,制冷劑側(cè)出口通過管路與節(jié)流裝置的入口連 接;所述的溶液泵進口與溶液收集盤連接,第一噴淋器通過第二閥門與溶液泵的出口連接,第二噴淋器通過溶液-制冷劑換熱器和第一閥門與溶液泵的出口相連。本發(fā)明提供的另一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組, 其特征在于包括壓縮機、第一換熱器、節(jié)流裝置、第二換熱器、設(shè)置在第二換熱器上方的溶 液再生器、分別設(shè)置在第二換熱器和溶液再生器上方的第一噴淋器和第二噴淋器、溶液收 集盤、四通閥和溶液泵;所述的溶液收集盤、第二換熱器、第一噴淋器、溶液再生器和第二噴 淋器從下至上依次設(shè)置在換熱器殼體內(nèi);換熱器殼體中下部設(shè)置空氣入口,室外空氣在風(fēng)機的作用下流過第二換熱器和溶 液再生器后從換熱器殼體上部流出;所述壓縮機排氣口排出的高溫高壓氣體依次經(jīng)過四通閥、第一換熱器、節(jié)流裝置 和第二換熱器換熱后,再次經(jīng)過四通閥回到壓縮機,形成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路;所述的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組還包括溶液-水換熱器、水泵、設(shè)置在水泵出口 處的第三閥門以及設(shè)置在溶液泵出口處的第一閥門和第二閥門;所述的水泵設(shè)置在第一換 熱器的水側(cè)出口,溶液-水換熱器的水側(cè)入口通過管路和第三閥門與水泵的出口連接,水 側(cè)出口與第一換熱器的水側(cè)入口連接;所述的溶液泵進口與溶液收集盤連接,第一噴淋器 通過第二閥門與溶液泵的出口連接,第二噴淋器通過溶液-水換熱器和第一閥門與溶液泵 的出口連接。在本發(fā)明的第一種技術(shù)方案中,所述第一換熱器為制冷劑-空氣換熱器或制冷 劑-水換熱器;所述第一換熱器設(shè)置在室內(nèi);所述的溶液-制冷劑換熱器為套管式或板式 換熱器。在本發(fā)明的第二種技術(shù)方案中,所述第一換熱器和溶液-水換熱器設(shè)置在室內(nèi); 所述的溶液-水換熱器為套管式或板式換熱器。上述兩種技術(shù)方案中,所述溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組中所用溶液為水、有機溶液 或無機溶液;所述的有機溶液為凝固點低于o°c的乙二醇、丙二醇或丙三醇;所述無機溶液 為氯化鈣、氯化鈉或醋酸鈉的溶液;所述第二換熱器中的制冷劑管道外側(cè)和溶液再生器內(nèi) 設(shè)置多孔填料。采用上述技術(shù)方案具有下列顯著優(yōu)點①采用帶有溶液噴淋及風(fēng)機的換熱器,換熱系數(shù)高,與空氣源熱泵相比,制冷時冷 凝溫度更低、制熱時蒸發(fā)溫度更高,可實現(xiàn)夏季高效制冷和冬季高效制熱,提高了制冷能效 比COPc和制熱能效比COPh ;②可在低溫環(huán)境下實現(xiàn)連續(xù)制熱運行,避免了空氣源熱泵的除霜問題,保證了室 內(nèi)環(huán)境的舒適性;③溶液噴淋型換熱器的換熱系數(shù)大,結(jié)構(gòu)緊湊,與同等換熱能力的風(fēng)冷式換熱器 相比,其傳熱面積較小,故所需金屬材料大大減少,降低了機組的初投資。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的空氣源熱泵機組的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的蒸發(fā)冷凝式冷水機組的結(jié)構(gòu)原理圖。圖3是本發(fā)明提供的一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組采用壓縮機排氣作為溶液再 生熱源的實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖4是本發(fā)明提供的一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組采用機組制取的熱水作為溶 液再生熱源的實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。其中1-壓縮機;2-第一換熱器;3-節(jié)流裝置;4-第二換熱器;5-溶液收集盤; 6-溶液泵;7-噴淋器;7a-第一噴淋器;7b-第二噴淋器;8-風(fēng)機;9-換熱器殼體;10-四通 閥;11-熱氣旁通閥;12-溶液-制冷劑換熱器;13-第一閥門;14-溶液再生器;15-第二閥 門;16-填料;17-水泵;18-第三閥門;19-溶液-水換熱器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和運行方式做進一步說明。