專利名稱：一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種蒸汽機組，特別是一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組。
背景技術：
隨著全球能源危機的日益加劇、環(huán)境日益惡化，開發(fā)利用新能源和清潔能 源以替代燃煤、燃油和耗電制取熱水蒸汽，以改善人類生活環(huán)境、滿足人類生 產(chǎn)和生活需求已是大勢所趨。而利用太陽能和空氣能的空調式系統(tǒng)制冷、制熱 技術來實現(xiàn)這一目標是一種很好的有效途徑，但目前國際國內(nèi)還沒有應用這一 技術達到穩(wěn)定產(chǎn)出低壓蒸汽的先例。
目前大多數(shù)利用空調技術來制熱的熱泵行業(yè)，都采用如下技術方案來實現(xiàn) 利用逆卡諾熱力學循環(huán)原理使用電能讓壓縮機做功，壓縮機從蒸發(fā)器中吸入低 溫低壓氣體制冷劑，通過做功將制冷劑壓縮成高溫高壓氣體，高溫高壓氣體進 入單級冷凝器與水交換熱量，在冷凝器中被冷凝成液體而放出熱量，水吸收其 放出的熱量而不斷升溫，被冷凝的高壓液體經(jīng)節(jié)流降壓后，在蒸發(fā)器中通過風 扇的作用，吸收周圍空氣熱能從而揮發(fā)成低壓氣體，又被吸入壓縮機中壓縮， 這樣反復循環(huán)，從而制取低于60度的熱水。但不能制取高于IOO度的低壓蒸汽。
同時，由于熱泵行業(yè)絕大多數(shù)是釆用單級換熱器，而利用單級換熱器進行 換熱，從壓縮機排出的高溫熱量只能經(jīng)一次換熱后又回到壓縮機中；而且單次 換熱不徹底，換熱效率低下，進而造成回壓縮機的進氣溫度高；如果壓縮機的 排氣溫度在90度以上，制取熱水溫度在55度，經(jīng)單次換熱后回氣溫度超過55 度，壓縮機進氣溫度就會超過其正常運轉所需的工況，壓縮機如長期高溫負荷 運轉，就會大大縮短壓縮機的使用壽命，影響了正常的生產(chǎn)和生活需求。而且利用該技術難以制取超過60度以上的高溫熱水，更不能制取高于IOO度的低壓 蒸汽。

實用新型內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種太陽能空氣能雙效 熱水蒸汽機組，通過利用太陽能和空氣能等免費綠色能源，其能效比大大提高， 既降低了制熱成本，同時又能保證設備穩(wěn)定運轉，并能實現(xiàn)零污染排放和節(jié)能 增效的目的。
本實用新型為了實現(xiàn)上述技術目的，采用如下"R術方案 本實用新型的一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽才幾組包括壓縮機、四通換向 閥、蒸發(fā)器、換熱器和氣液分離器。四通換向閥分別與壓縮機、蒸發(fā)器、氣液 分離器和換熱器連接；在蒸發(fā)器和換熱器之間的管路上連接有化霜裝置，并配 置水流溫度傳感器和電磁閥；在蒸發(fā)器沿換熱器之間的管路上依次串聯(lián)有分液 器、干燥過濾器、單向閥、毛細管、視液鏡和貯液平衡罐；單向閥和毛細管與 雙向膨脹閥并聯(lián)；再串聯(lián)到管路上；在換熱器串聯(lián)管路上的進水口端、高溫水 出口端和蒸汽出口端均設有電磁閥和水流溫度傳感器；在蒸氣出口端有蒸氣排
氣閥和蒸汽安全閥；換熱器為兩組或兩組以上串聯(lián)；兩組或兩組以上換熱器中 間的水路上串聯(lián)至少一個集熱水箱、至少一組太陽能集熱裝置和水泵。
優(yōu)選地，壓縮才幾與四通換向閥之間連接有工質壓力開關，壓縮機與氣液分 離器之間連接有工質壓力開關。
優(yōu)選地，在換熱器串聯(lián)管路上的進水口端和高溫水出口端之間的單獨管路 上設有水流壓差開關。
優(yōu)選地，換熱器包括若干個單體換熱器，單體換熱器包括殼體、內(nèi)置套管、 散熱管、工質進口、工質出口、水路進口、水路出口。若干個單體換熱器內(nèi)徑
相同，按n、 n+l、 n+2........ n+m的排列順序由高到低分層螺旋下降串聯(lián)而成，
