[發明專利]回收蒸汽壓縮式熱泵機組冷凝熱熱水循環系統及使用方法

在審

• 申請號: 201810313320.0
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108895707A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 李紹勇;周姣;韓喜蓮;厚彩琴;蔡穎;王剛;馬兵善;楊蓉霞;麻宏強
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00;F25B13/00;F25B41/04;F25B49/02
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

1.回收蒸汽壓縮式熱泵機組冷凝熱熱水循環系統，其特征在于：熱水循環支路的保溫水箱（12）、板式換熱器（3）、熱水泵（8）和蒸汽壓縮式熱泵機組的水冷式冷凝器（4），通過第一手動截止閥（13）、第二手動截止閥（14）、第三手動截止閥（15）、第四手動截止閥（16）、第五手動截止閥（17）、止回閥（7）和過濾器（9）連接起來；

板式換熱器（3）和第一電磁兩通閥（A）、第二電磁兩通閥（B）、第三電磁兩通閥（C）、第四電磁兩通閥（D）、第五電磁兩通閥（E）和第六電磁兩通閥（F）及其管路構成VCHPU的制冷劑循環支路，其中第一電磁兩通閥（A）、第四電磁兩通閥（D）一個端口互聯后，再與VCHPU電磁四通換向閥（2）的一個端口相連；第四電磁兩通閥（D）、第二電磁兩通閥（B）一個端口互聯后，再與VCHPU水冷式冷凝器（4）的一個端口相連；第五電磁兩通閥（E）、第三電磁兩通閥（C）一個端口互聯后，再與VCHPU的蒸發器（6）的一個端口相連；第四電磁兩通閥（D）、第六電磁兩通閥（F）一個端口互聯后，再與VCHPU的膨脹閥（5）的一個端口相連。

2.根據權利要求1所述的回收蒸汽壓縮式熱泵機組冷凝熱熱水循環系統，其特征在于：保溫水箱（12）配置相應的能夠完成補水的軟化處理的電磁式軟化器（10）、能夠自動補水的浮球式進水調節閥（11）和能夠快速加熱的電加熱元件（23）。

3.根據權利要求1所述的回收蒸汽壓縮式熱泵機組冷凝熱熱水循環系統，其特征在于：保溫水箱（12）配置相應的溫度測量變送器（TT22），溫度控制器（TC20）和第七電磁兩通閥（21）；溫度測量變送器（TT22）、溫度控制器（TC20）能夠在VCHPU制冷模式下完成保溫水箱（12）的水溫測量和控制，溫度測量變送器（TT22）連續測量水溫，且將水溫信號上傳給溫度控制器（TC20），顯示水溫的大小；當水溫T≥60℃/T<60℃時，溫度控制器（TC20）發出控制指令START/STOP，開啟/關閉第七電磁兩通閥（21），及時將水溫為60℃熱水輸送至樓宇的熱水用戶處/循環升溫；同樣地，溫度測量變送器（TT22）、溫度控制器（TC20）能夠在VCHPU制熱模式下完成保溫水箱（12）的水溫測量和控制，溫度測量變送器（TT22）連續測量水溫，且將水溫信號上傳給溫度控制器（TC20），顯示水溫的大小；當水溫T≤10℃/T>16℃時，溫度控制器（TC20）發出控制指令START/STOP，運行/停止電加熱元件（23），迅速地將水溫由10℃加熱到16℃溫水的作用/循環降溫。

4.根據權利要求1所述的回收蒸汽壓縮式熱泵機組冷凝熱熱水循環系統，其特征在于：考慮到VCHPU在制冷工況和制熱工況下，流經水冷式冷凝器（4）的高溫高壓氣態制冷劑流量與流經水熱式蒸發器（4）的低溫低壓液態制冷劑流量的不同，因此熱水泵（8）需配備變頻控制器（29），實現對應的制冷工況和制熱工況下循環熱水和溫水的變流量調節；制熱工況下的水熱式蒸發器（4）就是制冷工況下的水冷式冷凝器（4）。

5.根據權利要求1所述的回收蒸汽壓縮式熱泵機組冷凝熱熱水循環系統，其特征在于：在夏季制冷和制取熱水模式時，隨著 60℃熱水的不斷輸出，保溫水箱（12）的水位H隨之不斷下降；當H<Hset時，浮球式進水調節閥（11）自動開啟，常溫自來水流經電磁式軟化器（10），經過軟化處理后，流入保溫水箱（12）與60℃熱水混合；直到H=Hset時，浮球式進水調節閥（11）自動關閉，補水進程結束。

6.回收蒸汽壓縮式熱泵機組冷凝熱熱水循環系統的使用方法，其特征在于，其步驟為：

（1）在VCHPU制冷模式下，提供樓宇中央空調系統在夏季所需的空調冷負荷，同時回收冷凝熱，制取熱水和輸送到樓宇用戶，滿足衛生，洗浴的熱水需求；

①VCHPU通電，VCHPU電磁四通換向閥（2）置于“制冷狀態”，第一電磁兩通閥（A）、第二電磁兩通閥（B）、第三電磁兩通閥（C）通電開啟，而第四電磁兩通閥（D）、第五電磁兩通閥（E）、第六電磁兩通閥（F）斷電關閉；同時，第一手動截止閥（13）、第四手動截止閥（16）、第五手動截止閥（17）開啟，而第二手動截止閥（14）、第三手動截止閥（15）關閉；啟動熱水泵（8），冷卻塔（26）和冷卻水泵（24）；

