自耦合热泵制造技术

本发明专利技术公开了一种自耦合热泵，它由压缩机构、第一四通阀、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第一节流机构、第二节流机构、第一单向阀、高温水箱、蓄热水箱、循环水泵、蓄热水泵、三通流向控制阀和循环管等组成；蓄热水箱出口端依次通过蓄热水泵入口端、蓄热水泵出口端、第二换热器水侧入口端、第二换热器水侧出口端与蓄热水箱入口端相连；高温水箱出口端依次通过循环水泵入口端、循环水泵出口端、第三换热器水侧入口端、第三换热器水侧出口端、三通流向控制阀入口端、三通流向控制阀的直流出口端与高温水箱入口端相连，其特点是：能充分发挥换热器的换热能力，避免制冷剂

【技术实现步骤摘要】
自耦合热泵


[0001]本专利技术涉及一种自耦合热泵，属于制冷


技术介绍

[0002]由于环保和节能的需要，目前热泵作为供热系统的热源在工业、农业和民用领域获得了大规模的应用，但由于技术的局限，单级压缩热泵的供热温度不高，特别是在严寒和寒冷地区使用单级压缩的空气源热泵很难获得较高的供热温度，而如果希望要获得较高供热温度，目前一般是采用复叠式热泵，或空气源热泵+水源热泵通过水系统耦合在一起的两级升温的热泵系统；这两种热泵都包含两套热泵系统，系统都比较复杂，初投资较高；
[0003]本专利技术申请人于2016年03月30日获得的授权、专利号为201110462200.5的专利技术专利的权利要求7通过增加一个四通阀，就构成了一种多功能热泵，其系统组成如图5所示，在图5所示系统中通过增加高温水箱、循环水泵、蓄热水箱、蓄热水泵，可以构成一种自耦合热泵，其系统组成如图6所示，当该种热泵系统以室外空气作为低温热源，用于生产热水时，其特点是：它只有一套热泵系统，但在蓄热水箱的辅助作用下，却具有空气源热泵和水源热泵两种运行模式，即工作时，既可以在空气源热泵运行模式下工作，也可以在水源热泵运行模式下工作，在两种运行模式之间可以自由切换；因此，也可以像复叠式热泵、空气源热泵+水源热泵耦合系统一样，使用单级压缩就能够获得较高供热温度。
[0004]其具体的工作原理如下：
[0005]如图6所示，当该热泵系统用于生产生活热水，且系统初次工作时，先给高温水箱、蓄热水箱充满自来水，该热泵系统先在空气源热泵运行模式下工作，利用第一换热器3从室外空气中吸热，通过第二换热器6、第三换热器8分别加热蓄热水箱30和高温水箱20中的自来水，当蓄热水箱30中的自来水被加热至设定值(例如：35度)时，则系统切换至水源热泵运行模式，以蓄热水箱30作为低温热源，自耦合热泵从蓄热水箱30的热水中吸热，对高温水箱20中的热水继续加热；至到高温水箱20中的热水温度达到要求值为止，在水源热泵运行模式下，第一换热器3不工作，与其相配的第一节流机构5关闭。
[0006]在上述的工作原理下，自耦合热泵利用蓄热水箱30的蓄热、释热，可以将高温水箱20中的热水加热到所需要的较高温度，实现复叠式热泵、空气源热泵+水源热泵耦合系统的功能，但该热泵系统更简单，当有峰谷电价可利用时，经济性也很好。特别适应于生活热水系统，以及间歇供暖建筑(例如：学校、办公建筑等)。
[0007]类似的自耦合热泵系统方案还有本专利技术申请人于2016年03月30日获得的授权、专利号为201110462200.5的专利技术专利的权利要求5通过增加高温水箱、循环水泵、蓄热水箱、蓄热水泵所构成的系统，如图7所示；图7所示系统中的制冷剂环路与权利要求5的唯一区别是没有第三节流机构7。
[0008]如图6、7所示的自耦合热泵在运行过程中存在的问题是：在第一次运行时，由于蓄热水箱30和高温水箱20中的水温都为环境温度下的温度，很低；因此在空气源热泵运行模式下工作时，可以同时利用第二换热器6、第三换热器8分别加热蓄热水箱30和高温水箱20
中的自来水，但在自耦合热泵后续的连续工作过程中，经过水源热泵运行模式下的加热，高温水箱20的水温已经很高，因此在利用空气源热泵运行模式对蓄热水箱30中的水再进行加热时(即：蓄热)，就不可能同时对高温水箱20中的热水进行加热，此时，第三换热器8要停止工作，与其相配的第三节流机构7关闭，即在自耦合热泵的连续工作过程中的空气源热泵运行模式下，第三换热器8会不工作，处于闲置状态，使第三换热器8的换热能力没有得到有效利用，同时也会使运行模式切换时，控制复杂，另外，空气源热泵运行模式下对第一换热器3进行化霜时，要从高温水箱20中吸热，使高温水箱20中的供水温度不稳定，且使用高温水箱20中的较高温度热水作为化霜的热源，化霜过程的能耗更大。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种能避免制冷剂
