CN207936544U - 一种双级压缩热泵系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种双级压缩热泵系统，属于分布式能源领域。其包括设置在余热进水口和余热出水口之间的一级蒸发器和二级蒸发器，设置在用户侧出水口和用户侧进水口之间的一级冷凝器和二级冷凝器；一级蒸发器、一级冷凝器、第一压缩机和第一膨胀阀构成第一热泵循环系统，二级蒸发器、二级冷凝器、第二压缩机和第二膨胀阀构成第二热泵循环系统，第一热泵循环系统和第二热泵循环系统之间设置中间换热器。本实用新型降低了压缩机压缩比，解决了蒸发温度过高，系统能效得到了显著提高。同时两次热泵循环更容易地实现热源侧的大温差运行，对余热进行深度梯级利用，充分利用了余热，适合内燃机中冷水余热利用系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及分布式能源利用技术领域，具体涉及一种双级压缩热泵系统。
背景技术
压缩式热泵系统通常由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀四个基本部件组成，上述部件通过管道依次连接，形成一个完整的热泵系统，制冷剂在系统中不断循环流动，发生状态变化并与外界进行热量交换从而达到制冷或制热的目的。
目前天然气内燃机分布式能源站系统中，余热利用方式一般为配置烟气热水型溴化锂机组，利用烟气和高温缸套水进行制冷或者制热。这种分布式能源站系统，仅仅部分利用了内燃机排烟和缸套水这部分高温热源的热量，而另一部分由余热带走的低品位热量并没有得以利用。而且利用内燃机余热作为热源生产高温热水，常规热泵会出现压缩机压比过大、系统能效过低或蒸发温度过高、余热不能被充分利用等问题。
实用新型内容
本实用新型针对上述问题，提供一种双级压缩热泵系统，可以充分回收内燃机余热热量，提高系统能源利用效率。
本实用新型的目的可以通过下述技术方案来实现：一种双级压缩热泵系统，包括一级蒸发器、二级蒸发器、一级冷凝器、二级冷凝器、第一压缩机、第二压缩机、第一膨胀阀、第二膨胀阀及中间换热器；所述一级蒸发器和二级蒸发器设置在余热进水口和余热出水口之间，一级蒸发器的水入口通过管路连接余热进水口，一级蒸发器的水出口通过管路连接二级蒸发器的水入口，二级蒸发器的水出口通过管路连接余热出水口；所述一级冷凝器和二级冷凝器设置在用户侧出水口和用户侧进水口之间，一级冷凝器的水出口通过管路连接用户侧出水口，一级冷凝器的水入口通过管路连接二级冷凝器的水出口，二级冷凝器的水入口连接用户侧进水口；所述一级蒸发器、一级冷凝器、第一压缩机和第一膨胀阀通过管路连接构成第一热泵循环系统，二级蒸发器、二级冷凝器、第二压缩机和第二膨胀阀通过管路连接构成第二热泵循环系统，第一热泵循环系统和第二热泵循环系统之间设置中间换热器且两者内循环的制冷剂通过中间换热器换热。
进一步地，所述第一压缩机的吸气端通过管路连接一级蒸发器的制冷剂出口，吸入低温低压的制冷剂气体，第一压缩机的排气端通过管路连接一级冷凝器的制冷剂入口，排出高温高压的制冷剂气体，所述中间换热器的高温侧进口通过管路连接一级冷凝器的制冷剂出口，中间换热器的高温侧出口通过管路连接所述第一膨胀阀的高压端，第一膨胀阀的低压端通过管路连接一级蒸发器的制冷剂入口。
进一步地，所述第二压缩机的吸气端通过管路连接中间换热器的低温侧出口，吸入低温低压的制冷剂气体，第二压缩机的排气端通过管路连接二级冷凝器的制冷剂入口，排出高温高压的制冷剂气体，所述第二膨胀阀的高压端通过管路连接二级冷凝器的制冷剂出口，第二膨胀阀的低压端通过管路连接二级蒸发器的制冷剂入口，二级蒸发器的制冷剂出口通过管路连接中间换热器的低温侧进口。
更进一步地，所述用户侧出水口连通内燃机余热。
更进一步地，所述第一热泵循环系统内循环的制冷剂为CO2，第二热泵循环系统内循环的制冷剂为R152a。
本实用新型的有益效果：相比于常规热泵系统，降低了压缩机压缩比，解决了蒸发温度过高，系统能效得到了显著提高。同时两次热泵循环可以更容易地实现热源侧的大温差运行，对余热进行深度梯级利用，解决了余热不能被充分利用的问题，尤其适合内燃机中冷水余热利用系统。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中部件标号如下：
