CN205561339U - 一种自复叠热泵系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种自复叠热泵系统，包括高温级冷媒循环闭合回路和低温级冷媒循环闭合回路，先利用所述低温级冷媒循环闭合回路借助低温级冷媒在较低室外温度下(‑20℃～10℃)进行低温制热运行，其吸收的热量通过热交换供给高温级冷媒循环闭合回路，以利用所述高温级冷媒循环闭合回路借助高温级冷媒在较高温度下(10℃～40℃)进行高温制热运行，利用上述低温制热循环回路和高温制热循环回路共同为供暖机组或烘干机组提供热量，最终实现在冬季低温时也可以达到较高为30℃～70℃的出风温度，供暖或烘干效果好；此外，环境温度升高时，可只进行高温级冷媒循环闭合回路的单级普通热泵循环，节约能耗。
Description
技术领域
本实用新型属于热泵技术领域，具体涉及一种自复叠热泵系统。
背景技术
传统的供暖方式主要采用消耗燃气或煤等高位能源，通过锅炉和循环系统向建筑物室内提供低温的热量，并向环境排放废热、废气、废渣等废物。基于节约能源与避免环境污染的迫切要求，这种单向性供暖方式目前已无法满足能源、供暖和环境协调发展的需要。目前本技术领域主要采用热泵技术来解决供暖能耗和环境协调发展的问题。
空气源热泵以室外空气作为低温热源，由于空气无处不在，且清洁免费，这为空气源热泵作为一种优良的节能供暖技术提供了基础。然而，在冬季室外温度较低时，空气源热泵系统的性能低下，出风温度不能达到设定值，影响用户的使用。目前常用的低温下的做法是采用复叠系统，但是当环境温度升高时，普通的两级复叠系统能效和可靠性均比较差，此时，普通的单级热泵的效能更高，需要一种可转换的热泵机组。
为解决冬季低温时空气源热泵系统性能低下、出风温度达不到设定值的问题，现有技术中主要采用加大压缩机容量，加大室外换热器的面积等措施，或应用喷液旁通、气体喷射、变频调速、双级压缩循环等技术，但都由于系统复杂、工艺要求高、效率低、成本高，COP(能效比)值低，使空气源热泵的应用受到极大限制。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种可实现自复叠运行、在冬季低温时也可以达到较高出风温度的自复叠热泵系统。
本实用新型所采用的技术方案为：
一种自复叠热泵系统，包括高温级冷媒循环闭合回路和低温级冷媒循环闭合回路；
所述高温级冷媒循环闭合回路包括压缩机、冷凝器、气液分离器、辅助膨胀阀和冷凝-蒸发器；其中，所述压缩机的排气口与冷凝器的进气口连接，所述冷凝器的出口与所述气液分离器的进口连接，所述气液分离器的出液口与辅助膨胀阀连接，所述辅助膨胀阀的出口与所述冷凝-蒸发器的低温流体进口连接，所述冷凝-蒸发器的低温流体出口与所述压缩机的进口连接；
所述低温级冷媒循环闭合回路包括压缩机、冷凝器、气液分离器、冷凝-蒸发器、主膨胀阀和蒸发器；其中，所述压缩机的排气口与冷凝器的进气口连接，所述冷凝器的出口与所述气液分离器的进口连接，所述气液分离器的出气口与所述冷凝-蒸发器的高温流体进口连接，所述冷凝-蒸发器的高温流体出口与主膨胀阀进口连接，所述主膨胀阀出口与蒸发器进口连接，所述蒸发器的出口与所述压缩机的进口连接；
从所述冷凝-蒸发器的低温流体进口流入的高温级冷媒与从所述冷凝-蒸发器的高温流体进口流入的低温级冷媒在所述冷凝-蒸发器内进行热交换。
所述气液分离器的出液口与所述辅助膨胀阀之间设置阀门，用于自复叠和普通单级热泵的切换。
所述阀门为电磁阀。
还包括供热负载循环回路，所述供热负载循环回路在所述冷凝器处与所述高温级冷媒循环闭合回路进行耦合热交换。
所述供热负载循环回路为烘干机组或供暖机组。