CN101303143A - 变流增焓热泵供热*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变流增焓热泵供热***,包括热泵循环***,还包括热媒水循环***,热媒水循环***包括换热盘管、流量控制装置和感温探头,换热盘管分别与供水管和回水管连接,回水管上安装感温探头和流量控制装置,流量控制装置和感温探头分别通过导线与中央控制器连接,中央控制器通过导线与热泵循环***的压缩机连接,热泵循环***和热媒水循环***之间安装换热器壳体,热泵循环***的冷凝器和换热盘管位于换热器壳体。它可克服现有热泵***的缺陷,可实现热泵快速启动和高效运转,并且,由于可大幅提高热泵***的使用效率,因此,热泵***只需安装普通的工频压缩机就可以发挥原有压缩机—热泵***在宽阈范围的制热、供暖效果,从而达到节能增效的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种变流增焓热泵供热***。
背景技术
现有的热泵***经长期使用发现存在以下缺陷:1、现有空气源-水环热泵***在***处于制热状态下,当冷凝换热器侧热媒温度较低时启动困难;2、现有空气源-水环热泵***启动和运行过程中,当冷凝换热器侧热媒温度较低时,热泵***效率较低,供热量下降明显,人们为能达到所需的供热量,要么所选用压缩机的功率往往是正常所需功率的几倍,要么使用电阻发热式的电辅助加热,致使能源严重浪费。
在热泵的启动和运行过程中,当冷凝器侧的过冷温度较低时,由于流过水侧换热器的水流量是固定的,其换热量和流过换热器的水温成反比关系,热泵启动时,流过水侧换热器的的水温比较低,因此换热器的换热能力大大增加,会造成冷凝器的过冷度过高,根据冷媒的热力性能,冷凝器中的冷媒的温度和压力是相关联的,当冷凝器的冷凝温度过低或者是说冷凝器的过冷度过高时,冷凝器中的冷凝压力会急剧下降,这时冷凝器的焓值就会下降,同时冷凝器相对于蒸发器的墒值就会降低,因此在截流装置流阻不变的情况下,冷媒流向蒸发器的趋势就会降低,这时会表现为,冷凝器中寄存大量的低温(低于20度)冷媒液体,由于冷凝器的压力较低,因此就无法将冷凝器中的液体冷媒驱动到蒸发器中去,再加之压缩机的周期吸气作用,蒸发器中的压力也会随之降低,当蒸发器的压力降低后,压缩机的吸入气量就会随之减少,而热泵的制热能力是由压缩机吸入的冷媒质量(我们可以看作冷媒的单位液化潜热是不变的)经压缩和冷凝液化而释放出的液化潜热决定的,简言之,就是由压缩机吸入的冷媒质量决定的,因为冷媒具有质量制热的特质,而普通的工频压缩机是定容式工作的,就是说压缩机每个循环吸入的气体容积是相同的,当蒸发器中的压力降低时,压缩机吸入地同容积的冷媒气体的质量会减少,因此***的制热能力就会下降,因为冷凝器的压力降低,压缩机达不到满负荷运转,严重时***会陷入瘫痪。由于蒸发器的压力较低,根据冷媒的热力性能,蒸发器就很容易结霜,当蒸发器结霜后,蒸发器就不能与环境(空气)换热。当结霜到一定程度后,***就会进入只耗能不制热的除霜过程,这是就更加剧了热泵***的启动和运行难度,如此几个循环后,热泵***就会陷入瘫痪。这也就是行业中所说的,热泵在低温情况下无法启动的问题。
发明内容
本发明的目的,是提供了一种变流增焓热泵供热***,它可克服现有热泵***的缺陷,可实现热泵快速启动和高效运转,并且,由于可大幅提高热泵***的使用效率,充分发挥热泵***的潜力,因此,热泵***只需安装普通的正常功率的工频压缩机就可以发挥原有压缩机-热泵***在宽阈范围的制热、供暖效果,从而达到节能增效的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:变流增焓热泵供热***,包括热泵循环***,还包括热媒水循环***,热媒水循环***包括换热盘管、流量控制装置和感温探头,换热盘管分别与供水管和回水管连接,回水管上安装感温探头和流量控制装置,流量控制装置和感温探头分别通过导线与中央控制器连接,中央控制器通过导线与热泵循环***的压缩机连接,热泵循环***和热媒水循环***之间安装换热器壳体,热泵循环***的冷凝器和换热盘管位于换热器壳体,冷凝器、换热盘管和换热器壳体连接构成换热器。
