一种空气源超级热泵及其提取热量的方法技术

本发明专利技术公开了属于能源利用技术领域的一种空气源超级热泵及其提取热量的方法。该空气源超级热泵包括再生器、冷凝器、吸收器、换热器、能源塔、压缩机、循环泵、阀门及驱动热源；该空气源超级热泵是采用以空气能制取热水或冷水的热泵机组通过再生过程、吸收过程和压缩过程完成从空气中提取或者释放热量以实现大范围制热或者制冷的目的，单台制热量为1至30MW，并采用三种运行方式满足制热或制冷需求，该热泵在制热模式下无结霜问题，同时在运行过程中采用控制两台压缩机的压缩比调节热水和冷水的出口温度。

【技术实现步骤摘要】
一种空气源超级热泵及其提取热量的方法
本专利技术属于能源利用
，特别是涉及一种空气源超级热泵及其提取热量的方法。
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较小，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的技术难题，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。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种空气源超级热泵及其提取热量的方法，其特征在于，所述空气源超级热泵是采用以空气能制取热水或冷水的热泵机组从空气中提取或者释放热量以实现大范围制热或者制冷的目的，该空气源超级热泵包括再生器、冷凝器、吸收器、换热器、能源塔、压缩机、循环泵、阀门及驱动热源；其中再生器1与驱动热源入口19、驱动热源出口26、C换热器11和A压缩机7相连，A压缩机7与冷凝器2相连，冷凝器2与吸收器3、A阀门12、H阀门20和B阀门13相连；C换热器11与A循环泵9和吸收器3相连，吸收器3与I阀门21、C循环泵23、A循环泵9、C换热器11、A换热器4和冷凝器2相连；A换热器4与A阀门12、B压缩机8和G阀门18相连，B压缩机8与C阀门14和B换热器5相连；B换热器5与C阀门14、G阀门18、D阀门15、E阀门16、F阀门17、冷水入口24和冷水出口25相连；能源塔6与B阀门13、C阀门14、B循环泵10、F阀门17、D阀门15和C循环泵23相连；A阀门12与冷凝器2相连，H阀门20与热水出口22、冷凝器2和B阀门13相连，B阀门13与冷凝器2和C阀门14、B循环泵10相连，G阀门18与A换热器4、D阀门15和B换热器5相连，D阀门15与C循环泵23和F阀门17相连，E阀门16与B循环泵10相连，F阀门17与D阀门15和C循环泵23相连，C循环泵23与I阀门21、吸收器3、D阀门15、F阀门17和能源塔6相连，B循环泵10与E阀门16、B阀门13和C阀门14相连，H阀门20与热水出口22和B阀门13相连，I阀门21与热水入口27、吸收器3和C循环泵23相连，其内部循环工质采用A工质、B工质、C工质和D工质；驱动热源为热水、蒸气或烟气。所述内部循环工质包括A工质、B工质、C工质和D工质；其中，A工质为醇类有机物或氟利昂；B工质为氨、醇类有机物、氟利昂或水；C工质为氟利昂或二氧化碳；D工质为水或者醇类有机物。所述醇类有机物为甲基吡喀烷酮、甲醇、乙醇、乙二醇、二氟乙醇或六氟异丙醇。所述B换热器5完成冷水、C工质和D工质的热量交换过程；所述能源塔6为热源塔或表冷器。一种空气源超级热泵提取热量的方法，其特征在于，采用以下三种运行方式从空气中提取热量，以满足制热或者制冷需求：一，同时制热和制冷：该运行方式下关闭B阀门13、C阀门14、D阀门15和C循环泵23，开启I阀门21、H阀门20、A阀门12、E阀门16、F阀门17和B循环泵10，开启A压缩机7和B压缩机8，热水依次经过热水入口27、吸收器3、冷凝器2和热水出口22；冷水依次经过冷水入口24、B换热器5和冷水出口25；A工质和B工质的混合工质依次经过C换热器11、吸收器3、A循环泵9和再生器1进行循环；B工质依次经过A压缩机7、冷凝器2、A阀门12、A换热器4和吸收器3；C工质依次经过B压缩机8、A换热器4、G阀门18和B换热器5进行循环；D工质依次经过B循环泵10、E阀门16、B换热器5、F阀门17和能源塔6进行循环；该运行方式原理为：以热水、蒸气或烟气为驱动热源，在再生器1中加热A工质和B工质的混合工质，由于工质B的沸点低于工质A的沸点，B工质彼加热变成气态，该气态的B工质被A压缩机7压缩后在冷凝器中冷凝释放热量加热热水，液态的B工质经A阀门12后温度压力下降，A换热器4完成B工质蒸发和C工质冷凝的换热过程，气态的工质B进入吸收器3被A工质和B工质的混合工质吸收，该吸收过程产生的吸收热用于加热热水，C工质在离开A换热器4后经过G阀门18，C工质在B换热器5中完成蒸发吸热过程，同时完成对