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型所述的自复叠热泵系统，包括高温级冷媒循环闭合回路和低温级冷媒循环闭合回路，采用高温级冷媒(富含高沸点组分)和低温级冷媒(富 含低沸点组分)组成非共沸混合冷媒，先利用所述低温级冷媒循环闭合回路借助低温级冷媒在较低室外温度下(-20℃～10℃)进行低温制热运行，其吸收的热量通过热交换供给高温级冷媒循环闭合回路，以利用所述高温级冷媒循环闭合回路借助吸热后的高温级冷媒在较高温度下(10℃～40℃)进行高温制热运行，利用上述低温制热循环回路和高温制热循环回路共同为供暖机组或烘干机组提供热量，最终实现在冬季低温时也可以达到较高出风温度，供暖或烘干效果好；所述系统的运行过程具体如下：采用高温级冷媒(富含高沸点组分)和低温级冷媒(富含低沸点组分)组成非共沸混合冷媒，先利用压缩机将所述非共沸混合冷媒进行压缩后形成高温高压气体，所述高温高压气体在冷凝器中进行冷凝并释放热量(用于供暖或烘干机组)后形成气液混合物，所述气液混合物进入气液分离器进行气液分离，其中富含低沸点组分冷媒(即低温级冷媒)从所述气液分离器的出气口排出，作为高温流体进入所述冷凝-蒸发器；其中富含高沸点组分冷媒(即高温级冷媒)从所述气液分离器的出液口排出，作为低温流体进入所述冷凝-蒸发器；之后所述低温级冷媒和高温级冷媒在所述冷凝-蒸发器内进行热交换，热交换后，一方面，所述高温级冷媒进行换热蒸发后直接回到压缩机，完成所述高温级冷媒的循环；另一方面，所述低温级冷媒进行换热冷凝后经主膨胀阀进行节流膨胀，获得较低蒸发温度后进入蒸发器，吸收来自外界热量后，回到压缩机，完成所述低温级冷媒的循环；由此可见，本实用新型所述的自复叠热泵系统，通过利用低温级冷媒循环闭合回路的低温制热运行和高温级冷媒循环闭合回路的高温制热运行共同为供暖机组或烘干机组提供热量，达到在冬季低温时也可以对室内或烘房提供较高为30℃～70℃的出风温度。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例提供的自复叠热泵系统的结构示意图。
图中：1-压缩机，2-冷凝器，3-气液分离器，4-电磁阀，5-主膨胀阀，6-冷凝-蒸发器，7-蒸发器，8-供热负载循环回路，9-辅助膨胀阀。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供了一种自复叠热泵系统，包括高温级冷媒循 环闭合回路和低温级冷媒循环闭合回路。
所述高温级冷媒循环闭合回路包括压缩机1、冷凝器2、气液分离器3、辅助膨胀阀9和冷凝-蒸发器6；其中，所述压缩机1的排气口与冷凝器2的进气口连接，所述冷凝器2的出口与所述气液分离器3的进口连接，所述气液分离器3的出液口与辅助膨胀阀9连接，所述辅助膨胀阀9的出口与所述冷凝-蒸发器6的低温流体进口连接，所述冷凝-蒸发器6的低温流体出口与所述压缩机1的进口连接。
所述低温级冷媒循环闭合回路包括压缩机1、冷凝器2、气液分离器3、冷凝-蒸发器6、主膨胀阀5和蒸发器7；其中，所述压缩机1的排气口与冷凝器2的进气口连接，所述冷凝器2的出口与所述气液分离器3的进口连接，所述气液分离器3的出气口与所述冷凝-蒸发器6的高温流体进口连接，所述冷凝-蒸发器6的高温流体出口与主膨胀阀5进口连接，所述主膨胀阀5出口与蒸发器7进口连接，所述蒸发器7的出口与所述压缩机1的进口连接。
从所述冷凝-蒸发器6的低温流体进口流入的高温级冷媒(即所述气液分离器3的出液口排出的低温流体)与从所述冷凝-蒸发器6的高温流体进口流入的低温级冷媒(即所述气液分离器3的出气口排出的高温流体)在所述冷凝-蒸发器6内进行热交换。
在冬季低温时，利用本实用新型所述自复叠热泵系统进行供暖或烘干的过程具体如下：采用高温级冷媒(富含高沸点组分)和低温级冷媒(富含低沸点组分)组成非共沸混合冷媒，先利用压缩机1将所述非共沸混合冷媒进行压缩后形成高温高压气体，所述高温高压气体在冷凝器2中进行冷凝并释放热量(用于供暖或烘干机组)后形成气液混合物，所述气液混合物进入气液分离器3进行气液分离，其中富含低沸点组分冷媒(即低温级冷媒)从所述气液分离器3的出气口排出，作为高温流体进入所述冷凝-蒸发器6；其中富含高沸点组分冷媒(即高温级冷媒)从所述气液分离器3的出液口排出，作为低温流体进入所述冷凝-蒸发器6；之后所述低温级冷媒和高温级冷媒在所述冷凝-蒸发器6内进行热交换，热交换后，一方面，所述高温级冷媒进行换热蒸发后直接回到压缩 机1，完成所述高温级冷媒的循环；另一方面，所述低温级冷媒进行换热冷凝后经主膨胀阀5进行节流膨胀，获得较低蒸发温度后进入蒸发器7，吸收来自外界热量后，回到压缩机1，完成所述低温级冷媒的循环；由此可见，本实用新型所述的自复叠热泵系统，通过利用低温级冷媒循环闭合回路的低温制热运行和高温级冷媒循环闭合回路的高温制热运行共同为供暖机组或烘干机组提供热量，达到在冬季低温时也可以对室内或烘房提供较高为20℃～70℃的出风温度。
