CN107062696B - 一种双热源热泵系统 - Google Patents

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CN107062696B CN201710249760.XA CN201710249760A CN107062696B CN 107062696 B CN107062696 B CN 107062696B CN 201710249760 A CN201710249760 A CN 201710249760A CN 107062696 B CN107062696 B CN 107062696B
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邱国栋
许振飞
位兴华
赵洪运
张明发
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat

Abstract

一种双热源热泵系统，包括带中间补气口的压缩机、冷凝器、节流部件、经济器、蒸发器、气液分离器、加热装置、截止阀和旁通管路，冷凝器的底部高于所述加热装置的顶部，压缩机的排气口与所述冷凝器的进口连通，冷凝器的出口与经济器的第一进口连通，冷凝器的出口经节流部件与所述经济器的第二进口连通，冷凝器的出口经截止阀与加热装置的进口连通，加热装置的出口经截止阀与压缩机的中间补气口连通，加热装置的出口经截止阀与所述冷凝器的进口连通，经济器的第二出口与所述加热装置的进口连通，经济器的第一出口经节流部件与蒸发器的进口连通，蒸发器的出口经气液分离器与压缩机的吸气口连通。具有结构合理，性价比高，低温特性优良等优点。

Description

一种双热源热泵系统
技术领域
本发明涉及空调热泵领域，具体涉及一种双热源热泵系统。
背景技术
热泵是一种通过消耗少量电能，将热量从低位热源转移到高位热源的装置。因电能和低位热源可持续获得，热泵被视为一种高效稳定的供热装置，但其终究要消耗一定的电能，且当低位热源温度较低时，热泵的制热量和能效比大幅度衰减。在热泵系统中引入辅助热源，可提高热泵的经济性和低温环境下的适用性，如何将辅助热源与热泵的低位热源高效组合利用，充分发挥各自的优势，是一项本领域技术人员渴望解决，但尚未完美解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，将辅助热源与热泵系统有机地结合起来，提供一种结构合理，性价比高，低温特性优良的双热源热泵系统。
本发明的目的是由以下的技术方案来实现的：
技术方案之一是：一种双热源热泵系统，包括带中间补气口的压缩机1、冷凝器2、第一节流部件3、经济器4、第二节流部件5、蒸发器6、气液分离器7、加热装置8、第一截止阀9、第二截止阀10、第三截止阀11、第一旁通管路12和第二旁通管路13，所述冷凝器2的底部高于所述加热装置8的顶部，所述压缩机1的排气口与所述冷凝器2的进口连通，所述冷凝器2的出口分为两路，第一路与所述经济器4的第一进口4a连通，第二路经所述第一节流部件3与所述经济器4的第二进口4b连通，所述第一节流部件3的进口经所述第一截止阀9与所述第一节流部件3的出口连通构成所述第一旁通管路12，所述经济器4的第一出口4c经所述第二节流部件5与所述蒸发器6的进口连通，所述蒸发器6的出口经所述气液分离器7与所述压缩机1的吸气口连通，所述经济器4的第二出口4d与所述加热装置8的进口连通，所述加热装置8的出口经所述第二截止阀10与所述压缩机1的中间补气口连通，所述加热装置8的出口经所述第三截止阀11与所述冷凝器2的进口连通。
