能源塔空气源超级热泵制造技术

本发明专利技术提出了能源塔空气源超级热泵，属于能源高效利用领域。该系统采用能源塔阵列满足大功率制热需求，并采用两级或多级热泵系统实现大范围空气温度变化的需求，同时可以外界条件采用不同循环方式进行工作，分别适用于不同的温度工况，进而显著的提升了系统性能，并可在持续制取热水的同时完成设备除霜。

【技术实现步骤摘要】
能源塔空气源超级热泵
本专利技术属于能源利用
，特别是涉及一种以空气能制取热水的热泵机组。
技术介绍
空气源热泵可以从室外低温空气中提取热量给房间供热，由于其COP(性能系数)大于1，所以1份电力可以产生高于1份的热量，所以相比电锅炉等方式具有显著的性能优势。但是受空气换热器结构型式和压缩机容量限制单台空气能热泵制热量一般小于500kW，当用于供热量较大的场合时需要的设备台数较多，而且冬季从空气中提取热量制取热水时，当室外空气温度低于0℃时，表冷器表面结霜问题是困扰其正常运行技术难题，目前采用的除霜技术主要是采用循环反转，将制热工况切换为制冷工况，采用内部循环工质对表冷器进行加热，进而不能保证持续制取热水。除此之外，对于大型空气源热泵目前的技术是采用冷却塔或者能源塔作为冷源，当采用冷却塔或者能源塔时需要采用中间循环水作为换热介质，由于需要循环水先从空气中提取热量，然后再利用空气源热泵从循环水中提取热量，因此两次换热过程导致空气源热泵的蒸发温度要比空气温度低得多，进而导致空气源热泵性能下降。在此背景下，本专利技术提出一种能源塔空气源超级热泵，该系统采用能源塔阵列满足大功率制热需求，并采用两级或多级热泵系统实现大范围空气温度变化的需求，同时可以采用两种循环方式进行工作，该热泵相比目前空气源热泵具有以下技术优势：(1)满足大功率制热需求；(2)除霜过程中可持续制取热水；(3)能源塔循环介质可进行切换；综上，能源塔空气源超级热泵相比现有技术显著的提升了制热功率，并且不需要进行循环翻转完成除霜过程，并在运行方式中可以进行能源塔循环介质切换，实现了大范围空气温度变化时的保持较高的热泵性能系数的目的。
技术实现思路
本专利技术提出了一种能源塔空气源超级热泵，可以实现在大范围空气温度变化时保持较高的系统性能，并且在除霜过程中持续制热，并采用两级及以上压缩过程提升系统换热效率，所采用的能源塔为热源塔或表冷器。该能源塔空气源超级热泵包括能源塔阵列(1)、能源塔A(2)、多元换热器(3)、换热器(4)、压缩机A(5)、压缩机B(6)、循环泵(7)、阀门A(8)、阀门B(9)、阀门C(10)、阀门D(11)、阀门E(12)、阀门F(13)、阀门G(14)、阀门H(15)、阀门I(16)、阀门J(17)、阀门K(18)、阀门L(19)、热水出口(20)、热水入口(21)、能源塔B(22)、能源塔C(23)和能源塔D(24)。该能源塔空气源超级热泵中能源塔阵列(1)由能源塔A(2)、能源塔B(22)、能源塔C(23)和能源塔D(24)构成；能源塔阵列(1)与循环泵(7)、阀门F(13)、阀门D(11)、阀门C(10)、阀门K(18)和阀门L(19)相连；多元换热器(3)与阀门C(10)、阀门D(11)、阀门E(12)、阀门F(13)、阀门G(14)、阀门H(15)、压缩机A(5)、阀门I(16)、压缩机B(6)和阀门J(17)相连；换热器(4)与热水出口(20)、阀门K(18)、压缩机A(5)、阀门I(16)、压缩机B(6)和阀门J(17)相连；压缩机A(5)与多元换热器(3)和换热器(4)相连；压缩机B(6)与多元换热器(3)和换热器(4)相连；阀门I(16)与多元换热器(3)和换热器(4)相连；阀门J(17)与多元换热器(3)和换热器(4)相连；阀门C(10)与多元换热器(3)和能源塔阵列(1)、阀门D(11)和阀门F(13)相连；阀门D(11)和多元换热器(3)、阀门F(13)、阀门C(10)和能源塔阵列(1)相连；阀门H(15)与多元换热器(3)、阀门E(12)、阀门G(14)和循环泵(7)相连；循环泵(7)与能源塔阵列(1)、阀门E(12)、阀门G(14)和阀门H(15)相连，能源塔A(2)与能源塔B(22)和循环泵(7)相连；能源塔C(23)与能源塔A(2)、能源塔D(24)、阀门C(10)、阀门D(11)和阀门F(13)相连；能源塔B(22)与能源塔A(2)、能源塔D(24)和循环泵(7