[发明专利]一种空气循环的闭式热泵热水制备方法

说明书

本发明提供一种空气循环的闭式热泵热水制备方法，该方法利用空气/空气换热器和回热器对空气进行两级预热，然后通过第一空气压缩机和压气部件以及第二空气压缩机对空气进行两级压缩，得到高温空气，通过换热器完成对循环水的加热，可在寒冷及严寒地区制备60℃以上建筑供暖用水及生活热水。

技术领域

本发明涉及一种热水制备方法，尤其涉及一种空气循环的闭式热泵热水制备方法。

背景技术

现代社会工业排放以及大量使用化石能源燃烧采暖，导致北方地区近年来雾霾频发。人们开始关注清洁能源的利用，其中热泵设备是一种不会在当地产生污染且高效节能的设备，受到人们越来越多的青睐。然而，传统的蒸汽压缩电动热泵多使用氟利昂类制冷剂，随着人们对臭氧层保护的要求和对全球变暖关注程度越来越高，氯氟烃(CFCs)类制冷剂已被淘汰，用于过渡使用的HCFCs制冷剂也受到了越来越多的管制。此外，对于传统的蒸汽压缩式热泵，存在制热量与建筑热负荷变化不一致的问题，当室外环境温度下降，建筑热负荷增加，但传统蒸汽压缩热泵系统的制热量反而大幅下降，效率非常低。目前新型制冷剂替代研究进展并不顺利，能用于空调用途且满足零ODP、低GWP的制冷剂屈指可数，仅包含一些易燃的碳氢化合物、有毒的氨以及价格昂贵的HFO类、二氧化碳等。与之形成对比的空气是一种绝对天然、安全且免费的制冷剂，且具有优良的运行特性，因此使用空气作为制冷剂的逆布雷顿循环(空气循环)是传统蒸汽压缩循环的一种潜在的替代循环。普通空气循环在制冷和低温领域有多年的应用，但其效率低下，在热泵领域鲜有应用。

发明内容

为了解决寒冷及严寒地区建筑供暖及生活热水制备方式不足的问题，本发明提供一种空气循环的闭式热泵热水制备方法，该方法通过两级预热和两级压缩提供高温空气，通过换热器完成对循环水的加热，可在寒冷及严寒地区制备60℃以上建筑供暖用水及生活热水。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种空气循环的闭式热泵热水制备方法，涡轮部件排气端排出的空气进入空气/空气换热器中，与大气环境中的空气换热，吸收热量后的空气经空气管道进入回热器中，与在空气/水换热器中换热后的空气进行换热，进一步吸收热量后由回热器第一排气端排出，之后分为两路，第一路空气进入第一空气压缩机，经压缩升温后由第一空气压缩机排气端排出进入空气三通；第二路空气进入压气部件，经压缩升温后由压气部件排气端排出，经空气止回阀进入空气三通；两路空气在空气三通中混合后进入第二空气压缩机，经二级压缩升温后由第二空气压缩机排气端排出，进入空气/水换热器的空气管路，在空气/水换热器内释放热量，将流经空气/水换热器的循环水加热，温度降低后的空气进入回热器，在回热器内进一步释放热量后进入涡轮部件，在涡轮部件内做功后变为低温低压的空气，完成一个空气循环。

热水箱中的循环水在循环水泵的作用下，流经空气/水换热器，被空气/水换热器中的高温高压空气加热后通过水管路返回热水箱。热水箱的供水口接用户生活热水供水或者采暖热水供水，回水口接自来水或者采暖热水回水。当热水箱内水温达到设定值时，该装置停止运行。

本发明的有益效果是：

1.本发明中第一空气压缩机与压气部件并联，通过调节第一空气压缩机的运行频率来调节涡轮压气部件中涡轮部件和压气部件的空气流量比例，可以实现变工况运行条件下所述涡轮压气部件始终以较高效率运行，可有效节省运行费用；

2.本发明在压气部件和第一空气压缩机并联对空气进行一级压缩的基础上，设置第二空气压缩机对空气进行二级压缩，压缩后的高温空气可以在寒冷及严寒地区制备60℃以上建筑供暖用水及生活热水；

3.经过放热后的空气进入涡轮部件内做膨胀功，通过轴部件为压气部件提供动力，可有效节省运行费用；

4.本发明在压气部件排气端的空气管路上设置空气止回阀，可以有效避免设备在启动过程中第一空气压缩机的排气进入压气部件，解决设备不能正常启动的问题；