一种热泵机组及节能热泵系统
阅读说明：本技术 一种热泵机组及节能热泵系统 (Heat pump unit and energy-saving heat pump system ) 是由 陈洪涛 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种热泵机组及节能热泵系统,涉及热泵技术领域,以解决传统的热泵工作时由电能转换成机械能再转换成热能的过程中由于压缩机的压缩比受限,其排气温度也有限,并且能量损耗多,导致热泵机组的能效比低,且制造成本高、工况严格以及故障率高的技术问题。该装置包括冷凝器、蒸发器、第一管路和第二管路,冷凝器、第一管路、蒸发器与第二管路依次连接成循环回路,循环回路内设置有冷媒；第一管路上设置有截流装置；第二管路上依次设置有定量增压装置和加热装置,定量增压装置位于蒸发器与加热装置之间,本发明采用直热式热泵,提高排气温度,由于没有压缩机,省掉了机械能转化过程中的能量损耗,进而提高了热泵机组的COP值。(The invention provides a heat pump unit and an energy-saving heat pump system, relates to the technical field of heat pumps, and aims to solve the technical problems that the energy efficiency ratio of the heat pump unit is low, the manufacturing cost is high, the working condition is strict and the failure rate is high due to limited compression ratio of a compressor and more energy loss in the process of converting electric energy into mechanical energy and then converting the mechanical energy into heat energy when a traditional heat pump works. The device comprises a condenser, an evaporator, a first pipeline and a second pipeline, wherein the condenser, the first pipeline, the evaporator and the second pipeline are sequentially connected into a circulation loop, and a refrigerant is arranged in the circulation loop; the first pipeline is provided with a cut-off device; the second pipeline is sequentially provided with the quantitative supercharging device and the heating device, and the quantitative supercharging device is positioned between the evaporator and the heating device.)
技术领域
本发明涉及热泵技术领域，尤其是涉及一种热泵机组及节能热泵系统。
背景技术
传统的热泵包括压缩机、冷凝器、蒸发器和截流装置四大部件，传统热泵的技术路线是由电能转换成机械能改变氟气体积(压缩)而产生高温高压氟气，这一过程由压缩机完成。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
1.工作时由电能转换成机械能再转换成热能的过程中由于压缩机的压缩比受限，其排气温度也有限，并且能量损耗多，导致热泵机组的能效比低；
2.目前热泵系统的压缩机制造成本高、工况严格、故障率高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热泵机组及节能热泵系统，以解决现有技术中存在的传统的热泵工作时由电能转换成机械能再转换成热能的过程中由于压缩机的压缩比受限，其排气温度也有限，并且能量损耗多，导致热泵机组的能效比低，且制造成本高、工况严格以及故障率高的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种热泵机组，包括冷凝器、蒸发器、第一管路和第二管路，其中：