优选地，所述第一节流部件3和第二节流部件5均为带关闭功能的电子膨胀阀、热力膨胀阀串联电磁阀、毛细管串联电磁阀、节流孔板串联电磁阀中的一种，所述加热装置8的热源为太阳能、地热能、废热水能、空气能或电热能中的一种或几种。
技术方案之二是：一种双热源热泵系统，包括带中间补气口的压缩机 1 、冷凝器2 、第一节流部件3、经济器4、第二节流部件5、蒸发器6、气液分离器7、加热装置8、第一截止阀9、第二截止阀10、第四截止阀14、第一旁通管路12和第三旁通管路15，所述压缩机1的排气口与所述冷凝器2的进口连通，所述冷凝器2的出口分为两路，第一路与所述经济器4的第一进口4a连通，第二路经所述第一节流部件3与所述经济器4的第二进口4b连通，所述第一节流部件3的进口经所述第一截止阀9与所述第一节流部件3的出口连通构成所述第一旁通管路12，所述经济器4的第一出口4c经所述第二节流部件5与所述蒸发器6的进口连通，所述蒸发器6的出口经所述气液分离器7与所述压缩机1的吸气口连通，所述经济器4的第二出口4d与所述加热装置8的进口连通，所述加热装置8的出口经所述第二截止阀10与所述压缩机1的中间补气口连通，所述加热装置8的出口经所述第四截止阀14与所述气液分离器 7 的进口连通。
优选地，所述第一节流部件3和第二节流部件5均为带关闭功能的电子膨胀阀、热力膨胀阀串联电磁阀、毛细管串联电磁阀、节流孔板串联电磁阀中的一种，所述加热装置8的热源为太阳能、地热能、废热水能、空气能或电热能中的一种或几种。
技术方案之三是：一种双热源热泵系统，包括带中间补气口的压缩机1、冷凝器2、第一节流部件3、经济器4、第二节流部件5、蒸发器6、气液分离器7、加热装置8、第二截止阀10、第三截止阀11、第五截止阀16、第二旁通管路13和第四旁通管路17，所述冷凝器2的底部高于所述加热装置8的顶部，所述压缩机1的排气口与所述冷凝器2的进口连通，所述冷凝器2的出口分为三路，第一路与所述经济器4的第一进口4a连通，第二路经所述第一节流部件3与所述经济器4的第二进口4b连通，第三路经所述第五截止阀16与所述加热装置8的进口连通，所述加热装置8的出口经所述第二截止阀10与所述压缩机1的中间补气口连通，所述加热装置8的出口经所述第三截止阀11与所述冷凝器2的进口连通，所述经济器4的第二出口4d与所述加热装置8的进口连通，所述经济器4的第一出口4c经所述第二节流部件5与所述蒸发器6的进口连通，所述蒸发器6的出口经所述气液分离器7与所述压缩机1的吸气口连通。
优选地，所述第一节流部件3和第二节流部件5均为带关闭功能的电子膨胀阀、热力膨胀阀串联电磁阀、毛细管串联电磁阀、节流孔板串联电磁阀中的一种，所述加热装置8的热源为太阳能、地热能、废热水能、空气能或电热能中的一种或几种。
技术方案之四是：一种双热源热泵系统，包括带中间补气口的压缩机1、冷凝器2、第一节流部件3、经济器4、第二节流部件5、蒸发器6、气液分离器7、加热装置8、第二截止阀10、第四截止阀14、第五截止阀16、第三旁通管路15和第四旁通管路17，所述压缩机1的排气口与所述冷凝器2的进口连通，所述冷凝器2的出口分为三路，第一路与所述经济器4的第一进口4a连通，第二路经所述第一节流部件3与所述经济器4的第二进口4b连通，第三路经所述第五截止阀16与所述加热装置8的进口连通，所述加热装置8的出口经所述第二截止阀10与所述压缩机1的中间补气口连通，所述加热装置8的出口经所述第四截止阀14与所述气液分离器7的进口连通，所述经济器4的第二出口4d与所述加热装置8的进口连通，所述经济器4的第一出口4c经所述第二节流部件5与所述蒸发器6的进口连通，所述蒸发器6的出口经所述气液分离器7与所述压缩机1的吸气口连通。
