CN109751768A - 一种具有冷却换热装置的二级热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有冷却换热装置的二级热泵系统，包括蒸发器、冷凝器、低压级压缩机、高压级压缩机；冷却换热装置，所述的蒸发器的进口与冷水入口连通，所述的蒸发器的出口与低压级压缩机的入口连通，所述的低压级压缩机的出口与冷却换热装置中的换热组件的入口连通，所述的换热组件的出口与高压级压缩机的入口连通，所述的高压级压缩机的出口与冷凝器的入口连通，所述的冷凝器的出口与温水出口连通。降低高压级压缩机排气比焓，从而可降低高压级压缩机的排气温度，可避免机组应用于低温工况下由于压缩比增大而使高压级压缩机不能正常工作的问题。

Description

一种具有冷却换热装置的二级热泵系统

技术领域

本发明涉及本发明属于热泵技术领域，涉及一种具有冷却换热装置的二级热泵系统。

背景技术

众所周知，热泵作为一种节能技术受到了世界各国的普遍重视，而空气源热泵可从环境大气中吸取丰富的低品位能量，使用方便，安装费用较低，因此空气源热泵成为热泵产品中最为广泛应用的一种。但是，传统空气源热泵的应用范围受到环境因素的约束：随着室外温度的降低，用户的需热量不断增加，当室外气温很低时，机组会出现制热量难以满足用户采暖需求的问题。同时，随着压缩机压力比的增加，其COP急剧下降，排气温度迅速升高，从而导致压缩机不能正常运行甚至损坏。针对传统空气源热泵在低温环境中使用的局限性，国内外专家学者提出了一些解决方案，包括采用非共沸工质、采用变频技术、采用辅助加热器系统、采用提高润滑油流量冷却压缩机的热泵系统、采用复叠式蒸汽压缩的热泵系统、采用双级耦合热泵系统等。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种对传统空气源热泵系统在低温环境下使用所存在的制热量不能满足用户采暖要求，以及随着压缩机压缩比的增加，排气温度迅速升高，导致压缩机不能正常运行，甚至损坏压缩机的问题的具有冷却换热装置的二级热泵系统。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种具有冷却换热装置的二级热泵系统，包括蒸发器、冷凝器、低压级压缩机、高压级压缩机；冷却换热装置，所述的蒸发器的进口与冷水入口连通，所述的蒸发器的出口与低压级压缩机的入口连通，所述的低压级压缩机的出口与冷却换热装置中的换热组件的入口连通，所述的换热组件的出口与高压级压缩机的入口连通，所述的高压级压缩机的出口与冷凝器的入口连通，所述的冷凝器的出口与温水出口连通；

所述的高压级压缩机与冷却换热装置连通的管线上设有膨胀阀。

还包括与冷却换热装置并联的第一电磁阀，该第一电磁阀的入水口与低压级压缩机的出口连通，该第一电磁阀的出水口与高压级压缩机的入口连通。

所述的冷却换热装置包括冷凝水箱体，设在冷凝水箱体中多个换热水管，该换热水管的一端与高压级压缩机连通，另一端通过电磁阀组与低压级压缩机连通。

所述的换热水管包括相互并联的第一换热水管、第二换热水管和第三换热水管，所述的电磁阀组包括第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁的；所述的该第一换热水管、第二换热水管和第三换热水管的一端分别与高压级压缩机，所述的第一换热水管与低压级压缩机通过第二电磁阀连通，所述的第二换热水管与低压级压缩机通过第三电磁阀连通，所述的第三换热水管与低压级压缩机通过第四电磁阀连通。

所述的冷凝水箱体的入水口与设在冷凝水箱体一侧的冷凝水储存箱通过管线连接，所述冷凝水箱体的出水口与设在冷凝水箱体另一侧的温水储存箱通过管线连接，所述的冷凝水箱体与冷凝水储存箱连接的管线上设有抽水泵，所述的冷凝水箱体与温水储存箱连接的管线上设有排水泵。