所述冷凝器、所述第一管路、所述蒸发器与所述第二管路依次连接成循环回路，所述循环回路内设置有冷媒；
所述第一管路上设置有截流装置；
所述第二管路上依次设置有定量增压装置和加热装置，所述定量增压装置位于所述蒸发器与所述加热装置之间。
优选地，所述加热装置采用直热式增温增压器。
优选地，所述加热装置的工作能采用电能、燃烧热能、太阳能中的一种或多种，所述加热装置的热传递方式采用热辐射或者热传导。
优选地，所述第二管路上还设置有逆止阀和定压阀，其中：
所述逆止阀设置于所述蒸发器与所述定量增压装置之间；
所述定压阀设置于所述加热装置与所述冷凝器之间。
优选地，还包括控制系统以及与所述控制系统连接的智能终端，其中：
所述蒸发器的出口设置有第一温度采集装置，所述冷凝器的出液端设置有第二温度采集装置，所述加热装置的出口处设置第三温度采集装置，所述第一温度采集装置、所述第二温度采集装置与所述第三温度采集装置均与所述控制系统连接；
所述冷凝器、所述加热装置以及所述蒸发器均与所述控制系统连接。
优选地，还包括第一压力采集装置和第二压力采集装置，其中：
所述第一压力采集装置设置于所述蒸发器的出口处，所述第二压力采集装置设置于所述加热装置的出口处，所述第一压力采集装置与所述第二压力采集装置均与所述控制系统连接。
优选地，所述第一温度采集装置、所述第二温度采集装置与所述第三温度采集装置均采用温度传感器；
所述第一压力采集装置与所述第二压力采集装置均采用压力传感器。
优选地，还包括流量采集装置，所述流量采集装置与所述控制系统连接，所述流量采集装置设置于所述蒸发器的出口处，用于采集所述蒸发器的出口处冷媒流量。
优选地，所述流量采集装置采用流量传感器。
一种节能热泵系统，包括上述的热泵机组。
本发明提供的一种热泵机组及节能热泵系统，通过冷凝器、第一管路、蒸发器与第二管路依次连接成循环回路，循环回路内设置有冷媒，第一管路上设置有截流装置，用于对从冷凝器进入蒸发器内的冷媒进行有效地截流，第二管路上依次设置有定量增压装置和加热装置，定量增压装置位于蒸发器与加热装置之间。采用直热式热泵，通过加热装置直接对冷媒气体加热产生高温高压气，提高排气温度，由于没有压缩机，省掉了由电能转换成机械能再转换成热能过程中的能量损耗，进而提高了热泵机组的COP值，同时，由于去掉压缩机，可以减少制造成本、降低故障率、减少热泵系统的维护费用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明热泵机组一实施例的结构示意图；
图2是本发明热泵机组的控制流程图。
图中：1、冷凝器；2、蒸发器；3、截流装置；4、定量增压装置；5、加热装置；6、逆止阀；7、定压阀；10、第一管路；20、第二管路；100、控制系统；200、智能终端；101、第一温度采集装置；102、第二温度采集装置；103、第三温度采集装置；201、第一压力采集装置；202、第二压力采集装置；301、流量采集装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种热泵机组，图1是本实施例的结构示意图，如图1所示，包括冷凝器1、蒸发器2、第一管路10和第二管路20。
其中，冷凝器1、第一管路10、蒸发器2与第二管路20依次连接成循环回路，循环回路内设置有冷媒，本实施例中的冷媒采用氟利昂，在实际的使用时，也可以根据实际的使用工况选用其他冷媒，最好选用无毒、环保，稳定性强、具有较高的蒸发潜热的冷媒使用；
第一管路10上设置有截流装置3，用于对从冷凝器1进入蒸发器2内的冷媒进行有效地截流。本实施例中，截流装置3采用截流阀，截流阀可合理分配冷媒至蒸发器2中，让蒸发器2处于正常的工作状态。
第二管路20上依次设置有定量增压装置4和加热装置5，定量增压装置4位于蒸发器2与加热装置5之间，其中，加热装置5采用直热式增温增压器，定量增压装置4采用定量增压泵，用于定量由蒸发器2出来的高压(P2)冷媒气体。
由理想气体体态方程由理想气体状态方程P1V1/T1＝P2V2/T2，在同体积条件下，可得P1/T1＝P2/T2。P1、T1为经蒸发器吸热后的冷媒气体的压力、温度，为已知。所以得P2＝cT2，即P2∝T2。
此热泵机组工作过程为卡诺循环，通过加热装置5对蒸发器2吸热后的冷媒气体加热使T1达到T2，从而产生高温(T2)高压(P2)冷媒气体。这一过程冷媒气体吸热(Q＝cm△t)增加显能。
