CN105276858A

CN105276858A - 风水冷式冷热水热泵机组

Info

Publication number: CN105276858A
Application number: CN201410340898.7A
Authority: CN
Inventors: 荣国华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2014-07-17
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2034-07-17
Also published as: CN105276858B

Abstract

本发明的风水冷式冷热水热泵机组带有风冷冷凝器和水冷冷凝器，当机组提供空调冷热水时，制冷系统通过风冷冷凝器向空气中排热或吸热，通过水冷冷凝器向废气、废水中排热或吸热，并可以提供生活热水，热能得到回收利用，制冷系统的效率提高，节能效果显著。

Description

风水冷式冷热水热泵机组

技术领域

本发明属于空调制冷领域，具体涉及回收热能的风水式热泵空调机组。

背景技术

在生产、生活、工作中，有很多废气、废水中蕴含有大量的热能没有回收利用，却随意排放到环境中，浪费了能源，污染了环境。比如：在食物烹饪制作过程中，厨房要消耗大量的燃料，产生大量的高温油烟废气和洗涤废水，油烟被抽油烟机、排烟罩排到室外，洗涤废水排入下水道，其中的热能也随之排放，没有回收利用，并且油烟污染空气，同时，还需要用热能加热洗涤热水、空调热水，因此浪费了大量能源。

为空调提供冷热水的风冷热泵机组，夏季风冷冷凝器向空气中散热，冬季风冷冷凝器转化为蒸发器从空气中吸热，而很多废气、废水，夏季可作为风冷热泵机组的冷却源，冬季可作为风冷热泵机组的吸热源，但是现有的风冷热泵机组却没有利用这些废气、废水。

发明内容

本发明的目的在于提供一种回收利用废气、废水中热能的风水冷式冷热水热泵机组。

本发明的解决方案是：风水冷式冷热水热泵机组是由空调水换热器、风冷冷凝器、热回收系统、热水器、压缩机、膨胀节流器、工况转换器、辅助装置、制冷剂循环管、制冷剂、配电控制系统组成，它们顺序连接成制冷循环系统。空调水换热器作为蒸发器，夏季为空调系统提供冷冻水，冬季转化为冷凝器，为空调系统提供热水。风冷冷凝器夏季向空气中散热，冬季转换为蒸发器，从空气中吸热。热水器装在压缩机的排气管上，利用高温制冷剂加热自来水，不论制冷系统是制冷循环还是制热循环，都可以根据需要，优先保证热水器提供热水。热回收系统是由水冷冷凝器、废气吸热器、废水吸热器、循环泵、膨胀器、循环介质等组成的换热循环系统，该系统通过水冷冷凝器连接到制冷系统中，水冷冷凝器与风冷冷凝器并联或串联在制冷系统中，夏季制冷系统制冷循环时，一部分或全部高温制冷剂在水冷冷凝器中热交换，通过换热循环系统，把冷凝热输送到废气吸热器、废水吸热器中，低于室外空气温度的低温废气、废水分别通过废气吸热器、废水吸热器，发生热交换，冷凝热被废气、废水带走，当没有废气、废水，或废气、废水的流量不够，甚至不是连续稳定时，可以随时启动风冷冷凝器，把冷凝热排到空气中；冬季制冷系统制热循环时，一部分或全部低温液态制冷剂在水冷冷凝器中蒸发吸热，高于室外空气温度的高温废气、高温废水分别通过废气吸热器、废水吸热器，发生热交换，废热的热量通过换热循环系统，输送到水冷冷凝器中，为热泵机组提供热源，当没有废气、废水，或废气、废水的流量不够，甚至不是连续稳定时，可以随时启动风冷冷凝器，从空气中吸热。因此，该风水冷式冷热水热泵机组在为空调系统提供冷热水时，充分回收利用了废热，节能效果显著。

附图说明

图1是并联式风水冷式冷热水热泵机组的系统图

图2是串联式风水冷式冷热水热泵机组的系统图

附图标记说明：

1、压缩机，2、油分离器，3、回油毛细管，4、25、热水器，5、10、四通换向阀，6、7、26、27、电动调节阀，8、风冷冷凝器，9、水冷冷凝器，11、储液器，12、干燥过滤器，13、示液镜，14、膨胀节流器，15、空调水换热器，16、气液分离器，17、18、19、20、阀门，21、循环泵，22、膨胀器，23、废气吸热器，24、废水吸热器

具体实施办法

图1是并联式风水冷式冷热水热泵机组的系统图，风冷冷凝器8与水冷冷凝器9并联在制冷系统中。风冷冷凝器8通常采用直膨式结构铝翅片铜盘管等形式的换热器，制冷剂流经换热器时与室外空气热交换。水冷冷凝器9通常采用壳管式、板式、套管式等形式的换热器，制冷剂流经换热器时与热回收系统的循环介质热交换。当制冷系统制冷循环时，风冷冷凝器8、水冷冷凝器9作为制冷系统的冷凝器；当制冷系统制热循环时，风冷冷凝器8、水冷冷凝器9转换为制冷系统的蒸发器。

