[發(fā)明專利]分級(jí)分壓模塊化熱能提升系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011485879.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN112648733A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡斌;姜佳彤;王如竹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F24H4/02
• 分類號(hào): F24H4/02;F24H9/20;F25B30/02;F25B49/02
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明提供了一種分級(jí)分壓模塊化熱能提升系統(tǒng)及其控制方法，包括并聯(lián)的多級(jí)熱泵模塊，所述熱泵模塊包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥；蒸發(fā)器包括廢熱水換熱管和第一制冷劑換熱通道；冷凝器包括第二制冷劑換熱通道和供熱水換熱管；第一制冷劑換熱通道、壓縮機(jī)、第二制冷劑換熱通道以及節(jié)流閥首尾連接，實(shí)現(xiàn)閉式循環(huán)；相鄰的熱泵模塊的廢熱水換熱管相連通；相鄰的熱泵模塊的供熱水換熱管相連通。本發(fā)明通過(guò)使用多級(jí)熱泵模塊并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)熱泵模塊分級(jí)、分壓運(yùn)行。通過(guò)對(duì)單級(jí)熱泵進(jìn)行模塊化處理，可根據(jù)實(shí)際情況，如運(yùn)行工況、成本等，控制運(yùn)行的熱泵模塊數(shù)量，組合便捷，適用性更廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱泵控制領(lǐng)域，具體地，涉及一種分級(jí)分壓模塊化熱能提升系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

中國(guó)是全球第一大制造業(yè)國(guó)家，焦炭、黑色金屬冶煉(鋼鐵)、有色金屬冶煉、非金屬制造、化工等行業(yè)數(shù)量多，產(chǎn)品產(chǎn)量大。工業(yè)能耗占我國(guó)總能耗的70％以上，其中至少50％轉(zhuǎn)化為載體不同、溫度不同的工業(yè)余熱，而目前我國(guó)工業(yè)余熱回收率僅約30％，其余以廢熱形式排放到大氣或水體中，能源利用效率偏低。熱泵是一種提高熱能品位的有效技術(shù)，尤其適用于從空氣或工業(yè)廢熱中吸收熱量，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)干燥、加熱、區(qū)域集中供熱等領(lǐng)域，以替代傳統(tǒng)燃煤、燃?xì)忮仩t，達(dá)到提高能源利用率和節(jié)能減排的目的。

如專利文獻(xiàn)CN110645710A公開的一種能回收余熱的熱泵熱水機(jī)，其特征在于：它包括熱泵本體，所述熱泵本體的內(nèi)側(cè)設(shè)置有蒸發(fā)翅片，所述熱泵本體的一側(cè)設(shè)置有冷水進(jìn)口，所述冷水進(jìn)口的一側(cè)設(shè)置有熱水出口，所述熱水出口的上側(cè)設(shè)置有壓力表，所述熱泵本體的上側(cè)設(shè)置有進(jìn)風(fēng)處，其特征在于：所述熱泵本體的下側(cè)設(shè)置有移動(dòng)輪，所述熱泵本體的內(nèi)側(cè)靠近蒸發(fā)翅片的上端設(shè)置有噴淋管，所述進(jìn)風(fēng)處的上側(cè)設(shè)置有防護(hù)機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)風(fēng)處的一側(cè)設(shè)置有儲(chǔ)水箱，所述儲(chǔ)水箱的一端設(shè)置有連接管，所述儲(chǔ)水箱與噴淋管通過(guò)連接管進(jìn)行內(nèi)部連通，所述儲(chǔ)水箱的一側(cè)設(shè)置有清潔進(jìn)水口，所述熱泵本體的另一側(cè)設(shè)置有清潔排水口，所述熱泵本體的一側(cè)靠近壓力表設(shè)置有安裝塊，所述安裝塊的一側(cè)設(shè)置有蓋板。

即類似上述的回收低品位余熱輸出熱水的壓縮式熱泵系統(tǒng)是極具節(jié)能意義的設(shè)備，有很好的應(yīng)用市場(chǎng)。目前已經(jīng)有很多成熟的供熱溫度在80℃以下的小型中低溫?zé)岜卯a(chǎn)品，但大容量、大溫升、高效的熱泵還存在市場(chǎng)空白，這樣的熱泵將有利于通過(guò)回收工業(yè)廢熱來(lái)滿足大容量的區(qū)域或工業(yè)供熱需求。通常，大溫升熱泵難以維持較高的系統(tǒng)性能系數(shù)(COP)，主要受部件效率以及系統(tǒng)循環(huán)形式限制，因此為滿足以上要求就需要對(duì)熱泵系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，進(jìn)一步提高工業(yè)熱泵的容量、供熱溫度和系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種分級(jí)分壓模塊化熱能提升系統(tǒng)及其控制方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種分級(jí)分壓模塊化熱能提升系統(tǒng)，包括并聯(lián)的多級(jí)熱泵模塊2，所述熱泵模塊2包括蒸發(fā)器9、壓縮機(jī)11、冷凝器13、節(jié)流閥15；

蒸發(fā)器9包括廢熱水換熱管8和第一制冷劑換熱通道10；

冷凝器13包括第二制冷劑換熱通道12和供熱水換熱管14；

第一制冷劑換熱通道10、壓縮機(jī)11、第二制冷劑換熱通道12以及節(jié)流閥15首尾連接，實(shí)現(xiàn)閉式循環(huán)；

相鄰的熱泵模塊2的廢熱水換熱管8相連通；

相鄰的熱泵模塊2的供熱水換熱管14相連通。

優(yōu)選地，相鄰的熱泵模塊2的廢熱水換熱管8通過(guò)廢熱水連接管3連通。

優(yōu)選地，相鄰的熱泵模塊2的供熱水換熱管14通過(guò)供熱水連接管6連通。

優(yōu)選地，廢熱水自最后一級(jí)熱泵模塊的廢熱水換熱管8進(jìn)入，自第一級(jí)熱泵模塊的廢熱水換熱管8流出；

熱水由第一級(jí)熱泵模塊的供熱水換熱管14進(jìn)入，自最后一級(jí)供熱水換熱管14流出。