此热泵机组采用直热式热泵，通过加热装置5直接对冷媒气体加热产生高温高压气，提高排气温度，由于没有压缩机，省掉了由电能转换成机械能再转换成热能过程中的能量损耗，进而提高了热泵机组的COP值，同时，由于去掉压缩机，可以减少制造成本、降低故障率、减少热泵系统的维护费用。
作为可选地实施方式，加热装置5的工作能采用电能、燃烧热能、太阳能中的一种或多种，根据实际的使用条件和使用环境设置即可。加热装置5的热传递方式采用热辐射或者热传导，由使用现场条件而定。
作为可选地实施方式，第二管路20上还设置有逆止阀6和定压阀7。
其中，逆止阀6设置于蒸发器2与定量增压装置4之间，用于防止高压(P2)冷媒气体的反向冲击；配合定量增压装置4的作用，产生与高压(P2)冷媒气体相等的压力，抵消高压(P2)冷媒气体的反向作用，使系统冷媒气体在P1作用下以原流量正向运行。
定压阀7设置于加热装置5与冷凝器1之间，保证在P2条件下开启，从而保证T2符合设定要求。
作为可选地实施方式，还包括控制系统100以及与控制系统连接的智能终端200，图2是本发明热泵机组的控制流程图，如图2所示，通过设置控制系统100，使此热泵机组具有人工智能的执行功能。
其中，蒸发器2的出口设置有第一温度采集装置101，冷凝器1的出液端设置有第二温度采集装置102，加热装置5的出口处设置第三温度采集装置103，第一温度采集装置101、第二温度采集装置102与第三温度采集装置103均与控制系统100连接。
具体地，第一温度采集装置101、第二温度采集装置102与第三温度采集装置103均采用温度传感器；第一压力采集装置201与第二压力采集装置202均采用压力传感器，温度传感器与控制系统100连接，可采集蒸发器2的出口、冷凝器1的出液端以及加热装置5的出口处的温度，由于冷凝器1、加热装置5以及蒸发器2均与控制系统100连接，参数即时采集后，经智能终端200处理后通过控制系统100根据实际的使用需要进行，确保机组在满足使用需求的前提下，正常、稳定地运行。
作为可选地实施方式，还包括第一压力采集装置201和第二压力采集装置202。
其中，第一压力采集装置201设置于蒸发器2的出口处，第二压力采集装置202设置于加热装置5的出口处，第一压力采集装置201与第二压力采集装置202均与控制系统100连接。
还包括流量采集装置301，流量采集装置301与控制系统100连接，流量采集装置301设置于蒸发器2的出口处，用于采集蒸发器2的出口处冷媒流量，流量采集装置301采用流量传感器。
冷凝器1、加热装置5以及蒸发器2均与控制系统100连接，要对蒸发器2的蒸发温度、压力(T1、P1)、流量，加热装置5输出的冷媒气体的温度、压力(T2、P2)，经冷凝器1制备的热水的温度等参数即时采集，经智能终端200处理后通过控制系统100调控压力输出、加热装置5的功率输出、定压阀7的开启压力调整等，以保证机组的正常运行。
一种节能热泵系统，包括上述的热泵机组。包括冷凝器1、蒸发器2、第一管路10和第二管路20。冷凝器1、第一管路10、蒸发器2与第二管路20依次连接成循环回路，循环回路内设置有冷媒，本实施例中的冷媒采用氟利昂，在实际的使用时，也可以根据实际的使用工况选用其他冷媒，最好选用无毒、环保，稳定性强、具有较高的蒸发潜热的冷媒使用；
第一管路10上设置有截流装置3，用于对从冷凝器1进入蒸发器2内的冷媒进行有效地截流。截流装置3可合理分配冷媒至蒸发器2中，让蒸发器2处于正常的工作状态。第二管路20上依次设置有定量增压装置4和加热装置5，定量增压装置4位于蒸发器2与加热装置5之间，其中，加热装置5采用直热式增温增压器，定量增压装置4采用定量增压泵，用于定量由蒸发器2出来的高压(P2)冷媒气体。
由理想气体体态方程由理想气体状态方程P1V1/T1＝P2V2/T2，在同体积条件下，可得P1/T1＝P2/T2。P1、T1为经蒸发器吸热后的冷媒气体的压力、温度，为已知。所以得P2＝cT2，即P2∝T2。此节能热泵系统工作过程为卡诺循环，通过对蒸发器2吸热后的冷媒气体加热使T1达到T2，从而产生高温(T2)高压(P2)冷媒气体。这一过程冷媒气体吸热(Q＝cm△t)增加显能。
此节能热泵系统采用直热式热泵，通过加热装置5直接对冷媒气体加热产生高温高压气，提高排气温度，由于没有压缩机，省掉了由电能转换成机械能再转换成热能过程中的能量损耗，进而提高了热泵机组的COP值，同时，由于去掉压缩机，可以减少制造成本、降低故障率、减少了热泵系统的维护费用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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