[實用新型]一種串聯式兩級集熱熱泵

有效

• 申請號: 201521097077.1
• 申請日: 2015-12-25
• 公開（公告）號: CN205227930U
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 羅予
• 申請（專利權）人: 寧夏塞上陽光太陽能有限公司
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B30/06;F25B43/00
• 代理公司: 銀川長征知識產權代理事務所 64102
• 代理人: 馬長增;姚源

技術領域：

本實用新型屬于熱泵設備技術領域，特別涉及一種適用于低溫環境的熱泵設計。

背景技術：

熱泵是一種可以將自然界中空氣、水或土壤等低位熱區的熱能經做功富集，供給高位熱區使用的供熱設備。

熱泵的工作原理為壓縮制冷原理的逆應用，包括壓縮機、冷凝器、節流閥、蒸發器。其工作過程為：低溫低壓的液態制冷劑(例如氟利昂)，首先在蒸發器(例如空調室內機)里從低溫熱源(例如常溫空氣)吸熱并氣化成低壓蒸氣。然后制冷劑氣體在壓縮機內壓縮成高溫高壓的蒸氣，該高溫高壓氣體在冷凝器內被低溫熱源(例如冷卻水)冷卻凝結成高壓液體。再經節流元件(毛細管、熱力膨脹閥、電子膨脹閥等)節流成低溫低壓液態制冷劑，回流蒸發器完成循環。

熱泵在低溫環境下工作時，由于蒸發器吸熱不足，壓縮機的低壓蒸汽供給量減少，易造成壓縮機工作效率低下，工作曲線不穩定，嚴重時甚至會由于液態工作介質吸入而損壞壓縮機。公開號為CN103195709A的發明專利《一種補氣增焓渦旋壓縮機》公開了一種熱泵設計，其技術內容中包含一條壓縮機補氣支路，由冷凝器出口引至壓縮機補氣口，并在壓縮機補氣口處安裝壓力閥，在壓縮機排氣壓力嚴重低于設計指標時，將經冷凝器后的剩余蒸汽不經蒸發器直接送回壓縮機，以保證較低溫度下壓縮機能夠正常工作。該設計結構在熱泵行業中作為普遍應用的低溫環境適應性設計，存在適用溫度范圍較小的缺點，在我國北方動輒零下20攝氏度以下的低溫環境下并不能保證壓縮機的正常運行。

發明內容：

本實用新型一種串聯式兩級集熱熱泵發明目的：提供一種針對我國北方冬季低溫環境應用的熱泵結構設計，使壓縮機在極寒氣候下依然能夠正常運轉。

一種串聯式兩級集熱熱泵，包括一級壓縮機、二級壓縮機、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、一級毛細和二級毛細；一級壓縮機、第二換熱器、一級毛細和第一換熱器順次連接形成第一熱泵回路；二級壓縮機、第三換熱器、二級毛細和第二換熱器順次連接形成第二熱泵回路。熱能經一級熱泵回路集中后富集在第二換熱器，并繼續在二級熱泵回路集中，最終向第三換熱器供暖，通過兩級回路的串聯工作保證低溫環境下二級熱泵回路始終有較高質熱源可用于直接供暖。

優選的，第三換熱器兩端各安裝一個截止閥。

為保證一級壓縮機在低溫下不會由于第一換熱器蒸汽供應不足無法工作，本設計還包括第一熱泵回路補氣支路，該補氣支路連接一級壓縮機吸、排氣口，在必要的情況下直接將部分一級壓縮機排氣引入壓縮機吸氣口，保證壓縮機正常工作，不經過第二換熱器以防止冷凝后的液態工作介質回流損壞壓縮機。

優選的，還包括電磁閥、高壓開關與低壓開關；電磁閥安裝在補氣支路上，高壓開關安裝在一級壓縮機排氣口處，低壓開關安裝在一級壓縮機吸氣口處。通過對壓縮機兩端所連接管線的蒸汽壓力進行監控，自動控制補氣支路的補氣量，使壓縮機在環境溫度較大幅度變動的情況下依然能夠穩定運行。

優選的，還包括一級四通閥和二級四通閥，其中，一級四通閥安裝在第一熱泵回路中，接口分別與第一換熱器、第二換熱器、一級壓縮機吸、排氣口連接；二級四通閥安裝在第二熱泵回路中，接口分別與第二換熱器、第三換熱器、二級壓縮機吸、排氣口連接；在應用于空調等設備時，通過四通閥反接管線即可將采暖供熱模式轉換為制冷降溫模式。

本設計還可包括儲熱器，第二換熱器安裝在儲熱器內；優選的，儲熱器采用保溫水箱。結合上述四通閥保溫水箱可以在晝夜溫差較大時實現日間儲能，夜間放能的流程，保證低溫下供暖，并可以做熱水器實現熱水供應；在制冷降溫模式下，可以使用二級熱泵回路單模式工作或兩級熱泵回路雙模式工作，在對第三換熱器散熱降溫的同時通過儲水箱供應熱水。

優選的，上述一級毛細和二級毛細均為電子膨脹閥，并包括過濾器，過濾器有兩個，分別安裝在電子膨脹閥兩端。

還包括兩個氣液分離器，分別安裝在一級壓縮機和二級壓縮機吸氣口。

優選的，還包括第二熱泵回路補氣支路，該補氣支路連接二級壓縮機吸、排氣口。

本實用新型一種串聯式兩級集熱熱泵的有益效果：通過將兩套熱泵回路串接，并增加儲能水箱等設備，極大的提高其在低溫下維持壓縮機正常運行的能力，并擴展了功能。

附圖說明：

圖1為本實用新型一種串聯式兩級集熱熱泵具體實施例一結構示意圖；

圖2為本實用新型一種串聯式兩級集熱熱泵具體實施例二結構示意圖；

圖3為本實用新型一種串聯式兩級集熱熱泵具體實施例三結構示意圖；