一种港区用热泵机组及其控制方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103900288 A (43)申请公布日 2014.07.02 CN 103900288 A (21)申请号 201410136123.8 (22)申请日 2014.04.04 F25B 29/00(2006.01) F25B 41/04(2006.01) F25B 41/06(2006.01) F25B 49/02(2006.01) (71)申请人 中交第二航务工程勘察设计院有限 公司 地址 430071 湖北省武汉市武昌区民主路 555 号 (72)发明人 谢伟 李龙 黄亦平 詹明 (74)专利代理机构 湖北武汉永嘉专利代理有限 公司 42102 代理人 苏敏 。

2、(54) 发明名称 一种港区用热泵机组及其控制方法 (57) 摘要 本发明涉及一种港区用热泵机组及其控制 方法， 热泵机组包括压缩机， 第一四通换向阀， 第 二四通换向阀， 及第一换热器、 第二换热器、 第三 换热器、 第四换热器、 第五换热器、 第六换热器， 所 述压缩机的输入端连接第一四通换向阀与第二四 通换向阀， 压缩机的输出端连接第一四通换向阀 与第二四通换向阀 ； 第一四通换向阀连接第一换 热器与第二换热器， 第二四通换向阀连接第二换 热器、 第三换热器及第四换热器， 第一换热器连接 第二换热器、 第三换热器及第四换热器， 第二换热 器连接第三换热器、 第四换热器， 第三换热器与第 。

3、五换热器并联， 第四换热器与第六换热器并联。 本 发明可以减少投资， 节约能源， 减少环境热污染。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103900288 A CN 103900288 A 1/1 页 2 1. 一种港区用热泵机组， 其特征在于， 包括压缩机， 第一四通换向阀， 第二四通换向阀， 及第一换热器、 第二换热器、 第三换热器、 第四换热器、 第五换热器、 第六换热器， 所述压缩 机的输入端连接第一四通换向阀与第二四通换向阀。

4、， 压缩机的输出端连接第一四通换向阀 与第二四通换向阀 ； 第一四通换向阀连接第一换热器与第二换热器， 第二四通换向阀连接 第二换热器、 第三换热器及第四换热器， 第一换热器连接第二换热器、 第三换热器及第四换 热器， 第二换热器连接第三换热器、 第四换热器， 第三换热器与第五换热器并联， 第四换热 器与第六换热器并联 ； 第一四通换向阀与第二四通换向阀之间依次设置有第二单向阀、 第一单向阀， 第一四 通换向阀与第二换热器之间设置有第二单向阀， 第二四通换向阀与第二换热器之间设置有 第一单向阀 ； 第一换热器与第三换热器之间依次设置有第一节流阀、 电磁阀、 第二节流阀， 第一换热 器与第四换热。

5、器之间设置有第一节流阀， 第二换热器与第四换热器之间设置有电磁阀， 第 二换热器与第三换热器之间设置有第二节流阀， 第二换热器与第三换热器之间还设置有第 三单向阀且与第二节流阀并联。 2. 一种权利要求 1 所述的港区用热泵机组控制方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： S1、 关闭电磁阀， 低温低压的制冷剂经过第二四通换向阀进入压缩机， 经过压缩机压缩 后的高温高压制冷剂分为两路循环 ： 第一路制冷剂经过第一四通换向阀进入第一换热器冷 凝放热， 第二路制冷剂通过第二四通换向阀经过第一单向阀进入第二换热器冷凝放热 ； S2、 由第一换热器冷凝放热的制冷剂经过第一节流阀绝热膨胀， 节流降压后的制。

