[發(fā)明專利]一種多級混聯(lián)置換換熱系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610381097.4
• 申請日: 2016-06-01
• 公開（公告）號: CN105928397B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐玉敏;虞紅偉
• 申請（專利權(quán)）人: 唐玉敏;虞紅偉
• 主分類號: F28D9/00
• 分類號: F28D9/00;F28F3/00;F25B39/02;F25B39/04;F25B41/06
• 代理公司: 湖州金衛(wèi)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)33232
• 代理人: 趙衛(wèi)康

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱交換技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多級混聯(lián)置換換熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)

如圖1，傳統(tǒng)空調(diào)及熱泵制熱/制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流件、以及蒸發(fā)器，制熱/冷系統(tǒng)內(nèi)的低溫低壓工質(zhì)流經(jīng)蒸發(fā)器吸收熱量氣化，在壓縮機(jī)中被壓縮為高溫高壓的氣體，流經(jīng)冷凝器釋放熱量，最后經(jīng)節(jié)流件降壓后再次進(jìn)入蒸發(fā)器。工質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)過程中不斷的吸熱、放熱，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)制熱/制冷。

制熱/制冷系統(tǒng)在用于制熱時，將冷凝器安裝于需要制熱的環(huán)境中，工質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收蒸發(fā)器所處環(huán)境中的熱量，并經(jīng)工質(zhì)流道輸送至冷凝器中釋放熱量，以提高冷凝器所處環(huán)境的溫度，達(dá)到制熱效果。制熱/制冷系統(tǒng)在用于制冷時，將蒸發(fā)器安裝于需要制冷的環(huán)境中，工質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收蒸發(fā)器所處環(huán)境中的熱量以降低蒸發(fā)器所處環(huán)境的溫度，并經(jīng)工質(zhì)流道輸送至冷凝器中將吸收到的熱量釋放到冷凝器所處的環(huán)境中，達(dá)到制冷效果。

如圖2，傳統(tǒng)空調(diào)及熱泵制冷/制熱系統(tǒng)的應(yīng)用場景被劃分為了兩個區(qū)域：在節(jié)流件之前的冷凝區(qū)，以及在節(jié)流件之后的蒸發(fā)區(qū)。高溫高壓工質(zhì)經(jīng)冷凝器進(jìn)入到蒸發(fā)器之間有兩個環(huán)節(jié)：環(huán)節(jié)一，由冷凝器流出的高溫高壓工質(zhì)首先經(jīng)過工質(zhì)管道到達(dá)節(jié)流件；環(huán)節(jié)二，經(jīng)過節(jié)流件到達(dá)蒸發(fā)器。在環(huán)節(jié)一中，工質(zhì)的一部分熱量散發(fā)到環(huán)境當(dāng)中，沒有被充分利用，造成了工質(zhì)熱量資源的浪費(fèi)。在環(huán)節(jié)二中，工質(zhì)通過節(jié)流件的作用以后溫度被降低，最終入蒸發(fā)區(qū)蒸發(fā)吸熱。但是，傳統(tǒng)空調(diào)制冷/制熱系統(tǒng)中節(jié)流件對工質(zhì)的降溫作用是有限的，工質(zhì)仍然會帶著一部分冷凝余熱進(jìn)入到蒸發(fā)器中。對于制冷/制熱系統(tǒng)而言，在一定范圍內(nèi)，進(jìn)入蒸發(fā)器的工質(zhì)溫度越低，蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)與蒸發(fā)區(qū)環(huán)境之間的溫度差越大，蒸發(fā)器中工質(zhì)吸收的熱量越多，相應(yīng)地，換熱系統(tǒng)的制冷/制熱能力也就越強(qiáng)。但是，環(huán)節(jié)二中工質(zhì)攜帶的冷凝余熱卻縮小了蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)與外界環(huán)境之間的溫度差，破壞了蒸發(fā)器的蒸發(fā)場景。因此，傳統(tǒng)的空調(diào)熱泵制冷/制熱系統(tǒng)中，冷凝區(qū)和蒸發(fā)區(qū)并不是完全獨(dú)立隔離的，工質(zhì)將冷凝余熱帶入到蒸發(fā)器內(nèi)，不僅浪費(fèi)了部分冷凝余熱，而且造成冷凝區(qū)與蒸發(fā)區(qū)的相互感染，整個系統(tǒng)的能效無法達(dá)到最優(yōu)。

