[发明专利]热泵循环系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热泵循环系统及方法，特别是涉及一种以自来水作为热源的热泵循环系统及方法。

背景技术

在城市的供水系统中，通常是将自来水厂经过处理的达到标准的水通过供水管道送到用水单位，比如，生活小区、用水工厂或者用水园林单位等等，经过上述单位的自来水供应管网送达各家各户或者其他用水终端。在上述供水系统中，送至用水终端的自来水的温度通常在10摄氏度以上，即使是在北方的冬季，由于所采取水管防冻措施的作用该温度亦不会低于5摄氏度。就一般用水而言，在大多数的情况下，用户对自来水的温度并不敏感，例如在冬夏两个季节，自来水的温度可能会相差20摄氏度，但这并不影响用户的正常使用。例如，家庭中冲厕所用水、景观用水、浇灌植物用水对水温没有严格要求。在现实生活中有很多生活居住区的物业公司会设置专门的热水供应装置，以便满足住户供暖、洗澡、洗衣、洗碗等对热水的需求。上述现有的热水供应装置一般采用燃气锅炉，通过燃烧天然气或者煤炭(但由于煤炭污染比较严重，大多数的城市已实施煤改气)来加热自来水，然后通过热水供应管网提供给终端用户。但是，现有的燃气锅炉技术，其热效率通常只有80％左右。

另一方面，随着全球能源价格的高涨和生态环境问题的日益凸显，以高效清洁为特征的新能源技术成为了世界各国竞相投入的研发领域。氢源系统新技术可将生物质能和化石能源清洁高效地转化为氢能，而与之集成的燃料电池则可将氢能清洁高效地转化为电能并副产热能。可见，氢能及燃料电池将成为多样的一次能源与多样的终端能源之间的一座新桥梁。

氢气是一种二次能源，由各种一次能源转换而来。在诸多氢气制造途径之中，由于天然气等碳氢化合物价格较低，因而碳氢化合物重整制氢被认为是今后相当一段时间里最为经济可行的选择。

现有的蒸气压缩式热泵循环技术作为热水供给装置具有高效清洁的优势。但是，蒸气压缩式热泵循环技术的热泵循环系统的供热系数(COP)、即能量效率受蒸发器工作温度，即热源温度和冷凝器工作温度，也即热水温度的影响很大。对于空气源热泵来说，随着冬季气温下降，热泵循环的蒸发器工作温度随之下降，从而引起热泵系统COP即能量效率降低。

此外，现有的蒸气压缩式热泵循环技术的压缩机是使用电网电力驱动的，因而其一次能源效率还受到电网用户端发电效率的制约。当压缩机采用调频控制时，由于需将电网的交流电力整流为直流电力，因而还会有整流损失。

本发明所述的制冷工质是指在热泵循环系统中被循环的物质，所述热源是指与外部换热器中的制冷工质进行换热的介质，该热源在制热循环过程中向制冷工质放热，在制冷循环过程中从制冷工质吸热。在现有的热泵循环技术中，一般是以地热水源、空气或者中水作为外部热源。发明人在实现本发明的技术方案中发现还没有人提出过采用自来水作为热泵循环中热源的技术。这是由于，自来水来源稳定且供应量大，并且现有的城市供水系统十分发达和普遍。但针对某一具体局部的地区而言，例如某个居民居住区，为该居住区供水的管道中的水流是不稳定的。一般在早晨、中午和晚上水流较大，白天工作时间水流较小，在深夜时分，可能水流会停止。造成上述水流不稳的原因是由人们生活中的用水习惯决定的，且不能克服。

但是，自来水具有稳定的温度范围，例如在冬季其温度为5～15℃，通常高于外气温度，自来水具有大量的热能，如不能加以利用，造成白白流失，确实可惜。在夏季其温度为15～25℃，通常低于外气温度，当进行制冷循环时，如果采用自来水代替环境空气与制冷工质进行热交换，其制冷效率将得到有效提高。所以，有必要开发一种采用自来水作为热源的热泵循环系统。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的热泵循环系统和方法中存在的不能以自来水为热源的缺陷，而提供一种热泵循环系统以及方法，所要解决的技术问题是使其以自来水作为热泵循环中的热源，可以提高热泵循环系统的能量效率，从而更加适于实用。。