‑
水换热器闲置，能充分利用制冷剂
‑
水换热器的换热能力，缩短蓄热时间，且能使热泵系统控制更简单、更节能的自耦合热泵。
[0010]为了克服上述技术存在的问题，本专利技术解决技术问题的技术方案是：
[0011]1、一种自耦合热泵，包括压缩机构(1)、第一四通阀(70)、第二四通阀(80)、第一换热器(3)、第二换热器(6)、第三换热器(8)、第一节流机构(5)、第二节流机构(4)、第三节流机构(7)、第一单向阀(21)、高温水箱(20)、蓄热水箱(30)、循环水泵(9)和蓄热水泵(10)，
[0012]所述第一四通阀(70)的高压节点(71)通过第六十管道(60)与压缩机构(1)出口端相连，所述第二四通阀(80)的高压节点(81)通过第五十九管道(59)与第六十管道(60)相连，所述第一四通阀(70)的低压节点(73)通过第六十五管道(65)与所述第二四通阀(80)的低压节点(83)相连，所述第一四通阀(70)两个换向节点中的任意一个换向节点(74)依次通过第六十四管道(64)、第二换热器(6)、第二节流机构(4)、第五十七管道(57)、第一节流机构(5)、第一换热器(3)、第六十七管道(67)与所述第二四通阀(80)两个换向节点中的任意一个换向节点(84)相连；
[0013]所述第二四通阀(80)的另一个换向节点(82)依次通过第六十六管道(66)、第三换热器(8)、第三节流机构(7)、第五十二管道(52)与第五十七管道(57)相连，所述第一四通阀(70)的另一个换向节点(72)依次通过第六十一管道(61)、第一单向阀(21)入口端、第一单向阀(21)出口端与第六十六管道(66)相连，所述压缩机构(1)入口端通过第六十三管道(63)与第六十五管道(65)相连，
[0014]所述高温水箱(20)出口端依次通过循环水泵(9)入口端、循环水泵(9)出口端、第三换热器(8)水侧入口端、第三换热器(8)水侧出口端与高温水箱(20)入口端相连，所述蓄热水箱(30)出口端依次通过蓄热水泵(10)入口端、蓄热水泵(10)出口端、第二换热器(6)水侧入口端、第二换热器(6)水侧出口端与蓄热水箱(30)入口端相连；
[0015]其特征是：所述自耦合热泵还包括三通流向控制阀(25)、循环管(40)；所述三通流向控制阀(25)入口端与第三换热器(8)水侧出口端相连，所述三通流向控制阀(25)的直流出口端(31)与高温水箱(20)入口端相连，所述三通流向控制阀(25)的旁流出口端(32)与第二换热器(6)水侧出口端和蓄热水箱(30)入口端之间的管道相连；所述循环管(40)一端与蓄热水箱(30)出口端和蓄热水泵(10)入口端之间的管道相连，所述循环管(40)另一端与高温水箱(20)出口端和循环水泵(9)入口端之间的管道相连。
[0016]2、一种自耦合热泵，包括压缩机构(1)、第一四通阀(70)、第二四通阀(80)、第一换
热器(3)、第二换热器(6)、第三换热器(8)、第一节流机构(5)、第二节流机构(4)、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自耦合热泵，包括压缩机构(1)、第一四通阀(70)、第二四通阀(80)、第一换热器(3)、第二换热器(6)、第三换热器(8)、第一节流机构(5)、第二节流机构(4)、第三节流机构(7)、第一单向阀(21)、高温水箱(20)、蓄热水箱(30)、循环水泵(9)和蓄热水泵(10)，所述第一四通阀(70)的高压节点(71)通过第六十管道(60)与压缩机构(1)出口端相连，所述第二四通阀(80)的高压节点(81)通过第五十九管道(59)与第六十管道(60)相连，所述第一四通阀(70)的低压节点(73)通过第六十五管道(65)与所述第二四通阀(80)的低压节点(83)相连，所述第一四通阀(70)两个换向节点中的任意一个换向节点(74)依次通过第六十四管道(64)、第二换热器(6)、第二节流机构(4)、第五十七管道(57)、第一节流机构(5)、第一换热器(3)、第六