优选地，所述第一节流部件3和第二节流部件5均为带关闭功能的电子膨胀阀、热力膨胀阀串联电磁阀、毛细管串联电磁阀、节流孔板串联电磁阀中的一种，所述加热装置8的热源为太阳能、地热能、废热水能、空气能或电热能中的一种或几种。。
本发明提供的双热源热泵系统属于组合发明，是将辅助热源与热泵系统有机地结合起来，可根据双热源实际情况进行灵活的调节，提高了热泵系统的经济性和在低温条件下的适用性，具有结构合理，性价比高，低温特性优良等优点。
附图说明
图1是本发明实施例1的双热源热泵系统结构示意图；
图2是本发明实施例2的双热源热泵系统结构示意图；
图3是本发明实施例3的双热源热泵系统结构示意图；
图4是本发明实施例4的双热源热泵系统结构示意图；
图中：1带中间补气口的压缩机、2冷凝器、3第一节流部件、4经济器、5第二节流部件、6蒸发器、7气液分离器、8加热装置、9第一截止阀、10第二截止阀、11第三截止阀、12第一旁通管路、13第二旁通管路、14第四截止阀、15第三旁通管路、16第五截止阀、17第四旁通管路。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
参照图1，实施例1的一种双热源热泵系统，包括带中间补气口的压缩机1、冷凝器2、第一节流部件3、经济器4、第二节流部件5、蒸发器6、气液分离器7、加热装置8、第一截止阀9、第二截止阀10、第三截止阀11、第一旁通管路12和第二旁通管路13，所述冷凝器2的底部高于所述加热装置8的顶部。所述压缩机1的排气口与所述冷凝器2的进口连通，所述冷凝器2的出口分为两路，第一路与所述经济器4的第一进口4a连通，第二路经所述第一节流部件3与所述经济器4的第二进口4b连通，所述第一节流部件3的进口经所述第一截止阀9与所述第一节流部件3的出口连通构成所述第一旁通管路12，所述经济器4的第一出口4c经所述第二节流部件5与所述蒸发器6的进口连通，所述蒸发器6的出口经所述气液分离器7与所述压缩机1的吸气口连通，所述经济器4的第二出口4d与所述加热装置8的进口连通，所述加热装置8的出口经所述第二截止阀10与所述压缩机1的中间补气口连通，所述加热装置8的出口经所述第三截止阀11与所述冷凝器2的进口连通。当加热装置8可提供的热量较多时，关闭第一节流部件3、第二节流部件5、第二截止阀10，打开第一截止阀9、第三截止阀11、压缩机1，此时系统为自然循环式热泵，从冷凝器2流出的液态制冷剂依次流经第一截止阀9和经济器4，在加热装置8中吸热气化，然后经第三截止阀11进入冷凝器2开始下一个循环，冷凝器2出口至加热装置8进口之间的制冷剂处于液体状态，加热装置8出口至冷凝器2进口之间的制冷剂处于气体状态，两侧因存在密度差而产生动力，驱使制冷剂在管内流动，实现制冷剂的自然循环。当加热装置8可提供的热量较少时，关闭第一截止阀9、第三截止阀11，打开第一节流部件3、第二节流部件5、第二截止阀10、压缩机1，此时系统为带加热装置的喷气增焓热泵，制冷剂从冷凝器2流出后分为两路，一路依次流过第一节流部件3、经济器4、加热装置8、第二截止阀10，进入压缩机1的中间补气口，另一路依次流过经济器4、第二节流部件5、蒸发器6、气液分离器7，进入压缩机1的吸气口，两路制冷剂在压缩机1内混合后经排气口排出，进入冷凝器2，开始下一个循环。
所述第一节流部件3和第二节流部件5均为带关闭功能的电子膨胀阀、热力膨胀阀串联电磁阀、毛细管串联电磁阀、节流孔板串联电磁阀中的一种，所述加热装置8的热源为太阳能、地热能、废热水能、空气能或电热能中的一种或几种。
