[发明专利]采用自然工质水的高温热泵循环系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用自然工质水的高温热泵循环系统及其工作方法，属于热泵节能减排技术领域。

背景技术

伴随着社会经济的迅速发展和人们对物质需求的不断增长，能源的消耗在日益加剧，未来能源短缺将会是世界面临的一个重大问题。与此同时环境污染问题也在时刻的敲打着警钟，臭氧层消耗，全球气候变暖，冰川融化以及海平面上升等问题亟待解决。大力推广绿色节能技术，降低生产生活中的能源消耗与污染，是摆脱能源危机与减少环境污染的重要手段，也是当今社会可持续发展的必然选择。

热泵系统是一种高效的节能系统，它的使用可以有效地回收低品位能源，提高能量的利用效率，降低高品位能源的消耗，缓解能源危机的压力，因此热泵系统一直被社会各界所推崇，在社会的生产生活中得到了广泛的应用。但是热泵系统作为一种需要大量循环工质的系统也面临着循环工质的选择问题，在氯氟烃类人工合成工质对臭氧层破坏严重、对温室效应影响明显、使用与发展前景受限的背景下，热泵系统在循环工质的选择上需要更加谨慎，这也就严重的制约了热泵系统在生产生活各方面的应用。同时目前在高温热泵系统的选择与应用上也没有明确的选型方案，社会各界也都在努力研发新型有效的高温热泵系统。因此研究与使用新型、高效、绿色、环保并且易得的循环工质以及提高热泵系统在实际应用中的温度范围，就成了目前热泵系统行业需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种采用自然工质水的高温热泵循环系统及其工作方法，其可以实现以自然工质水作为系统的循环工质，有效地回收废热源中的废热，同时提供高温的出水供用户使用，出水温度可以达到120℃以上，同时使用自然工质水作为系统的循环工质，避免了氟氯烃类人工合成工质对环境的破坏作用，有效地保护了环境，达到节能减排环保的效果。

根据本发明的一个方面，提供一种采用自然工质水的高温热泵循环系统，其特征在于，包括水工质热泵循环系统、水蒸气压缩机补水系统、废热源供水系统以及高温出水系统，水工质热泵循环系统与水蒸气压缩机补水系统通过水循环管以及水蒸气压缩机相连接，废热源供水系统与水工质热泵循环系统通过蒸发器相连接，高温出水系统与水工质热泵循环系统通过冷凝器相连接；水工质热泵循环系统由蒸发器、闪蒸管、真空泵、真空调节阀、真空管、闪蒸罐、低温水蒸气管、水蒸气压缩机、高温水蒸气管、集液管、冷凝器、集液罐、水蒸气膨胀阀、膨胀管、水循环泵、水循环管组成，蒸发器和闪蒸罐通过闪蒸管连接，闪蒸罐和水蒸气压缩机通过低温水蒸气管连接，水蒸气压缩机和冷凝器通过高温水蒸气管连接，冷凝器和集液罐通过集液管连接，集液罐、水蒸气膨胀阀和闪蒸罐通过膨胀管依次连接，闪蒸罐、水循环泵和蒸发器通过水循环管依次连接，真空泵与真空调节阀通过真空管连接在闪蒸罐的上方；水蒸气压缩机补水系统由补水流量调节阀、水蒸气压缩机、水蒸气压缩机补水泵、水蒸气压缩机补水管和水循环管组成，水循环管、水蒸气压缩机补水泵、补水流量调节阀和水蒸气压缩机通过水蒸气压缩机补水管依次连接；废热源供水系统由废热出水管、蒸发器和废热进水管组成，废热出水管和废热进水管连接在蒸发器上；高温出水系统由冷凝器、低温进水管和高温出水管组成，低温进水管和高温出水管都连接在冷凝器上。

优选地，所述水工质热泵循环系统使用自然工质水作为循环工质，有效地避免氟氯烃类人工合成工质对臭氧层的破坏和严重的温室效应，同时自然工质水在经济性，安全性上也优于氟氯烃类人工合成工质。

优选地，所述水蒸气压缩机补水系统中补充的工质是自然工质水，不仅提高系统的整体性能，而且补充工质与循环工质相同。

优选地，所述蒸发时蒸发器中的压力处于负压状态，闪蒸罐以及低温水蒸气管中水蒸气的压力都处于负压状态。

优选地，所述水工质热泵循环系统和废热源供水系统充分的回收废热源供水系统中80-90℃的废热，达到回收低品位能源、节能减排的目的。

优选地，所述水工质热泵循环系统和高温出水系统能够产生温度在120℃以上的高温水，满足生产与生活中大量场合的应用。

优选地，所述水蒸气压缩机通过喷水来降低其出口处水蒸气的过热度，提高压缩机的性能，从而提高系统整体的性能。

本发明还提供一种采用自然工质水的高温热泵循环系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

在系统整体运行前，水工质热泵循环系统中的真空泵首先工作，通过真空管和真空调节阀将闪蒸罐内的压力抽到额定真空度并维持闪蒸罐内真空度恒定；