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专利号: 2022107129982
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种热泵与太阳能耦合式热水系统,包括水处理系统和压缩式热泵循环系统,其特征在于,所述水处理系统由:原料液管路连接至所述预处理设备(1)内进行预处理,预处理后的原料液通过管路连接到离心泵(2),离心泵(2)出口通过管路经第一截止阀(22)连接到第一蒸发器(3)的溶液入口(a1),第一蒸发器(3)的溶液出口(a2)通过管路连接到除湿器(4)的溶液入口(b1),除湿器(4)的溶液出口(b3)通过管路连接到第一冷凝器(5)的溶液入口(c1),第一冷凝器(5)的溶液出口(c2)通过管路连接到加湿器(6)的溶液入口(e1);所述除湿器(4)的空气出口(b2)通过管路经风机(7)连接到第二冷凝器(8)的空气入口(d1),第二冷凝器(8)的空气出口(d2)通过管路连接到加湿器(6)的空气入口(e2),加湿器(6)的底部出水口通过管路经第二截止阀(23)排出,加湿器(6)顶部空气出口通过管路连接到除湿器(4)的顶部湿空气入口,除湿器(4)的底部冷凝水出口通过管路经第三截止阀(24)和水泵(9)后分两路,一路通过管路经第四截止阀(25)连接到太阳能热水器(10),另一路通过管路经第五截止阀(26)连接到第三冷凝器(11)的冷凝水入口(f1),第三冷凝器(11)的水出口(f2)和太阳能热水器(10)的水出口通过管路共同连接到集水箱(12)的入口,并由集水箱(12)的出口通过管路经第六截止阀(27)排出构成;

所述压缩式热泵循环系统由:压缩机(13)的出口通过管路经第七截止阀(28)和调节阀(18)连接到第三冷凝器(11)的制冷剂入口(f3)以及通过管路连接到第二冷凝器(8)的制冷剂入口(d3),所述第二冷凝器(8)的制冷剂出口(d4)通过管路连接到第一冷凝器(5)的制冷剂入口(c3),第一冷凝器(5)的制冷剂出口(c4)通过管路经第一单向阀(19)和第三冷凝器(11)的制冷剂出口(f4)通过管路共同接至储液罐(14)的入口,储液罐(14)的出口通过管路依顺经第八截止阀(29)和第一节流阀(15)接至第一蒸发器(3)的制冷剂入口(a3)以及依顺经第九截止阀(30)和第二节流阀(16)接至第二蒸发器(17)的入口,第一蒸发器(3)的制冷剂出口(a4)通过管路依顺经第二单向阀(20)和第二蒸发器(17)的出口通过管路经第三单向阀(21)共同接至压缩机(13)的入口构成。

2.根据权利要求1所述一种热泵与太阳能耦合式热水系统,其特征在于,所述第二冷凝器(8)的出口(d2)管路上设置有第一温度控制器(31),所述第一温度控制器(31)的控制信号通过导线连接压缩机(13)。

3.根据权利要求1所述一种热泵与太阳能耦合式热水系统,其特征在于,所述第三冷凝器(11)的出口(f2)管路上设置有第二温度控制器(32),所述第二温度控制器(32)的控制信号通过导线连接调节阀(18)。

4.根据权利要求1所述一种热泵与太阳能耦合式热水系统,其特征在于,所述第一蒸发器(3)的出口(a2)管路上设置有第三温度控制器(33),所述第三温度控制器(33)的控制信号通过导线连接第一节流阀(15)。

5.根据权利要求1所述一种热泵与太阳能耦合式热水系统,其特征在于,所述压缩机(13)的入口管路上设置有第四温度控制器(34),所述第四温度控制器(34)的控制信号通过导线连接第二节流阀(16)。

6.根据权利要求1所述一种热泵与太阳能耦合式热水系统,其特征在于,所述压缩机(13)受第一温度控制器(31)的温度控制,压缩机(13)的频率与第二冷凝器(8)的出口(d2)处的温度成反比例关系。

7.根据权利要求1所述一种热泵与太阳能耦合式热水系统,其特征在于,所述调节阀(18)受第二温度控制器(32)的温度控制,调节阀(18)的开度与第三冷凝器(11)的出口(f2)处的温度成反比例关系。