并具有傾斜梯度；所述內(nèi)置套管的內(nèi)徑由高到低逐層減小，每層的內(nèi)置套管的 內(nèi)徑相同；其中，n和m為自然數(shù)。優(yōu)選地，每層單體換熱器中的末端單體換熱器有感溫孔和電磁閥。優(yōu)選地，散熱管為兩個獨立對稱換熱面積相等的銅管螺旋狀排列。優(yōu)選地，殼體為不銹鋼殼體，內(nèi)置套管為不銹鋼內(nèi)置套管。優(yōu)選地，殼體為耐高溫塑料殼體，內(nèi)置套管為耐高溫塑料內(nèi)置套管。本實用新型的太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組具有較高能效比，同時能保證設備穩(wěn)定運轉，并能實現(xiàn)零污染排放和節(jié)能增效的目的。本實用新型的太陽
能空氣能雙效熱水蒸汽^ii且中單向閥與貯液平衡罐之間有毛細管，并且毛細管、單向閥與雙向膨脹閥之間采用并聯(lián)連接，該并聯(lián)連接的可以平衡工質的壓力，達到有效的減壓效果。同時在蒸發(fā)器和換熱器之間有一個單獨的化霜管路連接，由單向電磁閥自動控制，在冬季需要化霜的時候，通過均勻噴灑高溫熱水或防凍液來進行有效除霜，有效地保證了機組在寒冷冬季的運行穩(wěn)定性。而且在兩組或多組換熱器中間的水路上，串聯(lián)連接至少 一個集熱水箱和至少一組太陽能集熱裝置，通過水泵輸送熱水，其中，太陽能集熱裝置通過自動撐桿器來控制。另外，本實用新型的太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組還運用了一種可變?nèi)萘繐Q熱器，該換熱器通過實行內(nèi)部分級和分層，實現(xiàn)可變?nèi)萘亢涂勺冝D換，有效改變換熱溫差和換熱梯度，進行強化換熱，從而大大提高換熱的效率，進而有效提高設備使用的能效比，達到節(jié)能增效的目的；同時也有力地保證了壓縮機的穩(wěn)定可靠的運行和穩(wěn)定產(chǎn)出所需的高溫水和低壓蒸氣，有效提高了換熱品質和設備的使用壽命。本實用新型將獨特的高效可變?nèi)萘繐Q熱器和太陽能集熱裝置的有效結合，將太陽能和空氣能綜合利用，大大提高了機組的換熱效率，有效提高了能效比。


圖1為本實用新型的一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組的一種優(yōu)選實施例的示意圖2為本實用新型的一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組中換熱器的一種優(yōu)選實施例的剖面圖。圖中，1-壓縮機，2-四通換向閥，3-蒸發(fā)器，4-干燥過濾器，5-雙向膨脹閥，6-單向閥，7-毛細管，8-貯液平衡罐，9-換熱器，10-氣液分離器，11-電磁閥，12-水流壓差開關，13-工質壓力開關，14-水流溫度傳感器，15-視液鏡，16-太陽能集熱裝置，17-集熱水箱，18-水泵，20-化霜裝置，21-蒸汽排氣閥，22-蒸汽安全閥，201-殼體，202-內(nèi)置套管，203-散熱管，204-工質進口 ， 205-工質出口， 206-水路進口， 207-水路出口， 208-感溫孔，209-電磁閥，210-排污o 。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型的一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組的一種優(yōu)選實施例包括壓縮機l、四通換向閥2、蒸發(fā)器3、換熱器9和氣液分離器10。四通換向閥2分別與壓縮機1、蒸發(fā)器3、氣液分離器10和換熱器9連接；在蒸發(fā)器3和換熱器9之間的管路上連接有化霜裝置20,并配置水流溫度傳感器14和電磁閥11;在蒸發(fā)器3沿換熱器9之間的管路上依次串聯(lián)有分液器、干燥過濾器4、單向閥6、毛細管7、視/液鏡15和貯液平衡罐8;單向閥6和毛細管7與雙向膨脹閥5并聯(lián)；再串聯(lián)到管路上；在換熱器9串聯(lián)管路上的進水口端、出水口端和蒸汽出口端均設有電磁閥11和水流溫度傳感器14;在蒸汽出口端有蒸汽排氣閥21和蒸汽安全閥22;換熱器9為兩組或兩組以上串聯(lián)；兩組或兩組以上換熱器9中間的水路上串聯(lián)至少一個集熱水箱17、至少一組太陽能集熱裝置16和水泵18。