)相连；能源塔D(24)与能源塔B(22)、能源塔C(23)、阀门C(10)、阀门D(11)和阀门F(13)相连，两种运行方式为：①能源塔循环介质为热泵循环工质时，关闭阀门C(10)和阀门H(15)，开启阀门D(11)、阀门E(12)、阀门F(13)和阀门G(14)，热泵循环工质离开多元换热器(3)依次经过压缩机A(5)、压缩机B(6)、换热器(4)、阀门I(16)、阀门J(17)、阀门E(12)、阀门G(14)、循环泵(7)、能源塔阵列(1)、阀门D(11)、阀门F(13)后返回多元换热器(3)，如此往复循环；②能源塔循环介质为非热泵循环工质时，开启阀门C(10)和阀门H(15)，关闭阀门D(11)、阀门E(12)、阀门F(13)和阀门G(14)，热泵循环工质离开多元换热器(3)依次经过压缩机A(5)、压缩机B(6)、换热器(4)、阀门I(16)、阀门J(17)后返回多元换热器(3)，如此往复循环；能源塔循环介质离开多元换热器(3)后依次经过阀门H(15)、循环泵(7)、能源塔阵列(1)、阀门C(10)后返回多元换热器(3)，如此往复循环。在能源塔采用热源塔时无需运行除霜模式，若能源塔采用表冷器时，能源塔进行化霜的方式为：开启阀门K(18)和阀门C(10)，控制阀门A(8)开度调节其用于空气预热的热水流量满足能源塔A(2)和能源塔B(22)的化霜要求；控制阀门B(9)开度调节其用于空气预热的热水流量满足能源塔C(23)和能源塔D(24)的化霜要求；除霜完成后关闭阀门K(18)和阀门C(10)。其中，热泵循环工质为氟利昂或自然工质，当能源塔采用非热泵循环工质运行时，能源塔循环介质为盐水或乙二醇；热泵循环工质在多元换热器(3)和换热器(4)之间循环时采用2台及以上压缩机并联工作；附图说明图1是能源塔空气源超级热泵系统图。附图标记：1-能源塔阵列，2-能源塔A，3-多元换热器，4-换热器，5-压缩机A，6-压缩机B，7-循环泵，8-阀门A，9-阀门B，10-阀门C，11-阀门D，12-阀门E，13-阀门F，14-阀门G，15-阀门H，16-阀门I，17-阀门J，18-阀门K，19-阀门L，20-热水出口，21-热水入口，22-能源塔B，23-能源塔C，24-能源塔D具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。该能源塔空气源超级热泵采用4台能源塔，连接方式如附图1所示，能源塔为热源塔，采用热源塔时该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.能源塔空气源超级热泵，其特征在于：该能源塔空气源超级热泵包括能源塔阵列(1)、能源塔A(2)、多元换热器(3)、换热器(4)、压缩机A(5)、压缩机B(6)、循环泵(7)、阀门A(8)、阀门B(9)、阀门C(10)、阀门D(11)、阀门E(12)、阀门F(13)、阀门G(14)、阀门H(15)、阀门I(16)、阀门J(17)、阀门K(18)、阀门L(19)、热水出口(20)、热水入口(21)、能源塔B(22)、能源塔C(23)和能源塔D(24)；能源塔阵列(1)由能源塔A(2)、能源塔B(22)、能源塔C(23)和能源塔D(24)构成；能源塔阵列(1)与循环泵(7)、阀门F(13)、阀门D(11)、阀门C(10)、阀门K(18)和阀门L(19)相连；多元换热器(3)与阀门C(10)、阀门D(11)、阀门E(12)、阀门F(13)、阀门G(14)、阀门H(15)、压缩机A(5)、阀门I(16)、压缩机B(6)和阀门J(17)相连；换热器(4)与热水出口(20)、阀门K(18)、压缩机A(5)、阀门I(16)、压缩机B(6)和阀门J(17)相连；压缩机A(5)与多元换热器(3)和换热器(4)相连；压缩机B(6)与多元换热器(3)和换热器(4)相连；阀门I(16)与多元换热器(3)和换热器(4)相连；阀门J(17)与多元换热器(3)和换热器(4)相连；阀门C(10)与多元换热器(3)和能源塔阵列(1)、阀门D(11)和阀门F(13)相连；阀门D(11)和多元换热器(3)、阀门F(13)、阀门C(10)和能源塔阵列(1)相连；阀门H(15)与多元换热器(3)、阀门E(12)、阀门G(14)和循环泵(7)相连；循环泵(7)与能源塔阵列(1)、阀门E(12)、阀门G(