燃气发动机驱动的风冷热泵型冷热水机组制造技术

燃气发动机驱动的风冷热泵型冷热水机组，是由一台燃气机发动机、一套蒸汽压缩式热泵系统、以及燃气发动机冷却和余热回收系统组成，主要包括燃气发动机、压缩机、四通阀、板式换热器、膨胀阀、翅片管换热器、水－水换热器、冷却水阀组、旁通电磁阀、水－制冷剂换热器，发动机的余热利用是通过在燃气发动机部分和热泵部分之间设置的水－制冷剂换热器和水－水换热器来实现。本发明专利技术还设计了一个冷却水流向控制阀组，根据燃气机热泵在不同的应用场合，不同的气候环境，不同的机组工作状况下，通过阀组的控制器控制冷却水阀组，正确切换发动机冷却水的流向，合理分配和利用燃气发动机的余热。实现能源的有效利用，具有显著的节能效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种风冷热泵型冷热水机组，特别是一种以燃气发动机为动力，驱动蒸汽压缩式热泵循环，能提供空调冷热水的燃气发动机驱动的风冷热泵型冷热水机组，属于制冷与空调

技术介绍
随着我国经济的飞速发展，城市建筑空调日益普及。风冷热泵型冷热水机组作为一种安装方便、可提供空调冷热水的冷热源装置，在我国的城市建筑空调设备中占据越来多的比重。目前，风冷热泵型冷热水机组一般均采用电动机驱动，大量风冷热泵型冷热水机组和其它空调设备的运用使得供热和供暖季节的电力资源消耗不断增加，电力峰谷差日益严重。以燃气发动机代替电动机驱动的蒸汽压缩式热泵机组具有许多优点(1)可采用天然气、城市煤气、石油气等非电力资源作为机组能源，因此减少了空调系统对电力资源的消耗，缓解了电力的季节峰谷差；(2)在供热过程中可回收发动机余热，系统具有较高的能量利用率；(3)燃气发动机可实现变速调节，热泵系统部分负荷性能较好。但在燃气机热泵设计中，如何针对不同地区的气候条件，在热泵系统中合理利用发动机的余热，设计出高能效比的燃气机热泵，是燃气发动机驱动热泵设计中的一个重要问题。在现有的技术中，有一种以一台室外机配多台室内机的“一拖多”燃气热泵式空调装置(专利申请号02130144.1和02105515.7)。它采用制冷剂-空气直接热交换的方式(这里称为“冷剂式燃气机热泵”)实现供冷和供热的目的。“冷剂式燃气机热泵”的特点是在室外翅片管换热器侧并联连接了一个制冷剂-水换热器，通过该换热器将回收到的发动机的余热释放给了热泵系统低压侧制冷剂，承担了蒸发器的部分负荷，提高了寒冷地区的热泵蒸发温度，提高了热泵的效率。对于冬季室外温度相对温和的地区来说，采用“冷剂式燃气机热泵”的确可以提高热泵的蒸发温度，从而提高热泵的制热系数。但同时“冷剂式燃气机热泵”也减少了对环境可再生热量的吸收。也就是说，“冷剂式燃气机热泵”是用发动机的余热替代了本该可以从空气中吸收的热量。特别是余热的利用导致蒸发温度高于环境温度时，翅片管蒸发器已不能从室外空气中吸收热量，因而不能充分发挥热泵可利用低品味热源的特性。此外，“冷剂式燃气机热泵”采用制冷剂为冷、热量输送介质，因此冷、热量输送范围有限，机组容量不能过大，系统管路设计时还要充分考虑压缩机回油、冷量分配等技术问题，设备初投资高，安装难度大。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，扩大燃气发动机驱动式热泵的应用范围，设计了本燃气发动机驱动的风冷热泵型冷热水机组。该机组由一台燃气机发动机、一套蒸汽压缩式热泵系统、以及燃气发动机冷却和余热回收系统组成。发动机与热泵系统之间的动力传动通过离合器和转动轴直接连接实现，而发动机的余热利用通过一个水-水换热器和一个水-制冷剂换热器实现。本专利技术的主要特点是，在燃气发动机部分和热泵部分之间设置了水-制冷剂换热器和水-水换热器，并设计了一个冷却水流向控制阀组，可根据冷热水机组在不同的应用场合，不同的气候环境，不同的机组工作状况，通过阀组的控制程序，正确切换发动机冷却水的流向，合理分配和利用燃气发动机的余热。例如，当机组工作在较低环境温度下(热泵翅片管换热器出现结霜)，热泵本身制热系数很低时，将发动机冷却水切换到水-制冷剂换热器，利用发动机余热承担部分蒸发器负荷，从而提高热泵冷热水机组的制热能力；当机组工作在一般低温环境下，则将发动机冷却水切换到水-水换热器，使得热泵机组充分吸收空气中热量，并将发动机余热直接供给空调热水；当机组处于制冷工况下，为保证发动机正常运行，将发动机余热通过机组风机释放到环境中。此外，为避免发动机冷却水进水温度过低，在冷却水阀组中设置了旁通回路，充分保证发动机的正常工作。本专利技术可以合理利用燃气发动机的余热，实现能源的有效利用，具有显著的节能效果。