冷水和D工质的冷却过程，D工质在能源塔6中提取空气的热量完成升温过程；二，仅制热方式：该运行方式下关闭B阀门13、E阀门16、F阀门17、B循环泵10和C循环泵23，开启I阀门21、H阀门20、A阀门12、C阀门14和D阀门15，开启A压缩机7和B压缩机8；热水依次经过热水入口27、吸收器3、冷凝器2和热水出口22；A工质和B工质的混合工质依次经过C换热器11、吸收器3、A循环泵9和再生器1进行循环；B工质依次经过A压缩机7、冷凝器2、A阀门12、A换热器4和吸收器3，C工质依次经过B压缩机8、A换热器4、G阀门18、D阀门15、能源塔6和C阀门14进行循环，该运行方式原理为：驱动热源在再生器1中加热A工质和B工质的混合工质，由于B工质的沸点低于A工质的沸点，在该加热过程产生气态B工质，气态B工质被A压缩机7压缩后在冷凝器2中冷凝释放热量加热热水，液态的B工质经A阀门12后温度压力下降，A换热器4完成B工质蒸发和C工质冷凝的换热过程，B气态的工质进入吸收器3被A工质和B工质的混合工质吸收，该吸收过程产生的吸收热用于加热热水，C工质在离开A换热器4后经过G阀门18和D阀门15后进入能源塔6中提取空气的热量完成汽化过程，气态的C工质经过C阀门14后进入B压缩机8进行压缩再进入A换热器4完成冷凝过程；三，仅制冷方式：该运行方式下关闭I阀门21、H阀门20、B阀门13、E阀门16、F阀门17、B循环泵10、C阀门14和D阀门15，开启C循环泵23和A阀门12，开启A压缩机7和B压缩机8，D工质依次经过能源塔6、B阀门13、冷凝器2、吸收器3和C循环泵23进行循环，冷水在B换热器5中被冷却，B工质依次经过A压缩机7、冷凝器2、A阀门12、A换热器4和吸收器3，C工质依次经过B压缩机8、A换热器4、G阀门18和B换热器5进行循环，该运行方式原理为：驱动热源在再生器1中加热A工质和B工质的混合工质，由于B工质的沸点低于A工质的沸点，该加热过程产生气态B工质，气态B工质被A压缩机7压缩后在冷凝器2中冷凝释放热量加热D工质，液态的B工质经A阀门12后温度压力下降，A换热器4完成B工质蒸发和C工质冷凝的换热过程，气态的工质B进入吸收器3被A工质和B工质的混合工质吸收，该吸收过程产生的吸收热用于加热D工质，C工质在离开A换热器4后经过G阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气源超级热泵，其特征在于：该装置包括再生器(1)、冷凝器(2)、吸收器(3)、A换热器(4)、B换热器(5)、能源塔(6)、A压缩机(7)、B压缩机(8)、A循环泵(9)、B循环泵(10)、C换热器(11)、A阀门(12)、B阀门(13)、C阀门(14)、D阀门(15)、E阀门(16)、F阀门(17)、G阀门(18)、驱动热源入口(19)、H阀门(20)、I阀门(21)、热水出口(22)、C循环泵(23)、冷水入口(24)、冷水出口(25)、驱动热源出口(26)和热水入口(27)；其中再生器(1)与驱动热源入口(19)、驱动热源出口(26)、C换热器(11)和A压缩机(7)相连，A压缩机(7)与冷凝器(2)相连，冷凝器(2)与吸收器(3)、A阀门(12)、H阀门(20)和B阀门(13)相连；C换热器(11)与A循环泵(9)和吸收器(3)相连，吸收器(3)与I阀门(21)、C循环泵(23)、A循环泵(9)、C换热器(11)、A换热器(4)和冷凝器(2)相连；A换热器(4)与A阀门(12)、B压缩机(8)和G阀门(18)相连，B压缩机(8)与C阀门(14)和B换热器(5)相连；B换热器(5)与C阀门(14)、G阀门(18)、D阀门(15)、E阀门(16)、F阀门(17)、冷水入口(24)和冷水出口(25)相连；能源塔(6)与B阀门(13)、C阀门(14)、B循环泵(10)、F阀门(17)、D阀门(15)和C循环泵(23)相连；A阀门(12)与冷凝器(2)相连，H阀门(20)与热水出口(22)、冷凝器(2)和B阀门(13)相连，B阀门(13)与冷凝器(2)和C阀门(14)、B循环泵(10)相连，G阀门(18)与A换热器(4)、D阀门(15)和B换热器(5)相连，D阀门(15)与C循环泵(23)和F阀门(17)相连，E阀门(16)与B循环泵(10)相连，F阀门(17)与D阀门(15)和C循环泵(23)相连，C循环泵(23)与I阀门(21)、吸收器(3)、D阀门(15)、F阀门(17)和能源塔(6)相连，B循环泵(10)与E阀门(16)、B阀门(13)和C阀门(14)相连，H阀门(20)与热水出口(22)和B阀门(13)相连，I阀门(21)与热水入口(27)、吸收器(3)和C循环泵(23)相连，其内部循环工质采用A工质、B工质、C工质和D工质；驱动热源为热水、蒸气或烟气。/n...

