一种空气源热泵高温热水供应系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种空气源热泵高温热水供应系统，包括制冷剂流路和水流路；制冷剂流路包括制冷剂主路、制冷剂支路；制冷剂主路包括多个第一制冷剂管将压缩机、蒸汽冷却器、冷凝器、再冷器、节流阀、蒸发器、回热器依次连接；制冷剂支路包括多个第二制冷剂管和设于制冷剂入口端的制冷剂截止阀，多个第二制冷剂管将回热器与冷凝器并联设置；水流路包括水流主路、水流支路、进水路和出水路；水流主路包括多个第一水管将水箱、水泵、冷凝器、蒸汽冷却器依次连接；水流支路包括第二水管、第三水管和三通换向阀。该系统在多种模式工作下压比恒定，压缩机压比不高且为单级压缩，采用梯级升温方式，系统能效高，可调中高温热水，满足不同水温需求。需求。需求。

【技术实现步骤摘要】
一种空气源热泵高温热水供应系统


[0001]本专利技术属于高温热泵领域，用于工业生产过程中的高温热水供应，尤其涉及一种空气源热泵高温热水供应系统。

技术介绍

[0002]在国家新能源和双碳战略大背景下，热泵产业有着广阔的发展前景，发展电动热泵对于能源革命有着重大意义，热泵在低碳发展战略下将发挥不容忽视的作用。工业生产过程中，用热温度一般在60～150℃，相比于生活用热所需温度(60℃以下)更高，市场上现有高温热泵产品为提升能效，多采用多级压缩、复叠、补气增焓或超临界CO2制热方式，供应热水温度低于90℃且工作压力或压比高，高温热泵对压缩机的性能提出了更高要求。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术中的缺陷，本技术实施例提供了一种空气源热泵高温热水供应系统，以解决高温热泵能效低、压缩机所需压比及工作压力高、供应热水温度不能达100℃的问题，实现60℃～100℃可调中高温热水供应。本专利在热泵用压缩机常规压比下，即可实现60℃
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100℃可调中高温热水供应。本专利特点：系统在多种模式工作下压比恒定，压缩机压比不高且为单级压缩，市场上通用压缩机即可满足需求；水加热过程采用梯级升温方式，系统能效高；可制备60℃
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100℃可调中高温热水，满足工业用热水温度需求。
[0004]为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种空气源热泵高温热水供应系统，包括制冷剂流路和水流路；
[0005]所述制冷剂流路包括制冷剂主路和制冷剂支路；所述制冷剂主路包括多个第一制冷剂管将压缩机、蒸汽冷却器、冷凝器、再冷器、节流阀、蒸发器、回热器依次连接并形成循环回路；所述制冷剂支路包括多个第二制冷剂管和制冷剂截止阀，多个所述第二制冷剂管将所述回热器与所述冷凝器并联设置，所述制冷剂截止阀位于所述制冷剂支路的入口端；所述制冷剂截止阀用于在保温状态或补水状态下控制所述制冷剂支路呈闭合状态，在热水供应状态下控制所述制冷剂支路呈通路状态；
[0006]所述水流路包括水流主路、水流支路、进水路和出水路；所述水流主路包括多个第一水管将水箱、水泵、冷凝器、蒸汽冷却器依次连接；所述水流支路至少包括用于使水从所述蒸汽冷却器回流至所述水箱的第二水管，用于使水从所述冷凝器回流至所述水箱的第三水管，及位于所述第三水管和所述第二水管连接处的三通换向阀；所述三通换向阀用于在保温状态或补水状态下控制所述第二水管呈通路状态，所述第三水管呈闭合状态，在热水供应状态下控制所述第二水管呈闭合状态，所述第三水管呈通路状态。
[0007]进一步优选地，所述出水路包括与所述水流主路相连并接收从所述蒸汽冷却器流出的水的第四水管，与所述水箱相连并接收从所述水箱流出的水的第五水管，所述第四水管与所述第五水管共同连接至主出水管，所述第四水管、第五水管和主出水管的连接处设有调节阀。
[0008]优选地，所述进水路包括用于水流入所述再冷器的第六水管，所述第六水管上设有截止阀，用于水从所述再冷器流入所述水流主路的第七水管，且所述第七水管与所述水流主路的连接处位于所述水泵与所述水箱间，使从所述第七水管中流出的水和所述水箱中流出的水能汇合后进入所述水泵。
[0009]进一步优选地，所述第七水管上设有止回阀。
[0010]其中，在保温状态时：所述制冷剂截止阀控制所述制冷剂支路呈闭合状态，使制冷剂流经所述压缩机、蒸汽冷却器、冷凝器、再冷器、节流阀、蒸发器、回热器，再流回至所述压缩机；所述三通换向阀切换至所述第二水管呈通路状态，所述第三水管呈闭合状态，所述截止阀、所述调节阀呈关闭状态，使所述水箱中的水在所述水泵的驱动下流经所述冷凝器、蒸汽冷却器后流回至所述水箱；
[0011]在补水状态时：所述制冷剂截止阀控制所述制冷剂支路呈闭合状态，使制冷剂流经所述压缩机、蒸汽冷却器、冷凝器、再冷器、节流阀、蒸发器、回热器，再流回至所述压缩机；所述三通换向阀切换至所述第二水管呈通路状态，所述第三水管呈闭合状态，所述调节阀呈关闭状态，所述截止阀呈打开状态，使水从所述第六水管流经所述再冷器、第七水管，预热加温后与从所述水箱中流出的水混合，在所述水泵的驱动下流经所述冷凝器、蒸汽冷却器后流回至所述水箱；