1用户侧出水口
2用户侧进水口
3余热进水口
4余热出水口
5一级蒸发器
6二级蒸发器
7一级冷凝器
8二级冷凝器
9第一压缩机
10第二压缩机
11第一膨胀阀
12第二膨胀阀
13中间换热器。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本实用新型。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本实用新型，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本实用新型的范围。
参见图1，一种双级压缩热泵系统，包括一级蒸发器5、二级蒸发器6、一级冷凝器7、二级冷凝器8、第一压缩机9、第二压缩机10、第一膨胀阀11、第二膨胀阀12及中间换热器13。
所述一级蒸发器5和二级蒸发器6设置在余热进水口3和余热出水口4之间，一级蒸发器5的水入口通过管路连接余热进水口3，一级蒸发器5的水出口通过管路连接二级蒸发器6的水入口，二级蒸发器6的水出口通过管路连接余热出水口4。
所述一级冷凝器7和二级冷凝器8设置在用户侧出水口1和用户侧进水口2之间，一级冷凝器7的水出口通过管路连接用户侧出水口1，一级冷凝器7的水入口通过管路连接二级冷凝器8的水出口，二级冷凝器8的水入口连接用户侧进水口2。
所述一级蒸发器5、一级冷凝器7、第一压缩机9和第一膨胀阀11通过管路连接构成第一热泵循环系统，二级蒸发器6、二级冷凝器8、第二压缩机10和第二膨胀阀12通过管路连接构成第二热泵循环系统，第一热泵循环系统和第二热泵循环系统之间设置中间换热器13且两者内循环的制冷剂通过中间换热器13换热。
进一步地，所述第一压缩机9的吸气端通过管路连接一级蒸发器5的制冷剂出口，吸入低温低压的制冷剂气体，第一压缩机9的排气端通过管路连接一级冷凝器7的制冷剂入口，排出高温高压的制冷剂气体，所述中间换热器13的高温侧进口通过管路连接一级冷凝器7的制冷剂出口，中间换热器13的高温侧出口通过管路连接所述第一膨胀阀11的高压端，第一膨胀阀11的低压端通过管路连接一级蒸发器5的制冷剂入口。
所述第二压缩机10的吸气端通过管路连接中间换热器13的低温侧出口，吸入低温低压的制冷剂气体，第二压缩机10的排气端通过管路连接二级冷凝器8的制冷剂入口，排出高温高压的制冷剂气体，所述第二膨胀阀12的高压端通过管路连接二级冷凝器8的制冷剂出口，第二膨胀阀12的低压端通过管路连接二级蒸发器6的制冷剂入口，二级蒸发器6的制冷剂出口通过管路连接中间换热器13的低温侧进口。
在具体实施时，所述用户侧出水口1连通内燃机余热。
在具体实施时，所述第一热泵循环系统内循环的制冷剂为CO2，第二热泵循环系统内循环的制冷剂为R152a。
工作时，热源水进入余热进水口3后先流经一级蒸发器5进行第一次降温，再流经二级蒸发器6进行第二次降温，然后从余热出水口4流出；用户侧水进入用户侧进水口2后先流经二级冷凝器8进行第一次加热，再流经一级冷凝器7进行第二次加热，然后从用户侧出水口1流出。第一热泵循环和第二热泵循环管路之间设置的中间换热器13对从一级冷凝器7出来的制冷剂液体和从二级蒸发器6出来的制冷剂饱和蒸汽进行热交换。
本实用新型相比于常规热泵系统，降低了压缩机压缩比，解决了蒸发温度过高，系统能效得到了显著提高。同时两次热泵循环可以更容易地实现热源侧的大温差运行，对余热进行深度梯级利用，解决了余热不能被充分利用的问题，尤其适合内燃机中冷水余热利用系统。
应当指出，对于经充分说明的本实用新型来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制。总之，本实用新型的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
Claims (5)