作为可以选择的实施方式，所述气液分离器3的出液口与所述辅助膨胀阀9之间设置阀门。
当外界温度较高时，将所述阀门关闭，从而本实用新型所述自复叠热泵系统只需要利用所述非共沸混合冷媒沿高温级循环闭合回路在较高温度下(10℃～40℃)进行普通热泵循环，在此情况下，所述系统的运行过程具体如下：先利用压缩机1将非共沸混合冷媒(富含高沸点组分和低沸点组分)进行压缩后形成高温高压气体，所述高温高压气体在冷凝器2中进行冷凝并释放热量(用于供暖或烘干机组)后形成具有较小过冷度的高压液态冷媒，所述高压液态冷媒直接从所述气液分离器3的出气口排出，之后经所述冷凝-蒸发器6这时不会发生换热)直接流出后，经所述主膨胀阀5进行节流膨胀，进入蒸发器7，吸收来自外界热量后，回到压缩机1，完成所述高温级冷媒的循环；由此可见，当外界温度较高时，本实用新型所述系统，可只进行高温级冷媒循环闭合回路的单级普通热泵循环，节约能耗。
进一步作为可以选择的实施方式，所述阀门为电磁阀4，电磁阀4连接控制系统，使得电磁阀4能够根据环境温度和冷凝器2出风温度或者出水温度的变化，自动实现打开与关闭的切换，根据控制系统的要求自行决定运行自复叠热泵循环或者单级普通热泵循环。
作为可以选择的实施方式，还包括供热负载循环回路，所述供热负载循环回路在所述冷凝器2处与所述高温级冷媒循环闭合回路进行耦合热交换，所述供热负载循环回路在所述冷凝器2处与所述低温级冷媒循环闭合回路进行耦合 热交换。
作为可以选择的实施方式，所述供热负载循环回路为烘干机组或供暖机组。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种自复叠热泵系统，其特征在于，包括高温级冷媒循环闭合回路和低温级冷媒循环闭合回路；
所述高温级冷媒循环闭合回路包括压缩机(1)、冷凝器(2)、气液分离器(3)、辅助膨胀阀(9)和冷凝-蒸发器(6)；其中，所述压缩机(1)的排气口与冷凝器(2)的进气口连接，所述冷凝器(2)的出口与所述气液分离器(3)的进口连接，所述气液分离器(3)的出液口与辅助膨胀阀连接，所述辅助膨胀阀的出口与所述冷凝-蒸发器(6)的低温流体进口连接，所述冷凝-蒸发器(6)的低温流体出口与所述压缩机(1)的进口连接；
所述低温级冷媒循环闭合回路包括压缩机(1)、冷凝器(2)、气液分离器(3)、冷凝-蒸发器(6)、主膨胀阀(5)和蒸发器(7)；其中，所述压缩机(1)的排气口与冷凝器(2)的进气口连接，所述冷凝器(2)的出口与所述气液分离器(3)的进口连接，所述气液分离器(3)的出气口与所述冷凝-蒸发器(6)的高温流体进口连接，所述冷凝-蒸发器(6)的高温流体出口与主膨胀阀(5)进口连接，所述主膨胀阀(5)出口与蒸发器(7)进口连接，所述蒸发器(7)的出口与所述压缩机(1)的进口连接；
从所述冷凝-蒸发器(6)的低温流体进口流入的高温级冷媒与从所述冷凝-蒸发器(6)的高温流体进口流入的低温级冷媒在所述冷凝-蒸发器(6)内进行热交换。
2.根据权利要求1所述的自复叠热泵系统，其特征在于，所述气液分离器(3)的出液口与所述辅助膨胀阀(9)之间设置阀门。
3.根据权利要求2所述的自复叠热泵系统，其特征在于，所述阀门为电磁阀(4)。
4.根据权利要求1所述的自复叠热泵系统，其特征在于，还包括供热负载循环回路，所述供热负载循环回路在所述冷凝器(2)处与所述高温级冷媒循环闭合回路进行耦合热交换，所述供热负载循环回路在所述冷凝器(2)处与所 述低温级冷媒循环闭合回路进行耦合热交换。
5.根据权利要求4所述的自复叠热泵系统，其特征在于，所述供热负载循环回路为烘干机组或供暖机组。
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| CN201620267038.XU CN205561339U (zh) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | 一种自复叠热泵系统 |
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2016
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