專利名稱：一種高溫熱泵制熱方法及裝置的制作方法
技術領域：
一種高溫熱泵制熱方法及裝置，更具體地說，它渋及制冷熱泵循環與熱管傳熱構成的聯合循環制熱方法和裝置的技術，它是新能源技術中一種綠色循環的可再生能源技術，屬于空調、制冷熱泵鍋爐供應熱能行業。
背景技術：
熱泵制熱技術屬于空調制冷科學技術領域，它是利用自然環境中的低溫熱能的技術。在熱泵標準工況的條件下，其供熱的溫度是陽！，凡是高于55°C的熱泵技術，在熱泵行業可以稱為高溫熱泵，目前高溫熱泵的供熱溫度一般是80 90°C，但是其能效比EER顯著的下降40 60% ；目前，制冷熱泵行業內的科學研究機構和企業內部科學創新都是堅持在現有的科學理論和熱泵循環的范圍內的創新，努力實現高溫的技術，其創新的理論和邏輯是兩級或者多級壓縮或者多級熱泵的組合、希望新的高溫熱泵的特殊工質出現。熱泵科學技術界的發展方向是研究高效的新型熱泵工質和新的熱泵循環(例如復合循環技術和理論)。熱泵行業這種狀態和能力，把熱泵技術限制在低溫45° 60°C熱能的應用范圍之內， 一般的熱水能源利用洗滌、沐浴、采暖，還不能應用于工業。目前，還沒有見到能效比EER > 4、溫度大于90° 250°C具有相應壓力的熱泵供應熱能技術的高溫熱泵技術、更沒有制冷熱泵循環與熱管組成的聯合循環高溫制熱技術-突破傳統制冷熱泵循環的技術。2008年5月歐洲議會依法律的形式把制冷熱泵確定為低碳經濟革命時代的新能源技術，制冷熱泵技術的發展進入一個歷史性轉折的新時代。以制冷熱泵技術為先鋒的熱能技術革命，正在蓬勃發展，它改變熱能的供應能源物質結構、能源技術、能源利用效率的格局和發展戰略；一般的熱能應用效率是小于1的衰減過程、不可再生的；然而，制冷熱泵技術的熱能應用是綠色循環并且可再生循環的熱能供應和應用技術、它的能效比大于4 6甚至更大-這是能源科學的奇跡，極大的推動熱能供應結構和技術及理論領域的翻天覆地的變革，其中最先進、核心、獨一無二的前沿是各種科學技術交叉的高溫熱泵技術-溫度在90°C 250°C具有相應壓力氣體或者液體的熱泵供應熱能技術。無論是制冷熱泵行業還是可再生的綠色循環的新能源行業都期待制冷熱泵制熱技術在高溫供熱方面有突破性的進步，改變以煤、油、液化氣、電為能源的供熱的歷史和結構；改寫用鍋爐生產熱能的獨一無二的歷史、使用高溫熱泵產品取代傳統鍋爐的地位，以400% 500%的能效比節約一次性消耗的礦物能源資源。目前，在以煤、油、液化氣、電資源為能源的供熱鍋爐，還沒有見到制冷熱泵型鍋爐供應熱能的技術和產品、更沒有能效比提高400% 500%的新能源制冷熱泵型鍋爐技術和產品。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、節能、降低成本能效比大、高溫的綠色新能源的熱泵制熱方法及裝置。為了解決上述的技術問題，本發明通過以下技術方案實現的高溫熱泵制熱方法
3及用這種方法設計的裝置。高溫熱泵制熱方法，包括液體制冷劑經蒸發器吸收外界低溫熱源的熱能變為氣體，氣體經壓縮機、進入冷凝換熱器并且變為液體同時放出熱能，液體進入儲液器、節流裝置，再次進入蒸發器的制冷熱泵循環，冷凝換熱器放出的熱能經中間介質的封閉循環傳遞給熱管換熱器及終端載熱介質的制熱方法。