CN113669952A - 一种分段式大温差水源热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明一种分段式大温差水源热泵机组，包括制冷剂循环、冷却水循环和冷冻水循环，制冷剂循环包括低温制冷剂循环机构、中温制冷剂循环机构、高温制冷剂循环机构，冷却水循环包括低温冷却水循环机构、中温冷却水循环机构、高温冷却水循环机构，冷冻水循环包括低温冷冻水循环机构、中温冷冻水循环机构、高温冷冻水循环机构，本发明装置采用两套及以上独立的热泵制冷剂循环系统，同时将其冷冻水循环、冷却水循环串联，此结构能够将大温差巧妙的分解为高温工况、中温工况、低温工况，分段处理，以实现水源水的整体大温差、小流量。

Description

一种分段式大温差水源热泵机组

技术领域

本发明涉及可再生能源领域，具体涉及一种分段式大温差水源热泵机组。

背景技术

热泵机组是由压缩机--冷凝器--节流器--蒸发器--压缩机等装置构成的一个循环系统。制冷剂在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程(温度高达100℃以上)，它进入冷凝器后与水进行热量交换，制冷剂被冷却并转化为高压液态1.5Mpa左右，当它运行到节流器后，压力骤然降低至0.4Mpa左右，当它运行到蒸发器后，液态迅速吸热蒸发再次转化为气态，同时温度下降至2℃左右，这时蒸发器中的热源水就会源源不断地将低温热量传递给制冷剂。制冷剂不断地循环就实现了热源水中的低温热量转变为高温热量并加热热媒水的过程。

现有的热泵机组存在不足之处不能够根据工作温度范围的不同，选用不同性质的制冷剂，采用一套热泵制冷剂循环系统，不便于针对高温工况、中温工况、低温工况，分段做出处理调整，不易实现水源水的整体大温差、小流量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种分段式大温差水源热泵机组。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种分段式大温差水源热泵机组，包括制冷剂循环、冷却水循环和冷冻水循环；

所述制冷剂循环包括低温制冷剂循环机构、中温制冷剂循环机构、高温制冷剂循环机构；

所述冷却水循环包括低温冷却水循环机构、中温冷却水循环机构、高温冷却水循环机构；

所述冷冻水循环包括低温冷冻水循环机构、中温冷冻水循环机构、高温冷冻水循环机构。

优选地，所述低温制冷剂循环机构包括低温压缩机、低温冷凝器、低温膨胀阀和低温蒸发器，所述中温制冷剂循环机构包括中温压缩机、中温冷凝器、中温膨胀阀和中温蒸发器，所述高温制冷剂循环机构包括高温压缩机、高温冷凝器、高温膨胀阀和高温蒸发器。

优选地，所述低温制冷剂循环机构、中温制冷剂循环机构、高温制冷剂循环机构均循环顺序为压缩机排气侧→冷凝器→膨胀阀→蒸发器→压缩机吸气侧，所述低温制冷剂循环机构、中温制冷剂循环机构、高温制冷剂循环机构三者制冷剂不连通，三个循环的回路相互独立。

优选地，所述低温冷却水循环、中温冷却水循环、高温冷却水循环，三者以串联结构相连。

优选地，所述低温冷却水循环机构、中温冷却水循环机构、高温冷却水循环机构循环顺序为冷却水进口→低温冷凝器→中温冷凝器→高温冷凝器→冷却水出口→用户末端散热→冷却水进口。

优选地，所述冷却水循环中高温冷凝器、中温冷凝器、低温冷凝器之间串联连接处采用冷凝器隔离器，隔绝低温制冷剂循环、中温制冷剂循环、高温制冷剂循环的制冷剂，使制冷剂循环各自独立运转，同时，冷凝器隔离器不隔离冷却水，冷却水为串联连接。