热水器4中装有制冷剂加热盘管，利用高温制冷剂加热自来水，图中采用闭式有压容器，外做保温，因热水器4装在压缩机1的排气口处，不论制冷系统是制冷循环还是制热循环，都可以根据需要，优先保证热水器4提供热水。热水器4中也可装电等辅助加热装置。

空调水换热器15通常采用壳管式、板式、套管式等形式的换热器，制冷剂流经换热器时与空调水热交换。当制冷系统制冷循环时，它作为制冷系统的蒸发器，为空调系统提供冷冻水；当制冷系统制热循环时，它转换为制冷系统的冷凝器，为空调系统提供热水。

压缩机1可采用活塞式、螺杆式、蜗旋式、转子式等形式的压缩机，配置成变容量系统，实现变容量节能运行。

膨胀节流器14采用电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管等形式的节流装置。

四通换向阀5、10为工况转换器，制冷系统实现制冷与制热工况的相互转换，它也可以采用单向阀、电磁阀等形式的工况转换器。

制冷系统还包括辅助装置：油分离器2、回油毛细管3、储液器11、干燥过滤器12、示液镜13、气液分离器16等。

热回收系统是由水冷冷凝器9、废气吸热器23、废水吸热器24、循环泵21、膨胀器22、循环介质等组成的换热循环系统，该系统通过水冷冷凝器9连接到制冷系统中，循环介质在循环泵21的作用下，实现能量在水冷冷凝器9与废气吸热器23、废水吸热器24之间的传递。废气吸热器23采用盘管式、螺旋管式等形式的风—水换热器，废水吸热器24采用盘管式、螺旋管式、套管式、平板式、板式等形式的水—水换热器，两者并联在系统中，可以同时工作或单独工作。膨胀器22采用膨胀罐、膨胀水箱等。循环介质通常采用水等液体。废气包括空调系统的排风、厨房油烟、锅炉烟气等，废气吸热器23可装在厨房油烟风道内。废水包括厨房、浴池等洗涤废水，废水吸热器24可装在这些废水流经或集聚的管道或水池内，还有工业废水，以及天然水体都可以利用。夏季需要低于室外空气温度的废气、废水，冬季需要高于室外空气温度的废气、废水，其流量宜保持连续和稳定，并有较好的清洁度。

夏季制冷系统制冷循环时，制冷剂循环过程是：压缩机1→油分离器2→热水器4→四通换向阀5，然后分两路，一路→电动调节阀7→风冷冷凝器8，另一路→电动调节阀6→水冷冷凝器9，两路汇合→四通换向阀10→储液器11→干燥过滤器12→示液镜13→膨胀节流器14→四通换向阀10→空调水换热器15→气液分离器16→压缩机1。同时，热回收系统的换热循环是：循环泵21→阀门20→水冷冷凝器9→阀门17→废气吸热器23、废水吸热器24→循环泵21，此时，阀门18、19关闭。通过上述两个循环，空调水换热器15为空调系统提供冷冻水，高温制冷剂首先加热热水器4的自来水，剩余冷凝热被风冷冷凝器8排放到空气中，或被废气吸热器23、废水吸热器24带走。当废气、废水的流量充足，可以把冷凝热全部带走时，风冷冷凝器8不工作；当废气、废水的流量不足，风冷冷凝器8与废气吸热器23、废水吸热器24同时工作，共同排放冷凝热；当没有废气、废水时，风冷冷凝器8单独工作。因废气吸热器23、废水吸热器24是并联关系，通过控制阀门，两者可以同时工作或分别单独工作，比如：夏季厨房油烟温度较高，不能冷却制冷剂，而洗涤废水温度较低，可作为制冷剂的冷却水，此时关闭废气吸热器23，打开废水吸热器24。风冷冷凝器8与水冷冷凝器9、废气吸热器23、废水吸热器24、循环泵21之间的工况转换，需要配电控制系统自动控制完成，阀门17、18、19、20等宜采用电磁阀、电动调节阀，循环泵21宜采用变频泵。

冬季制冷系统制热循环时，制冷剂循环过程是：压缩机1→油分离器2→热水器4→四通换向阀5→空调水换热器15→四通换向阀10→储液器11→干燥过滤器12→示液镜13→膨胀节流器14→四通换向阀10，然后分两路，一路→风冷冷凝器8→电动调节阀7，另一路→水冷冷凝器9→电动调节阀6，两路汇合→四通换向阀10→气液分离器16→压缩机1。热回收系统的换热循环是：循环泵21→阀门19→水冷冷凝器9→阀门18→废气吸热器23、废水吸热器24→循环泵21，此时，阀门17、20关闭。通过上述两个循环，空调水换热器15转化为冷凝器，为空调系统提供热水，风冷冷凝器8、水冷冷凝器9转化为蒸发器，从空气、废气、废水中吸热。当客户要求热水器4优先提供热水，然后再满足空调供暖需求时，高温制冷剂首先加热热水器4的自来水，剩余的冷凝热用于加热空调水；当客户要求优先提供空调热水时，应控制热水器4的自来水的流量，制冷剂冷凝热优先用于加热空调水，剩余的冷凝热用于加热自来水。当废气、废水的流量充足，可以满足制冷系统的吸热需求时，风冷冷凝器8不工作；当废气、废水的流量不足，风冷冷凝器8与废气吸热器23、废水吸热器24同时工作，从空气、废气、废水中吸热；当没有废气、废水时，风冷冷凝器8单独工作，只从空气中吸热。

