[发明专利]一种空气循环的开式热泵热水制备方法

说明书

本发明公开了一种空气循环的开式热泵热水制备方法，该方法利用回热器对空气进行一级预热后，利用第一空气压缩机和第二空气压缩机及涡轮压气部件对空气进行两级压缩制备高温空气，通过中间换热器和空气/水换热器进行两次换热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，尤其是一种空气循环的开式热泵热水制备方法。

背景技术

现阶段，全球越来越关注全球气候变暖以及环境保护的问题。而热泵是一种冷热复用设备，可满足制冷、采暖以及生活热水多样化需求。但在制冷剂的选择问题上需要既要考虑其环保性，又必须考虑对效率的影响，目前HCFC(氟氯烃)类的制冷剂已受到了越来越严格的管制。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。

空气循环系统以空气作为制冷工质，空气储量丰富且不污染环境，系统的循环流程较传统制冷系统更加灵活，更容易结合实际情况对系统进行相应的优化改造，可以根据不同使用目的和要求采用多种循环流程，制冷量和制冷温度容易调节，操作维护简单，并且经过优化设计的空气循环的制热量可以与建筑热负荷的变化趋势保持一致。

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开式热泵热水制备方法，该方法利用一级预热两级压缩制备高温空气，通过两次换热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：一种空气循环的开式热泵热水制备方法，大气环境中的冷空气经空气入口进入回热器中，被预热后进入第一空气压缩机的进气端，经第一空气压缩机压缩升温后由排气端排出，进入中间换热器，将流经中间换热器的循环水进行第一次加热；空气从中间换热器排出后分成两路，其中一路进入涡轮压气部件的压气部件，经压气部件压缩升温升压后由排气端排出；另一路进入第二空气压缩机进气端，经第二空气压缩机压缩升温升压后由排气端排出，两路空气在空气三通内混合后进入空气/水换热器；高温高压空气在空气/水换热器内释放热量，将流经空气/水换热器的循环水进行第二次加热，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，将经空气入口进入回热器的冷空气进行预热，最后空气进入涡轮压气部件的涡轮部件，在涡轮部件内做功后变为低温低压的空气，经空气出口排入大气环境，完成一个空气循环。

循环水在循环水泵的作用下，流经中间换热器，在中间换热器中进行一次加热，然后进入空气/水换热器，在空气/水换热器中经高温高压空气进行第二次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.第一空气压缩机排气进入中间换热器，对流经中间换热器的循环水进行第一次加热，排气经过冷却后进入第二空气压缩机和涡轮压气部件，一方面可以降低第二空气压缩机和涡轮压气部件的入口温度，改善其运行条件，另一方面可以增加其吸入空气的质量流量，从而增加系统的制热量；

2.采用回热器对进入设备的室外空气进行预热，可有效提高系统的性能系数，据测算该系统的制热性能系数可达2.0以上，且随室外环境温度变化不大；

3.经过中间换热器和空气/水换热器两次加热后，循环水的温度可达60℃以上，有效克服寒冷及严寒地区建筑供暖及生活热水制备方式的不足；

4.使用空气作为制冷剂，无臭氧层破坏和臭氧效应，对环境友好；

5.在回热器中再次放热后的空气进入涡轮部件内做功，通过轴带动压气部件运行，可有效减少系统用电功率，提高系统性能。

附图说明