CN109059279A - 具有双供水温度的压缩机热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有双供水温度的压缩机热泵系统，其中所述系统用于加热第一温区中的液体和第二温区中的液体，所述系统包括：压缩装置；第一冷凝器，第一冷凝器设置于第一温区中，且第一冷凝器的第一输入端与压缩装置的第一排气端相连通；第二冷凝器，第二冷凝器设置于第二温区中，且第二冷凝器的第二输入端与压缩装置的第二排气端相连通；以及蒸发器组。本发明提供了一种新的技术方案，利用双排气的特点，对不同的水温分别加热至需要的水温，避免了高温水通过混水至较低水温过程中的能量损失，提高了系统的整体利用率；同时使系统部分负荷处在较低的冷凝压力下运行，有效降低了压缩机功耗，提高了系统的整体能效。

Description

具有双供水温度的压缩机热泵系统

技术领域

本发明涉及压缩机供暖技术领域，尤其涉及一种降低压缩机功耗并提高系统整体能效的具有双供水温度的压缩机热泵系统。

背景技术

随着空气能得到了越来越多的发展，热泵压缩机也已经得到了广泛的应用，采用具有热泵压缩机的热泵系统，将水加热至需要的温度，不仅应用方便，而且节能环保。

在实际应用中，随着人们对舒适性要求的提高，不同使用场合需要不同的水温，例如，洗澡的水温40℃左右，而家中供暖散热器的供水温度55℃左右，这就需要提供的热水具有不同温区的水温。

如图1所示，为现有技术中提供双供水温度的热泵系统的结构示意图。其中压缩机101的出气端依次通过冷凝器103、节流元件104和蒸发器105后再回到压缩机101的进气端102。采用该热泵系统需要满足第一温区1061的供水A1和第二温区1062的供水D1，且第一温区1061的供水A1温度高于第二温区1062的供水D1温度。现在常规的做法是通过冷凝器103把水一次加热到高水温，例如60℃，先满足高水温的使用场合，再通过混水的方式，将第一温区的高温水取一部分进入第二温区，即图中B1过程，通过在第一温区的高温水中混入冷水箱1063中的冷水，即图中C1过程，把高温水混到需要的较低的水温，例如40℃。然而，采用这种混水方式，存在较大的热能量损失；同时，为保证高温区的水温，热泵系统一直处在较高的冷凝压力(温度)下运行，压缩机入力增加，这对热泵系统的整体能效是不利的。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种具有双供水温度的压缩机热泵系统，利用双排气的特点，对不同的水温分别加热至需要的水温，避免了高温水通过混水至较低水温过程中的能量损失，提高了系统的整体利用率。

本发明实施例提供一种具有双供水温度的压缩机热泵系统，所述系统用于加热第一温区中的液体和第二温区中的液体，所述系统包括：

压缩装置，所述压缩装置具有吸气端、第一排气端和第二排气端；

第一冷凝器，所述第一冷凝器设置于所述第一温区中，所述第一冷凝器具有第一输入端和第一输出端，且所述第一输入端与所述压缩装置的第一排气端相连通；

第二冷凝器，所述第二冷凝器设置于所述第二温区中，所述第二冷凝器具有第二输入端和第二输出端，且所述第二输入端与所述压缩装置的第二排气端相连通；

蒸发器组，所述蒸发器组具有蒸发器组输入端和蒸发器组输出端，所述蒸发器组输入端分别与所述第一输出端和所述第二冷输出端相连通，所述蒸发器组输出端与所述吸气端相连通。

可选地，所述蒸发器组包括第一蒸发器和第二蒸发器，所述第一蒸发器和所述第一输出端相连通，所述第二蒸发器和所述第二输出端相连通。

可选地，所述压缩装置包括至少一压缩机，所述压缩机包括所述吸气端、所述第一排气端和所述第二排气端。

可选地，所述压缩机为单吸气压缩机或双吸气压缩机。

可选地，所述压缩装置包括一双级压缩机，所述双级压缩机包括第一压缩级和第二压缩级，第一压缩级的排气端与所述第一输入端相连通，所述第二压缩级的排气端与所述第二输入端相连通，所述第一压缩级的吸气端与所述第一蒸发器的输出端相连通，所述第二压缩级的吸气端与所述第二蒸发器的输出端相连通。