【技术特征摘要】
1.一种空气源超级热泵，其特征在于：该装置包括再生器(1)、冷凝器(2)、吸收器(3)、A换热器(4)、B换热器(5)、能源塔(6)、A压缩机(7)、B压缩机(8)、A循环泵(9)、B循环泵(10)、C换热器(11)、A阀门(12)、B阀门(13)、C阀门(14)、D阀门(15)、E阀门(16)、F阀门(17)、G阀门(18)、驱动热源入口(19)、H阀门(20)、I阀门(21)、热水出口(22)、C循环泵(23)、冷水入口(24)、冷水出口(25)、驱动热源出口(26)和热水入口(27)；其中再生器(1)与驱动热源入口(19)、驱动热源出口(26)、C换热器(11)和A压缩机(7)相连，A压缩机(7)与冷凝器(2)相连，冷凝器(2)与吸收器(3)、A阀门(12)、H阀门(20)和B阀门(13)相连；C换热器(11)与A循环泵(9)和吸收器(3)相连，吸收器(3)与I阀门(21)、C循环泵(23)、A循环泵(9)、C换热器(11)、A换热器(4)和冷凝器(2)相连；A换热器(4)与A阀门(12)、B压缩机(8)和G阀门(18)相连，B压缩机(8)与C阀门(14)和B换热器(5)相连；B换热器(5)与C阀门(14)、G阀门(18)、D阀门(15)、E阀门(16)、F阀门(17)、冷水入口(24)和冷水出口(25)相连；能源塔(6)与B阀门(13)、C阀门(14)、B循环泵(10)、F阀门(17)、D阀门(15)和C循环泵(23)相连；A阀门(12)与冷凝器(2)相连，H阀门(20)与热水出口(22)、冷凝器(2)和B阀门(13)相连，B阀门(13)与冷凝器(2)和C阀门(14)、B循环泵(10)相连，G阀门(18)与A换热器(4)、D阀门(15)和B换热器(5)相连，D阀门(15)与C循环泵(23)和F阀门(17)相连，E阀门(16)与B循环泵(10)相连，F阀门(17)与D阀门(15)和C循环泵(23)相连，C循环泵(23)与I阀门(21)、吸收器(3)、D阀门(15)、F阀门(17)和能源塔(6)相连，B循环泵(10)与E阀门(16)、B阀门(13)和C阀门(14)相连，H阀门(20)与热水出口(22)和B阀门(13)相连，I阀门(21)与热水入口(27)、吸收器(3)和C循环泵(23)相连，其内部循环工质采用A工质、B工质、C工质和D工质；驱动热源为热水、蒸气或烟气。


2.根据权利要求1所述的一种空气源超级热泵，其特征在于：内部循环工质包括A工质、B工质、C工质和D工质；其中，A工质为醇类有机物或氟利昂；B工质为氨、醇类有机物、氟利昂或水；C工质为氟利昂或二氧化碳；D工质为水或者醇类有机物。


3.根据权利要求2所述的一种空气源超级热泵，其特征在于：所述醇类有机物为甲基吡喀烷酮、甲醇、乙醇、乙二醇、二氟乙醇或六氟异丙醇。


4.根据权利要求1所述的一种空气源超级热泵，其特征在于：所述B换热器(5)完成冷水、C工质和D工质的热量交换过程；所述能源塔(6)为热源塔或表冷器。


5.一种空气源超级热泵的运行方式，其特征在于，采用以下三种运行方式满足制热或者制冷需求：
一，同时制热和制冷方式：
该运行方式下关闭B阀门(13)、C阀门(14)、D阀门(15)和C循环泵(23)，开启I阀门(21)、H阀门(20)、A阀门(12)、E阀门(16)、F阀门(17)和B循环泵(10)，开启A压缩机(7)和B压缩机(8)，热水依次经过热水入口(27)、吸收器(3)、冷凝器(2)和热水出口(22)；冷水依次经过冷水入口(24)、B换热器(5)和冷水出口(25)；A工质和B工质的混合工质依次经过C换热器(11)、吸收器(3)、A循环泵(9)和再生器(1)进行循环；B工质依次经过A压缩机(7)、冷凝器(2)、A阀门(12)、A换热器(4)和吸收器(3)；C工质依次经过B压缩机(8)、A换热器(4)、G阀门(18)和B换热器(5)进行循环；D工质依次经过B循环泵(10)、E阀门(16)、B换热器(5)、F阀门(17)和能源塔(6)进行循环；该运行方式原理为：...

【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