上面所述的高溫熱泵是終端載熱介質供熱溫度 90°C 250°C具有相應壓力的氣體或者液體；上面所述的高溫熱泵制熱是制冷熱泵與熱管換熱的聯合循環制熱方法；上面所述的冷凝換熱器中的熱能傳遞是由中間介質水或者工業載熱介質的封閉循環實現的；上面所述的終端載熱介質是在熱管換熱器的制熱端，終端載熱工質是水或者氣體或者工業油介質或者工藝過程的用熱能處理的工質；上面所述的液體制冷劑是環保的普通制冷工質；上面所述的外界低溫熱源是空氣源或者水源或者污水源或者工藝過程需要冷卻的工質；上面所述的聯合循環制熱是制冷熱泵循環產生的熱能經過中間介質水或者工業載熱介質的封閉循環傳遞給熱管換熱器，熱管換熱器把熱能從發生端傳遞到制熱端及終端載熱介質，終端載熱介質供應高溫具有壓力的熱能；上面所述的中間介質的封閉循環是0° 40°C的中間介質經入口進入冷凝換熱器并且升溫，從冷凝換熱器的出口經管道進入熱管換熱器發生端的進口，在熱管換熱器的發生端放熱降溫后，從熱管換熱器的出口經管道、泵、管道、冷凝換熱器的進口完成中間介質傳熱的封閉循環。高溫熱泵制熱裝置是用高溫熱泵制熱方法設計的，包括裝在機架(1)上的如下的各個部件蒸發換熱器( 、壓縮機( 、冷凝換熱器(4)、儲液器( 、節流裝置(6)、制冷劑完成制冷熱泵循環，冷凝換熱器的熱能傳遞給終端載熱介質(8)實現高溫供熱，上面所述的高溫熱泵制熱裝置是包括制冷熱泵裝置、中間介質封閉循環傳熱裝置、熱管換熱器；上面所述的中間介質封閉循環傳熱裝置是中間介質(1 經冷凝換熱器進口(9)、冷凝換熱器出口(10)、管道(11)進入熱管換熱器發生端進口(12)、從熱管換熱器發生端的出口(13)、 經管道進入泵(14)、管道、冷凝換熱器進口(9)實現中間介質(1 傳熱循環；上面所述的熱管換熱器是包括熱管發生端(16)、熱管制熱端(17)、隔板(18)分開中間介質(1 與終端載熱介質(8)，在熱管發生端(16)有中間介質的進口(1 及出口(1 分別連接管道 (11)、泵(14)、冷凝換熱器的進口(9)及出口(10)；上面所述的終端載熱介質⑶實現高溫供熱是載熱介質(8)安裝在熱管換熱器的制熱端(17)內、熱管制熱端(17)有終端載熱介質的出口(19)及進口 00)；上面所述的制冷熱泵裝置中的蒸發換熱器是低溫熱源能量轉換裝置或者制冰裝置或者冷水裝置；上面所述的熱管換熱器是終端載熱介質傳熱裝置或者是熱管與工藝過程中需要熱能相結合的裝置；本發明的有益結果是1，高溫90°C 250°C具有相應壓力的氣體或者液體的熱泵供應熱能技術的熱泵產品，改變煤油液化氣能源的鍋爐供熱的歷史；2，它比電鍋爐或者熱水器節能75 80% ；3，它是綠色循環的可再生新能源技術和產品，改變工業、農業、輕工業、醫療衛生、食品加工業等熱能的構成；4，提高熱泵循環的能效比；5，結構簡單、成本低、 機器壽命長；6，使用熱管/熱泵聯合循環，改造普通熱泵制熱技術，實現高溫熱泵供熱；在鍋爐行業是制冷熱泵型鍋爐、鍋爐的新品種。
圖1 一種高溫熱泵制熱裝置
圖中(1)機架，(2)蒸發換熱器，(3)壓縮機，(4)冷凝換熱器，(5)儲液器，(6)節流裝置，(7)制冷劑，⑶終端載熱介質，(9)冷凝換熱器進口，(10)冷凝換熱器出口，(11) 管道，(12)熱管換熱器發生端進口，(13)熱管換熱器發生端的出口，(14)泵，(15)中間介質，(16)熱管發生端，(17)熱管制熱端，(18)隔板，(19)熱管制熱端的出口，(20)熱管制熱端進口，
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明做進一步的描述，根據制冷熱泵的理論和循環的基本規律、以及它所具備的新能源的特點，采用常溫熱管技術進行一級匹配，終端的供熱溫度最大值是250°C具有相應壓力氣體或者液體的熱泵供應熱能技術，為了簡單、明了的說明問題、考慮應用量最大的需求，采用供熱溫度是90°C的對比例與實施例進行比較，比較的核心是節能減排效果-能效比的變化。對比例1 普通制冷熱泵裝置，包括普通環保制冷劑的循環系統中有蒸發器、壓縮機、冷凝器、儲液器、節流裝置、經冷凝器換熱的終端供熱介質。