可选地，所述压缩装置包括第一压缩机和第二压缩机，所述第一压缩机的吸气端与所述第一蒸发器的输出端相连通，所述第一压缩机的排气端与所述第一输入端相连通；所述第二压缩机的吸气端与所述第二蒸发器的输出端相连通，所述第二压缩机的排气端与所述第二输入端相连通。

可选地，所述第一输出端与所述第一蒸发器的输入端之间设置有第一节流元件，所述第二输出端与所述第二蒸发器的输入端之间设置有第二节流元件。

可选地，所述第二冷凝器的冷凝温度小于所述第一冷凝器的冷凝温度。

可选地，所述第二温区具有出水端，所述第一温区具有进水端，且所述第二温区的出水端与所述第一温区的进水端相连通。

可选地，所述第二温区的出水端与所述第一温区的进水端之间通过输水管相连通，所述输水管上设置有单向阀，所述单向阀设置成打开时仅允许液体从所述第二温区的出水端向所述第一温区的进水端流动。

本发明所提供的具有双供水温度的压缩机热泵系统具有下列优点：

本发明提供了一种新的技术方案，利用双排气的特点，可以采用两个独立的冷凝温度，对不同的水温分别加热至需要的水温，避免了高温水通过混水至较低水温过程中的能量损失，提高了系统的整体利用率；同时两个冷凝温度的运行方式，使系统部分负荷处在较低的冷凝压力下运行，有效降低了压缩机功耗，提高了系统的整体能效。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是现有技术中提供双供水温度的热泵系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例的具有双供水温度的压缩机热泵系统的结构示意图；

图3是本发明另一实施例的具有双供水温度的压缩机热泵系统的结构示意图；

图4是本发明再一实施例的具有双供水温度的压缩机热泵系统的结构示意图；

图5是本发明又一实施例的具有双供水温度的压缩机热泵系统的结构示意图；

图6和图7是本发明进一步增加水冷却功能的具有双供水温度的压缩机热泵系统的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

如图2所示，本发明实施例提供一种具有双供水温度的压缩机热泵系统，所述系统用于加热第一温区61和第二温区62中的液体，所述系统包括压缩装置1、第一冷凝器31、第二冷凝器32和蒸发器组5，所述第一冷凝器31设置于所述第一温区61中，用于对第一温区61内的水温加热至指定温度，所述第二冷凝器32设置于所述第二温区62中，用于对第二温区62内的水加热至指定温度。其中：

所述压缩装置1具有两个排气端：第一排气端11和第二排气端12。所述压缩装置1的第一排气端11依次通过所述第一冷凝器31和所述蒸发器组5后，再次进入所述压缩装置1的吸气端2，形成第一个循环，所述压缩装置1的第二排气端12依次经过所述第二冷凝器32和所述蒸发器组5之后，再次进入所述压缩装置1的吸气端，形成第二个循环。

本发明利用了双排气的特点，可以分别从第一排气端11和第二排气端12引出压缩后的气体，分别进入第一冷凝器31和第二冷凝器32进行冷凝，第一冷凝器31和第二冷凝器32中可以设置不同的冷凝介质或者设置不同的冷凝压力，从而具有不同的冷凝温度，从而实现了分别对第一温区61和第二温区62进行不同目标温度的加热。采用该种技术方案，可以直接得到两种温度不同的供水。其中第一温区61提供第一温度的供水，即图中A过程，第二温区62提供第二温度的供水，即图中D过程。例如，第一温区61可以提供60℃的水，为供暖散热器提供热水，第二温区62可以提供40℃的水，为洗澡提供热水。而不必像现有技术中那样通过混水来获得低温度的水，避免了高温水混入冷水过程中的能量损失，提高了系统的整体利用率。同时两个冷凝温度的运行方式，使系统部分负荷处在较低的冷凝压力下运行，有效降低了压缩机功耗，提高了系统的整体能效。

图2中示出的为本发明的一种实施方式。其中，所述压缩装置1包括一单吸气压缩机，所述单吸气压缩机的吸气端2与所述蒸发器组5的蒸发器组输出端相连通，所述单吸气压缩机的第一排气端11与所述第一冷凝器31的第一输入端相连通，所述单吸气压缩机的第二排气端12与所述第二冷凝器32的第二输入端相连通。当采用单吸气压缩机时，所述蒸发器组5中只需要包含一个蒸发器即可。

