二级水环复合热泵驱动的采暖空调热水系统技术方案

一种二级水环复合热泵驱动的采暖空调热水系统，由“户”字形水系统与复合热泵回路相连构成；通过太阳空气电热三能源互补，实现采暖空调热水三功能综合利用；载热／蓄热合二为一省略换热环节，融霜热／功损失小，加热热容损耗为０．５％，系统平均供热系数提高１８％；４种优化运行技术使其全年运行；优化设置蓄热温度及双级热泵压比，使其适应环境温度－３０～＋４３℃；运行２０年初投资＋运行费比现有技术降低２０～４５％。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用太阳空气电热三能源、由二级水环复合热泵驱动的采暖空调热水系统。所公布的中国专利技术专利“采暖空调热水用太阳空气电热复合热泵系统”(专利申请号01117295.5)，通过太阳空气电热三能源互补实现采暖空调热水三功能综合利用，依据地理和气象条件从11种运行方式中优选节能方案；实现空调与热水联供，避免户外热污染；统一循环水系统减少换热环节，降低系统制造成本；太阳能集热效率与系统供热系数高，蓄热密度大，初投资与运行费低于复合前三项技术之合。然而该系统在实际运行中存在下列问题1、由于蓄热体相变材料与载热体水相互分离，因此充热与放热过程中，需增加两次换热环节，从而降低热泵供热系数；2、系统按一级热泵方式运行，其环境适应范围仍为国标的-7～43℃，难以用在北方采暖；3、夏季制冷/供热联合循环时，热泵需把循环水蒸发/冷凝器中提取的空调热能泵至混热、蓄热、蒸发/冷凝器中，再经过其相变蓄热，才能加热热水，从而使加热热水的热容损耗增大；4、依靠系统管路中的载热体循环水作显热蓄热，其蓄热量微不足道，无法体现水环热泵的优点。水环热泵节能、应用灵活、利于实现太阳、电热等多能源互补。然而该系统在实际运行中存在下列问题1、需一台水/水热泵或锅炉+冷却塔，去带动一群水/空气热泵运行，系统初投资大；2、室内的水/空气热泵噪音大、安装不便、维护麻烦。由制冷剂循环构成的双级或复叠式热泵，每台压缩机的压缩比均可控制在2.5～3.5，故压缩机等熵效率与容积效率高、节流损失小、单位质量制冷能力大、压缩机排气温度低、过热损失小、热泵供热系数高。然而该系统在实际运行中存在下列问题1、需两台压缩机和3～4台制冷剂换热器，系统初投资增大；2、制冷剂管路与系统控制复杂；3、无法实现太阳空气电热三能源互补及采暖空调热水三功能综合利用；4、系统只适应低温环境，在春秋和夏季难以应用。本专利技术的目的是要综合二级热泵、水环热泵、复合热泵等现有技术的优点，改进其不足之处，提供一种供热系数更高、环境适应范围更大、加热热水的热容损耗更小的二级水环复合热泵及其驱动的采暖空调热水系统。 附图说明附图1为本专利技术的系统流程图。本专利技术采用的技术方案，即二级水环复合热泵驱动的采暖空调热水系统如附图1所示，其中1-蓄热水箱；2-集热蒸发/冷凝器；3-双向干燥节流阀组；4-双向流通阀组；5-空气蒸发/冷凝器；6-循环水蒸发/冷凝器；7-四通换向阀；8-压缩机组；9-气液分离器；10-循环泵；11-供水三通阀；12-回水三通阀组；13-集热循环泵；14-热水三通阀；15-热水阀；16-集热联箱；17-风机盘管；18-加热盘管；19-热水器；20-排气阀；21-膨胀水箱；22-集热三通阀；23-太阳能集热管；24-电热器；25-风机；26-循环水三通阀；27-旁通阀。按照附图1所示的二级水环复合热泵驱动的采暖空调热水系统集热蒸发/冷凝器(2)中制冷剂的进/出口由管道通过双向流通阀组(4)形成水支路，空气蒸发/冷凝器(5)中制冷剂的进/出口由管道通过双向流通阀组(4)形成空气支路，水支路与空气支路并联，该并联通路的制冷剂液端再通过管道顺次连接双向干燥节流阀组(3)、循环水蒸发/冷凝器(6)的制冷剂进/出口、四通换向阀(7)、气液分离器(9)、压缩机组(8)，最后再与该并联通路的制冷剂气端相连，形成水/空气复合热泵回路；循环水蒸发/冷凝器(6)循环水侧的出口通过管道连接于循环水三通阀(26)、供水三通阀(11)，而回水三通阀组(12)通过管道连接于三通、循环泵(10)、循环水蒸发/冷凝器(6)循环水侧的进口，形成供冷/热水回路；集热蒸发/冷凝器(2)的循环水出口通过管道连接三通、热水三通阀(14)、三通、集热循环泵(13)、三通、集热联箱(16)、电热器(24)、集热三通阀(22)、蓄热水箱(1)与旁通管形成的并联支路、三通、集热蒸发/冷凝器(2)的循环水进口，形成集/蓄热回路；供水三通阀(11)通过管道连接于风机盘管(17)系统、回水三通阀组(12)，形成采暖空调回路；供水三通阀(11)通过管道连接于三通、热水器(19)系统中的加热盘管(18)、三通、三通、回水三通阀组(12)，形成热水回路；循环水三通阀(26)通过管道连接于集热循环泵(13)出口处的三通，热水三通阀(14)进口处的三通通过管道连接旁通阀(27)、循环泵(10)入口处的三通，形成集/蓄热-供冷/热水连接回路；集热循环泵(13)入口处的三通通过管道连接热水阀(15)、热水回路回水管道的三通，热水三通阀(14)通过管道连接于热水回路供水管道的三通，形成集/蓄热-热水连接回路； 膨胀水箱(21)通过定压管连接于热水回路回水管道的三通，形成定压支路；在水系统的最高处设置若干排气阀(20)。