6、冷剂 进入第四换热器吸收汽化潜热， 由第二换热器冷凝放热后的制冷剂过第二节流阀绝热膨 胀， 节流降压后的制冷剂进入第三换热器吸收汽化潜热 ； S3、 由第三换热器流出的制冷剂与第四换热器流出的制冷剂混合， 经过第二四通换向 阀进入压缩机， 再次进行循环。 3. 一种权利要求 1 所述的港区用热泵机组的控制方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： S1、 开启电磁阀， 低温低压的制冷剂经过第一四通换向阀进入压缩机， 经过压缩机压缩 后的高温高压制冷剂分为两路循环 ： 第一路制冷剂经过第一四通换向阀经第二单向阀进入 第二换热器冷凝放热， 第二路制冷剂经过第二四通换向阀分别进入第三换热器及第四换热 器。

7、冷凝放热 ； S2、 由第三换热器冷凝放热后的制冷剂经第三单向阀与由第二换热器冷凝放热后的制 冷剂混合， 通过电磁阀与第四换热器冷凝放热的制冷剂再次混合， 再次混合后的制冷剂经 第一节流阀绝热膨胀成为低温低压的制冷剂 ； S3、 由第一节流阀绝热膨胀的制冷剂经过第一换热器汽化， 汽化后的低温低压制冷剂 经过第一四通换向阀进入压缩机的输入端， 再次进行循环。 权 利 要 求 书 CN 103900288 A 2 1/5 页 3 一种港区用热泵机组及其控制方法 技术领域 0001 本发明涉及一种码头港区建筑空气调节装置， 更具体地说， 涉及一种港区用热泵 机组及其控制方法。 背景技术 0002 港。

8、区一般分为生产区和生产辅助区， 而港区生产辅助建筑的供热， 特别是散货港 区， 主要为生产作业人员提供浴室热水， 它的供热特点是一次供热量较大， 供热时间较短。 由于港区位置远离市区， 港区供暖难以采用城市热网提供。 0003 中国专利 （公开号为 ： CN102635904A） 公开了一种双循环新风去湿加盘管冷却的空 调机组， 该机组通过分别制取高低温冷水， 实现了建筑内的温、 湿度独立控制。夏季港区建 筑空调冷负荷较大， 机组运行时存在大量的冷凝热， 使大量的热量散发到室外环境当中， 对 环境产生热污染 ； 由于该装置夏季不能提供生活热水， 需从新设计一套热源， 如电加热器、 热泵热水器制。

9、取热水， 增加设备的同时增加了系统的初投资， 采用电加热制取热水， 不但会 增加初投资， 而且降低了系统整体的能源利用率。 0004 为了解决以上问题， 本发明提供了一种港区用热泵机组及其控制方法， 可实现以 下功能 ： 冬夏季空调和提供生活热水 ； 解决了港区建筑在设计一套制冷机组的同时， 还要 提供一套热水装置的问题。减少了初投资， 节约能源。 发明内容 0005 本发明要解决的技术问题在于对环境产生热污染， 且不能提供生活用水， 针对现 有技术的上述热污染大筹资多的缺陷， 提供一种港区用热泵机组及其控制方法。 0006 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 一种港区用热泵机组， 包。

10、括压缩机， 第一四通换向阀， 第二四通换向阀， 及第一换热器、 第二换热器、 第三换热器、 第四换热器、 第五换热器、 第六换热器， 所述压缩机的输入端连接第一四通换向阀与第二四通换向阀， 压 缩机的输出端连接第一四通换向阀与第二四通换向阀 ； 第一四通换向阀连接第一换热器与 第二换热器， 第二四通换向阀连接第二换热器、 第三换热器及第四换热器， 第一换热器连接 第二换热器、 第三换热器及第四换热器， 第二换热器连接第三换热器、 第四换热器， 第三换 热器与第五换热器并联， 第四换热器与第六换热器并联 ； 0007 第一四通换向阀与第二四通换向阀之间依次设置有第二单向阀、 第一单向阀， 第 一。