因此，制冷系统通过热水器4加热热水，通过废气吸热器23、废水吸热器24吸热或排热，热能得到回收利用，制冷系统的效率提高，实现节能的目的。

图2是串联式风水冷式冷热水热泵机组的系统图，风冷冷凝器8与水冷冷凝器9串联在制冷系统中。风冷冷凝器8位于水冷冷凝器9的上方，制冷循环时，当废气、废水的流量充足，可以把冷凝热全部带走时，风冷冷凝器8不工作；当废气、废水的流量不足，风冷冷凝器8与废气吸热器23、废水吸热器24同时工作，共同排放冷凝热，高温制冷剂先通过风冷冷凝器8排放一部分冷凝热，剩余部分再通过水冷冷凝器9，在废气吸热器23、废水吸热器24中排放掉；当没有废气、废水时，风冷冷凝器8单独工作。制热循环时，当废气、废水的流量充足，可以满足制冷系统的吸热需求时，风冷冷凝器8不工作；当废气、废水的流量不足，风冷冷凝器8与废气吸热器23、废水吸热器24同时工作，从空气、废气、废水中吸热，低温液态制冷剂先通过水冷冷凝器9吸热，然后再通过风冷冷凝器8吸热；当没有废气、废水时，风冷冷凝器8单独工作，只从空气中吸热。风冷冷凝器8也可以装在水冷冷凝器9的下方，根据具体情况确定。热水器4采用开式无压容器，外做保温，加装了电动调节阀26和旁通阀27，当需要优先加热热水时，电动调节阀26开、27关；当不需要加热热水或优先保证空调供热时，电动调节阀26关、27开；或者电动调节阀26、27同时打开，随机调节。

综上所述，不论是大型空调系统，还是中小型空调系统，只要有丰富的废气、废水或天然水体做冷却源和热源，都可以使用本发明的机组。

以上所述，仅是本发明的较佳实施办法而已，并非对本发明做任何形式上的限制。依据本发明的技术实质对以上实施办法所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.风水冷式冷热水热泵机组是由空调水换热器、风冷冷凝器、热回收系统、热水器、压缩机、膨胀节流器、工况转换器、辅助装置、制冷剂循环管、制冷剂、配电控制系统组成，它们顺序连接成制冷循环系统，热回收系统是由水冷冷凝器、废气吸热器、废水吸热器、循环泵、膨胀器、循环介质组成的换热循环系统，其特征是，空调水换热器作为蒸发器，夏季为空调系统提供冷冻水，冬季转化为冷凝器，为空调系统提供热水；风冷冷凝器夏季向空气中排热，冬季转换为蒸发器，从空气中吸热；热水器装在压缩机的排气管上，利用高温制冷剂加热自来水；热回收系统通过水冷冷凝器连接到制冷系统中，水冷冷凝器与风冷冷凝器并联或串联在制冷系统中，夏季制冷系统制冷循环时，一部分或全部高温制冷剂在水冷冷凝器中热交换，在循环泵的作用下，通过换热循环，把冷凝热输送到废气吸热器、废水吸热器中，低于室外空气温度的低温废气、废水分别通过废气吸热器、废水吸热器，发生热交换，冷凝热被废气、废水带走，当没有废气、废水，或废气、废水的流量不够时，启动风冷冷凝器，把冷凝热排到空气中；冬季制冷系统制热循环时，一部分或全部低温液态制冷剂在水冷冷凝器中蒸发吸热，高于室外空气温度的高温废气、高温废水分别通过废气吸热器、废水吸热器，发生热交换，在循环泵的作用下，通过换热循环，把废热的热量输送到水冷冷凝器中，为热泵机组提供热源，当没有废气、废水，或废气、废水的流量不够时，启动风冷冷凝器，从空气中吸热，废气吸热器、废水吸热器并联在热回收系统中，两者同时工作或单独工作，废气吸热器装在废气流经的地方，废水吸热器装在废水流经的地方。

2.根据权利要求1所述的风冷冷凝器，其特征在于，它是直膨式结构风冷换热器。

3.根据权利要求1所述的水冷冷凝器，其特征在于，它采用壳管式、板式、套管式换热器。

4.根据权利要求1所述的废气吸热器，其特征在于，它采用盘管式、螺旋管式风—水换热器。

5.根据权利要求1所述的废水吸热器，其特征在于，它采用盘管式、螺旋管式、套管式、平板式、板式水—水换热器。

6.根据权利要求1所述的空调水换热器，其特征在于，它采用壳管式、板式、套管式换热器。

7.根据权利要求1所述的热水器，其特征在于，它采用闭式有压容器或开式无压容器，外做保温，装有辅助加热装置。