[發(fā)明專利]熱泵系統(tǒng)余能回收制取高溫?zé)崴b置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510420676.0
• 申請日: 2015-07-16
• 公開（公告）號: CN105004047B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈岑;沈新榮;郁輝球;張華杰;楊笑梅;任世琛
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州哲達科技股份有限公司
• 主分類號: F24H4/02
• 分類號: F24H4/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司33212
• 代理人: 周世駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于熱泵系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及熱泵系統(tǒng)余能回收制取高溫?zé)崴b置。

背景技術(shù)

熱泵通過工質(zhì)從環(huán)境中吸熱，主要有水源熱泵、風(fēng)冷熱泵等，通過對載熱介質(zhì)(例如水)放熱實現(xiàn)載熱介質(zhì)的升溫。熱泵根據(jù)制熱后得到的載熱介質(zhì)的溫度分為常溫?zé)岜煤透邷責(zé)岜茫邷責(zé)岜弥频玫妮d熱介質(zhì)溫度高于常溫?zé)岜谩?/p>

市場上常見的以常溫?zé)岜镁佣啵鐖D1所示，普通的二級壓縮常溫?zé)岜茫ㄕ舭l(fā)器101、低壓級壓縮機102，高壓級壓縮機103，冷凝器104，一號膨脹閥105，中間冷卻器106和二號膨脹閥107。

其內(nèi)部的制熱循環(huán)流程：首先流量為M1的工質(zhì)從低壓低溫液體狀態(tài)10經(jīng)蒸發(fā)器101等壓吸熱后，到達相同壓力的狀態(tài)11，經(jīng)過低壓級壓縮機102前的吸氣管過熱后，達到低壓過熱的蒸汽狀態(tài)1。經(jīng)過低壓級壓縮機102壓縮后達到狀態(tài)2。從低壓級壓縮機102排氣出口的蒸汽和流量為M2從中間冷卻器106閃蒸后的蒸汽混合，即狀態(tài)2、流量為M1的工質(zhì)與狀態(tài)8、流量為M2進行混合形成總流量為M1+M2，到達蒸汽狀態(tài)3。蒸汽狀態(tài)3進入高壓級壓縮機103壓縮后，進一步提升壓力和溫度達到狀態(tài)4。狀態(tài)4為高溫高壓過熱蒸汽狀態(tài)，經(jīng)高壓級壓縮機103的排氣管后，到達狀態(tài)5，進入冷凝器104，經(jīng)等壓冷凝后，工質(zhì)溫度降低，到達相同壓力下的狀態(tài)6，形成飽和液體。從狀態(tài)6出來的工質(zhì)，流量為M2的工質(zhì)經(jīng)一號膨脹閥105降壓降溫，形成和狀態(tài)2相同壓力下的氣液飽和態(tài)，在中間冷卻器106吸收熱量后，閃蒸達到狀態(tài)8。而流量為M1的工質(zhì)從狀態(tài)6進一步等壓放熱，到達過冷液體狀態(tài)9。工質(zhì)從狀態(tài)9經(jīng)二號膨脹閥107降壓降溫至狀態(tài)10。

然而經(jīng)過二級壓縮后，也僅能產(chǎn)生45～60℃左右的熱水。而高溫?zé)岜脛t是利用分級冷凝的方式同時利用工質(zhì)釋放的潛熱和顯熱加熱至比60℃更高的溫度。其中，水與工質(zhì)在冷凝過程中是逆流運行，因而水在靠近壓縮機排氣口的冷凝器位置被加熱至最高溫度。在Eron Jacobson、Brown和Caldwell的文章Heat extraction from plant effluent:“pumped up heat pumps”中提到在美國市面上出售的熱泵最高出水溫度已達到82℃。因此若要達到高出水溫度，需要二級、甚至三級壓縮，增加壓縮機的功率，犧牲了熱泵的能效。

因此，現(xiàn)有的熱泵技術(shù)在確保能效的前提下，很難進一步提升水溫至100℃以上，甚至產(chǎn)生蒸汽。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能夠使現(xiàn)有熱泵在確保能效的前提下，制取溫度為100℃以上熱水的裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：

提供熱泵系統(tǒng)余能回收制取高溫?zé)崴b置，包括熱泵和零能耗一體機組，所述熱泵包括蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和節(jié)流元件，所述零能耗一體機組能提取熱泵中的工質(zhì)在降壓膨脹時所消耗的勢能，用于利用外部的電加熱裝置獲得高溫?zé)崴?!-- SIPO -->

所述零能耗一體機組分為兩種，分別為A型零能耗一體機組、B型零能耗一體機組；零能耗一體機組能采用A型零能耗一體機組或者B型零能耗一體機組實現(xiàn)；

所述A型零能耗一體機組包括相互連接的高溫冷凝器和動力裝置，A型零能耗一體機組設(shè)置在熱泵的壓縮機排氣口和冷凝器之間；所述高溫冷凝器能將經(jīng)過壓縮機壓縮后形成的高溫高壓蒸汽工質(zhì)，流經(jīng)高溫冷凝器，顯熱釋放給另一側(cè)所需制取的熱水；所述動力裝置能利用在高溫冷凝器內(nèi)顯熱后的工質(zhì)釋放出的勢能做功，進而帶動外部的發(fā)電機發(fā)電驅(qū)動外部的電加熱裝置，實現(xiàn)對另一側(cè)所需制取的熱水進一步加熱；所述動力裝置采用氣動馬達或者膨脹機；

所述B型零能耗一體機組包括液動泵，液動泵設(shè)置在熱泵的冷凝器出口上；液動泵能將經(jīng)過冷凝器后的高壓過冷液體工質(zhì)釋放出的勢能做功反向發(fā)電，進而驅(qū)動外部的電加熱裝置，實現(xiàn)對另一側(cè)所需制取的熱水進一步加熱。

作為進一步的改進，所述A型零能耗一體機組還包括新壓縮機，新壓縮機設(shè)置在熱泵的壓縮機排氣口和A型零能耗一體機組的高溫冷凝器之間；所述新壓縮機能對經(jīng)過壓縮機壓縮后形成的高溫高壓蒸汽工質(zhì)，進行再次壓縮形成更高溫高壓蒸汽工質(zhì)，再送入高溫冷凝器中，且能將動力裝置中工質(zhì)釋放出的勢能做功發(fā)電后，用于帶動所述新壓縮機運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)工質(zhì)在新壓縮機中升溫升壓。

作為進一步的改進，所述B型零能耗一體機組還包括新壓縮機，新壓縮機設(shè)置在熱泵的壓縮機排氣口和冷凝器之間；所述新壓縮機能將液動泵內(nèi)工質(zhì)釋放出勢能做功發(fā)電后，用于帶動所述新壓縮機運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)工質(zhì)在新壓縮機中升溫升壓。