优选地，所述低温冷冻水循环机构、中温冷冻水循环机构、高温冷冻水循环机构，三者以串联结构相连。

优选地，所述低温冷冻水循环机构、中温冷冻水循环机构、高温冷冻水循环机构循环顺序为冷冻水进口→高温蒸发器→中温蒸发器→低温蒸发器→冷冻水出口→热源吸热→冷冻水进口。

优选地，所述冷冻水循环中高温蒸发器、中温蒸发器、低温蒸发器之间串联连接处采用蒸发器隔离器，隔绝低温制冷剂循环机构、中温制冷剂循环机构、高温制冷剂循环机构的制冷剂，使每组制冷剂循环各自独立运转，同时，所述蒸发器隔离器不隔离冷冻水，冷冻水为串联连接。

有益效果：

1、其优点是采用两套及以上独立的热泵制冷剂循环系统，分别将其冷冻水循环、冷却水循环串联，此结构能够将大温差巧妙的分解为高温工况、中温工况、低温工况，分段处理，以实现水源水的整体大温差、小流量。

2、大大节省了水源热泵使用过程中的热源水用量，能够比目前国家标准要求的热源水流量降低50％以上，若采用地埋管式地下水换热器，并对热源循环水做防冻处理后，能做到更大的温差，相应的提高了换热效率。

3、用水做传热介质，水的比热大、热惰性大，温度波动小，无污染。

4、水源热泵机组分段式设计，能够根据工作温度范围的不同，选用不同性质的制冷剂。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明结构连接示意图；

图2本发明流程示意图；

附图中标号如下：

1.冷冻水出口；2.低温压缩机；3.低温冷凝器；4.冷却水进口；5.低温膨胀阀；6冷凝器隔离器；7.高温冷凝器；8.高温压缩机；9.冷却水出口；10高温膨胀阀；11冷冻水进口；12高温蒸发器；13.蒸发器隔离器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1-2所示，本发明为一种分段式大温差水源热泵机组，包括制冷剂循环、冷却水循环和冷冻水循环；

制冷剂循环包括低温制冷剂循环机构、中温制冷剂循环机构、高温制冷剂循环机构；

冷却水循环包括低温冷却水循环机构、中温冷却水循环机构、高温冷却水循环机构；

冷冻水循环包括低温冷冻水循环机构、中温冷冻水循环机构、高温冷冻水循环机构。

其中，低温制冷剂循环机构包括低温压缩机2、低温冷凝器3、低温膨胀阀5和低温蒸发器，中温制冷剂循环机构包括中温压缩机、中温冷凝器、中温膨胀阀和中温蒸发器，高温制冷剂循环机构包括高温压缩机8、高温冷凝器7、高温膨胀阀10和高温蒸发器12，低温制冷剂循环机构、中温制冷剂循环机构、高温制冷剂循环机构均循环顺序为压缩机排气侧→冷凝器→膨胀阀→蒸发器→压缩机吸气侧，低温制冷剂循环机构、中温制冷剂循环机构、高温制冷剂循环机构三者制冷剂不连通，三个循环的回路相互独立。

实施例2：

其中，低温冷却水循环、中温冷却水循环、高温冷却水循环，三者以串联结构相连，低温冷却水循环机构、中温冷却水循环机构、高温冷却水循环机构循环顺序为冷却水进口4→低温冷凝器3→中温冷凝器→高温冷凝器7→冷却水出口9→用户末端散热→冷却水进口4，冷却水循环中高温冷凝器7、中温冷凝器、低温冷凝器3之间串联连接处采用冷凝器隔离器6，隔绝低温制冷剂循环、中温制冷剂循环、高温制冷剂循环的制冷剂，使制冷剂循环各自独立运转，同时，冷凝器隔离器6不隔离冷却水，冷却水为串联连接，不断的带走排气侧压缩机送来的热量，进而输送至用户末端散热。