参照图2，实施例2的一种双热源热泵系统，包括带中间补气口的压缩机 1 、冷凝器 2 、第一节流部件3、经济器4、第二节流部件5、蒸发器6、气液分离器7、加热装置8、第一截止阀9、第二截止阀10、第四截止阀14、第一旁通管路12和第三旁通管路15，所述压缩机1的排气口与所述冷凝器2的进口连通，所述冷凝器2的出口分为两路，第一路与所述经济器4的第一进口4a连通，第二路经所述第一节流部件3与所述经济器4的第二进口4b连通，所述第一节流部件3的进口经所述第一截止阀9与所述第一节流部件3的出口连通构成所述第一旁通管路12，所述经济器4的第一出口4c经所述第二节流部件5与所述蒸发器6的进口连通，所述蒸发器6的出口经所述气液分离器7与所述压缩机1的吸气口连通，所述经济器4的第二出口4d与所述加热装置8的进口连通，所述加热装置8的出口经所述第二截止阀10与所述压缩机1的中间补气口连通，所述加热装置8的出口经所述第四截止阀14与所述气液分离器 7的进口连通。当加热装置8可提供的热量较多时，关闭第一节流部件3、第二节流部件5、第二截止阀10，打开第一截止阀9、第四截止阀14、压缩机1，制冷剂从压缩机1的排气口排出，依次流过冷凝器2、第一截止阀9、经济器4、加热装置8、第四节止阀14、气液分离器7，进入压缩机1的吸气口进行压缩，开始下一个循环，此时系统内没有节流部件节流降压，压缩机的压缩比很小，仅起到为制冷剂循环提供动力的作用，故压缩机耗功很小。当加热装置热量一般时，关闭第一截止阀9、第二截止阀10、第二节流部件5、打开第一节流部件3、第四截止阀14、压缩机1，制冷剂从压缩机1的排气口排出，依次流过冷凝器2、第一节流部件3、经济器4、加热装置8、第四节止阀14、气液分离器7，进入压缩机1的吸气口进行压缩，开始下一个循环。当加热装置8可提供的热量较少时，关闭第一截止阀9、第四截止阀14，打开第一节流部件3、第二节流部件5、第二截止阀10，此时系统为带加热装置的喷气增焓热泵，制冷剂从冷凝器2流出后分为两路，一路依次流过第一节流部件3、经济器4、加热装置8、第二截止阀10，进入压缩机1的中间补气口，另一路依次流过经济器4、第二节流部件5、蒸发器6、气液分离器7，进入压缩机1的吸气口，两路制冷剂在压缩机1内混合后经排气口排出，进入冷凝器2，开始下一个循环。
所述第一节流部件3和第二节流部件5均为带关闭功能的电子膨胀阀、热力膨胀阀串联电磁阀、毛细管串联电磁阀、节流孔板串联电磁阀中的一种，所述加热装置8的热源为太阳能、地热能、废热水能、空气能或电热能中的一种或几种。
参照图3，实施例3的一种双热源热泵系统，包括带中间补气口的压缩机1、冷凝器2、第一节流部件3、经济器4、第二节流部件5、蒸发器6、气液分离器7、加热装置8、第二截止阀10、第三截止阀11、第五截止阀16、第二旁通管路13和第四旁通管路17，所述冷凝器2的底部高于所述加热装置8的顶部，所述压缩机1的排气口与所述冷凝器2的进口连通，所述冷凝器2的出口分为三路，第一路与所述经济器4的第一进口4a连通，第二路经所述第一节流部件3与所述经济器4的第二进口4b连通，第三路经所述第五截止阀16与所述加热装置8的进口连通，所述加热装置8的出口经所述第三截止阀11与所述冷凝器2的进口连通，所述加热装置8的出口经所述第二截止阀10与所述压缩机1的中间补气口连通，所述经济器4的第二出口4d与所述加热装置8的进口连通，所述经济器4的第一出口4c经所述第二节流部件5与所述蒸发器6的进口连通，所述蒸发器6的出口经所述气液分离器7与所述压缩机1的吸气口连通。