熱泵工況是蒸發溫度7°C， 冷凝供熱溫度(即終端供熱溫度)，進水溫度15°C，制冷工質R22，制熱量116KW，消耗電能32KW，能效比是3.6 ；對比例2 條件同對比例1，熱泵工況是蒸發溫度7°C，冷凝供熱溫度90°C (即終端供熱溫度)，進水溫度15°C，制冷工質R22，制熱量116KW，消耗電能46KW，能效比是2. 52 ；實施例1 在普通制冷熱泵裝置上進行技術改造，增加中間介質的封閉循環傳熱、 熱能從制冷熱泵循環傳遞給熱管換熱器的聯合循環高溫制熱裝置，包括裝在機架(1)上的如下的各個部件蒸發換熱器O)、壓縮機(3)、冷凝換熱器G)、儲液器(5)、節流裝置 (6)、制冷劑(7)完成制冷熱泵循環，冷凝換熱器的熱能傳遞給終端載熱介質(8)實現高溫供熱，上面所述的高溫熱泵制熱裝置是包括制冷熱泵裝置、中間介質封閉循環傳熱裝置、 熱管換熱器；上面所述的中間介質封閉循環傳熱裝置是中間介質(1 經冷凝換熱器進口 (9)、冷凝換熱器出口(10)、管道(11)進入熱管換熱器發生端進口(12)、從熱管換熱器發生端的出口(1 )、經管道進入泵(14)、管道、冷凝換熱器進口(9)實現中間介質(1 傳熱循環；上面所述的熱管換熱器是包括熱管發生端(16)、熱管制熱端(17)、隔板(18)分開中間介質(15)與終端載熱介質(8)，在熱管發生端(16)有中間介質的進口(12)及出口(13)) 分別連接管道(11)、泵(14)、冷凝換熱器的進口(9)及出口(10)；上面所述的終端載熱介質(8)實現高溫供熱是載熱介質(8)安裝在熱管換熱器的制熱端(17)內、經熱管制熱端 (17)的出口(19)及進口 00)；上面所述的制冷熱泵裝置中的蒸發換熱器是低溫熱源能量轉換裝置或者制冰裝置或者冷水裝置；上面所述的熱管換熱器是終端載熱介質傳熱裝置； 熱管換熱器是一個獨立傳熱裝置或者與泵(14)、管道(11) 一起組成一個獨立裝置。制冷劑通過儲液器加入制冷熱泵系統、中間介質通過泵的吸入口加入中間介質的封閉循環系統、 終端載熱介質加入熱管換熱器制熱端。實施例1的熱泵工況是蒸發溫度7°C，冷凝供熱溫度 300C，進水溫度15°C，制冷工質R22，制熱量116KW ；中間介質發表循環的工質是蒸餾水，進入冷凝器的溫度20°C，出冷凝器的溫度30°C，熱管換熱器的供熱溫度90°C，壓縮機和泵的總消耗電能是泵消耗1. 5KW、壓縮機消耗19. 2KW、二者之和是20. 7KW，其能效比EER = 5. 6 ；從對比例1與實施例1進行比較在熱泵循環、工質、制熱量相同的條件下，實施例1的工況變化，本發明的技術終端供熱溫度提高到高溫，其能效比是5. 6，比普通熱泵制熱的能效比3. 6提高155. 5% ；終端供熱溫度是90°C遠遠高于普通熱泵供熱溫度55°C ；從對比例2與實施例1進行比較對比例2是改變工況的對比例1，對比例2的能效比是2. 52， 對比例2與實施例1 二者的終端供熱溫度都是90°C，其能效比的差別更大，實施例1的能效比是5. 6而對比例2的能效比是2. 52，本發明的技術比對比例2普通熱泵終端供熱溫度相同時節能效果提高222%。上述事實說明，采用普通制冷熱泵循環與熱管制熱聯合循環的原理和技術是可以大幅度提高制冷熱泵循環的能效比，實現更大的節能減排。
權利要求