为进一步实现本发明的目的,还可以采用以下技术方案实现:上述的流量控制装置由循环泵和调流速器连接构成,循环泵安装于回水管上,循环泵通过导线与调流速器连接,调流速器通过导线与中央控制器连接。上述的流量控制装置由电动阀和步进电机连接构成,电动阀安装于回水管上,电动阀通过导线与步进电机连接,步进电机通过导线与中央控制器连接。上述的热泵循环***包括压缩机,压缩机与第一制冷剂管道的一端连接,第一制冷剂管道的另一端与四通换向阀的进液口连接,压缩机与第二制冷剂管道的一端连接,第二制冷剂管道的另一端与四通换向阀的回液口连接,四通换向阀的第二出液口与第二回液管的一端连接,第二回液管的另一端与蒸发器连接,蒸发器与第一回液管的一端连接,第一回液管的另一端与换热盘管连接,换热盘管与供液管的一端连接,供液管的另一端与四通换向阀的第一出液口连接,第一回液管上安装节流阀。上述的热泵循环***包括压缩机,压缩机与第二回液管的一端连接,第二回液管的另一端与蒸发器连接,蒸发器与第一回液管的一端连接,第一回液管的另一端与换热盘管连接,换热盘管与供液管的一端连接,供液管的另一端与压缩机连接,第一回液管上安装节流阀。所述的调流速器是电子调压调速器。所述的调流速器是电子变频调速器。所述的中央控制器是单片机。蒸发器外周安装蒸发器壳体,蒸发器壳体内安装风扇。中央控制器与压缩机连接的导线上安装电子斩波调压启动装置,电子斩波调压启动装置与压缩机的电机连接。
本发明的积极效果在于:经过我们的长期实验观察,热泵低温下难以启动,并不是因为环境温度低的原因,而是因为环境温度低而引起的冷凝器侧的换热热媒(水)的温度过低造成的,经过试验,即使在外界环境处于-15度的情况下,冷凝器侧充以35度的温水,热泵仍然能顺利的启动运行。经过实验证明,热泵在冬季启动时,只要能保持冷凝器的焓值,也就是说,保证冷凝器中足够的冷凝压力,就可以顺利地解决热泵的低温启动问题。保证冷凝器的焓值,无非有两种办法:1、在冷凝器侧水流量不变时,加大热泵的主机(压缩机)功率,从而保证冷凝器的冷凝压力和温度,如现有技术中的数码涡旋技术(压缩机的机械变容技术)和压缩机的变频变容就是此种。但这两种技术存在的共同缺陷是造价昂贵。另外,这两种变容技术的增焓幅度有限;2、本发明所涉及的调节冷凝器侧的过冷流体(热媒循环水)的流量减小冷凝器的过冷度的增焓技术,这种方式现有技术完全可以实现,而且调焓范围宽,三相水泵通过变频器可以实现1-100%的流量调节,从而实现广阈的增焓调焓,单相水泵可以通过电动阀和调压调速技术的结合,也可以实现1-100%的变流增焓,另外这种方式可以充分发挥定频压缩机性能可靠、造价低廉的优势,通过使用软启动技术(可控硅斩波调压)克服了定频压缩机的启动能耗高和对电网的冲击大的缺陷。变流增焓技术就是在热泵***启动时,根据冷凝器侧换热热媒(循环水)的温度,对换热热媒(循环水)进行恒换热量流量控制,使其保证热泵***能进行最有效循环的冷凝器的焓值,从而保证冷凝器和蒸发器的之间的墒值,使热泵中的冷媒能在蒸发器-压缩机-冷凝器-蒸发器中进行有效的循环,从而使热泵在冬季制热时发挥出最大的效率以达到节约能源的目的;它可根据热媒循环水的实际温度,通过调整热媒循环***内热媒循环水的流速,确保热泵***满功率或近满功率运转,可充分发挥压缩机即热泵***的潜能,具有启动速度快设备效率高、节能效果明显的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图,图中热泵***中安装有四通换向阀;图2是本发明的另一结构示意图,图中热泵***未安装四通换向阀。
