一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组制造技术

一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路、喷淋水或水溶液循环回路和水溶液再生系统循环回路，制冷剂循环回路包括压缩机、四通换向阀、用户侧换热器、节流阀、环境侧换热器以及连通管路Ⅰ，喷淋水或水溶液循环回路中设有水或水溶液池、循环泵和喷淋器，循环泵的进口通过连接管路与水或水溶液池相连通，循环泵的出口通过连接管路与喷淋器相连通，水或水溶液通过喷淋器喷淋在制冷剂循环回路中环境侧换热器内或与环境侧换热器相连通的冷却塔内，水溶液再生系统循环回路中设有溶液加热器、高压泵、反渗透器和反渗透压力调节阀。本发明专利技术制冷/制热能力和效率高，对节能环保有十分重要的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷热源机组，具体涉及一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组。
技术介绍
热泵型冷热源机组有风冷热泵型冷热源机组和水冷热泵型冷热源机组，两者均可以用来制热和制冷。“风冷”和“水冷”是一种习惯性的称呼，并不一定总是代表冷却的含义，有时也代表热源的含义。比如，制热时，热泵就是从所述的“风”或“水”中吸取热量。风冷热泵型冷热源机组的室外换热器是制冷剂与室外空气直接进行热交换的换热器。制热时，室外换热器当作蒸发器使用，热泵循环通过该换热器从室外空气中吸热。此时，室外空气充当了热源的作用。制冷时，室外换热器当作冷凝器使用，热泵循环通过该换热器向室外空气散热。此时，室外空气充当了冷却介质的作用。水冷热泵型冷热源机组通过冷却水实现热泵与室外空气之间的热交换。冷却水在冷却塔和热泵机组中的一个换热器之间循环。制冷时，冷却水回路中热泵侧的换热器充当冷凝器的作用，冷却水在冷凝器中吸收制冷剂冷凝时释放出的热量，在冷却塔内释放在冷凝器中吸收的热量。由于冷却塔利用了室外空气的蒸发冷却作用，冷却水出口温度低，有利于降低热泵循环过程的冷凝温度，提高热泵机组的制冷效率。室外环境温度不是很低时，水冷热泵型冷热源机组也可工作于制热模式。此时，冷却水回路中热泵侧换热器充当制冷剂蒸发器的作用。冷却水在制冷剂蒸发器中释放热量给制冷剂，在冷却塔中从流过的室外空气中吸热。因此，这时的“冷却水”也是一个习惯的称呼，并不是真的起冷却作用，而是在热泵循环中充当热源的作用。低温高湿环境下，传统风冷热泵型冷热源机组制热时，会因室外换热器的结霜降低其制热能力和效率。风冷热泵型冷热源机组可用于空调、热泵热水等生活或工程领域。制热模式下，室外空气作为热源，制冷剂在室外换热器盘管内蒸发吸热，流过该换热器的室外空气被冷却。当被冷却后的室外空气温度低于(TC时，空气中的水蒸气将可能在换热器表面凝华而结霜。结霜严重时必须化霜，否则会阻碍室外空气流过该换热器，降低换热器换热能力和热泵机组的制热能力和效率。化霜不仅要影响制热，还要消耗能量，从而也影响热泵的平均有效制热能力和效率。比如，在中国南部许多地区，一年中有相当长一段时间气温较低且接近零摄氏度，而且室外空气的相对湿度也不低。在这种条件下，使用风冷热泵型空调器制热时，室外换热器经常结霜。为了维持空调器的制热能力，不得不采取间隔性的化霜措施除去室外换热器中的积霜。在除霜模式下，热泵型空调器通过切换四通换向阀的阀位，将室内换热器转作蒸发器，将室外换热器转作冷凝器。这时，空调器不对房间供热。相反的，室内换热器的蒸发温度会大幅下降到-30°c左右，使得制冷剂在室内换热器中不断吸收房间内的热能。因此，即便通过间隔性的化霜措施可以恢复空调器制热时的制热能力和效率，化霜时消耗的功率和从房间吸走的热能使得空调器的平均有效供热能力和效率大幅降低。化霜模式的频繁运行也将导致室内温度波动大，采暖热舒适性降低。风冷型热泵机组用作热泵热水器也会出现需要化霜的现象，道理是类似的。传统风冷热泵型冷热源机组制冷时的制冷效率也较低。传统风冷热泵型冷热源机组制冷时，制冷剂蒸汽的冷凝过程是依靠室外空气来冷却的。因为室外气温高，制冷剂的冷凝温度也高，制冷循环的效率低。水冷热泵型冷热源机组制冷时可有效利用室外空气的蒸发冷却能力降低制冷剂的冷凝温度，提高机组的制冷能力和效率，但不适合于在接近o°c的低温环境下进行制热，因为这时的“冷却水”会冻结。制冷时，水冷热泵型冷热源机组，如大型中央空调系统中常用的冷水机组，采用冷却塔给冷却水降温，利用了室外空气的蒸发冷却能力，使冷却水的出口温度降低到低于室外空气的干球温度，从而有效降低了制冷循环过程的冷凝温度，提高了机组的制冷能力和效率。制热时，水冷热泵型冷热源机组要通过冷却塔从空气中吸热，也就是冷却塔的逆向使用。当室外气温较低且接近O °c时，冷却水会冻结，热泵也就无法工作。