供水三通阀(11)通过管道连接三通、热水器(19)系统中的加热盘管(18)、三通、三通、回水三通阀组(12)，所形成的热水回路；以及集热循环泵(13)入口处的三通通过管道连接热水阀(15)、热水回路回水管道的三通，热水三通阀(14)通过管道连接于热水回路供水管道的三通，所形成的集/蓄热-热水连接回路可省去。集热联箱(16)所集太阳辐射由1-10000根平行相间的热管真空管型或全玻璃真空管型太阳能集热管(23)实现。集热联箱(16)、太阳能集热管(23)可省去。电热器(24)可省去。本专利技术的工作原理结合附图1说明如下一、热泵循环1、集热/热泵-充热循环(一级热泵)压缩机组(8)启动，以驱动制冷剂流经四通换向阀(7)、循环水蒸发/冷凝器(6)、双向干燥节流阀组(3)、双向流通阀组(4)、空气蒸发/冷凝器(5)、四通换向阀(7)、气液分离器(9)、压缩机组(8)，构成热泵循环，以把空气蒸发/冷凝器(5)中采集的低位空气热能泵至循环水蒸发/冷凝器(6)内。循环泵(10)预先启动，以驱动循环水流经循环水蒸发/冷凝器(6)、循环水三通阀(26)、三通、集热联箱(16)、电热器(24)、集热三通阀(22)、蓄热水箱(1)、三通、集热蒸发/冷凝器(2)、三通、旁通阀(27)、三通、循环泵(10)，构成集热/热泵-充热回路，以把循环水蒸发/冷凝器(6)内的冷凝放热和太阳能集热复合后的中位热能，输送给蓄热水箱(1)。2、集热/放热-热泵-采暖循环(二级热泵)集热循环泵(13)预先启动，以驱动循环水流经三通、集热联箱(16)、电热器(24)、集热三通阀(22)、蓄热水箱(1)、三通、集热蒸发/冷凝器(2)、三通、热水三通阀(14)、三通，构成集热/放热回路，以把太阳能集热与蓄热放热复合后的中位热能传向制冷剂。压缩机组(8)启动，以驱动制冷剂流经四通换向阀(7)、循环水蒸发/冷凝器(6)、双向干燥节流阀组(3)、双向流通阀组(4)、集热蒸发/冷凝器(2)、四通换向阀(7)、气液分离器(9)、压缩机组(8)，构成热泵循环，以把中位热能泵至循环水蒸发/冷凝器(6)内。循环泵(10)预先启动，以驱动循环水流经循环水蒸发/冷凝器(6)、循环水三通阀(26)、供水三通阀(11)、风机盘管(17)系统、回水三通阀组(12)、三通、循环泵(10)，构成采暖回路，以把循环水蒸发/冷凝器(6)内的高位冷凝放热输送给风机盘管(17)系统。3、集热/放热-热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由压缩机、制冷剂－水蒸发／冷凝器、制冷剂－空气蒸发／冷凝器、节流阀、四通换向阀、气液分离器、蓄热水箱、太阳能集热器、风机盘管、热水器、水泵等组成的复合热泵系统，集热蒸发／冷凝器（２）中制冷剂的进／出口由管道通过双向流通阀组（４）形成水支路，空气蒸发／冷凝器（５）中制冷剂的进／出口由管道通过双向流通阀组（４）形成空气支路，水支路与空气支路并联，该并联通路的制冷剂液端再通过管道顺次连接双向干燥节流阀组（３）、循环水蒸发／冷凝器（６）的制冷剂进／出口、四通换向阀（７）、气液分离器（９）、压缩机组（８），最后再与该并联通路的制冷剂气端相连，形成水／空气复合热泵回路；其特征是：本二级水环复合热泵驱动的采暖空调热水系统中，循环水蒸发／冷凝器（６）循环水侧的出口通过管道连接循环水三通阀（２６）、供水三通阀（１１），而回水三通阀组（１２）通过管道连接三通、循环泵（１０）、循环水蒸发／冷凝器（６）循环水侧的进口，形成供冷／热水回路；集热蒸发／冷凝器（２）的循环水出口通过管道连接三通、热水三通阀（１４）、三通、集热循环泵（１３）、三通、集热联箱（１６）、电热器（２４）、集热三通阀（２２）、蓄热水箱（１）与旁通管形成的并联支路、三通、集热蒸发／冷凝器（２）的循环水进口，形成集／蓄热回路；供水三通阀（１１）通过管道连接风机盘管（１７）系统、回水三通阀组（１２），形成采暖／空调回路；供水三通阀（１１）通过管道连接三通、热水器（１９）系统中的加热盘管（１８）、三通、三通、回水三通阀组（１２），形成热水回路；循环水三通阀（２６）通过管道连接于集热循环泵（１３）出口处的三通，热水三通阀（１４）进口处的三通通过管道连接旁通阀（２７）、循环泵（１０）入口处的三通，形成集／蓄热－供冷／热水连接回路；集热循环泵（１３）入口处的三通通过管道连接热水阀（１５）、热水回路回水管道的三通，热水三通阀（１４）通过管道连接于热水回路供水管道的三通，形成集／蓄热－热水连接回路；膨胀水箱（２１）通过定压管连接于热水回路回水管道的三通，形成定压支路；在水系统的最高处设置若干排气阀（２０）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侴乔力，丁杰，刁鑫刚，陈文祥，权田，
申请(专利权)人：大连冰山集团有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]