图中标号:1压缩机2、四通换向阀3节流阀4蒸发器5换热器壳体6循环泵7蓄能储液罐8感温探头9中央控制器10调流速器11回水管12电动阀13步进电机14保温层15第一回液管16第二回液管17供液管18第一制冷剂管道19第二制冷剂管道20供水管21风扇22蒸发器壳体23换热盘管24冷凝器25电子斩波调压启动装置。
具体实施方式
本发明所述的变流增焓热泵供热***,变流增焓热泵供热***,包括热泵循环***,还包括热媒水循环***,热媒水循环***包括换热盘管23、流量控制装置和感温探头8,换热盘管23分别与供水管20和回水管11连接,回水管11上安装感温探头8和流量控制装置,流量控制装置和感温探头8分别通过导线与中央控制器9连接,中央控制器9通过导线与热泵循环***的压缩机1连接,热泵循环***和热媒水循环***之间安装换热器壳体5,热泵循环***的冷凝器24和换热盘管23位于换热器壳体5,冷凝器24、换热盘管23和换热器壳体5连接构成换热器。上述的流量控制装置由循环泵6和调流速器10连接构成,循环泵6安装于回水管11上,循环泵6通过导线与调流速器10连接,调流速器10通过导线与中央控制器9连接;调流速器10也可以是电子斩波可控硅调压器,通过改变供电参数调整循环泵6的转速,从而,实现改变流速增加焓值的目的。
启动时,感温探头8将测得的热媒循环水水温的数据反馈给中央控制器9,中央控制器9处理数据后,通过控制调流速器10调整循环泵6的转速,以达到调整热媒水循环***内水流流速的效果,起初热媒循环水温度较低,此时,中央控制器9通过调流速器10使循环泵6低速工作,热媒水循环***内的水流速较慢,随着热媒循环水水温的不断升高,中央控制器9通过调流速器10控制循环泵6提升转速,从而,加快热媒循环水的水流速,加快循环,直至热媒循环水的水温达到设定值时,水流速恒定不变,热泵***完成启动过程,进入正常工作阶段。
上述的流量控制装置还可以由电动阀12和步进电机13连接构成,电动阀12安装于回水管11上,电动阀12通过导线与步进电机13连接,步进电机13通过导线与中央控制器9连接,回水管11上可同时安装循环泵6。步进电机13可通过控制电动阀12的开启度,控制热媒循环水流速,当电动阀控制流速达不到增加或调解焓值的要求时,再通过调整循环泵6的转速进行精调。
上述的中央控制器9可以是单片机,也可以是可编程控制器,还可以是工控机。
为提高换热效果,可在蒸发器4外周安装蒸发器壳体22,蒸发器壳体22内安装风扇21,风扇21可强制蒸发器4周围的气流流动,对蒸发器4进行强制对流换热。
为使压缩机1的电动机可实现低压启动,以减小启动时对电网的影响,可在中央控制器9与压缩机1连接的导线上安装电子斩波调压启动装置25,电子斩波调压启动装置25与压缩机1的电机连接。
本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。
Claims (10)
1、变流增焓热泵供热***,包括热泵循环***,其特征在于:还包括热媒水循环***,热媒水循环***包括换热盘管(23)、流量控制装置和感温探头(8),换热盘管(23)分别与供水管(20)和回水管(11)连接,回水管(11)上安装感温探头(8)和流量控制装置,流量控制装置和感温探头(8)分别通过导线与中央控制器(9)连接,中央控制器(9)通过导线与热泵循环***的压缩机(1)连接,热泵循环***和热媒水循环***之间安装换热器壳体(5),热泵循环***的冷凝器(24)和换热盘管(23)位于换热器壳体(5),冷凝器(24)、换热盘管(23)和换热器壳体(5)连接构成换热器。
