[發明專利]一種水路耦合復疊式低溫風冷熱泵系統

有效

• 申請號: 201710858752.5
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107477899B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 商萍君;陳利軍;陳武;王明星;高登山
• 申請（專利權）人: 無錫職業技術學院
• 主分類號: F25B7/00
• 分類號: F25B7/00;F25B41/20
• 代理公司: 無錫萬里知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32263
• 代理人: 李翀

技術領域

本發明涉及環境溫度調節設備領域，具體涉及一種水路耦合復疊式低溫風冷熱泵系統。

背景技術

熱泵作為解決供熱問題的替代手段，從技術和經濟角度都具有較大的優勢。熱泵技術是一種利用低品位的熱量，例如：空氣、水( 包括：地表水、地下水等)、太陽能、土壤、廢熱等熱量，轉換為高品位的熱量， 例如供暖的熱量。

目前，隨著社會經濟的發展，越來越多的風冷式熱泵機組被人們所采用。冷熱泵機組是由壓縮機、換熱器、節流器、吸熱器等裝置構成的一個循環系統。

冷媒在壓縮機的作用下在系統內循環流動。它在壓縮機內完成氣態的升壓升溫過程（溫度高達100℃），它進入換熱器后與風進行熱量交換，被冷卻并轉化為流液態，當它運行到吸熱器后，液態迅速吸熱蒸發再次轉化為氣態，同時溫度下降至零下20℃～30℃，這時吸熱器周邊的空氣就會源源不斷地將低溫熱量傳遞給冷媒。

冷媒不斷地循環就實現了空氣中的低溫熱量轉變為高溫熱量并加熱冷水過程。

目前，公開號為CN102022858A的中國專利公開了一種熱回收型風冷熱泵機組，它包括第一和第二制冷劑循環系統；第一制冷劑循環系統包括第一壓縮機、第一四通閥、第二四通閥、第一空氣側翅片式換熱器、空調側換熱器、第一氣液分離器、全熱回收換熱器、熱水循環水泵和保溫水箱以及閥；第二制冷劑循環系統包括第二壓縮機、第三四通閥、第四四通閥、第二空氣側翅片式換熱器、空調側換熱器、第三儲液器、第二氣液分離器、部分熱回收換熱器和保溫水箱以及閥。

這種熱回收型風冷熱泵機組雖然能夠保證熱量有效回收再利用，又保護環境免受熱污染、環保節能，但是它僅通過風冷系統進行熱交換，其使用范圍和制熱、制冷量范圍具有局限性，如果環境溫度極低，會影響其使用效果，熱回收的經濟性較低。

發明內容

本發明的目的是提供一種水路耦合復疊式低溫風冷熱泵系統，其具有能夠根據使用環境切換運行模式，實現穩定運行和經濟化熱回收的優點。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種水路耦合復疊式低溫風冷熱泵系統，包括風冷熱泵機組，所述風冷熱泵機組內設有水冷機組，風冷熱泵機組包括依次連接的風冷壓縮機、風冷翅片管換熱器、風冷蒸發器和風冷換熱器，水冷機組包括設于風冷翅片管換熱器底盤上依次串聯設置的水冷換熱器、水側蒸發器和水側冷凝器，以及分別與它們連通的水冷壓縮機，水側蒸發器與風冷換熱器通過第一水路管道并聯，水側冷凝器與風冷換熱器通過第二水路管道并聯連接，第一水路管道和第二水路管道上設有用于控制水路管道開閉的閥門組。

通過采用上述技術方案，可以將風冷熱泵機組和水冷熱泵的水路耦合，形成復疊式制冷系統。同時，風冷熱泵機組帶有風冷換熱器以實現熱回收功能，兩相配合能夠使其在高溫水源熱泵的工況下運行。

也能夠現夏季運行并聯制冷和并聯制熱，冬季運行風冷熱泵和水源熱泵的并聯制熱，還可以實現冬季運行風冷熱泵和水源熱泵的復疊式制熱運行。根據環境溫度的不同，有多達七種運行模式進行切換，尤其適用于極低環境溫度下提供可靠穩定的熱泵系統運行。如此整套系統可以實現最經濟化的熱回收，提供穩定的制冷、制熱作用。

進一步設置：所述水側蒸發器上連通有冷凍進水管和冷凍出水管，水側冷凝器上連通有熱出水管和熱進水管。

通過采用上述技術方案，需要制冷時，風冷熱泵機組和水冷機組均運行在空調制冷模式下，水冷蒸發器和風冷蒸發器提供冷凍出水，兩臺機組同時進行制冷并提供冷凍水。

進一步設置：所述第一水路管道連接熱出水管和冷凍進水管，第二水路管道連接熱進水管和冷凍出水管。

通過采用上述技術方案，風冷熱泵機組運行在制熱模式下，風冷換熱器提供進行制熱并提供熱水，并通過熱出水管和熱進水管將熱水輸送到水冷機組的水側蒸發器內；水冷冷水機組運行在制冷循環模式下，通過制冷循環，水冷機組的水側冷凝器可以提供更高溫度的熱水和更高的制熱量。

進一步設置：所述閥門組包括設置在第一水路管道上的水路蝶閥A和水路蝶閥B，還包括設置在第二水路管道上的水路蝶閥C和水路蝶閥D。

進一步設置：所述風冷換熱器的出水口連接在水路蝶閥A和水路蝶閥B之間，風冷換熱器的進水口連接在水路蝶閥C和水路蝶閥D之間。

進一步設置：所述風冷蒸發器的熱水進出口分別連通至水側冷凝器的熱出水管和熱進水管上，并分別通過水路蝶閥E和水路蝶閥F進行啟閉控制。