如图3所示，为本发明另一实施方式的热泵系统的结构示意图，所述压缩装置1也可以包括一双吸气压缩机，所述蒸发器组5包括第一蒸发器51和第二蒸发器52，所述双吸气压缩机的第一吸气端21与所述第一蒸发器51的输出端相连通，所述双吸气压缩机的第二吸气端22与所述第二蒸发器52的输出端相连通，所述双吸气压缩机的第一排气端11与所述第一冷凝器31的第一输入端相连通，所述双吸气压缩机的第二排气端12与所述第二冷凝器32的第二输入端相连通；

所述第一蒸发器51的输入端与所述第一冷凝器31的第一输出端相连通，所述第二蒸发器52的输入端与所述第二冷凝器32的第二输出端相连通。

即在该实施方式中，从所述压缩装置1的第一排气端11依次经过所述第一冷凝器31和所述第一蒸发器51后进入到所述压缩装置1的第一吸气端21，形成第一个循环，从所述压缩装置1的第二排气端12依次经过所述第二冷凝器32和所述第二蒸发器52后再次进入所述压缩装置1的第二吸气端22，形成第二个循环。同样地，采用该种实施方式，也可以直接获得两个温区内的不同加热温度，降低压缩装置的功耗并且提高系统的整体能效。

所述压缩装置1采用双吸气双排气压缩机时，可以是两个独立的压缩机，也可以是一个双级压缩机。所述压缩装置1是两个独立的压缩机时，所述压缩装置1包括第一压缩机和第二压缩机，所述第一压缩机的吸气端21与所述第一蒸发器51的输出端相连通，所述第一压缩机的排气端11与所述第一冷凝器31的第一输入端相连通；所述第二压缩机的吸气端22与所述第二蒸发器52的输出端相连通，所述第二压缩机的排气端12与所述第二冷凝器32的第一输入端相连通。所述第一压缩机、所述第一冷凝器31和所述第一蒸发器51共同形成所述第一循环，为所述第一温区61加热，所述第二压缩机、所述第二冷凝器32和所述第二蒸发器52共同形成所述第二循环，为所述第二温区62加热。

所述压缩装置1采用一个双级压缩机时，也可以有两种设置方式。一种方式类似于采用两个独立的压缩机，即将所述双级压缩机的第一压缩级和第二压缩级分离开来，所述双级压缩机的的第一压缩级、所述第一冷凝器31和所述第一蒸发器51共同形成所述第一循环，为所述第一温区61加热，所述第二压缩级、所述第二冷凝器32和所述第二蒸发器52共同形成所述第二循环，为所述第二温区62加热。具体地，第一压缩级的排气端与所述第一冷凝器31的第一输入端相连通，所述第二压缩级的排气端与所述第二冷凝器32的第二输入端相连通，所述第一压缩级的吸气端与所述第一蒸发器51的输出端相连通，所述第二压缩级的吸气端与所述第二蒸发器52的输出端相连通。

如图4所示，为采用另一种设置方式的双级压缩机的系统示意图。另一种设置方式为将所述压缩装置1的第一压缩级和第二压缩级结合起来应用。具体地，所述第一压缩级具有所述第一排气端11和所述第二吸气端22，所述第二压缩级具有所述第二排气端12和所述第一吸气端21。第一压缩级的排气端11与所述第一冷凝器31的第一输入端相连通，所述第二压缩级的排气端12与所述第二冷凝器32的第二输入端相连通，所述第一压缩级的吸气端22与所述第二蒸发器52的输出端相连通，所述第二压缩级的吸气端21与所述第一蒸发器51的输出端相连通。

采用该种实施方式，在工作时，第二压缩级吸气经过压缩后，第二压缩级的排气端11先接较低冷凝温度的第二冷凝器32，可使水温加热至较低温区(例如40℃)；第二冷凝器32出口进入第二蒸发器52，再进入第一压缩级的吸气端22，由第一压缩级进行二级压缩后，第一压缩级的排气端12接入较高冷凝温度的第一冷凝器31，使水温加热至较高温区(如60℃)，第一冷凝器31出口接入第一蒸发器51，第一蒸发器51的出口再接入第二压缩级的吸气端21。

采用该种结构，可以更好地利用双级压缩的特点，对高温区所对应的气体进行二次压缩，从而达到满足需要的冷凝压力；而低温区所对应的气体仍然可以处于较低的冷凝压力下，从而降低了压缩机功耗，提高了系统的整体能效。

