CN107676999A - 大温跨热泵 - Google Patents

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Abstract

一种大温跨热泵，包括油润滑螺杆压缩机、油泵、冷凝器、油分离器、回热换热器、节流元件、蒸发器和第一截止阀和第二截止阀。上述大温跨热泵，油润滑螺杆压缩机连接冷凝器，冷凝器连接油分离器，在油分离器内进行油气分离后润滑油被输送回油润滑螺杆压缩机，这样不仅可以控制合适温度的润滑油喷入油润滑螺杆压缩机，使润滑油保持良好的润滑与密封特性，还可以充分的利用润滑油中的热量，提高制热效率。而传统的油润滑压缩机分离出的热油，需要经过冷却再喷入压缩机，浪费了热量。且上述大温跨热泵，利用非共沸混合物相变过程的温度滑移特性，从而使换热过程中，温度匹配，传热温差小，有利于提高效率，从而使供应的流体的温度可达到100℃。

Description

大温跨热泵
技术领域
本发明涉及热水器技术领域，尤其涉及一种大温跨热泵。
背景技术
热泵是一种把低位热源的热能转移到高位热源的装置，也是全世界倍受关注的新能源技术。按热源种类不同分为：空气源热泵、水源热泵、地源热泵、双源热泵等。
热泵能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能。热泵工作介质以前一般为氟利昂，但由于氟利昂对地球大气臭氧有破坏作用，为了保护地球的生态环境，除了提高热泵的制冷系数，有效利用能源以外，各国科学还致力于新型工质的开发。且传统的空气源热泵热水器出水温度受压缩机工况限制，温度不是很高，一般提供温水，难以提供90℃以上的热水。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种对环境友好，高效制热，且能提供高温热水的大温跨热泵。
一种大温跨热泵，包括油润滑螺杆压缩机、油泵、冷凝器、油分离器、回热换热器、节流元件、蒸发器和第一截止阀和第二截止阀；
所述油润滑螺杆压缩机的高压出口连接所述冷凝器的制冷剂入口，所述冷凝器的制冷剂出口连接所述油分离器的入口，所述油分离器的气体出口连接所述回热换热器的高压制冷剂入口，所述回热换热器的高压制冷剂出口连接所述节流元件的入口，所述节流元件的出口连接所述蒸发器的第一入口，所述蒸发器的第一出口连接所述回热换热器的低压制冷剂入口，所述回热换热器的低压制冷剂出口连接所述油润滑螺杆压缩机的低压气体入口形成回路；
所述油分离器的油出口经过所述油泵和所述油润滑螺杆压缩机的润滑油入口连接；
所述第一截止阀和所述冷凝器的负载入口连接，待加热流体经所述第一截止阀进入所述冷凝器内换热后从所述冷凝器的负载出口流出；
所述第二截止阀和所述回热换热器的负载入口连接，所述回热换热器的负载出口和所述冷凝器的负载入口连接，待加热流体经所述第二截止阀依次进入所述回热换热器和所述冷凝器换热后从所述冷凝器的负载出口流出。
在其中一个实施例中，所述蒸发器的第二入口和所述蒸发器的第二出口之间连接有热源，所述热源为空气源、地热源、废水热或低品位工业余热。
在其中一个实施例中，所述大温跨热泵中的制冷剂为非共沸混合物。
在其中一个实施例中，所述节流元件为节流阀。
上述大温跨热泵，油润滑螺杆压缩机连接冷凝器，冷凝器连接油分离器，制冷剂和润滑油在油分离器内进行油气分离后，润滑油被输送回油润滑螺杆压缩机，这样不仅可以控制合适温度的润滑油喷入油润滑螺杆压缩机，使润滑油保持良好的润滑与密封特性，还可以充分的利用润滑油中的热量，提高制热效率。而传统的油润滑压缩机分离出的热油，需要经过冷却再喷入压缩机，浪费了热量。且上述大温跨热泵，采用非共沸混合物作为制冷剂，不采用氟利昂，对环境友好，利用非共沸混合物相变过程的温度滑移特性，从而使换热过程中，温度匹配，传热温差小，有利于提高效率，从而使供应的流体的温度可达到100℃。
附图说明
图1为一实施方式的大温跨热泵的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，一实施方式的大温跨热泵100，包括油润滑螺杆压缩机10、油泵20、冷凝器30、油分离器40、回热换热器50、节流元件60、蒸发器70和第一截止阀80和第二截止阀90。
油润滑螺杆压缩机10的高压出口连接冷凝器30的制冷剂入口，冷凝器30的制冷剂出口连接油分离器40的入口，油分离器40的气体出口连接回热换热器50的高压制冷剂入口，回热换热器50的高压制冷剂出口连接节流元件60的入口，节流元件60的出口连接蒸发器70的第一入口，蒸发器70的第一出口连接回热换热器50的低压制冷剂入口，回热换热器50的低压制冷剂出口连接油润滑螺杆压缩机10的低压气体入口形成回路。
