專利名稱：一種節能型多源二氧化碳熱泵熱水機組的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種ニ氧化碳熱泵系統，尤其是涉及一種能夠最大化利用自然資源的熱管、熱泵復合型熱水機組。
背景技術：
節能環保已成為當今社會的熱門話題。在制冷領域，由于CFCs制冷劑對臭氧層和大氣變暖的重要影響，ニ氧化碳這ー自然物質已普遍受到重視。ニ氧化碳具有無毒、不燃、成本低廉、ODP值為O、溫室效應很低等優點；且其跨臨界循環的放熱過程伴隨有較大溫度滑移，與水加熱時的溫升相匹配。同時ニ氧化碳的單位容積制冷量高。種種跡象表明，ニ氧化碳是ー種理想制冷劑。對于熱泵機組而言，國內外已相繼研制出ニ氧化碳熱泵機組，并得到廣泛使用，尤其是歐美和日本。另ー方面，太陽能、土壌源、 海水等是ー種自然能源，能夠提供大量的熱能，國內外學者已提出利用太陽能、土壌源等輔助制取熱水。但太陽能熱泵機組易受到天氣、季節等因素影響；土壤源熱泵的換熱性能受土壤的熱物性參數的影響較大，若單獨使用，會受到環境和地區因素的影響。此外，ニ氧化碳熱泵循環的臨界壓カ和臨界溫度很高，使得氣體冷卻器中的換熱溫差大，不可逆損失也大，降低了換熱性能。
發明內容本實用新型的目的是提供ー種利用多種天然能源、節能環保、換熱性能高的熱泵熱水機組。為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種節能型多源ニ氧化碳熱泵熱水機組，其包括熱水系統及多源系統、ニ氧化碳熱泵系統、熱管系統；所述的多源系統包括相并聯的多個熱源支路，每條所述的熱源支路上設置有熱源、控制該熱源支路的開閉及循環的閥門和第一液泵；所述的ニ氧化碳熱泵系統包括壓縮機，所述的壓縮機的出氣ロ經過氣體冷卻器、回熱器、節流機構、空氣源換熱器與氣液分離器的進ロ相連接，所述的氣液分離器的出口經過所述的回熱器與所述的壓縮機的進氣ロ相連接；所述的ニ氧化碳熱泵系統中的循環エ質為ニ氧化碳；所述的熱管系統包括相串聯的第二液泵、冷凝器、電磁閥；所述的熱管系統、所述的ニ氧化碳熱泵系統在低位熱源共用蒸發器中與所述的多源系統換熱；所述的熱水系統經過冷凝器與所述的熱管系統換熱、經過所述的氣體冷卻器與所述的ニ氧化碳熱泵系統換熱。優選的，所述的多源系統中的熱源包括太陽能、土壌源、水源中的ー種或幾種。優選的，所述的空氣源換熱器側設置有蒸發風機。優選的，所述的多源系統與所述的低位熱源共用蒸發器相連接的進ロ處設置有低位熱源溫度傳感器；所述的熱水系統的進水處設置有進水溫度傳感器。優選的，所述的空氣源換熱器為翅片管式蒸發器。優選的，所述的回熱器、所述的氣體冷卻器、所述的低位熱源共用蒸發器、所述的冷凝器為板式換熱器或套管式換熱器。由于上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點1、本實用新型采用多種熱源提供低位熱源，最大化利用自然能源，能夠適應不同地區、不同環境的要求制取熱水，適用性廣，節能環保；2、本實用新型采用多種天然可再生熱源，結合ニ氧化碳熱泵系統，具有優越的環保、經濟性等特點，符合環境的可持續發展的要求；3、本實用新型采用熱管系統與熱泵系統復合制取熱水，根據進水溫度和低位熱源溫度的狀況來切換系統模式運行，解決了熱負荷小時扔使用熱泵系統造成能源浪費的問題，節能高效；4、本實用新 型采用熱管系統與熱泵系統復合制取熱水，當熱管系統輔助熱泵系統運行時，熱管系統對進水預熱，可以有效地降低氣體冷卻器內的換熱溫差，減少不可逆熱損失，提高換熱效率。
附圖1為本實用新型的一種節能型多源ニ氧化碳熱泵熱水機組的示意圖。以上附圖中1、壓縮機；2、氣體冷卻器；3、回熱器；4、節流機構；5、空氣源換熱器；