附图说明图1为本专利技术燃气发动机驱动的风冷热泵型冷热水机组结构示意2为本专利技术冷却水阀组流向切换控制结构原理3为本专利技术机组供热运行时的第一实施方式示意4为本专利技术机组供热运行时的第二实施方式示意5为本专利技术机组供冷运行时的实施方式示意中，1是燃气发动机，2是离合器，3是压缩机，4是气液分离器，5是四通阀，6是板式换热器，7是A单向阀，8是B单向阀，9是C单向阀，10是D单向阀，11是A截至阀，12是B截至阀，13是膨胀阀，14是示镜，15是过滤器，16是储液器，17是风机，18是翅片管换热器，19是散热器，20是水-制冷剂换热器，21是旁通电磁阀，22是冷却水阀组，23是水-水换热器，24是烟气换热器，25是冷却水泵，26是燃气减压阀，27是阀组控制器图中，管路中流体的流向用箭头方向表示。粗实线表示制冷剂循环，细实线表示空调冷热水循环，虚线表示发动机冷却水循环。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。如图1、图2所示，本专利技术包括燃气发动机1、离合器2、压缩机3、气液分离器4、四通阀5、板式换热器6、A单向阀7、B单向阀8、C单向阀9、D单向阀10、A截至阀11、B截至阀12、膨胀阀13、示镜14、过滤器15、储液器16、风机17、翅片管换热器18、散热器19、水-制冷剂换热器20、旁通电磁阀21、冷却水阀组22、水-水换热器23、烟气换热器24、冷却水泵25、燃气减压阀26、阀组控制器27。本专利技术的冷热水机组可以分为两个部分燃气发动机部分和热泵系统部分，燃气发动机部分和热泵部分的热交换通过水-制冷剂换热器20和水-水23换热器实现，燃气发动机冷却水的流向是通过由阀组控制器27控制的冷却水阀组22切换。在热泵系统部分，压缩机3的出口与四通阀5的进口(D管)相连接，四通阀5的E管与板式换热器6制冷剂流道的一端相连接，板式换热器6制冷剂流道的另一端与A单向阀7的出口以及D单向阀10的进口端相连接，B单向阀8的出口和C单向阀9的进口端均与翅片管换热器18制冷剂流道的一端相连接，翅片管换热器18制冷剂流道另一端与水-制冷剂换热器20的制冷剂流道一端相连接，水-制冷剂换热器20制冷剂流道的另一端和四通阀5的C管相连接。在水-制冷剂换热器20制冷剂流道的进出端口处接有一旁通电磁阀21。四通阀5出口(S管)与气液分离器4的进口相连接，气液分离器4的出口与压缩机3的进口相连接。C单向阀9和D单向阀10的出口均与储液器16的进口相连接，储液器16的出口通过A截至阀11、过滤器15、示镜14、与膨胀阀13连接后再经B截至阀12与A单向阀7和B单向阀8的进口相连接。在空调水循环回路中，空调系统的回水管与板式换热器6的空调水流道进口相连接，板式换热器6的空调水流道出口与水-水换热器23的空调水流道进口相连接，水-水换热器23的空调水流道出口与空调系统进水管相连接。在发动机系统部分，发动机的冷却水出口同烟气热换热器24冷却水流道的进口相连接，烟气热换热器24的冷却水流道出口同冷却水阀组22的a端相连接，冷却水阀组22的b端、c端和d端分别与水-水换热器23发动机冷却水流道进口、水-制冷剂换热器20的发动机冷却水流道进口和散热器19进口相连接。水-制冷剂换热器20的发动机冷却水流道出口、水-水换热器23的发动机冷却水流道的出口、散热器19的出口以及冷却水阀组22的e端均与发动机冷却水泵25的进口相连接。发动机冷却水泵25的出口与燃气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气发动机驱动的风冷热泵型冷热水机组，包括燃气发动机（１）、离合器（２）、压缩机（３）、气液分离器（４）、四通阀（５）、板式换热器（６）、Ａ单向阀（７）、Ｂ单向阀（８）、Ｃ单向阀（９）、Ｄ单向阀（１０）、Ａ截至阀（１１）、Ｂ截至阀（１２）、膨胀阀（１３）、示镜（１４）、过滤器（１５）、储液器（１６）、风机（１７）、翅片管换热器（１８）、散热器（１９）、烟气换热器（２４）、冷却水泵（２５）、燃气减压阀（２６），其特征在于还包括水－制冷剂换热器（２０）、旁通电磁阀（２１）、阀组（２２）、水－水换热器（２３）、阀组控制器（２７），燃气发动机部分和热泵部分的热交换通过水－制冷剂换热器（２０）和水－水换热器（２３）实现，燃气发动机（１）的冷却水流向通过由阀组控制器（２７）控制的冷却水阀组（２２）切换。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张荣荣，鲁雪生，李书泽，顾安忠，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]