[實用新型]一種梯級提升水溫的熱水熱泵機組

無效

• 申請號: 200720149298.8
• 申請日: 2007-05-25
• 公開（公告）號: CN201037719Y
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 付林;肖常磊;張世鋼;陳闖;劉燕
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于一種用于提供生活熱水或采暖熱水的中高溫熱泵設備，特別是用于冷凍水和冷卻水側需要實現較大進、出口溫差的場合。

背景技術

目前，大型熱泵機組已經廣泛應用于公共建筑的集中空調系統，這類熱泵一般采用水一水熱泵，其技術已經比較成熟。對于采用地下水或地表水為低溫熱源的熱泵供熱系統，供水溫度一般需要高于55℃，但對于一般使用的熱泵來講，會導致冷凝壓力和蒸發壓力差值過大，系統的不可逆性大大增加，導致系統對能源的利用效率低下；同時，一般熱泵機組的冷凍水和冷卻水進出口溫差小，僅為5℃左右，會造成水路系統的輸配能耗增加，管路投資偏大的問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是提出一種梯級提升水溫的熱水熱泵機組，即提出一種能夠將較低的熱水回水梯級加熱到較高溫度的熱泵系統，以提高能源綜合的利用效率，同時可以在冷熱源側實現大溫差、小流量的運行方式。

本實用新型的技術方案如下：

一種梯級提升水溫的熱水熱泵機組，其特征在于：該機組至少由兩臺熱泵單元組合而成，每臺熱泵設備包括壓縮機、蒸發器、膨脹閥和冷凝器，每臺熱泵制冷工質均按壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器和壓縮機的循環流程分別形成獨立的循環回路；各臺熱泵設備的冷凝器水路系統互相串聯構成了多段串聯殼管式換熱器，即第一臺熱泵冷凝器水路的入口作為整個機組的入口，最后一臺熱泵冷凝器水路的出口作為整個機組的出口；各臺熱泵設備的蒸發器水路系統互相串聯構成了多段串聯的殼管式換熱器，即最后一臺熱泵蒸發器水路的入口作為整個機組的入口，第一臺熱泵蒸發器水路的出口作為整個機組的出口。

本實用新型最大的優點就是能夠將較低的熱水回水梯級加熱到較高的溫度，冷凍水則按照與冷卻水升溫相反的方向梯級降溫，熱泵機組的冷卻水、冷凍水回路均能夠實現大溫差、小流量的運行方式，系統的綜合能源利用效率大大提高，主要體現在：第一，冷卻水升溫方向與冷凍水的降溫方向相反，降低了蒸發器和冷凝器的溫差，減少了不可逆傳熱損失，機組整體的性能系數得到提高；第二，采用熱泵設備串聯的方式，可以根據不同溫升梯度段的工況選取不同的熱泵單元，保證每臺熱泵能夠在其高效工況運行；第三，采用溫度梯級升降的方式，可以生產出較高溫度(>55℃)的熱水，同時還可以根據用戶的用熱要求，通過控制熱泵運行臺數來調節熱水出水溫度；第四，冷凍水和冷卻水的供、回水溫差增大，降低了系統的輸配能耗以及管網統投資。

附圖說明

圖1為兩級串聯梯級提升水溫熱水熱泵機組實施例的流程示意圖。

圖2為三級串聯梯級提升水溫熱水熱泵機組實施例的流程示意圖。

圖中：1a—第一級冷凝器；1b—第二級冷凝器；1c—第三級冷凝器；2a—第一級蒸發器；2b—第二級蒸發器；2c—第三級蒸發器；3a—第一級壓縮機；3b—第二級壓縮機；3c—第三級壓縮機；4a—第一級膨脹閥；4b—第二級膨脹閥；4c—第三級膨脹閥。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體結構和工作過程作進一步的說明

如圖1所示，熱泵機組由兩臺熱泵單元組合而成，每臺熱泵單元均是由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器組成，分別通過管路連接成兩個相互獨立的制冷工質循環回路。兩臺熱泵的冷凝器相互串聯成為一個管殼式換熱器，即第二級冷凝器1b的進水口作為整個機組的冷卻水進水口，第二級冷凝器1b的出水口與第一級冷凝器1a的進水口相連，第一級冷凝器1a的出水口作為整個機組的出水口，熱水回水依次流經第二級冷凝器1b和第一級冷凝器1a被兩級加熱后送出；兩臺熱泵的蒸發器相互串聯成為一個管殼式換熱器，即第一級蒸發器2a的進水口作為整個機組的冷凍水進水口，第一級蒸發器2a的出水口與第二級蒸發器2b的進水口相連，第二級蒸發器2b的出水口作為整個機組的出水口，冷水回水依次流經第一級蒸發器2a和第二級蒸發器2b逐級降溫后送出。

如圖2所示，熱泵機組由三臺熱泵單元組合而成，每臺熱泵單元均是由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器組成，分別通過管路連接成三個相互獨立的制冷工質循環回路。三臺熱泵的冷凝器相互串聯成為一個管殼式換熱器，即第三級冷凝器1c的進水口作為整個機組的冷卻水進水口，第三級冷凝器1c的出水口與第二級冷凝器1b的進水口相連，第二級冷凝器1b的出水口與第一級冷凝器1a的進水口相連，第一級冷凝器1a的出水口作為整個機組的出水口，熱水回水依次流經第三級冷凝器1c，第二級冷凝器1b和第一級冷凝器1c被逐級加熱后送出；三臺熱泵的蒸發器相互串聯成為一個管殼式換熱器，即第一級蒸發器2a的進水口作為整個機組的冷凍水進水口，第一級蒸發器2a的出水口與第二級蒸發器2b的進水口相連，第二級蒸發器2b的出水口與第三級蒸發器2c的進水口相連，第三級蒸發器2c的出水口作為整個機組的出水口，冷水回水依次流經第一級蒸發器2a，第二級蒸發器2b和第三級蒸發器2c逐級降溫后送出。