所述的冷凝水箱体中设有用于检测冷凝水箱体中冷凝水温度的温度传感器，该温度传感器分别与抽水泵和排水泵电连接。

本发明的有益效果是：结构简单，由于系统的制冷剂压缩采用二级压缩，在低压级压缩机和高压级压缩机之间设置了冷却换热装置，通过电磁阀的开启/关闭控制，进入高压级压缩机吸气口的制冷剂在中间冷却器中被冷却，可降低高压级压缩机排气比焓，从而可降低高压级压缩机的排气温度，可避免机组应用于低温工况下由于压缩比增大而使高压级压缩机不能正常工作的问题，同时，系统通过电磁阀的开启/关闭控制，系统的制冷剂可不进入到冷却换热装置中，达到减少制热量的目的，使热泵机组运行的温度适应性大大提高。

附图说明

图1是本发明管路连接结构示意图；

图2是本发明中冷却换热装置的结构示意图；

图中：1.蒸发器；2.冷凝器；3.低压级压缩机；4.高压级压缩机；5膨胀阀；6.第一电磁阀；7.冷水入口；8.温水出口；9.冷凝水箱体；10.第二电磁阀；11.第三电磁阀；12.第四电磁阀；13.第一换热管；14.第二换热管；15.第三换热管；16.冷凝水储存箱；17.温水储存箱；18.抽水泵；19.排水泵；20.温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

如图1所述的一种具有冷却换热装置的二级热泵系统，包括蒸发器1、冷凝器2、低压级压缩机3、高压级压缩机4；冷却换热装置，所述的蒸发器1的进口与冷水入口7连通，所述的蒸发器1的出口与低压级压缩机3的入口连通，所述的低压级压缩机3的出口与冷却换热装置中的换热组件的入口连通，所述的换热组件的出口与高压级压缩机4的入口连通，所述的高压级压缩机4的出口与冷凝器2的入口连通，所述的冷凝器2的出口与温水出口8连通；

所述的高压级压缩机4与冷却换热装置连通的管线上设有膨胀阀5。

所述的蒸发器1用于对进入的冷水进行制热，并将制热后的水输入到低压级压缩机3中进行处理，处理后的水通过冷却换热装置进行换热，换热后的水通过膨胀阀5进入到高压级压缩机中进行压缩处理，处理后的水进入到冷凝器中进行处理，处理后通过温水出口排出；制冷剂压缩采用二级压缩，在低压级压缩机和高压级压缩机之间设置了冷却换热装置，通过电磁阀的开启/关闭控制，进入高压级压缩机吸气口的制冷剂在中间冷却器中被冷却，可降低高压级压缩机排气比焓，从而可降低高压级压缩机的排气温度，可避免机组应用于低温工况下由于压缩比增大而使高压级压缩机不能正常工作的问题。

进一步的，为了系统通过电磁阀的开启/关闭控制，系统的制冷剂可不进入到冷却换热装置中，达到减少制热量的目的，使热泵机组运行的温度适应性大大提高，还包括与冷却换热装置并联的第一电磁阀6，该第一电磁阀6的入水口与低压级压缩机3的出口连通，该第一电磁阀6的出水口与高压级压缩机5的入口连通。

实施例2

如图2所述的冷却换热装置包括冷凝水箱体9，设在冷凝水箱体9中多个换热水管，该换热水管的一端与高压级压缩机4连通，另一端通过电磁阀组与低压级压缩机3连通。采用冷凝水进行换热，可以对换热后的热量进行再次使用，有效的避免了热量的浪费。

详细的如图2所述的换热水管包括相互并联的第一换热水管13、第二换热水管14和第三换热水管15，所述的电磁阀组包括第二电磁阀10、第三电磁阀11和第四电磁的12；所述的该第一换热水管13、第二换热水管14和第三换热水管15的一端分别与高压级压缩机4，所述的第一换热水管13与低压级压缩机3通过第二电磁阀10连通，所述的第二换热水管14与低压级压缩机3通过第三电磁阀11连通，所述的第三换热水管15与低压级压缩机3通过第四电磁阀12连通。通过第一换热管13、第二换热水管14和第三换热水管15对低压级压缩机排出的水进行换热，采用单独换热管，保证换热的速率，同时根据不同的需求可以控制第二电磁阀10、第三电磁阀11和第四电磁的12的开合程度，来控制进入到换热管中的换热水，设有的第一换热管13、第二换热水管14和第三换热水管15都是由U型铜管首尾相连组成的，采用U型的铜管保证换热的面积，和换热的速率。

