CN103697627A - 双温冷凝两级压缩热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双温冷凝两级压缩热泵系统，其特征在于，包括：高压级压缩机构、低压级压缩机构、高温级冷凝机构、低温级冷凝机构、高温级蒸发机构、低温级蒸发机构、分凝机构、热交换机构、第一节流机构、第二节流机构以及第三节流机构，高压级压缩机构、高温级冷凝机构、分凝机构、低温级冷凝机构、第一节流机构、低温级蒸发机构、低压级压缩机构、热交换机构依次连接构成回路，分凝机构还分别与第二节流机构和第三节流机构相连，第三节流机构与高温级蒸发机构相连，高温级蒸发机构与低压级压缩机构相连，第二节流机构与热交换机构相连，本发明能够减少能量损失，提高系统运行稳定性，同时利用不同品位的低温热源，充分利用低温冷凝机构的热量。

Description

双温冷凝两级压缩热泵系统

技术领域

本发明涉及热泵技术，具体涉及一种双温冷凝两级压缩热泵系统。

背景技术

传统热泵技术：纯工质的单级压缩式热泵的工作温差一般为40—50摄氏度左右，当温差较大时，其压缩机的压缩比较大，效率较低，系统技术特点限制了单级压缩式热泵在低温环境下的应用。单纯的自复叠热泵系统可在较大温差下工作，但其载热剂只在单一冷凝器实现温升，温升初始阶段由于传热温差大导致能量损失大，而且只有单一的蒸发器和相应的蒸发温度，不能实现不同品味低温热源的有效利用。单纯的双级压缩热泵也能在较大温差下工作，但同样存在单一冷凝器温升初始阶段传热温差大和单一蒸发器不能实现不同品位低温热源的有效利用问题。

现有专利热泵技术：专利号为200520025920.5，名称为《双冷凝复叠式热泵》，该热泵技术将冷凝蒸发器中的部分热量用于加热低温载热剂实现双冷凝的作用，其冷凝蒸发器与低温冷凝器热量分配调节困难，其蒸发器使用单一也很难实现对不同品位低温热源的有效利用。专利号为200410077681.8，名称为《一种自复叠式空气源热泵热水器》，该专利技术不能实现双温冷凝和双温蒸发，温升初始阶段传热温差大，能量损失大。专利号200620068100.9，名称为《带分凝器的大温差自复叠热泵》，该专利技术同样不能实现双温冷凝，温升初始阶段传热温差大。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提出一种通过降低高温级冷凝器的传热温差来实现能在大温差环境下工作的双温冷凝两级压缩热泵系统。

本发明为了实现上述目的，采用了以下结构。

<结构一>

本发明提供一种双温冷凝两级压缩热泵系统，具有这样的特征，包括：高压级压缩机构、低压级压缩机构、高温级冷凝机构、低温级冷凝机构、蒸发机构，高温级蒸发机构、低温级蒸发机构、分凝机构、热交换机构，第一节流机构、第二节流机构、第三节流机构以及连接管路，其中，高压级压缩机构的出口与高温级冷凝机构相连，高温级冷凝机构与分凝机构相连，分凝机构的气相口与低温级冷凝机构相连，分凝机构的液相口与第二节流机构和第三节流机构分别相连，低温级冷凝机构与第一节流机构相连，第一节流机构与低温级蒸发机构相连，第二节流机构与热交换机构相连，第三节流机构与高温级蒸发机构相连，低温级蒸发机构的出口与高温蒸发机构的出口汇合后与低压级压缩机构的进口相连，低压级压缩机的出口与热交换机构相连，热交换机构的气相口与高压级压缩机构的进口相连。

另外，在本发明提供的双温冷凝两级压缩热泵系统，还可以具有这样的特征：上述热交换机构为混合式热交换机构。

<结构二>

本发明提供一种双温冷凝两级压缩热泵系统，具有这样的特征，包括：高压级压缩机构、低压级压缩机构、高温级冷凝机构、低温级冷凝机构、蒸发机构、分凝机构、热交换机构、第一节流机构、第二节流机构以及连接管路，其中，高压级压缩机构的出口与高温级冷凝机构相连，高温级冷凝机构与分凝机构相连，分凝机构的气相口与低温级冷凝机构相连，分凝机构的液相口与第二节流机构相连，低温级冷凝机构与第一节流机构相连，第一节流机构与蒸发机构相连，第二节流机构与热交换机构相连，蒸发机构的出口与低压级压缩机构的进口相连，低压级压缩机构的出口与热交换机构相连，热交换机构气相口与高压级压缩机构的进口相连。

