CN204853754U - 一种用于建筑内外分区冷热供应的燃气热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于建筑内外分区冷热供应的燃气热泵系统。该系统主要包括双管束冷凝器1、压缩机2、蒸发器3、节流阀4、燃气发动机5、热水余热回收装置6、冷却塔7、水-水换热器8、蓄水池9、辅助加热器10、蓄水池11、截止阀12、截止阀13、水泵14、水泵15、冷热用户末端设备16、冷用户末端设备17、水泵18，构成制冷剂系统、冷冻水系统、冷却水系统、采暖热水四个子系统。系统在满足冷负荷条件下运行，在热水循环回路中，水先通过双管束冷凝器1吸收冷凝热，之后通过燃气发动机热水余热回收装置6吸收发动机余热。该系统同时利用燃气热泵的冷热量，适用于同时有冷热需求、燃气供应充足的场所，并可对用电进行调峰。

Description

一种用于建筑内外分区冷热供应的燃气热泵系统

技术领域

本发明涉及燃气热泵空调余热及冷凝热回收应用技术。

背景技术

据调查，建筑能耗已占到我国社会总能耗的三分之一左右。其中，空调系统的能耗占到70％左右的水平。因此，降低建筑空调系统的能耗对于我国经济社会发展和技能目标具有重要意义。

(1)建筑按冷热需求特点分区

现代大型建筑一般进深较大,对于大面积的空调房间,内区与周边区负荷特性相差较大,周边区受环境温度变化的影响，冬季需采暖，夏季需制冷，而内部区域中的灯光、人员、各类设备的热量需经排风系统排出，如果内外区采用一个空调系统,则在冬季及过渡季节会出现内外区房间温差过大,在同一时间外区人员反映冷,而内区人员反映热。根据我国在2001年版的《采暖通风与空气调节设计规范》新增5.3.2条之规定,建筑物内负荷特性相差较大的内区与周边区,以及同一时间内必须分别进行加热与冷却的房间,宜分别设置空气调节系统。

(2)双管束冷凝器热回收

双管束式冷凝器的热回收热泵系统常用于具有内区和周边区的大型建筑物。该冷凝器具有两路管束，一路管束中，水将冷凝器排出的热量吸收，送至需加热的房间末端装置，另一路管束中，水将热量吸收后，流至冷却塔冷却，将热量排至环境。

(3)燃气热泵空调发动机余热利用

在燃气热泵空调系统中，燃气发动机驱动压缩机运行时，发动机转变为有效功的热当量占燃料燃烧发热量的37％，燃烧过程产生17％的能量损失，仍有可利用的46％热能被缸套水、废气带走未利用，不利于降低空调系统的能耗。

目前，现有的燃气热泵空调系统中燃气发动机尾气的能源品位比较低，回收比较困难。相比起来，利用燃气发动机冷却水的余热却容易许多。燃气发动机的冷却水温度最高可达75℃。然而在传递相同热量的条件下，热水温升与其流量成反比，因而为保障采暖热水的温度，需采取其他辅助办法。

发明内容

本实用新型提出了燃气热泵空调技术燃气发动机冷却水余热利用的新途径，目的在于充分利用燃气热泵空调系统的冷热量，提高空调机组的性能。

采暖热水依次通过冷凝器、发动机热水余热回收装置、辅助加热器至热水箱，供用户使用，保障热水供水温度。

通过储水箱后的阀门对末端设备进行供冷供热转换，即水路转换代替四通换向阀，避免不能满足对一年中只有供冷需求的用户供冷的问题。

该技术适用于同时有冷热需求、燃气供应充足的场所，并可对用电进行调峰。

为此，本实用新型采取了如下技术方案：本系统主要由双管束冷凝器1、压缩机2、蒸发器3、节流阀4、燃气发动机5、热水余热回收装置6、冷却塔7、水-水换热器8、第一蓄水池9、辅助加热器10、第二蓄水池11、第一截止阀12、第二截止阀13、第一水泵14、第二水泵15、冷热用户末端设备16、冷用户末端设备17、第三水泵18构成。连接方式为，双管束冷凝器1第一进出口端与压缩机2连接、压缩机2与蒸发器3连接、蒸发器3与节流阀4连接，构成制冷压缩回路，燃气发动机5与热水余热回收装置6一端连接，构成热回收回路，冷却塔7经由第三水泵18与双管束冷凝器1第二进出口端连接，水-水换热器8与第一蓄水池9连接，第一蓄水池9与辅助加热器10连接，辅助加热器10与热水余热回收装置6另一出口端连接，热水余热回收装置6另一进口端与双管束冷凝器1第三进出口端连接，第二蓄水池(11)经由第二截止阀(13)、第一水泵(14)向冷热用户末端设备(16)供水，第二蓄水池(11)经第二水泵(15)向冷用户末端设备(17)供水。

