[發明專利]一種用熱泵提高能源綜合利用效率的方法及裝置

無效

• 申請號: 201210052506.8
• 申請日: 2012-03-02
• 公開（公告）號: CN102589194A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 劉小江
• 申請（專利權）人: 劉小江
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀;舒欣

技術領域

本發明涉及一種用熱泵提高能源綜合利用效率的方法及裝置。

背景技術

隨著人口數量的不斷增長和經濟的迅速發展，加劇了礦物能源的消耗和枯竭，同時給環境也帶來了較嚴重污染和破壞。為此，人們正以極大的努力去尋找能源的出路：一是節約能源，二是開發新能源。到目前為止，節能技術一方面以熱力學第一定律為基礎，從量方面著手，減少各種損失與浪費；另一方面從熱力學第二定律出發，從質的方面著手研究，利用低位能源（空氣、土地、水、太陽能、工業廢熱等）代替一部分高位能源（煤、石油、電能），以節約高位能源。因此，利用低位能源的熱泵技術已經引起人們重視。

熱泵技術經歷了一段非常艱難的發展過程，在目前無疑已經取得了重大突破。一些家庭、公共建筑物及廠房均已使用熱泵裝置，用于制冷、采暖和提供生活熱水。目前，熱泵主要用來解決100℃以下的低溫用能。據估算，歐洲在100℃以下的低溫用能方面的能耗約占總能耗的50%左右，而這些能耗主要用于建筑采暖。然而，在熱源溫度較低的情況下，把低溫熱源的熱量移到適合人們采暖的溫度環境時，壓縮機需加大其輸出功率，這樣不僅大大提高運行成本，而且也會降低其使用壽命。為了克服熱泵在環境溫度較低的情況下，其能效比急劇下降的問題，尤其在我國北方熱泵難以被應用的情況，科技工作者尋求多種方法，如采用多級壓縮或多熱源一體機等方式來解決上述問題。另一方面，近來出現的燃氣壁掛爐在滿足用戶采暖和生活熱水雙重需求的同時，還能減少對環境的污染，但其不足之處在于，夏季不能滿足用戶的制冷需求。如果把壁掛爐與空調結合成一個系統，不但可以降低環境壓力，還可以克服兩者的局限性，實現功能互補，集制冷、采暖和提供生活熱水三項功能于一身。

目前，該系統已研制成功并有樣機制造出來。該系統采用了熱泵空調的工作原理，設計為夏冬季兩檔，工作原理如下：

夏季檔：需要制冷時，接通系統電源，在空調四通閥的控制下，空調壓縮機產生的高壓介質通過儲水罐中高壓介質流道與儲水罐里的衛生水進行熱交換后，再經空調機外機膨脹后，形成低溫低壓介質，最后到板式換熱器中與室內冷暖系統介質進行熱交換，從而使末端系統（室內冷暖系統）溫度降低，實現制冷；同時，儲水罐可提供生活熱水。當儲水罐里生活用水的溫度較低時，空調壓縮機產生的高溫高壓介質與其換熱比較充分，空調機外機可以不用工作；當儲水罐里的生活用水溫度較高時，空調壓縮機產生的高溫高壓介質與其換熱不夠充分，空調外機則開始工作，高溫介質與室外空氣進行二次熱交換，從而達到室內制冷要求。

需制取生活熱水時，若在制冷模式下，當儲水罐里水溫達不到生活用水溫度要求時，則啟動壁掛爐，加熱儲水罐里的生活用水，使其達到所需溫度要求；若不在制冷模式下，則可直接啟動壁掛爐，加熱生活用水。

冬季檔：在冬季，若需啟動采暖與生活熱水系統時，生活熱水模式優先啟動。

（一）若系統中的空調機組為單冷機組，在需用生活熱水時，若儲水罐里的熱水溫度滿足不了要求，則將壁掛爐設置為衛浴狀態，同時停止空調水泵運行；當儲水罐里熱水的溫度滿足要求又有采暖要求時，將壁掛爐設置為采暖模式，同時啟動空調水泵。

（二）若系統中的空調機組為冷暖一體機，在需采暖時，若室外溫度高于5℃，采用空調機采暖，壁掛爐水泵不工作；若室外溫度低于5℃，采用壁掛爐采暖，空調機不工作。在需用生活熱水時，室內冷暖系統和壁掛爐水泵不工作，空調壓縮機產生的高溫高壓介質由四通閥相應出口進入板式換熱器，與冷暖系統中的介質進行熱交換，使冷暖系統中的介質溫度升高，經三通閥進入儲水罐與生活用水進行熱交換，從而使生活用水達到溫度要求；若上述壓縮機產生的高溫介質不能使生活用水滿足溫度要求，則同時啟動壁掛爐加熱冷暖系統中的介質，從而使生活用水達到溫度要求。

該熱泵技術雖然取得了進步，但熱泵的功能并沒有得到充分的發揮，能源綜合利用效率也有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用熱泵提高能源綜合利用效率的方法及裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

研究表明，在適當的熱源溫度和冷凝溫度（或者是使用溫度）相差不大的情況下，熱泵能效比是相當高的，而鍋爐是無法與其比擬的，一般鍋爐的效率只在85%左右，而熱泵的能效比卻可以達到500%以上；其次，熱能傳遞是需要溫差的，溫差越大熱能傳遞速度越快，傳遞的熱量也越多，據此，回流鍋爐熱媒介質的溫度越低越好，就可以使用戶末端設備中的熱媒介質獲得更多的熱量，而使鍋爐排出煙氣達到很低，就可以避免許多礦物燃料所產生的熱量浪費，使其得到極大利用。