另外，在本发明提供的双温冷凝两级压缩热泵系统中，还可以具有这样的特征：上述热交换机构为混合式热交换机构。

发明的作用与效果

根据本发明的双温冷凝两级压缩热泵系统，因为采用高低温双冷凝机构，高温级冷凝机构在较高温度下冷凝换热,低温级冷凝机构在较低温度下冷凝换热，所以可实现较大温升或提供高低温两种供热温度，降低高温级冷凝机构的传热温差，减少能量损失。

另外，根据本发明的双温冷凝两级压缩热泵系统，因为采用高低温双蒸发机构，高温级蒸发机构在较高温度下蒸发，低温级蒸发机构在较低温度下蒸发，所以可以实现对不同品位的低温热源进行有效的利用且系统可以根据不同品味低温热源的变化，通过分凝机构来调整高温蒸发机构和低温蒸发机构的负荷，使系统在环境变化情况下稳定运行。

另外，根据本发明的双温冷凝两级压缩热泵系统，因为采用将分凝机构中的高温制冷剂分两路节流，第二节流机构将分凝机构的部分高温制冷剂液体节流到中间压力并与低压级压缩机构的排气在热交换机构中混合换热，第三节流机构将分凝机构的部分高温制冷剂液体节流到低压，其两路节流流量可根据低压级压缩机构的排气热负荷调节，使低压级压缩机构排气部分冷却或完全冷却，所以能够降低高压级压缩机构的吸气温度，从而适当降低高压级压缩机构排气温度，提高系统运行稳定性。

另外，根据本发明的双温冷凝两级压缩热泵系统，因为低温级冷凝机构与以往低温级冷凝机构和高温级蒸发机构合二为一的方式不同，本实施例中低温级冷凝机构独立工作，所以能够充分利用低温级冷凝机构中的热量。

此外，根据本发明的双温冷凝两级压缩热泵系统，因为采用的是混合式热交换机构，制冷剂流体依靠直接接触传热，避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，所以能够提高传热效率。

并且，因为采用上述连接方式，使得双温冷凝两级压缩热泵系统整体结构紧凑、适应性强。

附图说明

图1为实施例一中双温冷凝两级压缩热泵系统的整体结构示意图；以及

图2为实施例二中双温冷凝两级压缩热泵系统的整体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明涉及的双温冷凝两级压缩热泵系统进行详细的说明。

<实施例一>

图1为实施例一中双温冷凝两级压缩热泵系统的整体结构示意图。

如图1所示，分凝单温蒸发热泵系统100包括：高压级压缩机101、高温级冷凝器102、分凝器103、低温级冷凝器104、第一节流阀105、低温级蒸发器106、低压级压缩机107、热交换器108、第二节流阀109、第三节流阀110、高温级蒸发器111以及连接管路。

高压级压缩机101的出口与高温级冷凝器102相连，高温级冷凝器102与分凝器103相连，分凝器103的气相口与低温级冷凝器104相连，分凝器103的液相口与第二节流阀109和第三节流阀110分别相连，低温级冷凝器104与第一节流阀105相连，第一节流阀105与低温级蒸发器106相连，第二节流阀109与热交换器108相连，第三节流阀110与高温级蒸发器111相连，低温级蒸发器106的出口与高温级蒸发器111的出口汇合后与低压级压缩机107的进口相连，低压级压缩机107的出口与热交换器108相连，热交换器108的气相口与高压级压缩机101的进口相连。

两种高低温混合制冷剂经过高压级压缩机101压缩后排向高温级冷凝器102，其中高温制冷剂在高温级冷凝器102中冷凝为液体状态，低温制冷剂继续保持为气体状态，高温制冷剂液体与低温制冷剂气体在分凝器103中分凝，其高温制冷剂液体通过第二节流阀109和第三节流阀110节流后分别流向热交换器108和高温级蒸发器111，分凝器103中的低温制冷剂气体排向低温级冷凝器104并冷凝，低温级冷凝器104中的低温制冷剂液体经第一节流阀105节流后排向低温级蒸发器106，高温级蒸发器111中的高温制冷剂气体和低压级蒸发器106中的低温制冷剂气体混合后被低压级压缩机107吸入，低压级压缩机107的排气和经第二节流阀109节流后的中间压力高温制冷剂在热交换器108中混合换热，最后热交换器108中的混合气体被高压级压缩机101吸入。

实施例一的作用与效果：

本实施例一因为采用高低温双冷凝器，高温级冷凝器102在较高温度下冷凝换热,低温级冷凝器104在较低温度下冷凝换热，所以可实现较大温升或提供高低温两种供热温度，降低高温级冷凝器的传热温差，减少能量损失。

