[发明专利]基于空气循环的开式热泵热水装置

说明书

本发明公开了一种基于空气循环的开式热泵热水装置，该装置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装置，尤其是一种基于空气循环的开式热泵热水装置。

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，本发明提供一种基于空气循环的开式热泵热水装置，该装置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：基于空气循环的开式热泵热水装置，包括第一空气压缩机、中间换热器、涡轮压气部件、第二空气压缩机、回热器和空气/水换热器，涡轮压气部件包括压气部件和涡轮部件；大气连通于回热器的第一进气端，回热器的第一排气端与第一空气压缩机的进气端相连，第一空气压缩机的排气端与中间换热器的空气入口相连，中间换热器的空气出口分支出两条空气管路且分别连接第二空气压缩机进气端和压气部件进气端，第二空气压缩机排气端连接在空气三通的第一入口，压气部件的排气端连接在空气三通的第二入口；且空气三通的出口连接在空气/水换热器的空气入口，空气/水换热器的空气出口与回热器的第二进气端相连，回热器的第二排气端与涡轮部件进气端相连，涡轮部件排气端连通大气；热水箱出口连接循环水泵进水口，循环水泵出水口与中间换热器循环水入口相连，中间换热器的循环水出口与空气/水换热器的循环水入口相连，空气/水换热器的循环水出口连接热水箱入口；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。

进一步的，所述涡轮压气部件由压气部件、涡轮部件以及连接两者的轴部件组成。

进一步的，所述第一空气压缩机和第二空气压缩机均为变频空气压缩机。

进一步的，所述中间换热器和空气/水换热器为壳管式换热器，其管内为循环水，管外为用于换热的空气。

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；