[實用新型]一種準三級壓縮超級熱泵換熱裝置

有效

• 申請號: 202023138614.6
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN214333101U
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 孫健;戈志華;詹濤;杜小澤;段立強;楊勇平
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B30/06;F25B31/00;F25B41/20;F25B49/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了屬于能源利用技術領域的一種準三級壓縮超級熱泵換熱裝置及冷熱源溫差換熱方法。該準三級壓縮超級熱泵換熱裝置是一種實現低溫冷源與高溫熱源的大溫差的熱泵換熱裝置，本熱泵換熱裝置由A換熱器、蒸汽壓縮器、B換熱器、調配器、控制器、電機、A閥門、B閥門、C閥門、相變換熱管、葉片、循環工質、冷源入出口、熱源入出口構成；其中，A換熱器、蒸汽壓縮器、B換熱器、B閥門和調配器4串聯成回路；調配器再分別通過A閥門與蒸汽壓縮器連接。本發明根據冷源溫度自動調節蒸汽壓縮過程，進而實現大范圍強負荷變工況下主動調節循環過程以提升熱泵運行效率。可以實現低溫冷源與高溫熱源溫差高于100℃的運行工況下高效換熱。

技術領域

本實用新型屬于能源利用技術領域，特別涉及一種準三級壓縮超級熱泵換熱裝置。具體說是提取冷源中熱量以加熱熱源，并根據冷源溫度自動調節運行方式的熱泵裝置。

背景技術

在能源利用領域，各種工業與民用工藝存在著大量的換熱過程。根據牛頓第二定律，熱量可以自發地從高溫物體傳遞到低溫物體，該換熱工況僅使用普通的換熱器即可實現；如果需要將熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，則需要消耗一定量的高品位能量，如電、高溫蒸汽或熱水等。在現有技術中，熱泵技術以其高效、可靠的特點得到了市場的認可和應用。熱泵技術按原理分為吸收式熱泵或壓縮式熱泵。吸收式熱泵分為第一類吸收式熱泵和第二類吸收式熱泵。第一類吸收式熱泵需要消耗高品位的能量，將大量的熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，產生的熱量溫度低于驅動熱源溫度，稱增熱型熱泵，從低溫物體中提取少量熱量，產生的熱量溫度高于驅動熱源溫度，稱升溫型熱泵；壓縮式熱泵則是消耗機械功，通過逆卡諾循環實現了從低溫物體到高溫物體的傳熱。吸收式熱泵受熱循環和工質物理性質的限制，而壓縮式熱泵則受到熱循環和工質物理性質的限制，均只能工作于各自溫度范圍，無法實現大范圍的溫度提升。與此同時，低溫冷源在生產工藝過程中往往伴隨著溫度變化，而熱泵裝置是根據額定工況設計，因此當運行工況偏離設計工況時熱泵裝置的性能將大幅度衰減，比如空氣源熱泵技術，以-5℃的空氣作為設計工況，如果其實際運行工況為-15 到10℃，則其運行效率將顯著下降。

為解決上述應用問題，提出了一種準三級壓縮超級熱泵裝置，采用新型壓縮機及運行調控方法實現大范圍變工況下均維持熱泵較高效率。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有技術的不足提出一種準三級壓縮超級熱泵換熱裝置，其特征在于，所述準三級壓縮超級熱泵換熱裝置是一種實現低溫冷源與高溫熱源的大溫差的熱泵換熱裝置，該熱泵換熱裝置由A換熱器1、蒸汽壓縮器2、B換熱器3、調配器4、控制器5、電機6、A閥門7、B閥門8、C閥門9、相變換熱管10、A葉片11、B葉片12、循環工質、冷源入口13、冷源出口14、熱源出口15和熱源入口16構成；其中，A換熱器1、蒸汽壓縮器2、B換熱器3、B閥門8和調配器4串聯成回路；調配器4再分別通過A閥門7與蒸汽壓縮器2 連接，通過C閥門9連接在A換熱器1和蒸汽壓縮器2的連通管道上；控制器5 通過連通管分別與A閥門7、B閥門8及A換熱器1的冷源入口13連接；A換熱器1還連接冷源出口14；B換熱器3分別設置熱源出口15和熱源入口16；蒸汽壓縮器2分成低壓腔2a、混合腔2b和高壓腔2c；其中，三個腔的中部固定水平固定一根轉軸，在轉軸上，B葉片12安裝于低壓腔2a內，A葉片11安裝于高壓腔2c內；電機6固定在低壓腔2a外面，并與轉軸連接，帶動B葉片、A葉片旋轉。

所述A換熱器1和B換熱器3內安裝相變換熱管10。

所述電機的驅動方式為電力驅動或者蒸汽驅動；所述循環工質為水。

所述葉片為活塞式、渦旋式、螺桿式或離心式。

所述熱泵的冷源入口和出口均為空氣，熱源入口為熱水，熱源出口為蒸汽。