附图说明

图1一种用于建筑内外分区冷热供应的燃气热泵系统原理图

具体实施方式

如图1所示，本系统主要由双管束冷凝器1、压缩机2、蒸发器3、节流阀4、燃气发动机5、热水余热回收装置6、冷却塔7、水-水换热器8、第一蓄水池9、辅助加热器10、第二蓄水池11、第一截止阀12、第二截止阀13、第一水泵14、第二水泵15、冷热用户末端设备16、冷用户末端设备17、第三水泵18构成。

系统运行时，在冷冻水循环中，冷水与蒸发器中制冷剂换热；在热水循环回路中，水先通过双管束冷凝器1吸收冷凝热，之后通过燃气发动机热水余热回收装置6吸收烟气余热。

系统在满足冷负荷条件下运行，供热分为供暖及供热水，供暖的热水循环为闭式系统，多余的热量用于供热水，在水-水换热器8中实现热交换。当总需冷量与总需热量平衡时，可直接供冷、供暖、供热水；当需热量小于放热量时，冷凝器多余的热量由冷却塔7冷却；当需热量大于放热量时，由辅助加热器10补充热量。

将建筑内空调末端设备按冷热需求差异进行分区，分为冬季需供热、夏季需供冷的末端设备区16和全年只有供冷需求的末端设备区17，当末端设备区16需供热时，开启第一阀门12，关闭第二阀门13；当末端设备区16需供冷时，开启第二阀门13，关闭第一阀门12。

空调末端可以是地板辐射供暖、散热器供暖，也可以是风机盘管等形式。相比现有技术，本实用新型具有如下优势：

(1)本实用新型利用了空调系统的冷凝热和燃气发动机的余热，可防止采暖热水温度达不到要求。

(2)本实用新型同时利用了系统的冷量和热量，提高了系统的一次能源利用率。

(3)本实用新型设置为集中空调系统，减少了设为分散式空调的燃气管网建设及运行费。

(4)本实用新型在双管束冷凝器的一端设置冷却塔，保证需热量小于供热量时冷凝器的正常冷却和运行。

(5)本实用新型采暖热水管路与冷冻水管路都设置有储水箱，可通过储水箱后的阀门对末端设备进行供冷供热转换，即进行水路转换，避免了在冷剂系统使用四通换向阀而不能满足对一年中只有供冷需求的用户供冷。

(6)本实用新型适用于同时有冷热需求、燃气供应充足的场所，并可对用电进行调峰。

Claims (4)

1.一种用于建筑内外分区冷热供应的燃气热泵系统，其特征在于，双管束冷凝器(1)第一进出口端与压缩机(2)连接、压缩机(2)与蒸发器(3)连接、蒸发器(3)与节流阀(4)连接，构成制冷压缩回路，燃气发动机(5)与热水余热回收装置(6)一端连接，构成热回收回路，冷却塔(7)经由第三水泵(18)与双管束冷凝器(1)第二进出口端连接，水-水换热器(8)与第一蓄水池(9)连接，第一蓄水池(9)与辅助加热器(10)连接，辅助加热器(10)与热水余热回收装置(6)另一出口端连接，热水余热回收装置(6)另一进口端与双管束冷凝器(1)第三进出口端连接，第二蓄水池(11)经由第二截止阀(13)、第一水泵(14)向冷热用户末端设备(16)供水，第二蓄水池(11)经第二水泵(15)向冷用户末端设备(17)供水。

2.根据权利要求1所述一种用于建筑内外分区冷热供应的燃气热泵系统，第一蓄水池(9)与第一水泵(14)之间设有第一截止阀(12)，第二蓄水池(11)与第一水泵(14)之间设有第二截止阀(13)，以适应不同季节使用。

3.根据权利要求1所述一种用于建筑内外分区冷热供应的燃气热泵系统，生活热水系统在水-水换热器(8)中与采暖热水系统间接换热。

4.根据权利要求1所述一种用于建筑内外分区冷热供应的燃气热泵系统，空调末端形式是地板辐射供暖、散热器供暖，或者风机盘管的形式。