当加热装置8可提供的热量较多时，关闭第一节流部件3、第二节流部件5、第二截止阀10、压缩机1，打开第三截止阀11、第五截止阀16，此时系统为自然循环式热泵，从冷凝器2流出的液态制冷剂经第五截止阀16进入加热装置8，在加热装置8中吸热气化，然后经第三截止阀11进入冷凝器，开始下一个循环。冷凝器2出口至加热装置8进口之间的制冷剂处于液体状态，加热装置8出口至冷凝器2进口之间的制冷剂处于气体状态，两侧因存在密度差而产生动力，驱使制冷剂在管内流动，实现制冷剂的自然循环。当加热装置8可提供的热量较少时，关闭第三截止阀11、第五截止阀16，打开第二截止阀10、第一节流部件3、第二节流部件5、压缩机1，此时系统为带加热装置的喷气增焓热泵系统，制冷剂从冷凝器2流出后分为两路，一路依次流过第一节流部件3、经济器4、加热装置8、第二截止阀10，进入压缩机1的中间补气口，另一路依次流过经济器4、第二节流部件5、蒸发器6、气液分离器7，进入压缩机1的吸气口，两路制冷剂在压缩机1内混合后经排气口排出，进入冷凝器2，开始下一个循环。
所述第一节流部件3和第二节流部件5均为带关闭功能的电子膨胀阀、热力膨胀阀串联电磁阀、毛细管串联电磁阀、节流孔板串联电磁阀中的一种，所述加热装置8的热源为太阳能、地热能、废热水能、空气能或电热能中的一种或几种。
参照图4，实施例4的一种双热源热泵系统，包括带中间补气口的压缩机1、冷凝器2、第一节流部件3、经济器4、第二节流部件5、蒸发器6、气液分离器7、加热装置8、第二截止阀10、第四截止阀14、第五截止阀16、第三旁通管路15和第四旁通管路17，所述压缩机1的排气口与所述冷凝器2的进口连通，所述冷凝器2的出口分为三路，第一路与所述经济器4的第一进口4a连通，第二路经所述第一节流部件3与所述经济器4的第二进口4b连通，第三路经所述第五截止阀16与所述加热装置8的进口连通，所述加热装置8的出口经所述第二截止阀10与所述压缩机1的中间补气口连通，所述加热装置8的出口经所述第四截止阀14与所述气液分离器7的进口连通，所述经济器4的第二出口4d与所述加热装置8的进口连通，所述经济器4的第一出口4c经所述第二节流部件5与所述蒸发器6的进口连通，所述蒸发器6的出口经所述气液分离器7与所述压缩机1的吸气口连通。当加热装置8可提供的热量较多时，关闭第一节流部件3、第二节流部件5、第二截止阀10、压缩机1，打开第四节止阀14、第五截止阀16，制冷剂从压缩机1的排气口排出，依次流过冷凝器2、第五截止阀16、加热装置8、第四节止阀14、气液分离器7，进入压缩机1的吸气口进行压缩，开始下一个循环，此时系统内没有节流部件节流降压，压缩机的压缩比很小，仅起到为制冷剂循环提供动力的作用，故压缩机耗功很小。当加热装置8可提供的热量适中时，关闭第二截止阀10、第五截止阀16、第二节流部件5，打开第一节流部件3、第四截止阀14、压缩机1，制冷剂从压缩机1的排气口排出，依次流过冷凝器2、第一节流部件3、经济器4、加热装置8、第四节止阀14、气液分离器7，进入压缩机1的吸气口进行压缩，开始下一个循环。当加热装置8可提供的热量较少时，关闭第四截止阀14、第五截止阀16，打开第二截止阀10、第一节流部件3、第二节流部件5、压缩机1，此时系统为带加热装置的喷气增焓热泵系统，制冷剂从冷凝器2流出后分为两路，一路依次流过第一节流部件3、经济器4、加热装置8、第二截止阀10，进入压缩机1的中间补气口，另一路依次流过经济器4、第二节流部件5、蒸发器6、气液分离器7，进入压缩机1的吸气口，两路制冷剂在压缩机1内混合后经排气口排出，进入冷凝器2，开始下一个循环。