油分离器40的油出口经过油泵20和油润滑螺杆压缩机10的润滑油入口连接。
第一截止阀80和冷凝器30的负载入口连接，待加热流体经第一截止阀80进入冷凝器30内换热后从冷凝器30的负载出口流出。
第二截止阀90和回热换热器50的负载入口连接，回热换热器50的负载出口和冷凝器30的负载入口连接，待加热流体经第二截止阀90依次进入回热换热器50和冷凝器30换热后从冷凝器30的负载出口流出。
在本实施方式中，待加热流体可以为冷水。
在本实施方式中，蒸发器70的第二入口和蒸发器70的第二出口之间连接有热源75。进一步的，热源为空气源、地热源、废水热或低品位工业余热。
进一步的，上述大温跨热泵100中，从蒸发器70回流的制冷剂经过回热换热器50后，其干度应该不小于0.98，避免油润滑螺杆压缩机10回液。
在本实施方式中，制冷剂为非共沸混合物。进一步的，制冷剂包括二甲醚、二氧化碳、异丁烷R600a、异戊烷、R124、R142b、R236ea、R11、R113、R114、R22、R407C、R410a、R417a、R134a和TJR01。
上述大温跨热泵100，采用非共沸混合物作为制冷剂，利用非共沸混合物相变过程的温度滑移特性，实现非共沸混合物与待加热流体换热时，温度匹配，传热温差小。其中，非共沸混合物相变过程的温度滑移特性是指对于非共沸混合物，气化或液化过程中温度持续变化的性质。而对于纯工质，其汽液相变，即气化或液化过程中，温度维持不变。
上述大温跨热泵100中，在蒸发器70内，非共沸混合物相变蒸发过程温度滑移，温度逐渐增高，而低温热源75释放热量温度逐渐降低，在换热器70内温度变化相互匹配，减少了传热温差，有利于提高效率，有利于实现大温跨。大温跨是指供热目标温度大大高于热源温度。
上述大温跨热泵100中，在回热换热器50内，利用非共沸混合物自身的回热换热实现大温跨，提升能效。回热换热器50内非共沸混合物自身的回热换热是指去流时，高压非共沸混合物冷凝换热，释放热量；回流时，节流后的低压非共沸混合物沸腾换热，吸收热量。
在本实施方式中，节流元件60可以为节流阀。
上述大温跨热泵100，从油润滑螺杆压缩机10流出的润滑油和高压制冷剂进入冷凝器30，并在冷凝器30内和待加热流体进行换热后进入油分离器40，在油气分离器40进行油气分离后，气相高压制冷剂进入回热换热器50，并在回热换热器50内和待加热流体以及回流的低压制冷剂进行换热，释放热量，进入节流元件60，节流后进入蒸发器70和低温热源75进入换热后进入回热换热器50，低压制冷剂沸腾换热，吸收热量，然后进入油润滑螺杆压缩机10的低压气体入口形成回路。在油气分离器40进行油气分离后，润滑油通过油泵20返回油润滑螺杆压缩机10内。
上述大温跨热泵100，当待加热流体进水温度较高时，打开第一截止阀80，关闭第二截止阀90，待加热流体直接进入冷凝器30内加热，即可输出的需要温度的流体。当待加热流体温度低时，关闭第一截止阀80，打开第二截止阀90，待加热流体先经过回热换热器50加热，可以对待加热流体进行预热，然后再进入冷凝器30加热，可以保证输出的流体温度达到要求。而传统热泵，当待加热流体温度较低时，通常无法保证提供的流体温度达标。因此，上述大温跨热泵100，提高了待加热流体温度的宽适应性。
上述大温跨热泵100，采用油润滑螺杆压缩机，并将冷凝器30连接油分离器40，可以充分的利用润滑油中的热量，控制合适的润滑油温度喷入油润滑螺杆压缩机10，润滑油保持良好的润滑与密封特性。而传统的油润滑压缩机分离出的热油，需要经过冷却再喷入压缩机，浪费了热量。
上述大温跨热泵100，供热目标温度大大高于热源温度，供应的流体的温度可以比热源温度高60-100℃。而常规热泵，该温跨一般在30-50℃以内。
上述大温跨热泵100，通过油润滑螺杆压缩机10、冷凝器30、油分离器40、回热换热器50、节流元件60、蒸发器70等，并结合非共沸混合物制冷剂相变时的大温跨温度滑移特性，可以使大温跨热泵100高效制热。例如，可以在空气源温度0℃时，实现70℃热水供应。其中，冷水进水30℃，油润滑螺杆压缩机排气温度80℃。还可以在空气源温度20℃时，实现100℃热开水供应。其中，冷水进水50℃，油润滑螺杆压缩机排气110℃。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种大温跨热泵，其特征在于，包括油润滑螺杆压缩机、油泵、冷凝器、油分离器、回热换热器、节流元件、蒸发器和第一截止阀和第二截止阀；
