[實用新型]低水溫時段循環制熱的準直熱式熱泵裝置

有效

• 申請號: 201320568502.5
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN203615587U
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 郟松筠
• 申請（專利權）人: 郟松筠
• 主分類號: F24H4/02
• 分類號: F24H4/02;F24H9/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種熱泵裝置，尤其是一種高能效比、大制熱量、低冷媒冷凝壓力的低水溫時段循環制熱的準直熱式熱泵裝置。主要應用范圍為：空氣源熱泵熱水機、地源熱泵熱水機、水源熱泵熱水機等。?

背景技術

熱泵熱水機是目前各類熱水機中最節能的，相比電熱水器，平均能節省75%的電量，因此也是目前發展速度最快的，最有前途的產品。?

熱泵熱水機大致分為循環式和直熱式2種，各有其優缺點。?

循環式熱泵的運行模式是:通過循環水泵使水箱內的水流經熱泵主機的冷凝器，從熱泵冷凝器的冷媒中吸熱后，流回水箱，冷凝器的進出水溫差一般為5℃左右，連續循環運行，使水箱內的水溫逐步升高，直到達到目標溫度；因進出水溫差的存在,水箱內水溫達到目標溫度時，冷凝器的出水溫度高于目標溫度約5℃。循環式熱泵的優點是1、制作控制相對簡單，水流量較大，換熱較充分；2、在低水溫段（5～25℃）運行時冷凝壓力很低，制熱量大，能效比（COP）很高，相比直熱式熱泵平均制熱量增加約20%，平均能效比高約40%。缺點是1：在高水溫段能效比較低，制熱量較小。2：在高水溫段冷媒液化時的冷凝溫度和壓力很高，甚至高出壓縮機的規定的上限,嚴重影響壓縮機和系統的壽命，其中重要原因是循環式熱泵的冷媒液化時所對應的冷凝溫度比冷凝器的出水溫度高約3～5℃，而冷凝器的最高出水溫度又比目標溫度高5℃（進出水溫差），所以冷凝器的冷媒液化時所對應的最高冷凝溫度比目標溫度約高8～10℃；當熱泵的目標溫度為55℃～65℃時，冷媒液化時所對應的最高冷凝溫度約為65℃～75℃，?這樣往往導致在高水溫段冷凝器的冷凝溫度和壓力超過壓縮機的規定的上限，影響設備的安全與壽命；為保證設備的安全與壽命，則必須采用昂貴的所謂熱泵專用壓縮機。?

直熱式熱泵的運行模式是:從自來水管補入的低溫水經主機的冷凝器換熱后直接達到目標溫度，進入儲水水箱，即換熱器的出水溫度=目標溫度；流經冷凝器的水流量較小，為循環式模式水流量的1/3～1/20，根據不同的目標溫度和進水溫度，冷凝器的進出水溫差在15～55℃之間。直熱式熱泵的特點是：水流量小，進出水溫差大，冷媒和水逆向流動，冷凝器中過熱氣態冷媒的顯熱使水溫升高2-5℃；特別是在水流量較小、進出水溫差大、排氣溫度較高時，過熱氣態冷媒的顯熱能使水溫升高約5℃，結果是冷凝器中冷媒液化時所對應的冷凝溫度基本等于出水溫度也即目標溫度。優點是：1、出熱水時間短；水溫穩定；無冷熱水混合的弊端；在進水溫度較高、進出水溫差較小時，如進出水溫差小于20℃時，能效比一般高于循環式熱泵。2、同樣的目標溫度，因冷凝器中冷媒液化時所對應的冷凝溫度基本等于目標溫度，所以其冷媒液化時的最高冷凝溫度比循環式的最高冷凝溫度低約8～10℃，冷凝壓力也相應降低幾公斤，壓縮機能在規定的最高冷凝溫度和冷凝壓力范圍內工作。其缺點是：1、制作控制相對復雜；因水流量較小，熱交換不夠充分；還需要配備一價格較貴的電動水流量調節閥。2、冷凝器中冷媒液化時始終處于較高的冷凝溫度和冷凝壓力狀態，比循環式熱泵在低水溫段冷凝器中冷媒液化時所處的冷凝溫度和冷凝壓力要高得多。3、特別重要的缺陷是：在進出水溫差很大，如冬天進水溫度很低（10℃以下）時，其能效比和制熱量遠低于循環式熱泵在低水溫段的能效比和制熱量；其原因是冷媒液化時所對應的冷凝溫度基本等于出水溫度(也即目標溫度)，不?隨進水溫度降低而降低；如目標溫度為60℃，冷媒液化時所對應的冷凝溫度也為60℃，進水溫度低于10℃，系統以液化溫度為60℃的冷媒對低于10℃的冷水制熱，則偏離逆卡諾循環的程度太大，必然導致能效比和制熱量的嚴重降低，結果是相比循環模式在低水溫段制熱量減少約15%～20%，COP降低約40%～50%。?

實用新型內容

本實用新型針對循環式熱泵和直熱式熱泵的各自的優缺點，提出一種低水溫段循環制熱的準直熱式熱泵裝置，能具備循環式熱泵和直熱式熱泵二者的優點，同時避免二者的缺點，使裝置的能效比提高、最高冷媒冷凝溫度和壓力降低、壓縮機壽命延長、控制簡單、省去了現有直熱式熱泵所必需的電動水量調節閥。?