[0012]在热水供应状态时：所述制冷剂截止阀控制所述制冷剂支路呈通路状态，使制冷剂流经所述压缩机、蒸汽冷却器后分为两路，一路流经所述冷凝器，另一路流经所述回热器，两路汇合后流入所述再冷器、并经所述节流阀、蒸发器、回热器，再流回至所述压缩机；所述三通换向阀切换至所述第二水管呈闭合状态，所述第三水管呈通路状态，所述截止阀、所述调节阀呈打开状态，使水从所述第六水管流经所述再冷器、第七水管，预热加温后与从所述水箱中流出的水混合，在所述水泵的驱动下流经所述冷凝器后分为两路，一路流经所述第三水管流回至所述水箱，另一路流经所述蒸汽冷却器，再通过所述第四水管，并与所述第五水管中的水经调节阀的控制进入所述主出水管流出。
[0013]由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
[0014]1.本技术中制冷剂流路包括制冷剂主路和制冷剂支路，通过制冷剂截止阀在热水供应模式下使制冷剂支路呈通路状态，从而使回热器中低压饱和汽态制冷剂与高温高压两相流制冷剂换热，使得低压汽态制冷剂过热至中温(约60℃)，并在压缩机作用下，升至高压且110℃以上温度，高温汽态制冷剂与中温热水逆流换热后，中温热水能升温至100℃高温，压缩机压比不高且为单级压缩；在保温状态和补水状态下，制冷剂支路呈闭合状态，回热器不参与换热。
[0015]2.通过三通换向阀控制水流支路中第二水管或第三水管呈通路状态，在保温模式和补水模式下，使第二水管开启，第三水管关闭，保证制冷剂在高压冷凝时有充足的换热面积；在热水供应模式下，第三水管开启，第二水管关闭，旁通部分中温热水，减少流经蒸汽冷却器的水流量，保证热水升温至 100℃高温。
[0016]3.在热水供应模式下，再冷器将常温水预热，蒸发器将预热后的水加热至中温(约60℃)，蒸汽冷却器将中温(约60℃)热水加热至高温(100℃)，采用梯级升温方式，提高系统能效。
[0017]4.再冷器在保温模式下不换热，在补水模式和热水供应模式下，再冷器中制冷剂
与常温水逆流换热，使得热水升温的同时，保证制冷剂过冷，增加制冷剂单次循环时在蒸发器低压蒸发的焓差，提高系统能效。
[0018]5.该系统具有保温模式、补水模式、热水供应模式。在保温模式下，通过蒸发器从外界环境中吸收热量，并通过闭式循环水路，可抵消水箱向外界散失的热量；补水模式可针对用户使用中温(约60℃)热水供应时，向水箱补充水量；热水供应模式可向用户供应中高温(60℃～100℃)热水。
[0019]6.出水路由第四水管、第五水管共同连接至主出水管，并在第四水管、第五水管和主出水管的连接处设置调节阀，通过调节阀调节第四水管、第五水管中不同温度的水流量，以满足用户对60℃～100℃间不同温度热水的需求。
[0020]7.在第七水管上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气源热泵高温热水供应系统，其特征在于：包括制冷剂流路和水流路；所述制冷剂流路包括制冷剂主路和制冷剂支路；所述制冷剂主路包括多个第一制冷剂管将压缩机、蒸汽冷却器、冷凝器、再冷器、节流阀、蒸发器、回热器依次连接并形成循环回路；所述制冷剂支路包括多个第二制冷剂管和制冷剂截止阀，多个所述第二制冷剂管将所述回热器与所述冷凝器并联设置，所述制冷剂截止阀位于所述制冷剂支路的入口端；所述制冷剂截止阀用于在保温状态或补水状态下控制所述制冷剂支路呈闭合状态，在热水供应状态下控制所述制冷剂支路呈通路状态；所述水流路包括水流主路、水流支路、进水路和出水路；所述水流主路包括多个第一水管将水箱、水泵、冷凝器、蒸汽冷却器依次连接；所述水流支路包括用于使水从所述蒸汽冷却器回流至所述水箱的第二水管，用于使水从所述冷凝器回流至所述水箱的第三水管，及位于所述第三水管和所述第二水管连接处的三通换向阀；所述三通换向阀用于在保温状态或补水状态下控制所述第二水管呈通路状态，所述第三水管呈闭合状态，在热水供应状态下控制所述第二水管呈闭合状态，所述第三水管呈通路状态。2.根据权利要求1所述的空气源热泵高温热水供应系统，其特征在于：所述出水路包括与所述水流主路相连并接收从所述蒸汽冷却器流出的水的第四水管，与所述水箱相连并接收从所述水箱流出的水的第五水管，所述第四水管与所述第五水管共同连接至主出水管，所述第四水管、第五水管和主出水管的连接处设有调节阀。3.根据权利要求2所述的空气源热泵高温热水供应系统，其特征在于：所述进水路包括用于水流入所述再冷器的第六水管，所述第六水管上设有截止阀，用于水从所述再冷器流入所述水流主路的第七水管，且所述第七水管与所述水流主路的连接处位于所述水泵与所述水箱间，使从所述第七水管中流出的水和所述水箱中流出的水能汇合后进入所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，迟永军，孟二林，涂俊，
申请(专利权)人：康特苏州能源环境设备有限公司，
类型：新型
国别省市：