1.一种双级压缩热泵系统，其特征在于，包括一级蒸发器、二级蒸发器、一级冷凝器、二级冷凝器、第一压缩机、第二压缩机、第一膨胀阀、第二膨胀阀及中间换热器；所述一级蒸发器和二级蒸发器设置在余热进水口和余热出水口之间，一级蒸发器的水入口通过管路连接余热进水口，一级蒸发器的水出口通过管路连接二级蒸发器的水入口，二级蒸发器的水出口通过管路连接余热出水口；所述一级冷凝器和二级冷凝器设置在用户侧出水口和用户侧进水口之间，一级冷凝器的水出口通过管路连接用户侧出水口，一级冷凝器的水入口通过管路连接二级冷凝器的水出口，二级冷凝器的水入口连接用户侧进水口；所述一级蒸发器、一级冷凝器、第一压缩机和第一膨胀阀通过管路连接构成第一热泵循环系统，二级蒸发器、二级冷凝器、第二压缩机和第二膨胀阀通过管路连接构成第二热泵循环系统，第一热泵循环系统和第二热泵循环系统之间设置中间换热器且两者内循环的制冷剂通过中间换热器换热。
2.根据权利要求1所述的双级压缩热泵系统，其特征在于，所述第一压缩机的吸气端通过管路连接一级蒸发器的制冷剂出口，吸入低温低压的制冷剂气体，第一压缩机的排气端通过管路连接一级冷凝器的制冷剂入口，排出高温高压的制冷剂气体，所述中间换热器的高温侧进口通过管路连接一级冷凝器的制冷剂出口，中间换热器的高温侧出口通过管路连接所述第一膨胀阀的高压端，第一膨胀阀的低压端通过管路连接一级蒸发器的制冷剂入口。
3.根据权利要求1或2所述的双级压缩热泵系统，其特征在于，所述第二压缩机的吸气端通过管路连接中间换热器的低温侧出口，吸入低温低压的制冷剂气体，第二压缩机的排气端通过管路连接二级冷凝器的制冷剂入口，排出高温高压的制冷剂气体，所述第二膨胀阀的高压端通过管路连接二级冷凝器的制冷剂出口，第二膨胀阀的低压端通过管路连接二级蒸发器的制冷剂入口，二级蒸发器的制冷剂出口通过管路连接中间换热器的低温侧进口。
4.根据权利要求3所述的双级压缩热泵系统，其特征在于，所述用户侧出水口连通内燃机余热。
5.根据权利要求3所述的双级压缩热泵系统，其特征在于，所述第一热泵循环系统内循环的制冷剂为CO2，第二热泵循环系统内循环的制冷剂为R152a。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201820111131.0U CN207936544U (zh) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | 一种双级压缩热泵系统 |
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| CN201820111131.0U CN207936544U (zh) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | 一种双级压缩热泵系统 |
Publications (1)
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| CN207936544U true CN207936544U (zh) | 2018-10-02 |
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| CN201820111131.0U Active CN207936544U (zh) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | 一种双级压缩热泵系统 |
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| CN (1) | CN207936544U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109708180A (zh) * | 2019-02-21 | 2019-05-03 | 苏州必信空调有限公司 | 一种大温差升温换热器及应用其的换热系统及应用其的热电供暖系统 |
| CN112503799A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-16 | 建科环能科技有限公司 | 一种梯级回收余热的多级热泵系统 |
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2018
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