[實用新型]一種雙級壓縮熱泵系統

有效

• 申請號: 201820111131.0
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN207936544U
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 王重超;郭甲生;唐喜慶;王穎;黃鳴;劉偉;蔣明;趙貴云
• 申請（專利權）人: 上海航天智慧能源技術有限公司
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02
• 代理公司: 上海世圓知識產權代理有限公司 31320
• 代理人: 陳穎潔;王佳妮

本實用新型公開一種雙級壓縮熱泵系統，屬于分布式能源領域。其包括設置在余熱進水口和余熱出水口之間的一級蒸發器和二級蒸發器，設置在用戶側出水口和用戶側進水口之間的一級冷凝器和二級冷凝器；一級蒸發器、一級冷凝器、第一壓縮機和第一膨脹閥構成第一熱泵循環系統，二級蒸發器、二級冷凝器、第二壓縮機和第二膨脹閥構成第二熱泵循環系統，第一熱泵循環系統和第二熱泵循環系統之間設置中間換熱器。本實用新型降低了壓縮機壓縮比，解決了蒸發溫度過高，系統能效得到了顯著提高。同時兩次熱泵循環更容易地實現熱源側的大溫差運行，對余熱進行深度梯級利用，充分利用了余熱，適合內燃機中冷水余熱利用系統。

技術領域

本實用新型涉及分布式能源利用技術領域，具體涉及一種雙級壓縮熱泵系統。

背景技術

壓縮式熱泵系統通常由壓縮機、蒸發器、冷凝器和節流閥四個基本部件組成，上述部件通過管道依次連接，形成一個完整的熱泵系統，制冷劑在系統中不斷循環流動，發生狀態變化并與外界進行熱量交換從而達到制冷或制熱的目的。

目前天然氣內燃機分布式能源站系統中，余熱利用方式一般為配置煙氣熱水型溴化鋰機組，利用煙氣和高溫缸套水進行制冷或者制熱。這種分布式能源站系統，僅僅部分利用了內燃機排煙和缸套水這部分高溫熱源的熱量，而另一部分由余熱帶走的低品位熱量并沒有得以利用。而且利用內燃機余熱作為熱源生產高溫熱水，常規熱泵會出現壓縮機壓比過大、系統能效過低或蒸發溫度過高、余熱不能被充分利用等問題。

實用新型內容

本實用新型針對上述問題，提供一種雙級壓縮熱泵系統，可以充分回收內燃機余熱熱量，提高系統能源利用效率。

本實用新型的目的可以通過下述技術方案來實現：一種雙級壓縮熱泵系統，包括一級蒸發器、二級蒸發器、一級冷凝器、二級冷凝器、第一壓縮機、第二壓縮機、第一膨脹閥、第二膨脹閥及中間換熱器；所述一級蒸發器和二級蒸發器設置在余熱進水口和余熱出水口之間，一級蒸發器的水入口通過管路連接余熱進水口，一級蒸發器的水出口通過管路連接二級蒸發器的水入口，二級蒸發器的水出口通過管路連接余熱出水口；所述一級冷凝器和二級冷凝器設置在用戶側出水口和用戶側進水口之間，一級冷凝器的水出口通過管路連接用戶側出水口，一級冷凝器的水入口通過管路連接二級冷凝器的水出口，二級冷凝器的水入口連接用戶側進水口；所述一級蒸發器、一級冷凝器、第一壓縮機和第一膨脹閥通過管路連接構成第一熱泵循環系統，二級蒸發器、二級冷凝器、第二壓縮機和第二膨脹閥通過管路連接構成第二熱泵循環系統，第一熱泵循環系統和第二熱泵循環系統之間設置中間換熱器且兩者內循環的制冷劑通過中間換熱器換熱。

進一步地，所述第一壓縮機的吸氣端通過管路連接一級蒸發器的制冷劑出口，吸入低溫低壓的制冷劑氣體，第一壓縮機的排氣端通過管路連接一級冷凝器的制冷劑入口，排出高溫高壓的制冷劑氣體，所述中間換熱器的高溫側進口通過管路連接一級冷凝器的制冷劑出口，中間換熱器的高溫側出口通過管路連接所述第一膨脹閥的高壓端，第一膨脹閥的低壓端通過管路連接一級蒸發器的制冷劑入口。

進一步地，所述第二壓縮機的吸氣端通過管路連接中間換熱器的低溫側出口，吸入低溫低壓的制冷劑氣體，第二壓縮機的排氣端通過管路連接二級冷凝器的制冷劑入口，排出高溫高壓的制冷劑氣體，所述第二膨脹閥的高壓端通過管路連接二級冷凝器的制冷劑出口，第二膨脹閥的低壓端通過管路連接二級蒸發器的制冷劑入口，二級蒸發器的制冷劑出口通過管路連接中間換熱器的低溫側進口。

更進一步地，所述用戶側出水口連通內燃機余熱。

更進一步地，所述第一熱泵循環系統內循環的制冷劑為CO₂，第二熱泵循環系統內循環的制冷劑為R152a。

本實用新型的有益效果：相比于常規熱泵系統，降低了壓縮機壓縮比，解決了蒸發溫度過高，系統能效得到了顯著提高。同時兩次熱泵循環可以更容易地實現熱源側的大溫差運行，對余熱進行深度梯級利用，解決了余熱不能被充分利用的問題，尤其適合內燃機中冷水余熱利用系統。

附圖說明