所述第一节流部件3和第二节流部件5均为带关闭功能的电子膨胀阀、热力膨胀阀串联电磁阀、毛细管串联电磁阀、节流孔板串联电磁阀中的一种，所述加热装置8的热源为太阳能、地热能、废热水能、空气能或电热能中的一种或几种。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种双热源热泵系统，包括带中间补气口的压缩机(1)、冷凝器(2)、第一节流部件(3)、经济器(4)、第二节流部件(5)、蒸发器(6)、气液分离器(7) 、加热装置(8)、第二截止阀(10)，其特征在于还包括第一旁通管路（12）、第二旁通管路（13）、第一截止阀(9)、第三截止阀(11)，所述冷凝器（2）的底部高于所述加热装置（8）的顶部，所述压缩机（1）的排气口与所述冷凝器（2）的进口连通，所述冷凝器（2）的出口分为两路，第一路与所述经济器（4）的第一进口(4a)连通，第二路经所述第一节流部件(3)与所述经济器(4)的第二进口连通(4b)，所述第一节流部件(3)的进口经所述第一截止阀(9)与所述第一节流部件（3）的出口连通构成所述第一旁通管路（12），所述经济器(4)的第一出口(4c)经所述第二节流部件(5)与所述蒸发器(6)的进口连通，所述蒸发器(6)的出口经所述气液分离器(7)与所述压缩机(1)的吸气口连通，所述经济器（4）的第二出口(4d)与所述加热装置(8)的进口连通，所述加热装置(8)的出口经所述第二截止阀(10)与所述压缩机(1)的中间补气口连通，所述加热装置(8)的出口经所述第三截止阀(11)与所述冷凝器(2)的进口连通。
2.根据权利要求1所述的一种双热源热泵系统，其特征在于：所述第一节流部件(3)和第二节流部件(5)均为带关闭功能的电子膨胀阀、热力膨胀阀串联电磁阀、毛细管串联电磁阀、节流孔板串联电磁阀中的一种，所述加热装置（8）的热源为太阳能、地热能、废热水能、空气能或电热能中的一种或几种。
3.一种双热源热泵系统，包括带中间补气口的压缩机（1）、冷凝器（2）、第一节流部件（3）、经济器（4）、第二节流部件（5）、蒸发器（6）、气液分离器（7）、加热装置（8）、第二截止阀（10），其特征在于还包括第二旁通管路（13）、第四旁通管路（17）、第三截止阀（11）、第五截止阀（16），所述冷凝器（2）的底部高于所述加热装置（8）的顶部，所述压缩机（1）的排气口与所述冷凝器（2）的进口连通，所述冷凝器（2）的出口分为三路，第一路与所述经济器（4）的第一进口（4a）连通，第二路经所述第一节流部件（3）与所述经济器（4）的第二进口（4b）连通，第三路经所述第五截止阀（16）与所述加热装置（8）的进口连通，所述加热装置（8）的出口经所述第三截止阀（11）与所述冷凝器（2）的进口连通，所述加热装置（8）的出口经所述第二截止阀（10）与所述压缩机（1）的中间补气口连通，所述经济器（4）的第二出口（4d）与所述加热装置（8）的进口连通，所述经济器（4）的第一出口（4c）经所述第二节流部件（5）与所述蒸发器（6）的进口连通，所述蒸发器（6）的出口经所述气液分离器（7）与所述压缩机（1）的吸气口连通。
4.根据权利要求3所述的一种双热源热泵系统，其特征在于：所述第一节流部件(3)和第二节流部件(5)均为带关闭功能的电子膨胀阀、热力膨胀阀串联电磁阀、毛细管串联电磁阀、节流孔板串联电磁阀中的一种，所述加热装置（8）的热源为太阳能、地热能、废热水能、空气能或电热能中的一种或几种。
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