CN206572798U - 串并联切换的燃气机压缩吸收复合热泵供热装置 - Google Patents

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刘凤国
李亚军
董付江
加磊磊
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Abstract

本实用新型公开了一种串并联切换的燃气机压缩吸收复合热泵供热装置，它能拓展燃气机热泵的应用范围。室外环境温度高于Topt时，复合热泵开启并联模式，用户回水分成两路，一路回水通过第五连接管依次连接第一冷凝器，缸套换热器，烟气换热器；另一路回水通过第六连接管依次连接第一阀门，溶液泵，吸收器，第二冷凝器，第四阀门。室外环境温度低于Topt时，复合热泵开启串联模式，用户回水通过第五连接管依次连接第一水泵，第一冷凝器，缸套换热器，烟气换热器；吸收式热泵循环水通过第六连接管通过吸收器，第二冷凝器，第三阀门，辅助蒸发器，第二阀门，第二水泵完成循环。本装置具有较高的制热系数，且能适应较低的室外环境温度。

Description

串并联切换的燃气机压缩吸收复合热泵供热装置
技术领域
本实用新型涉及一种复合式热泵供热装置，尤其是可进行串并联模式切换的燃气机压缩吸收复合热泵供热装置。
背景技术
燃气发动机驱动型压缩式热泵装置以天然气或沼气等清洁能源为燃料，通过燃气发动机驱动压缩机实现制热循环。其优点是可充分回收燃气发动机缸套和烟气余热，从而提高燃气发动机驱动型压缩式热泵装置一次能源利用率。但燃气发动机余热直接经过热交换方式用于辅助供暖或制备生活热水，存在着巨大的不可逆损失。
在现有的技术中，有燃气发动机动力驱动的压缩式热泵与燃气发动机余热驱动的吸收式热泵复合的热泵装置(申请号：CN201620123449.1和CN201610087543.0)，可充分利用燃气发动机余热，降低烟气的排放温度，从而实现燃气的高效利用。但是，该复合型热泵装置随着室外环境空气温度的降低，压缩机耗功增加，制热能力大幅衰减，严重限制了燃气发动机驱动型复合热泵装置的应用范围。
发明内容
本实用新型在于克服现有技术的不足，提供一种可进行串并联模式切换的复合式热泵供热装置，可有效缓解燃气发动机驱动型热泵装置因室外环境温度降低产生的性能衰减，进而拓展装置的应用范围。
为了达到上述目的，本实用新型采用的方案是：
本实用新型串并联切换的燃气机压缩吸收复合热泵供热装置共包括四部分：燃气发动机部分、压缩式热泵部分、吸收式热泵部分、制热供回水部分。
所述燃气发动机部分包括燃气发动机，所述的燃气发动机通过缸套循环水管与缸套换热器连接，所述的燃气发动机通过排烟管与烟气换热器相连。
所述压缩式热泵部分包括压缩机，所述的压缩机与所述的燃气发动机通过皮带相连，所述压缩机的制冷剂出口通过第一连接管依次与油分离器、第一冷凝器、储液器、第一膨胀阀、第一蒸发器、辅助蒸发器、气液分离器、所述压缩机制冷剂入口相连。
所述吸收式热泵部分包括发生器，所述发生器与第二冷凝器入口相通，所述第二冷凝器的出口通过第三连接管与第二膨胀阀和第二蒸发器相连接。所述的发生器出口通过第三连接管与溶液热交换器和吸收器入口相连，所述的吸收器出口通过第四连接管与溶液泵、所述溶液热交换器、所述发生器的入口相连。
所述制热供回水部分分成两种情况：
所述制热供回水部分在环境温度高于Topt时，所述用户回水分成两路。一路回水通过第五连接管依次通过所述第一冷凝器，所述缸套换热器，所述烟气换热器；另一路回水通过第六连接管依次通过第一阀门，第二水泵，所述吸收器，所述第二冷凝器，第四阀门。
所述制热供回水部分在环境温度低于Topt时，所述用户回水通过第五连接管依次连通所述第一水泵，所述第一冷凝器，所述缸套换热器，所述烟气换热器；所述吸收式热泵热水通过第六连接管依次通过所述吸收器，所述第二冷凝器，第三阀门，所述辅助蒸发器，第二阀门，第二水泵完成一个封闭循环。
与现有技术相比，本实用新型具有以下增益效果：