實施例一圖3是本發(fā)明提供的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組第一種實施例的結(jié)構(gòu)原理圖,本實 施例以壓縮機的排氣作為溶液再生的熱源,它包括壓縮機1、第一換熱器2、節(jié)流裝置3、第 二換熱器4、設(shè)置在第二換熱器4上方的溶液再生器14、分別設(shè)置在第二換熱器4和溶液再 生器14上方的第一噴淋器7a和第二噴淋器7b、溶液收集盤、四通閥10和溶液泵6 ;所述的 溶液收集盤5、第二換熱器4、第一噴淋器7a、溶液再生器14和第二噴淋器7b從下至上依次 設(shè)置在換熱器殼體9內(nèi)。換熱器殼體9中下部設(shè)置空氣入口,室外空氣在風(fēng)機8的作用下流過第二換熱器 4和溶液再生器14后從換熱器殼體9上部流出。所述壓縮機1排氣口排出的高溫高壓氣體依次經(jīng)過四通閥10、第一換熱器2、節(jié)流 裝置3和第二換熱器4換熱后,再次經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1,形成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán) 回路。所述的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組還包括溶液-制冷劑換熱器12、熱氣旁通閥11、 以及設(shè)置在溶液泵出口處的第一閥門13和第二閥門15,所述溶液-制冷劑換熱器的制冷劑 側(cè)入口通過管路和熱氣旁通閥11與壓縮機1的排氣口連接,制冷劑側(cè)出口通過管路與節(jié)流 裝置3的入口連接;所述的溶液泵6進口與溶液收集盤5連接,第一噴淋器7a通過第二閥 門15與溶液泵6的出口連接,第二噴淋器7b通過溶液-制冷劑換熱器12和第一閥門13 與溶液泵6的出口相連。溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組夏季制冷運行時,關(guān)閉熱氣旁通閥11和第二閥門15,開 啟第一閥門13。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓縮后,經(jīng)過四通閥10進入第二換熱器4,在第二換熱 器4中冷凝放出熱量,液態(tài)制冷劑經(jīng)過節(jié)流裝置3進入第一換熱器2,在第一換熱器2中吸 熱蒸發(fā),制取冷水或冷風(fēng)供用戶使用,制冷劑蒸發(fā)后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1。溶液自溶 液收集盤5流出,經(jīng)溶液泵6增壓,由第二噴淋器7b噴灑在溶液再生器14及第二換熱器4 表面后流入溶液收集盤5。溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組冬季制熱運行時,開啟熱氣旁通閥11、第一閥門13和第 二閥門15。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓縮后分為兩路,一路經(jīng)過四通閥10進入第一換熱器2,在 第一換熱器2中冷凝放出熱量,制取熱水或熱風(fēng)供用戶使用,液態(tài)制冷劑經(jīng)過節(jié)流裝置3進 入第二換熱器4,在第二換熱器4中吸熱蒸發(fā),然后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1,另外一路 經(jīng)過熱氣旁通閥11進入溶液-制冷劑換熱器12,放出熱量后經(jīng)過節(jié)流裝置3進入第二換熱 器4,在第二換熱器4中吸熱蒸發(fā),然后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1。溶液自溶液收集盤5流出,經(jīng)溶液泵6抽吸后分為兩路,一路經(jīng)第二閥門15由第一噴淋器7a噴灑在第二換熱器 4表面后流入溶液收集盤5,另外一路經(jīng)過第一閥門13進入溶液-制冷劑換熱器12吸收熱 量,由第二噴淋器7b噴淋在溶液再生器14及第二換熱器4表面后流入溶液收集盤5。本實施例中第一換熱器2設(shè)置在室內(nèi),為制冷劑-空氣換熱器,也可采用制冷 劑-水換熱器;溶液-制冷劑換熱器12為套管式換熱器,也可采用板式換熱器;溶液噴淋型 空調(diào)熱泵機組中所用溶液為凝固點低于0°C的有機溶液,如乙二醇溶液,也可采用丙二醇或 丙三醇溶液;第二換熱器4中的制冷劑管道外側(cè)和溶液再生器14內(nèi)設(shè)置多孔填料16,以加 強溶液和空氣溶液和空氣的傳熱傳質(zhì),多孔填料16為PVC(硬質(zhì)聚乙烯樹脂),也可采用聚 丙烯和玻璃鋼。實施例二 圖4是本發(fā)明提供的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組第二種實施例的結(jié)構(gòu)原理圖,本實 施例以機組制出的熱水作為溶液再生的熱源,它包括壓縮機1、第一換熱器2、節(jié)流裝置3、 第二換熱器4、設(shè)置在第二換熱器4上方的溶液再生器14、分別設(shè)置在第二換熱器4和溶液 再生器14上方的第一噴淋器7a和第二噴淋器7b、溶液收集盤、四通閥10和溶液泵6 ;所述 的溶液收集盤5、第二換熱器4、第一噴淋器7a、溶液再生器14和第二噴淋器7b從下至上依 次設(shè)置在換熱器殼體9內(nèi)。換熱器殼體9中下部設(shè)置空氣入口,室外空氣在風(fēng)機8的作用下流過第二換熱器 4和溶液再生器14后從換熱器殼體9上部流出。