11、四通换向阀与第二换热器之间设置有第二单向阀， 第二四通换向阀与第二换热器之间设 置有第一单向阀 ； 0008 第一换热器与第三换热器之间依次设置有第一节流阀、 电磁阀、 第二节流阀， 第一 换热器与第四换热器之间设置有第一节流阀， 第二换热器与第四换热器之间设置有电磁 阀， 第二换热器与第三换热器之间设置有第二节流阀， 第二换热器与第三换热器之间还设 置有第三单向阀且与第二节流阀并联。 0009 本发明还提供了一种上述港区用热泵机组的控制方法， 包括以下步骤 ： 说 明 书 CN 103900288 A 3 2/5 页 4 0010 S1、 关闭电磁阀， 低温低压的制冷剂经过第二四通换向阀进入。

12、压缩机， 经过压缩机 压缩后的高温高压制冷剂分为两路循环 ： 第一路制冷剂经过第一四通换向阀进入第一换 热器冷凝放热， 第二路制冷剂通过第二四通换向阀经过第一单向阀进入第二换热器冷凝放 热 ； 0011 S2、 由第一换热器冷凝放热的制冷剂经过第一节流阀绝热膨胀， 节流降压后的制 冷剂进入第四换热器吸收汽化潜热， 由第二换热器冷凝放热后的制冷剂过第二节流阀绝热 膨胀， 节流降压后的制冷剂进入第三换热器吸收汽化潜热 ； 0012 S3、 由第三换热器流出的制冷剂与第四换热器流出的制冷剂混合， 经过第二四通 换向阀进入压缩机， 再次进行循环。 0013 本发明还提供了另一种上述港区用热泵机组的控制。

13、方法， 包括以下步骤 ： S1、 开启 电磁阀， 低温低压的制冷剂经过第一四通换向阀进入压缩机， 经过压缩机压缩后的高温高 压制冷剂分为两路循环 ： 第一路制冷剂经过第一四通换向阀经第二单向阀进入第二换热 器冷凝放热， 第二路制冷剂经过第二四通换向阀分别进入第三换热器及第四换热器冷凝放 热 ； 0014 S2、 由第三换热器冷凝放热后的制冷剂经第三单向阀与由第二换热器冷凝放热后 的制冷剂混合， 通过电磁阀与第四换热器冷凝放热的制冷剂再次混合， 再次混合后的制冷 剂经第一节流阀绝热膨胀成为低温低压的制冷剂 ； 0015 S3、 由第一节流阀绝热膨胀的制冷剂经过第一换热器汽化， 汽化后的低温低压制。

14、 冷剂经过第一四通换向阀进入压缩机的输入端， 再次进行循环。 0016 实施本发明的一种港区用热泵机组及其控制方法， 具有以下有益效果 ： 0017 1、 由于第二换热器的作用， 该装置在夏季满足建筑制冷的同时， 可以制取生活热 水回收大量冷凝热 ； 0018 2、 由于四通换向阀的转向调节作用， 该装置在冬季保证供暖的同时提供生活热 水， 解决港区供热问题 ； 0019 3、 由于设置的为循环结构系统， 在夏季热量循环回收利用， 不会散发到室外， 就可 以减少室外环境热污染 ； 0020 4、 减少投资， 节约能源。 附图说明 0021 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明， 附图中 。

15、： 0022 图 1 是本发明一种港区用热泵机组的结构示意图。 0023 图 2 是本发明一种港区用热泵机组夏季运行控制的流程图。 0024 图 3 是本发明一种港区用热泵机组冬季运行控制的流程图。 0025 图 4 是本发明一种港区用热泵机组的制冷剂循环示意图。 0026 图中 ： 1、 压缩机， 2、 第一四通换向阀， 3、 第二单向阀， 4、 第二四通换向阀， 5、 第一单 向阀， 6、 第一换热器， 7、 第二换热器， 8、 第一节流阀， 9、 电磁阀， 10、 第二节流阀， 11、 第三单 向阀， 12、 第三换热器， 13、 第四换热器， 14、 第五换热器， 16、 第六换热器。。