6、低位熱源共用蒸發器；7、氣液分離器；8、蒸發風機；9、冷凝器；10、第二液泵；11、進水口 ；12、出水ロ ；13、電磁閥；14、閥門；15、閥門；16、閥門；17、低位熱源溫度傳感器；18、進水溫度傳感器；19、太陽能用液泵；20、土壌源用液泵；21、水源用液泵。
具體實施方式
以下結合附圖所示的實施例對本實用新型作進ー步描述。實施例一參見附圖1所示。一種節能型多源ニ氧化碳熱泵熱水機組，其包括熱水系統及多源系統、ニ氧化碳熱泵系統、熱管系統。多源系統包括相并聯的多個熱源支路，每條熱源支路上設置有熱源、控制該熱源支路的開閉及循環的閥門14、15、16和第一液泵。例如設置三條熱源支路，第一條熱源支路上的熱源采用太陽能，且該支路上的第一液泵為太陽能用液泵19 ;第二條熱源支路上的熱源采用土壌源，且該支路上的第一液泵為土壌源用液泵20 ;第三條熱源支路上的熱源采用水源，且該支路上的第一液泵為水源用液泵21，水源系統可為地下水、海水、生活污水、エ業廢水等。多源系統可單獨運行提供低位熱源，也可相互輔助。各支路閥門14、15、16根據不同地區不同環境進行切換，根據當地氣候、地形、環境等因素的不同，通過切換相應熱源支路的閥門14、15、16，來控制采用不同的熱源提供低位熱能。ニ氧化碳熱泵系統包括壓縮機1、氣體冷卻器2、回熱器3、節流機構4、空氣源換熱器5、設置于空氣源換熱器5側的蒸發風機8、氣液分離器7。ニ氧化碳熱泵系統中的循環エ質為ニ氧化碳。[0028]壓縮機I的出氣ロ與氣體冷卻器2的進ロ相連接，氣體冷卻器2的出ロ經回熱器3和節流機構4與空氣源換熱器5的進ロ相連接，空氣源換熱器5的出口與氣液分離器7的進ロ相連接，氣液分離器7的出口經過回熱器3與壓縮機I的進氣ロ相連接。空氣源換熱器5為翅片管式蒸發器。熱管系統包括相串聯的第二液泵10、冷凝器9、電磁閥13。熱管系統中的制冷劑可為R134a、混合エ質等。熱管系統、ニ氧化碳熱泵系統在低位熱源共用蒸發器6中與多源系統換熱。多源系統與低位熱源共用蒸發器6相連接的進ロ處設置有測量低溫熱源溫度的低位熱源溫度傳感器17。熱水系統的進水口 11處設置有測量進水溫度的進水溫度傳感器18，熱水系統由進水口 11經過冷凝器9與熱管系統換熱、經過氣體冷卻器9與ニ氧化碳熱泵系統換熱后在出水ロ 12獲得熱水。回熱器3、氣體冷卻器2、低位熱源共用蒸發器6、冷凝器9為板式換熱器或套管式換熱器。 ニ氧化碳熱泵系統與普通的ニ氧化碳熱泵系統相似，其回路依次經過壓縮機1、氣體冷卻器2、回熱器3、節流機構4、空氣源換熱器5、低位熱源共用蒸發器6、氣液分離器7。氣體冷卻器2的出口與低位熱源共用蒸發器6的出口經過回熱器3進行逆向熱交換，使液體過冷，氣體過熱，可以有效降低不可逆熱損失，提高換熱效率。熱管系統由第二液泵10驅動。冷凝器9位于熱水系統的進水口 11處，與進水進行熱交換。低位熱源共用蒸發器6由太陽能、水源、土壌源提供低位熱能，低位熱源共用蒸發器6向ニ氧化碳熱泵系統和熱管系統提供低位熱能。當陽光充足且足以給系統提供足夠的低位熱源時，僅利用以太陽能為熱源的熱源支路向系統供熱，只開啟該支路上的閥門14和太陽能用液泵19，而利用水源和土壌源的熱源支路上的閥門15、16關閉，蒸發風機8不啟動。當陽光不夠充足，特別是冬季季節，可以利用水源、土壌源、太陽能支路同時工作，而蒸發風機8不啟動。其中利用水源提供低位熱源時，可視地區而定，如靠海地區可以利用海水熱能，也可使用地下水等。當遇到陰雨天氣時，利用空氣源、土壌源、水源提供熱能，其余支路關閉。該多源系統能夠根據環境和地理位置的不同，最大化利用自然能源滿足供熱需求，節能效果好。在本實施例中，安裝有進水溫度傳感器18和低位熱源溫度傳感器17，分別測量進水溫度和低位熱源的溫度。求二者測得的溫度的差值r，且在系統控制器中預設有理論值T0。通過比較r和/；兩者的大小，控制熱泵系統和熱管系統的運行。