14)和阀门H(15)相连，能源塔A(2)与能源塔B(22)和循环泵(7)相连；能源塔C(23)与能源塔A(2)、能源塔D(24)、阀门C(10)、阀门D(11)和阀门F(13)相连；能源塔B(22)与能源塔A(2)、能源塔D(24)和循环泵(7)相连；能源塔D(24)与能源塔B(22)、能源塔C(23)、阀门C(10)、阀门D(11)和阀门F(13)相连，两种运行方式为：/n①能源塔循环介质为热泵循环工质时，关闭阀门C(10)和阀门H(15)，开启阀门D(11)、阀门E(12)、阀门F(13)和阀门G(14)，热泵循环工质离开多元换热器(3)依次经过压缩机A(5)、压缩机B(6)、换热器(4)、阀门I(16)、阀门J(17)、阀门E(12)、阀门G(14)、循环泵(7)、能源塔阵列(1)、阀门D(11)、阀门F(13)后返回多元换热器(3)，如此往复循环；/n②能源塔循环介质为非热泵循环工质时，开启阀门C(10)和阀门H(15)，关闭阀门D(11)、阀门E(12)、阀门F(13)和阀门G(14)，热泵循环工质离开多元换热器(3)依次经过压缩机A(5)、压缩机B(6)、换热器(4)、阀门I(16)、阀门J(17)后返回多元换热器(3)，如此往复循环；能源塔循环介质离开多元换热器(3)后依次经过阀门H(15)、循环泵(7)、能源塔阵列(1)、阀门C(10)后返回多元换热器(3)，如此往复循环；/n能源塔空气源超级热泵化霜时开启阀门K(18)和阀门C(10)，控制阀门A(8)开度调节其用于空气预热的热水流量满足能源塔A(2)和能源塔B(22)的化霜要求；控制阀门B(9)开度调节其用于空气预热的热水流量满足能源塔C(23)和能源塔D(24)的化霜要求；除霜完成后关闭阀门K(18)和阀门C(10)。/n...

【技术特征摘要】
1.能源塔空气源超级热泵，其特征在于：该能源塔空气源超级热泵包括能源塔阵列(1)、能源塔A(2)、多元换热器(3)、换热器(4)、压缩机A(5)、压缩机B(6)、循环泵(7)、阀门A(8)、阀门B(9)、阀门C(10)、阀门D(11)、阀门E(12)、阀门F(13)、阀门G(14)、阀门H(15)、阀门I(16)、阀门J(17)、阀门K(18)、阀门L(19)、热水出口(20)、热水入口(21)、能源塔B(22)、能源塔C(23)和能源塔D(24)；能源塔阵列(1)由能源塔A(2)、能源塔B(22)、能源塔C(23)和能源塔D(24)构成；能源塔阵列(1)与循环泵(7)、阀门F(13)、阀门D(11)、阀门C(10)、阀门K(18)和阀门L(19)相连；多元换热器(3)与阀门C(10)、阀门D(11)、阀门E(12)、阀门F(13)、阀门G(14)、阀门H(15)、压缩机A(5)、阀门I(16)、压缩机B(6)和阀门J(17)相连；换热器(4)与热水出口(20)、阀门K(18)、压缩机A(5)、阀门I(16)、压缩机B(6)和阀门J(17)相连；压缩机A(5)与多元换热器(3)和换热器(4)相连；压缩机B(6)与多元换热器(3)和换热器(4)相连；阀门I(16)与多元换热器(3)和换热器(4)相连；阀门J(17)与多元换热器(3)和换热器(4)相连；阀门C(10)与多元换热器(3)和能源塔阵列(1)、阀门D(11)和阀门F(13)相连；阀门D(11)和多元换热器(3)、阀门F(13)、阀门C(10)和能源塔阵列(1)相连；阀门H(15)与多元换热器(3)、阀门E(12)、阀门G(14)和循环泵(7)相连；循环泵(7)与能源塔阵列(1)、阀门E(12)、阀门G(14)和阀门H(15)相连，能源塔A(2)与能源塔B(22)和循环泵(7)相连；能源塔C(23)与能源塔A(2)、能源塔D(24)、阀门C(10)、阀门D(11)和阀门F(13)相连；能源塔B(22)与能源塔A(2)、能源塔D(24)和循环泵(7)相连；能源塔D(24)与能源塔B(22)、能源塔C(23)、阀门C(10)、阀门D(11)和阀门F(13)相连，两种运行方式为：
①能源塔循环介质为热...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙健，戈志华，杜小泽，杨勇平，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11