进一步地，所述第一蒸发器51的输入端与所述第一冷凝器31的第一输出端之间设置有第一节流元件41，所述第二蒸发器52的输入端与所述第二冷凝器32的第二输出端之间设置有第二节流元件42。

当所述第二冷凝器32的冷凝温度小于所述第一冷凝器31的冷凝温度时，即所述第二温区62的目标水温小于所述第一温区61的目标水温。

如图5所示，可选地，所述第二温区62具有出水端，所述第一温区61具有进水端，且所述第二温区62的出水端与所述第一温区61的进水端相连通。即图中B过程，第二温区62的出水端可以将水输出到第一温区61的进水端。

即，该实施方式对高温区的供水采用两次加热的方式，首先将全部供水经过较低冷凝温度的冷凝器，将水加热至较低温区的水温，然后将一部分较低温区的水直接向用户供水，而另一部分较低温区的水进入较高冷凝温度的冷凝器，进行二次加热至较高温区的水温。这样可以保证压缩装置整体处于较低的冷凝压力下运行的部分所占份比的增加，而高温区所对应的冷凝器工作时间大大缩短，进一步降低压缩装置的功耗。

所述第二温区62的出水端与所述第一温区61的进水端之间可以通过输水管相连通，所述输水管上设置有单向阀，所述单向阀设置成打开时仅允许液体从所述第二温区62的出水端向所述第一温区61的进水端流动，防止液体回流。该实施方式不同于现有技术中使用高温度水混合冷水得到低温度水的方式，现有技术中使用高温度水混合冷水，会造成热量的大量损失，为了保证高温区的水温，热泵系统一直处在较高的冷凝压力(温度)下运行，压缩机入力增加，这对热泵系统的整体能效是十分不利的。而本发明中，则是将低温度水再次加热到高温度水，在此过程中，充分利用了二次加热，而不会将热量用于其他的地方，没有热量的损失，并且由于将低温度水加热至高温度水的过程，相比于直接从冷水加热到高温度水的过程时间要大大缩短，热泵系统也不必一直处在较高的冷凝压力(温度)下进行，对于压缩装置的工作和热泵系统的整体能效都是十分有利的。

采用上述各个实施例中的具有双供水温度的压缩机热泵系统，不仅提高了系统的整体利用率和整体能效，并且方便对两个循环单独进行管理和控制，可以根据需要选择其中一个或两个循环均进行工作，从而实现两个温区加热过程的单独控制。另外，图2～图5仅示出了该压缩机热泵系统的几种优选实施方式，在实际应用中，也可以采用其他的结构，只要能实现单独对两个温区的水进行加热即可，而不以此处示出的和描述的内容为限制，均属于本发明的保护范围之内。

在采用上述各个实施例中的具有双供水温度的压缩机热泵系统的基础上，还可以进一步在所述热泵系统中增加冷却功能。并且由于本发明中采用了双排气的结构，可以具有两种不同的冷却温度，分别对两种冷却方式进行管理控制。

如图6所示，所述系统还可以用于冷却第三温区63和第四温区64中的液体，所述第一蒸发器51设置于所述第三温区63中，所述第二蒸发器52设置于所述第四温区64中。所述第三温区63和第四温区64可以将水冷却至不同的温度。

图6中示出了一种优选的实施方式。其中所述压缩装置1的第一排气端11依次经所述第一冷凝器31、第一节流元件41和第一蒸发器51进入所述压缩装置1的第一吸气端21，所述压缩装置1的第二排气端21依次经所述第二冷凝器32、第二节流元件42和第二蒸发器52进入所述压缩装置1的第二吸气端22。所述压缩装置1可以采用单吸气双排气的压缩机，也可以采用两个独立的压缩机，也可以采用具有两个压缩级的双级压缩机，均不影响该实施方式的对两个温区进行不同温度冷却功能的实现。

如图7所示，进一步地，所述第二蒸发器52的蒸发温度小于所述第一蒸发器51的蒸发温度，即所述第四温区64的目标温度小于所述第三温区63的目标温度。所述第三温区63具有出水端，所述第四温区64具有进水端，所述第三温区63的出水端与所述第四温区64的进水端相连通，第三温区63的水可以流向第四温区64的水，即图中E指示的过程。因此，可以先将所述第三温区63中的水全部冷却至较高冷却温度，然后将第三温区63中部分水进入第四温区64，进一步将其冷却至较低冷却温度，从而更好地利用空气能进行温度冷却。