低温环境下，有人探索了在水冷热泵型冷热源机组中使用盐溶液防冻，但盐溶液的再生要等到出太阳的天气用风来“吹干”再生，溶液储罐体积庞大，投资成本高昂，保障能力差。许多地区低温环境下，几天没有太阳是常见的天气。为了保证没有太阳的天气条件下系统的正常使用，系统需要配置一个大容量的溶液储罐，储存有阳光的气候条件下再生的浓溶液，溶液储罐的容量因此庞大，投资成本高。低温环境下，十几天没有太阳也不是很稀奇的事。这种情况下，溶液储罐储存的浓溶液可能无法满足系统对浓溶液量的需求，机组所需的制热能力得不到保障。综上所述，在制热模式下可实现无霜或无冷却水冻结的连续运行方式，在制冷模式下又可以利用室外空气蒸发冷却能力降低制冷剂冷凝温度的热泵型冷热源机组可以提高机组的持续制冷制热能力和效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种在制热模式下可实现无霜或无冷却水冻结的连续运行方式，在制冷模式下又可以利用室外空气蒸发冷却能力降低制冷剂冷凝温度的热泵型冷热源机组。该机组通过无霜或无冷却水冻结的连续运行方式消除了制热模式中间歇性化霜过程造成的附加能耗和制热中断，既可提高机组的持续平均有效制热能力和效率，也能改善机组的服务质量，该机组还可利用同一套喷淋装置在制冷模式下发挥室外空气的蒸发冷却能力，降低制冷循环过程的冷凝温度，提高制冷循环的效率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是: 技术方案一:一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路包括压缩机、四通换向阀、用户侧换热器、节流阀、环境侧换热器以及连通管路I，所述环境侧换热器为风冷式换热器；还设有喷淋水或水溶液循环回路和水溶液再生系统循环回路，所述喷淋水或水溶液循环回路包括水或水溶液池、循环泵、喷淋器、环境侧换热器的空气侧以及连通管路II，所述水或水溶液池通过连通管路II与循环泵相连，所述循环泵通过连通管路II与喷淋器相连，所述喷淋器位于环境侧换热器的空气侧上方，所述环境侧换热器的空气侧位于水或水溶液池上方，所述水溶液再生系统循环回路包括溶液加热器、高压泵、反渗透器、反渗透压力调节阀以及连通管路III，所述溶液加热器通过连通管路III分别与水或水溶液池、高压泵相连，所述高压泵通过连通管路III与反渗透器相连，所述反渗透器通过连通管路III与反渗透压力调节阀相连，所述反渗透压力调节阀通过连通管路III与水或水溶液池相连。进一步，所述喷淋水或水溶液循环回路中，还设有溶质加料器、排污阀、补水阀，所述溶质加料器、排污阀、补水阀分别与水或水溶液池相连。进一步，所述水溶液再生系统循环回路中，还设有溶液热回收换热器、压能回收器，所述溶液热回收换热器安装在水或水溶液池、溶液加热器、反渗透压力调节阀之间，通过连通管路III与水或水溶液池、反渗透压力调节阀、溶液加热器相连，所述压能回收器安装在反渗透压力调节阀、反渗透器之间。进一步，所述水溶液再生系统循环回路中，还设有排水管，所述排水管与水溶液再生系统循环回路中的反渗透器相连。技术方案二:一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路包括压缩机、四通换向阀、用户侧换热器、节流阀、环境侧换热器以及连通管路I，所述环境侧换热器为水冷式换热器，所述环境侧换热器的冷却水侧通过连通管路IV本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可实现无霜冻与蒸发冷却的热泵型冷热源机组，包括制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路包括压缩机、四通换向阀、用户侧换热器、节流阀、环境侧换热器以及连通管路Ⅰ，所述环境侧换热器为风冷式换热器；其特征在于：还设有喷淋水或水溶液循环回路和水溶液再生系统循环回路，所述喷淋水或水溶液循环回路包括水或水溶液池、循环泵、喷淋器、环境侧换热器的空气侧以及连通管路Ⅱ，所述水或水溶液池通过连通管路Ⅱ与循环泵相连，所述循环泵通过连通管路Ⅱ与喷淋器相连，所述喷淋器位于环境侧换热器的空气侧上方，所述环境侧换热器的空气侧位于水或水溶液池上方，所述水溶液再生系统循环回路包括溶液加热器、高压泵、反渗透器、反渗透压力调节阀以及连通管路Ⅲ，所述溶液加热器通过连通管路Ⅲ分别与水或水溶液池、高压泵相连，所述高压泵通过连通管路Ⅲ与反渗透器相连，所述反渗透器通过连通管路Ⅲ与反渗透压力调节阀相连，所述反渗透压力调节阀通过连通管路Ⅲ与水或水溶液池相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任承钦，万杨大，邢利，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43