实施例3：

其中，低温冷冻水循环机构、中温冷冻水循环机构、高温冷冻水循环机构，三者以串联结构相连，低温冷冻水循环机构、中温冷冻水循环机构、高温冷冻水循环机构循环顺序为冷冻水进口11→高温蒸发器12→中温蒸发器→低温蒸发器→冷冻水出口1→热源吸热→冷冻水进口11，冷冻水循环中高温蒸发器12、中温蒸发器、低温蒸发器之间串联连接处采用蒸发器隔离器13，隔绝低温制冷剂循环机构、中温制冷剂循环机构、高温制冷剂循环机构的制冷剂，使每组制冷剂循环各自独立运转，同时，蒸发器隔离器13不隔离冷冻水，冷冻水为串联连接，不断的向经过膨胀阀减压之后蒸发的制冷剂输送热量，冷冻水温度降低后去往热源换热升温(或回灌等)。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式，显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种分段式大温差水源热泵机组，其特征在于：包括制冷剂循环、冷却水循环和冷冻水循环；

所述制冷剂循环包括低温制冷剂循环机构、中温制冷剂循环机构、高温制冷剂循环机构；

所述冷却水循环包括低温冷却水循环机构、中温冷却水循环机构、高温冷却水循环机构；

所述冷冻水循环包括低温冷冻水循环机构、中温冷冻水循环机构、高温冷冻水循环机构。

2.根据权利要求1所述的一种分段式大温差水源热泵机组，其特征在于：所述低温制冷剂循环机构包括低温压缩机、低温冷凝器、低温膨胀阀和低温蒸发器，所述中温制冷剂循环机构包括中温压缩机、中温冷凝器、中温膨胀阀和中温蒸发器，所述高温制冷剂循环机构包括高温压缩机、高温冷凝器、高温膨胀阀和高温蒸发器。

3.根据权利要求1所述的一种分段式大温差水源热泵机组，其特征在于：所述低温制冷剂循环机构、中温制冷剂循环机构、高温制冷剂循环机构均循环顺序为排气侧压缩机→冷凝器→膨胀阀→蒸发器→吸气侧压缩机，所述低温制冷剂循环机构、中温制冷剂循环机构、高温制冷剂循环机构三者制冷剂不连通，三个循环的回路相互独立。

4.根据权利要求1所述的一种分段式大温差水源热泵机组，其特征在于：所述低温冷却水循环、中温冷却水循环、高温冷却水循环，三者以串联结构相连。

5.根据权利要求1所述的一种分段式大温差水源热泵机组，其特征在于：所述低温冷却水循环机构、中温冷却水循环机构、高温冷却水循环机构循环顺序为冷却水进口→低温冷凝器→中温冷凝器→高温冷凝器→冷却水出口→用户末端散热→冷却水进口。

6.根据权利要求1所述的一种分段式大温差水源热泵机组，其特征在于：所述冷却水循环中高温冷凝器、中温冷凝器、低温冷凝器之间串联连接处采用冷凝器隔离器，隔绝低温制冷剂循环、中温制冷剂循环、高温制冷剂循环的制冷剂，使制冷剂循环各自独立运转，同时，冷凝器隔离器不隔离冷却水，冷却水为串联连接。

7.根据权利要求1所述的一种分段式大温差水源热泵机组，其特征在于：所述低温冷冻水循环机构、中温冷冻水循环机构、高温冷冻水循环机构，三者以串联结构相连。

8.根据权利要求1所述的一种分段式大温差水源热泵机组，其特征在于：所述低温冷冻水循环机构、中温冷冻水循环机构、高温冷冻水循环机构循环顺序为冷冻水进口→高温蒸发器→中温蒸发器→低温蒸发器→冷冻水出口→热源吸热→冷冻水进口。

9.根据权利要求1所述的一种分段式大温差水源热泵机组，其特征在于：所述冷冻水循环中高温蒸发器、中温蒸发器、低温蒸发器之间串联连接处采用蒸发器隔离器，隔绝低温制冷剂循环机构、中温制冷剂循环机构、高温制冷剂循环机构的制冷剂，使每组制冷剂循环各自独立运转，同时，所述蒸发器隔离器不隔离冷冻水，冷冻水为串联连接。

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