所述油润滑螺杆压缩机的高压出口连接所述冷凝器的制冷剂入口，所述冷凝器的制冷剂出口连接所述油分离器的入口，所述油分离器的气体出口连接所述回热换热器的高压制冷剂入口，所述回热换热器的高压制冷剂出口连接所述节流元件的入口，所述节流元件的出口连接所述蒸发器的第一入口，所述蒸发器的第一出口连接所述回热换热器的低压制冷剂入口，所述回热换热器的低压制冷剂出口连接所述油润滑螺杆压缩机的低压气体入口形成回路；
所述油分离器的油出口经过所述油泵和所述油润滑螺杆压缩机的润滑油入口连接；
所述第一截止阀和所述冷凝器的负载入口连接，待加热流体经所述第一截止阀进入所述冷凝器内换热后从所述冷凝器的负载出口流出；
所述第二截止阀和所述回热换热器的负载入口连接，所述回热换热器的负载出口和所述冷凝器的负载入口连接，待加热流体经所述第二截止阀依次进入所述回热换热器和所述冷凝器换热后从所述冷凝器的负载出口流出。
2.如权利要求1所述的大温跨热泵，其特征在于，所述蒸发器的第二入口和所述蒸发器的第二出口之间连接有热源，所述热源为空气源、地热源、废水热或低品位工业余热。
3.如权利要求1所述的大温跨热泵，其特征在于，所述大温跨热泵中的制冷剂为非共沸混合物。
4.如权利要求1所述的大温跨热泵，其特征在于，所述节流元件为节流阀。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109827419A (zh) * 2019-02-20 2019-05-31 中国科学院理化技术研究所 一种空气源大温跨高温热泵烘干系统
CN112815561A (zh) * 2019-10-31 2021-05-18 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 制冷设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102226604A (zh) * 2011-06-01 2011-10-26 西安交通大学 一种利用低品位余热产生蒸汽的高温蒸汽热泵系统
CN202371926U (zh) * 2011-12-17 2012-08-08 山东小鸭零售设备有限公司 一种环境冷源制冷系统
CN104676964A (zh) * 2013-11-26 2015-06-03 北京中矿博能节能科技有限公司 乏风热能梯级利用供大温差热水热泵装置
CN105444466A (zh) * 2015-12-18 2016-03-30 中国科学院理化技术研究所 循环回热高温热泵热水器及加热方法
CN205747564U (zh) * 2016-06-22 2016-11-30 海信容声(广东)冷柜有限公司 一种防超压混合工质低温制冷系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102226604A (zh) * 2011-06-01 2011-10-26 西安交通大学 一种利用低品位余热产生蒸汽的高温蒸汽热泵系统
CN202371926U (zh) * 2011-12-17 2012-08-08 山东小鸭零售设备有限公司 一种环境冷源制冷系统
CN104676964A (zh) * 2013-11-26 2015-06-03 北京中矿博能节能科技有限公司 乏风热能梯级利用供大温差热水热泵装置
CN105444466A (zh) * 2015-12-18 2016-03-30 中国科学院理化技术研究所 循环回热高温热泵热水器及加热方法
CN205747564U (zh) * 2016-06-22 2016-11-30 海信容声(广东)冷柜有限公司 一种防超压混合工质低温制冷系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109827419A (zh) * 2019-02-20 2019-05-31 中国科学院理化技术研究所 一种空气源大温跨高温热泵烘干系统
CN109827419B (zh) * 2019-02-20 2020-10-27 中国科学院理化技术研究所 一种空气源大温跨高温热泵烘干系统
CN112815561A (zh) * 2019-10-31 2021-05-18 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 制冷设备
CN112815561B (zh) * 2019-10-31 2022-03-25 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 制冷设备

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