所述壓縮機1排氣口排出的高溫高壓氣體依次經(jīng)過四通閥10、第一換熱器2、節(jié)流 裝置3和第二換熱器4換熱后,再次經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1,形成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán) 回路。所述的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組還包括溶液-水換熱器19、水泵17、設(shè)置在水泵 出口處的第三閥門18以及設(shè)置在溶液泵出口處的第一閥門13和第二閥門15 ;所述的水泵 17設(shè)置在第一換熱器2的水側(cè)出口,溶液-水換熱器19的水側(cè)入口通過管路和第三閥門 18與水泵17的出口連接,水側(cè)出口與第一換熱器2的水側(cè)入口連接;所述的溶液泵6進口 與溶液收集盤5連接,第一噴淋器7a通過第二閥門15與溶液泵6的出口連接,第二噴淋器 7b通過溶液-水換熱器19和第一閥門13與溶液泵6的出口連接。溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組夏季制冷運行時,關(guān)閉第二閥門15和第三閥門18,開啟 第一閥門13。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓縮后,經(jīng)過四通閥10進入第二換熱器4,在第二換熱器4 中冷凝放出熱量,液態(tài)制冷劑經(jīng)過節(jié)流裝置3進入第一換熱器2,在第一換熱器2中吸熱蒸 發(fā),制取冷水供用戶使用,制冷劑蒸發(fā)后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1。溶液自溶液收集盤5 流出,經(jīng)溶液泵6增壓,由第二噴淋器7b噴灑在溶液再生器14及第二換熱器4表面后流入 溶液收集盤5。溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組冬季制熱運行時,開啟第一閥門13、第二閥門15和第三 閥門18。制冷劑經(jīng)壓縮機1壓縮后,經(jīng)過四通閥10進入第一換熱器2,在第一換熱器2中 冷凝放出熱量,液態(tài)制冷劑經(jīng)過節(jié)流裝置3進入第二換熱器4,在第二換熱器4中吸熱蒸發(fā), 然后經(jīng)過四通閥10回到壓縮機1。溶液自溶液收集盤5流出,經(jīng)溶液泵6抽吸后分為兩路, 一路經(jīng)第二閥門15由第一噴淋器7a噴灑在第二換熱器4表面后流入溶液收集盤5,另外一 路經(jīng)過第一閥門13進入溶液-水換熱器19吸收熱量,由第二噴淋器7b噴淋在溶液再生器14及第二換熱器4表面后流入溶液收集盤5。用戶側(cè)的回水流入第一換熱器2吸收制冷劑 的冷凝熱,經(jīng)過水泵15增壓后分為兩路,一路直接供用戶使用,另外一路經(jīng)過第三閥門18 進入第二溶液-水換熱器19,放出熱量后回到第一換熱器3。本實施例中第一換熱器2為用制冷劑-水換熱器 ’溶液-制冷劑換熱器12為套 管式換熱器,也可采用板式換熱器;溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組中所用溶液為無機溶液,例如 氯化鈣溶液,也可采用氯化鈉或醋酸鈉的溶液。第二換熱器4中的制冷劑管道外側(cè)和溶液 再生器14內(nèi)設(shè)置多孔填料16,以加強溶液和空氣溶液和空氣的傳熱傳質(zhì),多孔填料16為 PVC (硬質(zhì)聚乙烯樹脂),也可采用聚丙烯和玻璃鋼。在上述溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組技術(shù)方案中,機組冬季和夏季運行時采用溶液噴 淋空氣。值得一提的是,為防止溶液在夏季運行出現(xiàn)飄散,也可在夏季將溶液更換為水。
權(quán)利要求
1.一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,其特征在于包括壓縮機(1)、第一換熱器O)、節(jié)流 裝置C3)、第二換熱器(4)、設(shè)置在第二換熱器(4)上方的溶液再生器(14)、分別設(shè)置在第二 換熱器(4)和溶液再生器(14)上方的第一噴淋器(7a)和第二噴淋器(7b)、溶液收集盤、四 通閥(10)和溶液泵(6);所述的溶液收集盤( 、第二換熱器(4)、第一噴淋器(7a)、溶液再 生器(14)和第二噴淋器(7b)從下至上依次設(shè)置在換熱器殼體(9)內(nèi);換熱器殼體(9)中下部設(shè)置空氣入口,室外空氣在風(fēng)機(8)的作用下流過第二換熱器 (4)和溶液再生器(14)后從換熱器殼體(9)上部流出;所述壓縮機(1)排氣口排出的高溫高壓氣體依次經(jīng)過四通閥(10)、第一換熱器O)、節(jié) 流裝置C3)和第二換熱器(4)換熱后,再次經(jīng)過四通閥(10)回到壓縮機(1),形成蒸氣壓縮 式熱泵循環(huán)回路;所述的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組還包括溶液-制冷劑換熱器(12)、熱氣旁通閥(11)、 