2、根据权利要求1所述的变流增焓热泵供热***,其特征在于:上述的流量控制装置由循环泵(6)和调流速器(10)连接构成,循环泵(6)安装于回水管(11)上,循环泵(6)通过导线与调流速器(10)连接,调流速器(10)通过导线与中央控制器(9)连接。
3、根据权利要求1所述的变流增焓热泵供热***,其特征在于:上述的流量控制装置由电动阀(12)和步进电机(13)连接构成,电动阀(12)安装于回水管(11)上,电动阀(12)通过导线与步进电机(13)连接,步进电机(13)通过导线与中央控制器(9)连接。
4、根据权利要求1、2或3中的任一项所述的变流增焓热泵供热***,其特征在于:上述的热泵循环***包括压缩机(1),压缩机(1)与第一制冷剂管道(18)的一端连接,第一制冷剂管道(18)的另一端与四通换向阀(2)的进液口(2a)连接,压缩机(1)与第二制冷剂管道(19)的一端连接,第二制冷剂管道(19)的另一端与四通换向阀(2)的回液口(2c)连接,四通换向阀(2)的第二出液口(2d)与第二回液管(16)的一端连接,第二回液管(16)的另一端与蒸发器(4)连接,蒸发器(4)与第一回液管(15)的一端连接,第一回液管(15)的另一端与换热盘管(23)连接,换热盘管(23)与供液管(17)的一端连接,供液管(17)的另一端与四通换向阀(2)的第一出液口(2b)连接,第一回液管(15)上安装节流阀(3)。
5、根据权利要求1、2或3中的任一项所述的变流增焓热泵供热***,其特征在于:上述的热泵循环***包括压缩机(1),压缩机(1)与第二回液管(16)的一端连接,第二回液管(16)的另一端与蒸发器(4)连接,蒸发器(4)与第一回液管(15)的一端连接,第一回液管(15)的另一端与换热盘管(23)连接,换热盘管(23)与供液管(17)的一端连接,供液管(17)的另一端与压缩机(1)连接,第一回液管(15)上安装节流阀(3)。
6、根据权利要求2所述的变流增焓热泵供热***,其特征在于:所述的调流速器(10)是电子调压调速器。
7、根据权利要求2所述的变流增焓热泵供热***,其特征在于:所述的调流速器(10)是电子变频调速器。
8、根据权利要求1所述的变流增焓热泵供热***,其特征在于:所述的中央控制器(9)是单片机。
9、根据权利要求4所述的变流增焓热泵供热***,其特征在于:蒸发器(4)外周安装蒸发器壳体(22),蒸发器壳体(22)内安装风扇(21)。
10、根据权利要求1所述的变流增焓热泵供热***,其特征在于:中央控制器(9)与压缩机(1)连接的导线上安装电子斩波调压启动装置(25),电子斩波调压启动装置(25)与压缩机(1)的电机连接。
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CN101793422A (zh) * | 2009-01-30 | 2010-08-04 | 松下电器产业株式会社 | 液体循环式供暖***及其控制方法 |
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2008
- 2008-07-02 CN CNA2008100171762A patent/CN101303143A/zh active Pending
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CN101793422A (zh) * | 2009-01-30 | 2010-08-04 | 松下电器产业株式会社 | 液体循环式供暖***及其控制方法 |
CN101793422B (zh) * | 2009-01-30 | 2013-11-13 | 松下电器产业株式会社 | 液体循环式供暖***及其控制方法 |
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