16、 具体实施方式 说 明 书 CN 103900288 A 4 3/5 页 5 0027 为了对本发明的技术特征、 目的和效果有更加清楚的理解， 现对照附图详细说明 本发明的具体实施方式。 0028 如图 1 所示， 在本发明的一种港区用热泵机组， 包括压缩机 1， 第一四通换向阀 2， 第二四通换向阀4， 及第一换热器6、 第二换热器7、 第三换热器12、 第四换热器13、 第五换热 器 14、 第六换热器 15， 压缩机 1 的输入端连接第一四通换向阀 2 与第二四通换向阀 4， 压缩 机 1 的输出端连接第一四通换向阀 2 与第二四通换向阀 4 ； 第一四通换向阀 2 连接第一换 热器 6。

17、 与第二换热器 7， 第二四通换向阀 4 连接第二换热器 7、 第三换热器 12 及第四换热器 13， 第一换热器 6 连接第二换热器 7、 第三换热器 12 及第四换热器 13， 第二换热器 7 连接第 三换热器 12、 第四换热器 13， 第三换热器 12 与第五换热器 14 并联， 第四换热器 14 与第六 换热器 16 并联 ； 0029 第一四通换向阀 2 与第二四通换向阀 4 之间依次设置有第二单向阀 3、 第一单向 阀 5， 第一四通换向阀 2 与第二换热器 7 之间设置有第二单向阀 3， 第二四通换向阀 4 与第 二换热器 7 之间设置有第一单向阀 5 ； 0030 第一换热器。

18、 6 与第三换热器 12 之间依次设置有第一节流阀 8、 电磁阀 9、 第二节流 阀 10， 第一换热器 6 与第四换热器 13 之间设置有第一节流阀 8， 第二换热器 7 与第四换热 器 13 之间设置有电磁阀 9， 第二换热器 7 与第三换热器 12 之间设置有第二节流阀 10， 第二 换热器 7 与第三换热器 12 之间还设置有第三单向阀 11 且与第二节流阀 10 并联。 0031 如图 2 所示， 夏季运行时， 上述港区用热泵机组的控制方法包括以下步骤 0032 S1、 关闭电磁阀9， 低温低压的制冷剂经过第二四通换向阀4进入压缩机1， 经过压 缩机 1 压缩后的高温高压制冷剂分为两。

19、路循环 ： 第一路制冷剂经过第一四通换向阀 2 进入 第一换热器 6 冷凝放热， 第二路制冷剂通过第二四通换向阀 4 经过第一单向阀 5 进入第二 换热器 7 冷凝放热 ； 0033 S2、 由第一换热器6冷凝放热的制冷剂经过第一节流阀8绝热膨胀， 节流降压后的 制冷剂进入第四换热器13吸收汽化潜热， 由第二换热器7冷凝放热后的制冷剂过第二节流 阀 10 绝热膨胀， 节流降压后的制冷剂进入第三换热器 12 吸收汽化潜热 ； 0034 S3、 由第三换热器 12 流出的制冷剂与第四换热器 13 流出的制冷剂混合， 经过第 二四通换向阀 4 进入压缩机 1， 再次进行循环。 0035 水循环流程 。

20、： 0036 经过第四换热器 13 制取的冷水进入第六换热器 15， 经过第三换热器 12 制取的冷 水进入第五换热器 14， 通过第五换热器 14、 第六换热器 15 完成室内空气调节过程 ； 由第二 换热器 7 回收冷凝热制取生活热水。 0037 如图 3 所示， 冬季运行时， 上述港区用热泵机组的控制方法包括以下步骤 ： 0038 S1、 开启电磁阀9， 低温低压的制冷剂经过第一四通换向阀2进入压缩机1， 经过压 缩机 1 压缩后的高温高压制冷剂分为两路循环 ： 第一路制冷剂经过第一四通换向阀 2 经第 二单向阀 3 进入第二换热器 7 冷凝放热， 第二路制冷剂经过第二四通换向阀 4 分。