十七管道(67)与所述第二四通阀(80)两个换向节点中的任意一个换向节点(84)相连；所述第二四通阀(80)的另一个换向节点(82)依次通过第六十六管道(66)、第三换热器(8)、第三节流机构(7)、第五十二管道(52)与第五十七管道(57)相连，所述第一四通阀(70)的另一个换向节点(72)依次通过第六十一管道(61)、第一单向阀(21)入口端、第一单向阀(21)出口端与第六十六管道(66)相连，所述压缩机构(1)入口端通过第六十三管道(63)与第六十五管道(65)相连，所述高温水箱(20)出口端依次通过循环水泵(9)入口端、循环水泵(9)出口端、第三换热器(8)水侧入口端、第三换热器(8)水侧出口端与高温水箱(20)入口端相连，所述蓄热水箱(30)出口端依次通过蓄热水泵(10)入口端、蓄热水泵(10)出口端、第二换热器(6)水侧入口端、第二换热器(6)水侧出口端与蓄热水箱(30)入口端相连；其特征是：所述自耦合热泵还包括三通流向控制阀(25)、循环管(40)；所述三通流向控制阀(25)入口端与第三换热器(8)水侧出口端相连，所述三通流向控制阀(25)的直流出口端(31)与高温水箱(20)入口端相连，所述三通流向控制阀(25)的旁流出口端(32)与第二换热器(6)水侧出口端和蓄热水箱(30)入口端之间的管道相连；所述循环管(40)一端与蓄热水箱(30)出口端和蓄热水泵(10)入口端之间的管道相连，所述循环管(40)另一端与高温水箱(20)出口端和循环水泵(9)入口端之间的管道相连。2.一种自耦合热泵，包括压缩机构(1)、第一四通阀(70)、第二四通阀(80)、第一换热器(3)、第二换热器(6)、第三换热器(8)、第一节流机构(5)、第二节流机构(4)、第三节流机构(7)、第一单向阀(21)、高温水箱(20)、蓄热水箱(30)、循环水泵(9)和蓄热水泵(10)，所述第一四通阀(70)的高压节点(71)通过第六十管道(60)与压缩机构(1)出口端相连，所述第二四通阀(80)的高压节点(81)通过第五十九管道(59)与第六十管道(60)相连，所述第一四通阀(70)的低压节点(73)通过第六十五管道(65)与所述第二四通阀(80)的低压节点(83)相连，所述第一四通阀(70)两个换向节点中的任意一个换向节点(74)依次通过第六十四管道(64)、第二换热器(6)、第二节流机构(4)、第五十七管道(57)、第一节流机构(5)、第一换热器(3)、第六十七管道(67)与所述第二四通阀(80)两个换向节点中的任意一个换向节点(84)相连；所述第二四通阀(80)的另一个换向节点(82)依次通过第六十六管道(66)、第三换热器(8)、第三节流机构(7)、第五十二管道(52)与第五十七管道(57)相连，所述第一四通阀(70)的另一个换向节点(72)依次通过第六十一管道(61)、第一单向阀(21)入口端、第一单向阀(21)出口端与第六十六管道(66)相连，所述压缩机构(1)入口端通过第六十三管道(63)与
第六十五管道(65)相连，所述高温水箱(20)出口端依次通过循环水泵(9)入口端、循环水泵(9)出口端、第三换热器(8)水侧入口端、第三换热器(8)水侧出口端与高温水箱(20)入口端相连，所述蓄热水箱(30)出口端依次通过蓄热水泵(10)入口端、蓄热水泵(10)出口端、第二换热器(6)水侧入口端、第二换热器(6)水侧出口端与蓄热水箱(30)入口端相连；其特征是：所述自耦合热泵还包括第一流向控制阀(23)、第二流向控制阀(24)和循环管(40)；所述第二流向控制阀(24)一端与第三换热器(8)水侧出口端相连，所述第二流向控制阀(24)另一端与高温水箱(20)入口端相连；所述第一流向控制阀(23)一端与第二流向控制阀(24)和第三换热器(8)水侧出口端之间的管道相连，所述第一流向控制阀(23)另一端与第二换热器(6)水侧出口端和蓄热水箱(30)入口端之间的管道相连；所述循环管(40)一端与蓄热水箱(30)出口端和蓄热水泵(10)入口端之间的管道相连，所述循环管(40)另一端与高温水箱(20)出口端和循环水泵(9)入口端之间的管道相连。3.一种自耦合热泵，包括压缩机构(1)、第一四通阀(70)、第一换热器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雄，
申请(专利权)人：刘雄，
类型：发明
国别省市：