②制冷劑的循環過程為：壓縮機（1）排出的高溫高壓氣態制冷劑經電磁四通換向閥（2）、第一電磁兩通閥（A）進入板式換熱器（3），與保溫水箱（12）的低溫水進行熱交換，釋放大部分冷凝熱；然后經第二電磁兩通閥（B）進入水冷式冷凝器（4）再次釋放未被回收的殘余冷凝熱，由冷卻塔（26）排放到大氣環境中；完全冷凝后的液態制冷劑經過膨脹閥（5）的節流降壓后進入蒸發器（6），吸收中央空調系統循環冷凍水的熱量，產生空調冷負荷；然后變成低溫低壓的氣態制冷劑再次被吸入壓縮機（1），完成制冷劑循環；

③生活熱水的循環與制取過程為：在熱水泵（8）的機械循環作用下，初始溫度為15℃的溫水從保溫水箱（12）進入到板式換熱器（3）中，吸取壓縮機（1）排出的高溫高壓制冷劑釋放的大部分冷凝熱，獲得溫升后返回保溫水箱（12）；然后在熱水泵（8）的作用下再次流入板式換熱器（3），完成吸熱－溫升－混合的循環；

④在夏季制冷和制取熱水模式時，當保溫水箱（12） 內部水溫T ≥60℃時，溫度控制器（TC20）發出控制指令ON，開啟第七供水電磁兩通閥（21），將60℃熱水輸送至輸送到樓宇的熱水用戶處；當T <60℃時，溫度控制器（TC20）發出控制指令OFF，關閉第七供水電磁兩通閥（21），停止熱水供應和進行循環升溫；保溫水箱（12）內部水溫T控制規律，屬于雙位控制算法；

隨著60℃熱水的不斷輸出，保溫水箱（12）的水位H隨之不斷下降。當H低于設定水位值Hset時，即H<Hset，浮球式進水調節閥（11）自動開啟，常溫自來水流經電磁式軟化器（10），經過軟化處理后，流入保溫水箱（12）與60℃熱水混合，H逐漸回升；當H=Hset時，浮球式進水調節閥（11）自動關閉，補水進程結束。保溫水箱（12）的水位H控制規律，也屬于雙位控制算法；

（2）在VCHPU制熱模式下，提供樓宇中央空調系統在冬季所需的空調熱負荷；同時，間斷式加熱循環熱水，滿足蒸發器的運行需求；

①冬季制熱和循環溫水模式的初始化設置：VCHPU通電，VCHPU電磁四通換向閥（2）置于“制熱狀態”，第四電磁兩通閥（D）、第五電磁兩通閥（E）、第六電磁兩通閥（F）通電開啟，而第一電磁兩通閥（A）、第二電磁兩通閥（B）、第三電磁兩通閥（C）斷電關閉；同時，第二手動截止閥（14）、第三手動截止閥（15）開啟，而第一手動截止閥（13）、第四手動截止閥（16）、第五手動截止閥（17）關閉；啟動熱水泵（8），停止運行冷卻塔（26）和冷卻水泵（24）；

②制冷劑的循環過程為：壓縮機（1）排出的高溫高壓氣態制冷劑經電磁四通換向閥（2）首先進入蒸發器（6），此時做冷凝器使用，與中央空調系統的循環熱水進行熱交換，釋放大部分冷凝熱，產生空調熱負荷；然后第五經電磁兩通閥通（E）進入板式換熱器（3），與保溫水箱（12）的常溫水進行熱交換，釋放剩余的冷凝熱，經第六電磁兩通閥（F）通過膨脹閥（5）的節流降壓后進入水熱式蒸發器（4），制冷模式下的水冷式冷凝器（4），與由保溫水箱（12）、熱水泵（8）、板式換熱器（3）組成的循環水系統所提供的溫水進行熱交換，吸收溫水所釋放的熱量變成低溫低壓的氣態制冷劑；經第四電磁兩通閥通（D），被吸入壓縮機（1），完成制冷劑循環；

③溫水的循環過程為：在熱水泵（8）的機械循環作用下，初始溫度為12℃左右的常溫水從保溫水箱（12）進入到板式換熱器（3）中回收高溫高壓氣態制冷劑產生空調熱負荷后剩余的冷凝熱，獲得溫升后流入保溫水箱（12）；然后，經第三手動截止閥（15），進入水熱式蒸發器（4），制冷模式下的水冷式冷凝器4，與低溫低壓液態制冷劑進行熱交換，釋放熱量，導致一定的溫降后，再次進入板式換熱器（3），完成吸熱－溫升－釋熱－溫降的循環；

④在冬季制熱—循環溫水模式時，由于制冷劑吸熱汽化所需要的熱量比剩余的冷凝熱量大，VCHPU經過一段運行時間后，會導致保溫水箱（12）的水溫下降，從而使水熱式蒸發器（4）入口處的水溫也不斷降低；當保溫水箱（12）內部水溫T ≤ 10℃時，溫度控制器（TC20）發出控制指令START，啟動電加熱器（23）進行快速加熱和升溫，直到T=16℃時，溫度控制器（TC20）發出控制指令STOP，停止電加熱器（23）的運行；保溫水箱（12）內部水溫T控制規律，屬于雙位控制算法。