以及設(shè)置在溶液泵出口處的第一閥門(1 和第二閥門(15),所述溶液-制冷劑換熱器的制 冷劑側(cè)入口通過管路和熱氣旁通閥(11)與壓縮機(1)的排氣口連接,制冷劑側(cè)出口通過管 路與節(jié)流裝置C3)的入口連接;所述的溶液泵(6)進口與溶液收集盤( 連接,第一噴淋器 (7a)通過第二閥門(1 與溶液泵(6)的出口連接,第二噴淋器(7b)通過溶液-制冷劑換 熱器(12)和第一閥門(13)與溶液泵(6)的出口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,其特征在于所述第一換熱 器( 為制冷劑-空氣換熱器或制冷劑-水換熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,其特征在于所述第一換熱 器( 設(shè)置在室內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,其特征在于所述的溶 液-制冷劑換熱器(1 為套管式或板式換熱器。
5.一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,其特征在于包括壓縮機(1)、第一換熱器O)、節(jié)流 裝置C3)、第二換熱器(4)、設(shè)置在第二換熱器(4)上方的溶液再生器(14)、分別設(shè)置在第二 換熱器(4)和溶液再生器(14)上方的第一噴淋器(7a)和第二噴淋器(7b)、溶液收集盤、四 通閥(10)和溶液泵(6);所述的溶液收集盤( 、第二換熱器(4)、第一噴淋器(7a)、溶液再 生器(14)和第二噴淋器(7b)從下至上依次設(shè)置在換熱器殼體(9)內(nèi);換熱器殼體(9)中下部設(shè)置空氣入口,室外空氣在風(fēng)機(8)的作用下流過第二換熱器 (4)和溶液再生器(14)后從換熱器殼體(9)上部流出;所述壓縮機(1)排氣口排出的高溫高壓氣體依次經(jīng)過四通閥(10)、第一換熱器O)、節(jié) 流裝置C3)和第二換熱器(4)換熱后,再次經(jīng)過四通閥(10)回到壓縮機(1),形成蒸氣壓縮 式熱泵循環(huán)回路;所述的溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組還包括溶液-水換熱器(19)、水泵(17)、設(shè)置在水泵 出口處的第三閥門(18)以及設(shè)置在溶液泵出口處的第一閥門(13)和第二閥門(15);所述 的水泵(17)設(shè)置在第一換熱器O)的水側(cè)出口,溶液-水換熱器(19)的水側(cè)入口通過管 路和第三閥門(18)與水泵(17)的出口連接,水側(cè)出口與第一換熱器( 的水側(cè)入口連接; 所述的溶液泵(6)進口與溶液收集盤(5)連接,第一噴淋器(7a)通過第二閥門(15)與溶 液泵(6)的出口連接,第二噴淋器(7b)通過溶液-水換熱器(19)和第一閥門(1 與溶液 泵(6)的出口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,其特征在于所述第一換熱 器( 和溶液-水換熱器(19)設(shè)置在室內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,其特征在于所述的溶 液-水換熱器(19)為套管式或板式換熱器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,其特征在于所述溶液噴淋 型空調(diào)熱泵機組中所用溶液為水、有機溶液或無機溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,其特征在于所述的有機溶 液為凝固點低于0°C的乙二醇、丙二醇或丙三醇;所述無機溶液為氯化鈣、氯化鈉或醋酸鈉 的溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,其特征在于所述第二換熱 器中的制冷劑管道外側(cè)和溶液再生器(14)內(nèi)設(shè)置多孔填料(16)。
全文摘要
一種溶液噴淋型空調(diào)熱泵機組,屬于制冷空調(diào)設(shè)備領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)特點是使用溶液噴淋實現(xiàn)機組夏季向環(huán)境散發(fā)冷凝熱,冬季從室外空氣環(huán)境中取熱,并利用壓縮機的排氣或機組制出的熱水對溶液進行再生。與空氣源熱泵機組相比,具有制冷效率高,冬季勿需除霜可實現(xiàn)不間斷制熱運行和制熱效率高的顯著特點,且機組結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備初投資低。
文檔編號F24F5/00GK102141279SQ201110076828
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者李先庭, 李志明, 李筱, 王寶龍, 石文星, 董俐言, 譚棟, 韓林俊 申請人:廣州市華德工業(yè)有限公司, 清華大學(xué)