其一，燃气发动机驱动型压缩式热泵耦合吸收式热泵之后，不但能大大提高装置整体的制热量，同时还可以降低烟气的排放温度，从而实现燃气的高效清洁利用；其二，本装置还具有串并联模式切换的特点。在室外环境温度较高时采用两种热泵并联供热，在室外环境温度较低时采用吸收式热泵产生的热水作为压缩式热泵的辅助蒸发热源的串联方式供热，提高了压缩式子装置循环的蒸发温度，从而减少了压缩机耗功，提高了装置性能特性，大大扩展了所述复合热泵供热装置的应用范围。
附图说明
图1是串并联切换的燃气机压缩吸收复合热泵供热装置在并联模式时的实施示意图；
图2是串并联切换的燃气机压缩吸收复合热泵供热装置在串联模式时的实施示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本实用新型进行详细描述。
实施例1。
参照图1所示，在室外空气温度高于0℃时，本实用新型串并联切换的燃气机压缩吸收复合热泵供热装置为并联模式，此时，第一阀门18、第四阀门21开启，第二阀门19、第三阀门20关闭。
天然气通过燃气发动机燃气供气管入口A进入燃气发动机1燃烧并为燃气发动机1提供动力，燃气发动机1驱动压缩机2将压缩式热泵装置制冷剂压缩成55～75℃的气态，气态制冷剂经过油分离器3分离出润滑油和制冷剂，润滑油返回压缩机，制冷剂经过第一冷凝器4与用户回水C换热之后进入储液器5，液态制冷剂再经第一膨胀阀6的节流膨胀之后变为-15～5℃的气液两相制冷剂，-15～5℃的气液两相制冷剂从第一蒸发器7中吸收热量变成气态制冷剂，气态制冷剂再经停止工作的辅助蒸发器8以及气液分离器9之后再进入压缩机2，如此完成压缩式热泵装置循环。燃气发动机1的排烟废热作为吸收式热泵系统发生器13的驱动热源，之后烟气经烟气换热器11与用户回水C换热之后通过排烟出口B排出，发生器13中的氨-盐溶液被加热生成130～170℃氨-盐稀溶液和氨蒸气，所述氨-盐稀溶液经溶液换热器12进入吸收器15；所述氨蒸气在第二冷凝器14中被用户回水C降温之后变成液态氨，所述液态氨经第二膨胀阀17节流膨胀之后进入第二蒸发器16并吸收外部热量之后变成氨蒸气，所述氨蒸气在吸收器15中被氨-盐溶液吸收形成氨-盐浓溶液。所述氨-盐浓溶液经溶液泵24加压后进入溶液换热器12与来自发生器13的氨-盐溶液换热升温之后进入发生器13，如此完成吸收式热泵装置循环。
来自用户回水C经第一水泵22之后分成两路，一路经第一阀门18由第二水泵23抽取进入吸收器15与氨溶液换热，换热之后进入第二冷凝器14与氨蒸气换热，之后经第四阀门21和另一路回水形成用户供水；所述的另一路回水C依次被第一冷凝器4、缸套换热器10、烟气换热器11加热之后与前一路热水混合，形成用户供水D，如此完成燃气发动机驱动型压缩式与吸收式复合热泵供热系统并联模式循环。
实施例2。
参照图2所示，在室外空气温度低于0℃时，本实用新型串并联切换的燃气机压缩吸收复合热泵供热装置为串联模式，此时，第二阀门19、第三阀门20开启，第一阀门18、第四阀门21关闭。
天然气通过燃气发动机燃气供气管入口A进入燃气发动机1燃烧并为燃气发动机1提供动力，燃气发动机1驱动压缩机2将压缩式热泵装置制冷剂压缩成55～75℃的气态，气态制冷剂经过油分离器3分离出润滑油和制冷剂，润滑油返回压缩机，制冷剂经过第一冷凝器4与用户回水C换热之后进入储液器5，高压的液态制冷剂再经第一膨胀阀6的节流膨胀之后变为-20～-6℃的气液两相制冷剂，-20～-6℃的气液两相制冷剂从第一蒸发器7和辅助蒸发器8吸收热量变成气态制冷剂，气态制冷剂经过气液分离器9之后再进入压缩机2，如此完成压缩式热泵装置循环。燃气发动机1的排烟废热作为吸收式热泵系统发生器13的驱动热源，之后烟气经烟气换热器11与用户回水C换热之后通过排烟出口B排出，发生器13中的氨-盐溶液被加热生成130～170℃的氨-盐稀溶液和氨蒸气，所述氨-盐稀溶液经溶液换热器12进入吸收器15；所述氨蒸气在第二冷凝器14中被用户回水C降温之后变成液态氨，所述液态氨经第二膨胀阀17节流膨胀之后进入第二蒸发器16并吸收外部热量之后变成氨蒸气，所述氨蒸气在吸收器15中被氨-盐溶液吸收形成氨-盐浓溶液。所述氨-盐浓溶液经溶液泵加压后进入溶液换热器12与来自发生器13的氨-盐溶液换热升温之后进入发生器13，如此完成吸收式热泵装置循环。