1.一種高溫熱泵制熱方法，液體制冷劑經蒸發器吸收外界低溫熱源的熱能變為氣體， 氣體經壓縮機、進入冷凝換熱器并且變為液體同時放出熱能，液體進入儲液器、節流裝置， 再次進入蒸發器的制冷熱泵循環，冷凝換熱器放出的熱能傳遞給終端載熱介質的制熱方法，其特征是，上面所述的高溫熱泵是終端載熱介質供熱溫度90°C 250°C具有相應壓力氣體或者液體；其特征是，上面所述的高溫熱泵制熱是制冷熱泵與熱管換熱的聯合循環制熱方法；其特征是，上面所述的冷凝換熱器中的熱能傳遞是由中間介質水或者工業載熱介質的封閉循環實現的；其特征是，上面所述的終端載熱介質是在熱管換熱器的制熱端，終端載熱介質是水或者氣體或者工業油介質或者工藝過程的用熱工質；其特征是，上面所述的液體制冷劑是環保的普通制冷工質；其特征是，上面所述的外界低溫熱源是空氣源或者水源或者污水源或者工藝過程需要冷卻的工質；
2.根據權利要求1所述的一種高溫熱泵制熱方法，其特征是，上面所述的聯合循環制熱是制冷熱泵循環產生的熱能經過水或者工業載熱介質封閉的中間循環傳遞給熱管換熱器，熱管換熱器把熱能從發生端傳遞到制熱端及終端載熱介質，終端載熱介質供應高溫具有壓力的熱能；
3.根據權利要求1或者2所述的一種高溫熱泵制熱方法，其特征是，上面所述的中間介質的封閉循環是0° 40°C的中間介質經入口進入冷凝換熱器并且升溫，從冷凝換熱器的出口經管道進入熱管換熱器發生端的進口，在熱管換熱器的發生端放熱降溫后，從熱管換熱器的出口經管道、泵、管道連接冷凝換熱器的進口完成中間介質傳熱的封閉循環；
4.一種高溫熱泵制熱裝置，包括裝在機架(1)上的蒸發換熱器O)、壓縮機(3)、冷凝換熱器(4)、儲液器( 、節流裝置(6)，制冷劑(7)完成制冷熱泵循環、冷凝換熱器的熱能傳遞給終端載熱介質(8)實現高溫供熱，其特征是，上面所述的高溫熱泵制熱裝置是包括制冷熱泵裝置、中間介質封閉循環傳熱裝置、熱管換熱器；其特征是，上面所述的中間介質封閉循環傳熱裝置是中間介質(1 經冷凝換熱器進口(9)、冷凝換熱器出口(10)、管道(11) 進入熱管換熱器發生端進口(12)、從熱管換熱器發生端的出口(13)、經管道進入泵(14)、 管道、冷凝換熱器進口(9)實現中間介質(1 傳熱循環；其特征是，上面所述的熱管換熱器是包括熱管發生端(16)、熱管制熱端(17)、隔板(18)分開中間介質(1 與終端載熱介質 (8)，在熱管發生端(16)有中間介質的進口 (12)及出口 (13)分別連接管道(11)、泵(14)、 冷凝換熱器的進口(9)及出口(10)；其特征是，上面所述的終端載熱介質(8)實現高溫供熱是載熱介質(8)安裝在熱管換熱器的制熱端(17)內、熱管制熱端(17)有終端載熱介質的出口 (19)及進口 (20)；
5.根據權利要求4所述的一種高溫熱泵制熱裝置，其特征是，上面所述的制冷熱泵裝置中的蒸發換熱器是低溫熱源能量轉換裝置或者制冰裝置或者冷水裝置；
6.根據權利要求4所述的一種高溫熱泵制熱裝置，其特征是，上面所述的熱管換熱器是終端載熱介質傳熱裝置或者是熱管與工藝過程中需要熱能相結合的裝置。
全文摘要
一種高溫熱泵制熱方法及裝置，它是新能源技術中一種綠色循環的可再生能源技術，屬于空調、制冷熱泵鍋爐供應熱能行業。高溫熱泵制熱裝置包括制冷熱泵裝置、中間介質封閉循環傳熱裝置、熱管換熱器；其中有蒸發器、壓縮機、冷凝器、儲液器、節流裝置、泵、管道、熱管換熱器、制冷劑、中間介質、終端載熱介質。0℃～40℃的中間介質在冷凝器換熱升溫后，經熱管傳熱，實現供熱溫度90℃～250℃具有相應壓力的熱泵供應熱能技術。有益結果是簡單、降低成本、提高能效比50％、制冷熱泵型鍋爐新品種。應用范圍冷源與熱能同時或者單獨需求的家庭、工農業、衛生醫療、食品加工業、機關學校、文化事業、商業餐飲等。
文檔編號F24H9/18GK102235745SQ201010157158
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月28日 優先權日2010年4月28日
發明者于喆, 于潤淇 申請人:于潤淇