當7> /；，且7值較大而需求熱負荷不太大時，熱管系統能夠提供足夠的熱量，這時壓縮機I停止啟動，第二液泵10打開，熱管系統單獨運行；當T>ん，需求熱負荷較大時，壓縮機I啟動，第二液泵10同時打開，熱管系統輔助熱泵系統運行，熱管系統可以為進水提供預熱，一定程度上減小氣體冷卻器2中的換熱溫差，降低不可逆熱損失，提高換熱效率；當進水溫度上升到一定值時，熱管系統已無法滿足系統要求，第二液泵10關閉，熱泵系統繼續運行;當,く &時，壓縮機I啟動，第二液泵10關閉，這時熱泵系統單獨運行。通過熱泵系統與熱管系統復合運行，可以有效的降低能耗，提聞換熱效率。本實施例中的ん值根據具體情況而定，可由生產廠商設定，也可由用戶自行設定。[0038]上述節能型多源熱泵熱水機組，利用多源系統提供低位熱能，并且可根據地區環境變化，通過閥門14、15、16控制各支路的運行，最大化利用天然能源，起到節能的效果；此夕卜，利用熱管系統和熱泵系統復合運行，提高換熱性能。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種節能型多源二氧化碳熱泵熱水機組，其特征在于其包括熱水系統及多源系統、二氧化碳熱泵系統、熱管系統；所述的多源系統包括相并聯的多個熱源支路，每條所述的熱源支路上設置有熱源、控制該熱源支路的開閉及循環的閥門和第一液泵；所述的二氧化碳熱泵系統包括壓縮機，所述的壓縮機的出氣口經過氣體冷卻器、回熱器、節流機構、空氣源換熱器與氣液分離器的進口相連接，所述的氣液分離器的出口經過所述的回熱器與所述的壓縮機的進氣口相連接；所述的二氧化碳熱泵系統中的循環工質為二氧化碳；所述的熱管系統包括相串聯的第二液泵、冷凝器、電磁閥；所述的熱管系統、所述的二氧化碳熱泵系統在低位熱源共用蒸發器中與所述的多源系統換熱；所述的熱水系統經過冷凝器與所述的熱管系統換熱、經過所述的氣體冷卻器與所述的二氧化碳熱泵系統換熱。
2.根據權利要求1所述的一種節能型多源二氧化碳熱泵熱水機組，其特征在于所述的多源系統中的熱源包括太陽能、土壤源、水源中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的一種節能型多源二氧化碳熱泵熱水機組，其特征在于所述的空氣源換熱器側設置有蒸發風機。
4.根據權利要求1所述的一種節能型多源二氧化碳熱泵熱水機組，其特征在于所述的多源系統與所述的低位熱源共用蒸發器相連接的進口處設置有低位熱源溫度傳感器；所述的熱水系統的進水處設置有進水溫度傳感器。
5.根據權利要求1所述的一種節能型多源二氧化碳熱泵熱水機組，其特征在于所述的空氣源換熱器為翅片管式蒸發器。
6.根據權利要求1所述的一種節能型多源二氧化碳熱泵熱水機組，其特征在于所述的回熱器、所述的氣體冷卻器、所述的低位熱源共用蒸發器、所述的冷凝器為板式換熱器或套管式換熱器。
專利摘要本實用新型涉及一種節能型多源二氧化碳熱泵熱水機組，其包括熱水系統及多源系統、二氧化碳熱泵系統、熱管系統；多源系統包括相并聯的多個熱源支路，每條熱源支路上設置有熱源、閥門和第一液泵；二氧化碳熱泵系統包括壓縮機，壓縮機的出氣口經氣體冷卻器、回熱器、節流機構、空氣源換熱器與氣液分離器的進口相連接，氣液分離器的出口經過回熱器與壓縮機的進氣口相連接；熱管系統包括相串聯的第二液泵、冷凝器、電磁閥；熱管系統、二氧化碳熱泵系統在低位熱源共用蒸發器中與多源系統換熱；熱水系統經過冷凝器與熱管系統換熱、經過氣體冷卻器與二氧化碳熱泵系統換熱。該機組可最大化利用天然熱源，提高換熱效率，具有節能、環保、適用性強等特點。
文檔編號F24H4/02GK202868983SQ20122053217
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月18日 優先權日2012年10月18日
發明者熊丹, 湯曉亮, 萬康 申請人:江蘇蘇凈集團有限公司