循环水经辅助蒸发器后通过第二阀门19经第二水泵23加压至吸收器15，再经过第二冷凝器14加热之后通过第三阀门20进入辅助蒸发器8，在辅助蒸发器8内循环水热量被循环工质吸收，完成吸收式热泵水路循环；用户回水依C次被第一冷凝器4、缸套换热器10、烟气换热器加热11，形成用户供水D，如此完成燃气发动机驱动型压缩式与吸收式复合热泵供热系统串联模式循环。
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。上述所提及的Topt为装置模式切换时的最佳环境空气温度，其值在-10～0℃左右，具体数值应按照该装置所处地域的气象参数等影响因素综合确定。本实用新型中，压缩式热泵部分循环工质可为R134a、R22、R407C、R401A等常见制冷剂，吸收式热泵部分循环工质对可为NH3-LiNO3和NH3-NaSCN。所以，如果本领域的技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，元件造型、连接方式不经创造性的设计，与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种串并联切换的燃气机压缩吸收复合热泵供热装置，包括燃气发动机部分、压缩式热泵部分、吸收式热泵部分和制热供回水部分；所述燃气发动机部分的发动机通过缸套循环水管与缸套换热器连接，所述燃气发动机通过排烟管与烟气换热器相连；
所述压缩式热泵部分的压缩机与所述燃气发动机通过皮带相连，所述压缩机的制冷剂出口通过第一连接管依次与油分离器、第一冷凝器、储液器、第一膨胀阀、第一蒸发器、辅助蒸发器、气液分离器、所述压缩机的制冷剂入口相连；
所述吸收式热泵部分的发生器与第二冷凝器入口相通，所述第二冷凝器的出口通过第三连接管与第二膨胀阀和第二蒸发器相连；所述发生器通过第三连接管与溶液热交换器和吸收器入口相连，所述吸收器的出口通过第四连接管与溶液泵、溶液热交换器、发生器入口相连；
所述制冷供回水部分分成两路：一路通过第五连接管依次通过第一水泵、第一冷凝器，缸套换热器，烟气换热器；另一路通过第六连接管连接第一阀门、第二水泵、吸收器，第二冷凝器，第三阀门、第四阀门，辅助蒸发器，第二阀门。
2.如权利要求1所述的串并联切换的燃气机压缩吸收复合热泵供热装置，其特征在于，具有并联运行模式：第二阀门、第三阀门关闭，第一阀门、第四阀门开启，用户回水分成两路，一路回水通过第五连接管依次通过第一冷凝器，缸套换热器，烟气换热器与用户相连；另一路回水通过第六连接管依次通过第一阀门，第二水泵，吸收器，第二冷凝器，第四阀门与用户相连。
3.如权利要求1所述的串并联切换的燃气机压缩吸收复合热泵供热装置，其特征在于，具有串联运行模式：第一阀门、第四阀门关闭，第二阀门、第三阀门开启，用户回水通过第五连接管依次连通所述第一水泵，第一冷凝器，缸套换热器，烟气换热器与用户相连；吸收式热泵热水通过第六连接管依次通过吸收器，第二冷凝器，第三阀门，辅助蒸发器，第二阀门，第二水泵完成一个封闭循环。
4.如权利要求1所述的串并联切换的燃气机压缩吸收复合热泵供热装置，其特征在于，可进行串联和并联运行模式的切换：室外环境温度高于Topt时，采取如权利要求2中的并联模式；室外环境温度低于Topt时，采取如权利要求3中的串联模式；所述Topt为系统模式切换时的最佳环境空气温度，其值在-10～0℃，具体数值应按照该装置所处地域的气象参数确定。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112361655A (zh) * 2020-10-28 2021-02-12 上海本家空调系统有限公司 一种燃气发动机驱动的热泵

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