21、别进入第 三换热器 12 及第四换热器 13 冷凝放热 ； 0039 S2、 由第三换热器 12 冷凝放热后的制冷剂经第三单向阀 11 与由第二换热器 7 冷 凝放热后的制冷剂混合， 通过电磁阀 9 与第四换热器 13 冷凝放热的制冷剂再次混合， 再次 混合后的制冷剂经第一节流阀 8 绝热膨胀成为低温低压的制冷剂 ； 说 明 书 CN 103900288 A 5 4/5 页 6 0040 S3、 由第一节流阀8绝热膨胀的制冷剂经过第一换热器6汽化， 汽化后的低温低压 制冷剂经过第一四通换向阀 2 进入压缩机 1 的输入端， 再次进行循环。 0041 水循环过程 ： 0042 经过第四换热器 1。

22、3 制取的热水进入第六换热器 15， 经过第三换热器 12 制取的热 水进入第五换热器 14， 经过第五换热器 14、 第六换热器 15 完成室内空气调节过程 ； 由第二 换热器 7 制取生活热水。 0043 实施例 ： 0044 某散货港区总定员 232 人， 最大班 100 人， 浴室设置在候工楼内， 共三层， 一层为 浴室， 需热水量 7.5m3/ 次， 二层空调面积 800m2， 所需空调冷负荷为 120KW; 三层空调面积 300m2， 所需空调冷负荷为 45KW ； 通过本发明港区用热泵机组对空调房间进行空气调节， 第 四换热器 13 承担的冷负荷为 W1=45kW， 制冷剂工质为。

23、 R134a， 通过第二换热器 7 回收冷凝热 供生活热水， 本发明的蒸发温度为 4， 冷凝温度为 50。 0045 图 4 为制冷剂循环示意图， 过程线 1-2 表示制冷剂在压缩机 1 内的压缩过程， 过程 线 2-3 表示制冷剂工质在第一换热器 6 中的冷凝放热及其第二换热器 7 制取生活热水的过 程， 过程线 3-4 表示制冷剂经过第一节流阀 8 及第二节流阀 10 的节流过程， 过程线 4-1 表 示制冷剂在第三换热器12和第四换热器13内的蒸发过程， 通过制冷剂的往复循环， 完成制 冷过程。 0046 能效分析 ： 0047 表一制冷剂状态点的参数值 0048 0049 一、 本发明。

24、的能效计算 0050 机组单位制冷能力 q=h1-h4=400-270=130kJ/kg 0051 第四换热器 13 制冷剂质量流量 0052 0053 第三换热器 12 制冷剂质量流量 0054 0055 压缩机 1 消耗功率 0056 P=（M1+M2)(h2-h1)=(0.346+0.923)(438-400)=48.22kW 说 明 书 CN 103900288 A 6 5/5 页 7 0057 冷凝热回收量 0058 W3=M2(h2-h3)=0.923(438-270)=155kW 0059 该机组出水温度为 50， 进水温度为 10， 产生的额定热水量为 0060 0061 机组。

25、在运行 2-2.5h 后， 产生 6.6-8.25m3热水， 满足最大班 100 人洗浴要求。 0062 本发明制冷系数为 0063 0064 本发明制热系数为 0065 0066 本发明的综合能效比为 0067 COP=COP1+COP2=3.42+3.21=6.63 0068 二、 传统空调机组的能效计算 0069 0070 本发明装置通过与传统空调机组对比， 综合 COP 较传统值高 93.86%， 同时回收 50的热水 3.3m3/h。 0071 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述， 但是本发明并不局限于上述的具体 实施方式， 上述的具体实施方式仅仅是示意性的， 而不是限制性的， 本领域的普通技术人员 在本发明的启示下， 在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下， 还可做出很多 形式， 这些均属于本发明的保护之内。 说 明 书 CN 103900288 A 7 1/3 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103900288 A 8 2/3 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103900288 A 9 3/3 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103900288 A 10 。