进一步地，在所述第三温区63和第四温区64之间，还可以设置有一个单向阀，设置成在开启时仅允许第三温区63中的液体流向第四温区64中，而不会回流，避免较低冷却温度的水流入较高冷却温度的水。

结合图6和图7的结构，不仅可以提供两种不同温度的热水，也可以提供两种不同温度的冷却水。进一步地，第三温区和第四温区中还可以设置有其他需要冷却的物质，也可以是其他液体或者是需要冷却的空气等，而不仅限于供水。

本发明所提供的具有双供水温度的压缩机热泵系统具有下列优点：

本发明提供了一种新的技术方案，利用双排气的特点，可以采用两个独立的冷凝温度，对不同的水温分别加热至需要的水温，避免了高温水通过混水至较低水温过程中的能量损失，提高了系统的整体利用率；同时两个冷凝温度的运行方式，使系统部分负荷处在较低的冷凝压力下运行，有效降低了压缩机功耗，提高了系统的整体能效。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有双供水温度的压缩机热泵系统，其特征在于，所述系统用于加热第一温区中的液体和第二温区中的液体，所述系统包括：

压缩装置，所述压缩装置具有吸气端、第一排气端和第二排气端；

第一冷凝器，所述第一冷凝器设置于所述第一温区中，所述第一冷凝器具有第一输入端和第一输出端，且所述第一输入端与所述压缩装置的第一排气端相连通；

第二冷凝器，所述第二冷凝器设置于所述第二温区中，所述第二冷凝器具有第二输入端和第二输出端，且所述第二输入端与所述压缩装置的第二排气端相连通；

蒸发器组，所述蒸发器组具有蒸发器组输入端和蒸发器组输出端，所述蒸发器组输入端分别与所述第一输出端和所述第二冷输出端相连通，所述蒸发器组输出端与所述吸气端相连通。

2.根据权利要求1所述的具有双供水温度的压缩机热泵系统，其特征在于，所述蒸发器组包括第一蒸发器和第二蒸发器，所述第一蒸发器和所述第一输出端相连通，所述第二蒸发器和所述第二输出端相连通。

3.根据权利要求1或2所述的具有双供水温度的压缩机热泵系统，其特征在于，所述压缩装置包括至少一压缩机，所述压缩机包括所述吸气端、所述第一排气端和所述第二排气端。

4.根据权利要求3所述的具有双供水温度的压缩机热泵系统，其特征在于，所述压缩机为单吸气压缩机或双吸气压缩机。

5.根据权利要求2所述的具有双供水温度的压缩机热泵系统，其特征在于，所述压缩装置包括一双级压缩机，所述双级压缩机包括第一压缩级和第二压缩级，第一压缩级的排气端与所述第一输入端相连通，所述第二压缩级的排气端与所述第二输入端相连通，所述第一压缩级的吸气端与所述第一蒸发器的输出端相连通，所述第二压缩级的吸气端与所述第二蒸发器的输出端相连通。

6.根据权利要求2所述的具有双供水温度的压缩机热泵系统，其特征在于，所述压缩装置包括第一压缩机和第二压缩机，所述第一压缩机的吸气端与所述第一蒸发器的输出端相连通，所述第一压缩机的排气端与所述第一输入端相连通；所述第二压缩机的吸气端与所述第二蒸发器的输出端相连通，所述第二压缩机的排气端与所述第二输入端相连通。

7.根据权利要求2所述的具有双供水温度的压缩机热泵系统，其特征在于，所述第一输出端与所述第一蒸发器的输入端之间设置有第一节流元件，所述第二输出端与所述第二蒸发器的输入端之间设置有第二节流元件。

8.根据权利要求1所述的具有双供水温度的压缩机热泵系统，其特征在于，所述第二冷凝器的冷凝温度小于所述第一冷凝器的冷凝温度。

9.根据权利要求8所述的具有双供水温度的压缩机热泵系统，其特征在于，所述第二温区具有出水端，所述第一温区具有进水端，且所述第二温区的出水端与所述第一温区的进水端相连通。

10.根据权利要求9所述的具有双供水温度的压缩机热泵系统，其特征在于，所述第二温区的出水端与所述第一温区的进水端之间通过输水管相连通，所述输水管上设置有单向阀，所述单向阀设置成打开时仅允许液体从所述第二温区的出水端向所述第一温区的进水端流动。