进一步的，为了保证换热后的热量回收，和保证换热后能够及时的补给冷凝水，在所述的冷凝水箱体9的入水口与设在冷凝水箱体9一侧的冷凝水储存箱16通过管线连接，所述冷凝水箱体9的出水口与设在冷凝水箱体9另一侧的温水储存箱17通过管线连接，所述的冷凝水箱体9与冷凝水储存箱16连接的管线上设有抽水泵18，所述的冷凝水箱体9与温水储存箱17连接的管线上设有排水泵19。所述的抽水泵18将冷凝水加热到冷凝水箱18中，所述的排水泵19是将换热后的温水排出，并通过温水储存箱进行保存供使用。

进一步的，为了保证能够根据冷凝水箱中的温度情况自动的进行加水或者排水，在所述的冷凝水箱体9中设有用于检测冷凝水箱体9中冷凝水温度的温度传感器20，该温度传感器20分别与抽水泵18和排水泵19电连接。所述的温度传感器检测温度，根据检测的情况控制抽水泵18和排水泵19进行工作，实现了自动抽水和排水的目的。

以上实施例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有冷却换热装置的二级热泵系统，其特征在于，包括蒸发器(1)、冷凝器(2)、低压级压缩机(3)、高压级压缩机(4)；冷却换热装置，所述的蒸发器(1)的进口与冷水入口(7)连通，所述的蒸发器(1)的出口与低压级压缩机(3)的入口连通，所述的低压级压缩机(3)的出口与冷却换热装置中的换热组件的入口连通，所述的换热组件的出口与高压级压缩机(4)的入口连通，所述的高压级压缩机(4)的出口与冷凝器(2)的入口连通，所述的冷凝器(2)的出口与温水出口(8)连通；

所述的高压级压缩机(4)与冷却换热装置连通的管线上设有膨胀阀(5)。

2.根据权利要求书1所述的一种具有冷却换热装置的二级热泵系统，其特征在于，还包括与冷却换热装置并联的第一电磁阀(6)，该第一电磁阀(6)的入水口与低压级压缩机(3)的出口连通，该第一电磁阀(6)的出水口与高压级压缩机(5)的入口连通。

3.根据权利要求书2所述的一种具有冷却换热装置的二级热泵系统，其特征在于，所述的冷却换热装置包括冷凝水箱体(9)，设在冷凝水箱体(9)中多个换热水管，该换热水管的一端与高压级压缩机(4)连通，另一端通过电磁阀组与低压级压缩机(3)连通。

4.根据权利要求书3所述的一种具有冷却换热装置的二级热泵系统，其特征在于，所述的换热水管包括相互并联的第一换热水管(13)、第二换热水管(14)和第三换热水管(15)，所述的电磁阀组包括第二电磁阀(10)、第三电磁阀(11)和第四电磁的(12)；所述的该第一换热水管(13)、第二换热水管(14)和第三换热水管(15)的一端分别与高压级压缩机(4)，所述的第一换热水管(13)与低压级压缩机(3)通过第二电磁阀(10)连通，所述的第二换热水管(14)与低压级压缩机(3)通过第三电磁阀(11)连通，所述的第三换热水管(15)与低压级压缩机(3)通过第四电磁阀(12)连通。

5.根据权利要求4所述的一种具有冷却换热装置的二级热泵系统，其特征在于，所述的冷凝水箱体(9)的入水口与设在冷凝水箱体(9)一侧的冷凝水储存箱(16)通过管线连接，所述冷凝水箱体(9)的出水口与设在冷凝水箱体(9)另一侧的温水储存箱(17)通过管线连接，所述的冷凝水箱体(9)与冷凝水储存箱(16)连接的管线上设有抽水泵(18)，所述的冷凝水箱体(9)与温水储存箱(17)连接的管线上设有排水泵(19)。

6.根据权利要求5所述的一种具有冷却换热装置的二级热泵系统，其特征在于，所述的冷凝水箱体(9)中设有用于检测冷凝水箱体(9)中冷凝水温度的温度传感器(20)，该温度传感器(20)分别与抽水泵(18)和排水泵(19)电连接。