優(yōu)選地，壓縮機1與四通換向閥2之間連接有工質壓力開關13，壓縮機1與氣液分離器IO之間連接有工質壓力開關13。
優(yōu)選地，在換熱器9串聯(lián)管路上的進水口端和高溫水出口端之間的單獨管路上設有水流壓差開關12。
如圖1所示，在制取熱水和蒸氣模式下，壓縮機1吸入氣液分離器10中低壓工質氣體，經(jīng)壓縮機1做功增壓后，排出高溫高壓氣體，經(jīng)過四通換向閥2至可變?nèi)萘繐Q熱器9，在可變?nèi)萘繐Q熱器9內(nèi)高壓氣體放熱冷卻為高壓液體，而使工質銅管外的水分級得到加熱，水溫逐級得到提升，水和工質是進行雙向對
流、螺旋式分級運動，從而能制取高溫熱水和蒸氣。由于該可變?nèi)萘繐Q熱器9通過內(nèi)部分級、分層改變水的容量，改變了換熱溫差和換熱梯度，通過螺旋式對流運動，大大提高了換熱的效率。同時，低溫高壓工質液體從可變?nèi)萘繐Q熱器9出來后，流入貯液平衡罐8，再經(jīng)視液鏡15至雙向膨脹閥5,高壓液體經(jīng)雙向膨脹閥5節(jié)流后減壓膨脹變?yōu)榈蛪旱墓べ|液體，再經(jīng)干燥過濾器4后除去水分和雜質，通過分液器后進入蒸發(fā)器3，低溫低壓工質液體在蒸發(fā)器3的銅管內(nèi)吸熱汽化成低壓氣體，而銅管外由風機使空氣循環(huán)，提供空氣熱能，低壓氣體在蒸發(fā)器3中汽化后經(jīng)四通換向閥2到氣液分離器10，經(jīng)氣液分離器10分離，使得回到壓縮機1中的工質流體全部為氣體，這樣就完成了一個制熱循環(huán)。在這個制熱過程中，在兩組換熱器9中間的水路上串接經(jīng)太陽能集熱裝置16加熱的高溫水通過水泵18到集熱水箱17，再壓入到下一組換熱器9中，以補充新的熱能，在水路上均-沒有單向閥6，以防止熱水回流。
如圖2所示，本實用新型的一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組中換熱器的一種優(yōu)選實施例，包括十個單體換熱器，單體換熱器包括殼體201、內(nèi)置套管202、散熱管203、工質進口 204、工質出口 205、水路進口 206和水路出口 207，若干個單體換熱器內(nèi)徑相同，按l、 2、 3、 4的排列順序由高到低分層螺旋下降串聯(lián)而成，并具有傾斜梯度；內(nèi)置套管202的內(nèi)徑由高到低逐層減小，依次為60mm、 50mm、 40mm、 30mm，且每層的內(nèi)置套管202的內(nèi)徑相同。換熱工質由上端工質進口 204進入，下端工質出口 205出來，在散熱管203內(nèi)進行螺旋式下降流動，水由下端水路進口 206進入，從上端水路出口 207流出，是螺旋式上升流動；并且由于內(nèi)置套管202的內(nèi)徑由高到低逐層減小，因而換熱容器里水的容量不斷改變，這一對流方法大大有效提高換熱溫差和換熱梯度，強化換熱。
優(yōu)選地，參見圖2,在每層單體換熱器中的末端單體換熱器上還可配備有感溫孔208和電磁閥209，可以用來控制每層的出水溫度和出水量。當然還可以配備排污口 210。以上所揭露的僅為本實用新型一種太陽能空氣源雙效蒸汽機組的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型的權利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。
