[發明專利]一種空氣循環的閉式熱泵熱水制備方法

有效

• 申請號: 201810905342.6
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN108954820B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 蔣爽;王樹剛;李雙雙;杜偉
• 申請（專利權）人: 大連民族大學
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 李猛

本發明提供一種空氣循環的閉式熱泵熱水制備方法，該方法利用空氣/空氣換熱器和回熱器對空氣進行兩級預熱，然后通過第一空氣壓縮機和壓氣部件以及第二空氣壓縮機對空氣進行兩級壓縮，得到高溫空氣，通過換熱器完成對循環水的加熱，可在寒冷及嚴寒地區制備60℃以上建筑供暖用水及生活熱水。

技術領域

本發明涉及一種熱水制備方法，尤其涉及一種空氣循環的閉式熱泵熱水制備方法。

背景技術

現代社會工業排放以及大量使用化石能源燃燒采暖，導致北方地區近年來霧霾頻發。人們開始關注清潔能源的利用，其中熱泵設備是一種不會在當地產生污染且高效節能的設備，受到人們越來越多的青睞。然而，傳統的蒸汽壓縮電動熱泵多使用氟利昂類制冷劑，隨著人們對臭氧層保護的要求和對全球變暖關注程度越來越高，氯氟烴(CFCs)類制冷劑已被淘汰，用于過渡使用的HCFCs制冷劑也受到了越來越多的管制。此外，對于傳統的蒸汽壓縮式熱泵，存在制熱量與建筑熱負荷變化不一致的問題，當室外環境溫度下降，建筑熱負荷增加，但傳統蒸汽壓縮熱泵系統的制熱量反而大幅下降，效率非常低。目前新型制冷劑替代研究進展并不順利，能用于空調用途且滿足零ODP、低GWP的制冷劑屈指可數，僅包含一些易燃的碳氫化合物、有毒的氨以及價格昂貴的HFO類、二氧化碳等。與之形成對比的空氣是一種絕對天然、安全且免費的制冷劑，且具有優良的運行特性，因此使用空氣作為制冷劑的逆布雷頓循環(空氣循環)是傳統蒸汽壓縮循環的一種潛在的替代循環。普通空氣循環在制冷和低溫領域有多年的應用，但其效率低下，在熱泵領域鮮有應用。

發明內容

為了解決寒冷及嚴寒地區建筑供暖及生活熱水制備方式不足的問題，本發明提供一種空氣循環的閉式熱泵熱水制備方法，該方法通過兩級預熱和兩級壓縮提供高溫空氣，通過換熱器完成對循環水的加熱，可在寒冷及嚴寒地區制備60℃以上建筑供暖用水及生活熱水。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種空氣循環的閉式熱泵熱水制備方法，渦輪部件排氣端排出的空氣進入空氣/空氣換熱器中，與大氣環境中的空氣換熱，吸收熱量后的空氣經空氣管道進入回熱器中，與在空氣/水換熱器中換熱后的空氣進行換熱，進一步吸收熱量后由回熱器第一排氣端排出，之后分為兩路，第一路空氣進入第一空氣壓縮機，經壓縮升溫后由第一空氣壓縮機排氣端排出進入空氣三通；第二路空氣進入壓氣部件，經壓縮升溫后由壓氣部件排氣端排出，經空氣止回閥進入空氣三通；兩路空氣在空氣三通中混合后進入第二空氣壓縮機，經二級壓縮升溫后由第二空氣壓縮機排氣端排出，進入空氣/水換熱器的空氣管路，在空氣/水換熱器內釋放熱量，將流經空氣/水換熱器的循環水加熱，溫度降低后的空氣進入回熱器，在回熱器內進一步釋放熱量后進入渦輪部件，在渦輪部件內做功后變為低溫低壓的空氣，完成一個空氣循環。

熱水箱中的循環水在循環水泵的作用下，流經空氣/水換熱器，被空氣/水換熱器中的高溫高壓空氣加熱后通過水管路返回熱水箱。熱水箱的供水口接用戶生活熱水供水或者采暖熱水供水，回水口接自來水或者采暖熱水回水。當熱水箱內水溫達到設定值時，該裝置停止運行。

本發明的有益效果是：

1.本發明中第一空氣壓縮機與壓氣部件并聯，通過調節第一空氣壓縮機的運行頻率來調節渦輪壓氣部件中渦輪部件和壓氣部件的空氣流量比例，可以實現變工況運行條件下所述渦輪壓氣部件始終以較高效率運行，可有效節省運行費用；

2.本發明在壓氣部件和第一空氣壓縮機并聯對空氣進行一級壓縮的基礎上，設置第二空氣壓縮機對空氣進行二級壓縮，壓縮后的高溫空氣可以在寒冷及嚴寒地區制備60℃以上建筑供暖用水及生活熱水；

3.經過放熱后的空氣進入渦輪部件內做膨脹功，通過軸部件為壓氣部件提供動力，可有效節省運行費用；

4.本發明在壓氣部件排氣端的空氣管路上設置空氣止回閥，可以有效避免設備在啟動過程中第一空氣壓縮機的排氣進入壓氣部件，解決設備不能正常啟動的問題；