8.根据权利要求4所述一种热泵与太阳能耦合式热水系统,其特征在于,所述第一节流阀(15)受第三温度控制器(33)的温度控制,第一节流阀(15)的开度与第一蒸发器(3)的出口(a2)处的温度成正比例关系。

9.根据权利要求5所述一种热泵与太阳能耦合式热水系统,其特征在于,所述第二节流阀(16)受第四温度控制器(34)的温度控制,第二节流阀(16)的开度与压缩机(13)的入口处的温度成正比例关系。

10.一种根据权利要求1~9项任一所述一种热泵与太阳能耦合式热水系统的操作方法,其特征在于,包括水处理操作方法和热水制备操作方法:

一、水处理操作方法为:

打开第一截止阀(22)、第二截止阀(23)、第七截止阀(28)、第八截止阀(29)、第九截止阀(30),启动压缩机(13),预处理设备(1)内经过预处理的原料液由离心泵(2)泵入第一蒸发器(3)内放热冷却,冷却后的原料液由除湿器(4)的下端入口(b1)流入,并由上端出口(b3)流出后进入第一冷凝器(5)内吸收高温制冷剂的热量,升温后由第一冷凝器(5)的出口(c2)接入加湿器(6)的进口(e1)后喷淋在加湿器(6)内;同时,除湿器(4)的下端空气出口(b2)流出的干空气由风机(7)通入第二冷凝器(8)内吸收高温高压制冷气体的冷凝热,升温后由第二冷凝器(8)的出口(d2)接入加湿器(6)的下端空气入口(e1),由底部进入加湿器(6)的热空气与喷淋在加湿器(6)内的热溶液进行热质交换,未蒸发的原料液因为水分蒸发而成为浓缩液由底部出口经第二截止阀(23)排出,干空气吸收蒸发的水蒸汽变为湿空气由加湿器(6)的顶部气体出口流出接入除湿器(4)的顶部气体入口,进入除湿器(4)的热湿空气被低温原料液冷却,湿空气中的水蒸汽凝结为冷凝水,而除湿后的干空气由除湿器(4)下端空气出口(b2)排出进入下一循环,产生的冷凝水汇集在除湿器(4)底部;

热泵循环中压缩机(13)压缩后产生的高温高压制冷剂气体进入第二冷凝器(8)内放热冷凝加热干空气后,继续通入第一冷凝器(5)内放热冷凝加热除湿器(4)上端出口(b3)流出的原料液,第一冷凝器(5)的制冷剂出口(c4)流出的制冷剂经第一单向阀(19)接入储液罐(14)内,储液罐(14)内的制冷剂液体由储液罐(14)的出口流出后分为两路,一路经第一节流阀(15)节流后通入第一蒸发器(3)内吸收蒸发器(3)内原料液的热量,另一路则由第二节流阀(16)节流后通入第二蒸发器(17)内吸收周围环境的热量,第一蒸发器(3)的出口(a4)经第二单向阀(20)流出的制冷剂气体与第二蒸发器(17)的出口经第三单向阀(21)流出的制冷剂气体汇合,共同通入压缩机(13)内压缩进入下一个循环;

二、热水制备操作方法:

热水制备操作方法分为太阳能热水制备法和热泵热水制备法;

(一)、太阳能热水制备法为:在太阳能热水工况下,打开第三截止阀(24)、第四截止阀(25),除湿器(4)底部出口流出的冷凝水由水泵(9)泵入太阳能热水器(10)内被加热,升温后由太阳能热水器(10)的出口接入集水箱(12)内;

(二)、热泵热水制备法为:打开第三截止阀(24)、第五截止阀(26)、第七截止阀(28),除湿器(4)底部出口流出的冷凝水由水泵(9)泵入第三冷凝器(11)内,压缩机(13)排出的部分制冷剂气体经调节阀(18)进入第三冷凝器(11)内放热冷凝加热除湿器(4)底部出口流出的冷凝水,冷凝后的制冷剂气体进入储液罐(14);第三冷凝器(11)出口(f2)流出的热水接入集水箱(12)内。