另外，根据本发明的双温冷凝两级压缩热泵系统，因为采用高低温双蒸发器，高温级蒸发器111在较高温度下蒸发，低温级蒸发器106在较低温度下蒸发，所以可以实现对不同品位的低温热源进行有效的利用。

另外，本实施例一因为采用分凝器103中的高温制冷剂分两路节流，第二节流阀109将分凝器103的部分高温制冷剂液体节流到中间压力并与低压级压缩机107的排气在热交换器108中混合换热，第三节流阀110将分凝器103的部分高温制冷剂液体节流到低压，其两路节流流量可根据低压级压缩机构的排气热负荷调节，使低压级压缩机107排气部分冷却或完全冷却，使低压级压缩机107排气部分冷却或完全冷却，所以能够降低高压级压缩机101的吸气温度，从而适当降低高压级压缩机101排气温度，提高系统运行稳定性。

另外，本实施例一因为采用的是混合式热交换器，制冷剂流体依靠直接接触传热，避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，所以能够提高传热效率。

此外，本实施例一中因为低温级冷凝器104与以往低温级冷凝器和高温级蒸发器合二为一的方式不同，本实施例中低温级冷凝器单独存在，所以能够充分利用低温冷凝机构104中的热量。

并且，本实施例一因为采用上述连接方式，使得双温冷凝两级压缩热泵系统整体结构紧凑、适应性强。

<实施例二>

图2为实施例一中双温冷凝两级压缩热泵系统的整体结构示意图。

在实施例二中，对于和实施例一中相同的结构，给予相同的编号，并省略相同的说明。

如图2所示，双温冷凝两级压缩热泵系统200在实施例一的基础上去掉了第三节流阀110和高温级蒸发器111组成的支路

实施例二的作用与效果：

本实施例二与实施例一相比，因为本实施例二在实施例一的基础上去掉了高温级蒸发器111以及第三节流阀110组成的分支结构，只有一个蒸发器106，因而本实施例二的结构更加紧凑，且除了不能实现实施例一对不同品位热源的有效利用外，本实施例二与实施例一的作用与效果一样。

Claims (4)

1.一种双温冷凝两级压缩热泵系统，其特征在于，包括：

高压级压缩机构、低压级压缩机构、高温级冷凝机构、低温级冷凝机构、高温级蒸发机构、低温级蒸发机构、分凝机构、热交换机构，第一节流机构、第二节流机构、第三节流机构以及连接管路，

其中，所述高压级压缩机构的出口与所述高温级冷凝机构相连，

所述高温级冷凝机构与所述分凝机构相连，

所述分凝机构的气相口与所述低温级冷凝机构相连，

所述分凝机构的液相口与所述第二节流机构和所述第三节流机构分别相连，

所述低温级冷凝机构与所述第一节流机构相连，

所述第一节流机构与所述低温级蒸发机构相连，

所述第三节流机构与所述高温级蒸发机构相连，

所述低温级蒸发机构的出口与所述高温蒸发机构的出口汇合后与所述低压级压缩机构的进口相连，

所述第二节流机构与所述热交换机构相连，

所述低压级压缩机构的出口与所述热交换机构相连，

所述热交换机构的气相口与所述高压级压缩机构的进口相连。

2.根据权利要求1所述的双温冷凝两级压缩热泵系统，其特征在于：

其中，所述热交换机构为混合式热交换机构。

3.一种双温冷凝两级压缩热泵系统，其特征在于，包括：

高压级压缩机构、低压级压缩机构、高温级冷凝机构、低温级冷凝机构、蒸发机构、分凝机构、热交换机构、第一节流机构、第二节流机构以及连接管路，

其中，所述高压级压缩机构的出口与所述高温级冷凝机构相连，

所述高温级冷凝机构与所述分凝机构相连，

所述分凝机构的气相口与所述低温级冷凝机构相连，

所述分凝机构的液相口与所述第二节流机构相连，

所述低温级冷凝机构与所述第一节流机构相连，

所述第一节流机构与所述蒸发机构相连，

所述蒸发机构的出口与所述低压级压缩机构的进口相连,

所述低压级压缩机构的出口与所述热交换机构相连，

所述第二节流机构与所述热交换机构相连，

所述热交换机构气相口与所述高压级压缩机构的进口相连。

4.根据权利要求3所述的双温冷凝两级压缩热泵系统，其特征在于：

其中，所述热交换机构为混合式热交换机构。

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