權利要求1、一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組，包括壓縮機、四通換向閥、蒸發(fā)器、換熱器和氣液分離器，其特征在于所述四通換向閥分別與所述壓縮機、所述蒸發(fā)器、所述氣液分離器和所述換熱器連接；在所述蒸發(fā)器和所述換熱器之間的管路上連接有化霜裝置，并配置水流溫度傳感器和電磁閥；在所述蒸發(fā)器沿所述換熱器之間的管路上依次串聯(lián)有分液器、干燥過濾器、單向閥、毛細管、視液鏡和貯液平衡罐；所述單向閥和所述毛細管與雙向膨脹閥并聯(lián)，再串聯(lián)到管路上；在所述換熱器串聯(lián)管路上的進水口端、高溫水出口端和蒸汽出口端均設有所述電磁閥和所述水流溫度傳感器；在所述蒸汽出口端有蒸汽排氣閥和蒸汽安全閥；所述換熱器為兩組或兩組以上串聯(lián)；所述兩組或兩組以上換熱器中間的水路上串聯(lián)至少一個集熱水箱和至少一組太陽能集熱裝置。
2、 如權利要求1所述的一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組，其特征在于， 所述壓縮機與所述四通換向閥之間連接有工質壓力開關，所述壓縮機與所述氣 液分離器之間連接有工質壓力開關。
3、 如權利要求1所述的一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組，其特征在于， 在所述換熱器串聯(lián)管路上的進水口端和高溫水出口端之間的單獨管路上設有水 流壓差開關。
4、 如權利要求1所述的一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組，其特征在于， 所述換熱器包括若干個單體換熱器，所述單體換熱器包括殼體、內(nèi)置套管、散 熱管、工質進口、工質出口、水路進口、水路出口，所述若干個單體換熱器內(nèi)徑相同，按n、 n+l、 n+2........ n+m的排列順序由高到低分層螺旋下降串聯(lián)而成，并具有傾斜梯度；所述內(nèi)置套管的內(nèi)徑由高到低逐層減小，每層的內(nèi)置套 管的內(nèi)徑相同；其中，n和m為自然數(shù)。2
5、 如權利要求4所述的一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組，其特征在于， 所述每層單體換熱器中的末端單體換熱器有感溫孔和電^f茲閥。
6、 如權利要求4所述的一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組，其特征在于， 所述散熱管為兩個獨立對稱換熱面積相等的銅管螺旋狀排列。
7、 如權利要求4所述的一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組，其特征在于， 所述殼體為不銹鋼殼體，所述內(nèi)置套管為不銹鋼內(nèi)置套管。
8、如權利要求4所述的一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組，其特征在 于，所述殼體為耐高溫塑料殼體，所述內(nèi)置套管為耐高溫塑料內(nèi)置套管。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組，其包括壓縮機、四通換向閥、蒸發(fā)器、換熱器和氣液分離器。四通換向閥分別與壓縮機、蒸發(fā)器、氣液分離器和換熱器連接；蒸發(fā)器和換熱器之間連接有化霜裝置；在蒸發(fā)器沿換熱器之間的管路上依次串聯(lián)有分液器、干燥過濾器、單向閥、毛細管、視液鏡和貯液平衡罐；單向閥和毛細管與雙向膨脹閥并聯(lián)，再串聯(lián)到管路上；換熱器為兩組或兩組以上串聯(lián)，兩組或兩組以上換熱器中間的水路上串聯(lián)集熱水箱和太陽能集熱裝置。本實用新型的太陽能空氣能雙效熱水蒸汽機組能利用太陽能和空氣能，其能效比大大提高，既降低了制熱成本；同時又能保證設備穩(wěn)定運轉，并能實現(xiàn)零污染排放和節(jié)能增效的目的。
文檔編號F22B1/00GK201285024SQ20082005124
公開日2009年8月5日 申請日期2008年7月24日 優(yōu)先權日2008年7月24日
發(fā)明者錢國新 申請人:錢國新