更有甚者，在極端溫度條件在工作時，例如我國北方的冬天室外溫度能達(dá)到零下十幾度甚至零下幾十度。傳統(tǒng)空調(diào)熱泵制冷/制熱系統(tǒng)的蒸發(fā)器所在環(huán)境的溫度只有零下十幾度。此時，經(jīng)冷凝器流出的高溫高壓工質(zhì)（假設(shè)工質(zhì)溫度為50度），即使在由冷凝區(qū)進(jìn)入到蒸發(fā)區(qū)的過程中，釋放了部分熱量到外界環(huán)境中，并且進(jìn)一步經(jīng)過了節(jié)流部件以后，進(jìn)入蒸發(fā)器的工質(zhì)溫度降低至35-40度。但是，這個溫度仍然高于蒸發(fā)器的環(huán)境溫度。而蒸發(fā)器工作的前提是其內(nèi)部的工質(zhì)與外部環(huán)境之間的溫度差大于8度，此時蒸發(fā)器根本無法啟動工作。并且對于極端環(huán)境中，為了提高用戶的使用舒適度，我們更加希望能夠在盡量短的時間能將環(huán)境溫度調(diào)節(jié)至需要的目標(biāo)溫度。通過增加制熱/制冷系統(tǒng)中循環(huán)的制冷/制熱工質(zhì)量來提高一次制冷/制熱循環(huán)過程中的熱量載體的量，從而提高系統(tǒng)的制冷/制熱效率，極易導(dǎo)致壓縮機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供一種多級混聯(lián)置換換熱系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種多級混聯(lián)置換換熱系統(tǒng)，包括通過工質(zhì)流道連接的蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、以及第一節(jié)流件；所述蒸發(fā)器的出口連接所述壓縮機(jī)的入口，所述壓縮機(jī)的出口連接所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口連接所述第一節(jié)流件的入口，所述第一節(jié)流件的出口連接所述蒸發(fā)器的入口；其特征在于：所述冷凝器出口和所述第一節(jié)流件入口之間設(shè)有多級混聯(lián)熱量置換區(qū)。建立在所述冷凝器和所述第一節(jié)流件之間的多級串聯(lián)熱量置換區(qū)將傳統(tǒng)的冷凝區(qū)和蒸發(fā)區(qū)隔離開，在提升冷凝同時，隔絕冷凝余熱對蒸發(fā)區(qū)的影響，使得系統(tǒng)能效大大提升。

作為優(yōu)選，所述熱量置換區(qū)包括第二節(jié)流件、以及多級混聯(lián)熱量置換裝置；所述第二節(jié)流件的入口連接所述冷凝器的出口，所述第二節(jié)流件的出口連接所述多級混聯(lián)熱量置換裝置的入口，所述多級混聯(lián)熱量置換裝置的第一出口連接所述第一節(jié)流件的入口。所述第二節(jié)流件之前為工質(zhì)等溫變換的冷凝區(qū)，所述第一節(jié)流件之后為蒸發(fā)區(qū)。所述第二節(jié)流件將傳統(tǒng)卡諾式循環(huán)中的節(jié)流件前移，縮短了冷凝器出口至節(jié)流件之間的距離，設(shè)置在第二節(jié)流件與蒸發(fā)器之間的多級串聯(lián)熱量置換裝置回收利用原本在前述環(huán)節(jié)一種釋放到環(huán)境中的部分冷凝余熱，即避免了冷凝余熱釋放到環(huán)境中造成浪費(fèi)，又充使得進(jìn)入蒸發(fā)器的工質(zhì)溫度能夠降到很低，避免了冷凝余熱對蒸發(fā)器蒸發(fā)場景的破壞，將冷凝區(qū)和蒸發(fā)區(qū)隔離開來，避免了冷凝區(qū)和蒸發(fā)區(qū)的相互感染。