CN208859688U - 一种热泵系统、供暖系统和冷暖联供系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于能源利用技术领域，具体公开了一种热泵系统、供暖系统和冷暖联供系统，其中，热泵系统包括沿冷媒流动方向依次首尾连通的压缩机、用户端换热器、第一电子膨胀阀及热源组，所述热源组包括并联设置的空气源支路和水源支路，所述空气源支路上包括串联设置的第一控制阀和空气源换热器，所述水源支路包括串联设置的第二控制阀和水源换热器。供暖系统和冷暖联供系统包含上述的热泵系统。本实用新型提供的热泵系统、供暖系统和冷暖联供系统，制热效率高，运行稳定，且能够实现对自然界低位能源的有效利用。

Description

一种热泵系统、供暖系统和冷暖联供系统

技术领域

本实用新型涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种热泵系统、供暖系统和冷暖联供系统。

背景技术

热泵是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，其能通过从自然界中的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做工使低品位热能升级、增值后，供给生产或日常生活实用。热泵系统由于不存在燃烧过程，避免了燃烧排烟等对空气造成的污染，且能对自然界中低品位热源进行有效利用，是一种节能且环保的能源利用方式。

热泵系统的热源通常为空气源或水源。空气源具有利用方便、取之不尽及安全环保的要求，但受季节和天气的影响较大，当外界环境温度较低时，热泵的制热效率降低，难以满足制热供暖需求；水源的热容量大，水温稳定，尤其是从集中浴场、生产加工产等流出的污水具有流量大、温度高的特点，可以有效保证热泵的制热效率，但污水源的使用受地点和安装方式的限制，普通生活用污水量小，需要存储热泵用水量的2-3倍才能运行，可能导致热泵运行时间短等不稳定现象。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种热泵系统，提高热泵系统的制热效率和运行稳定性，提高对能源的利用率。

本实用新型的另一目的在于提供一种供暖系统，提高供暖系统的制热效率和制热稳定性，提高对能源的利用率。

本实用新型的又一目的在于提供一种冷暖联供系统，提高冷暖联供系统的制热效率和运行稳定性。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种热泵系统，包括沿冷媒流动方向依次首尾连通的压缩机、用户端换热器、第一电子膨胀阀及热源组，所述热源组包括并联设置的空气源支路和水源支路，所述空气源支路上包括串联设置的第一控制阀和空气源换热器，所述水源支路包括串联设置的第二控制阀和水源换热器。

进一步地，热泵系统还包括增焓支路，所述增焓支路包括沿所述冷媒流动方向依次连接的增焓换热器的第一通道、第二电子膨胀阀以及所述增焓换热器的第二通道，且所述用户端换热器通过所述第一通道与所述第一电子膨胀阀连通，所述第二通道的一端与所述第二电子膨胀阀连通，所述第二通道的另一端与所述压缩机的入口连通。

进一步地，所述增焓换热器与所述第一电子膨胀阀之间设置有第一过滤器。

进一步地，所述增焓换热器与所述第一电子膨胀阀之间串联设置有储液器。

进一步地，所述热泵系统还包括控制器，所述空气源支路上设置有第一温度测量装置，所述水源支路上设置有第二温度测量装置，所述第一温度测量装置、所述第二温度测量装置、所述第一控制阀及所述第二控制阀均与所述控制器电连接。

进一步地，所述热泵系统还包括四通阀，所述压缩机的出口与所述四通阀的第一口连通，所述四通阀的第二口与所述用户端换热器连通，所述四通阀的第三口与所述热源组连通，所述四通阀的第四口与气液分离器连通，所述气液分离器与所述压缩机的入口连通。

进一步地，所述热泵系统还包括制冷回路，所述制冷回路包括沿冷媒流动方向依次首尾连通的所述压缩机、所述空气源换热器、所述第一电子膨胀阀及所述用户端换热器。

进一步地，所述空气源换热器与所述第一电子膨胀阀之间设置有第二过滤器。

一种供暖系统，包含如上所述的热泵系统。

一种冷暖联供系统，包含如上所述的热泵系统。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的热泵系统，通过设置空气源换热器和水源换热器，且在空气源换热器的前端及水源换热器的前端分别设置第一控制阀和第二控制阀，通过控制第一控制阀和第二控制阀的开启或关闭，可以使热泵系统选择采用空气源和/或水源作为热源进行制热，使当环境温度较低，空气源受环境温度影响大时，可以采用水源作为热源进行热泵系统的制热；当水源的储量较小或水源的温度低于环境温度时，可以使热泵系统选择采用空气源作为热源进行制热。即，热泵系统即保留了空气源热泵和水源热泵单独运行时的优势，又在一定程度上克服了空气源受环境温度影响大及水源热泵运行不稳定的问题，有利于在提高热泵系统的制热效率的同时，提高热泵系统的运行稳定性。

本实用新型提供的供暖系统，通过采用上述的热泵系统，提高了供暖系统的制热效率和运行稳定性，且能有效实现对自然界低位热源的利用。

本实用新型提供的冷暖联供系统，通过采用上述的热泵系统，提高了冷暖联供系统的运行效率和运行稳定性，且能有效实现对自然界低位热源的利用。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的热泵系统的结构示意图。

图中标记如下：

1-压缩机；2-用户端换热器；3-增焓换热器；4-空气源换热器；5-水源换热器；6-第一控制阀；7-第二控制阀；8-第三控制阀；9-第一电子膨胀阀；10-第二电子膨胀阀；11-第一过滤器；12-第二过滤器；13-储液器；14-气液分离器；15-第一单向阀；16-第二单向阀；17-第三单向阀；18-风扇；19-四通阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的热泵系统，如图1所示，本实施例提供了一种热泵系统，包括制热回路和制冷回路，制热回路用于利用自然界中的低温热源对用户端进行制热，提高能源的利用率、热泵的制热效率和制热稳定性；制冷回路用于对用户端进行降温。本实施例提供的热泵系统，可以用于供暖系统中，为用户端提供热水或地暖等，也可以用于冷暖联供系统中，对室内温度进行调控。当本实施例中的热泵系统用于供暖系统中时，可以仅包含制热回路；当热泵系统用于冷暖联供系统中时，需要同时包含制热和制冷回路。

具体地，如图1所示，制热回路包括沿冷媒流动方向依次首尾连接的压缩机1、用户端换热器2、第一单向阀15、储液器13、第一过滤器11、第一电子膨胀阀9、热源组以及气液分离器14，热源组包括并联设置的空气源支路和水源支路，空气源支路包括沿冷媒流动方向串联设置的第一控制阀6和空气源换热器4，水源支路包括沿冷媒流动方向串联设置的第二控制阀7、水源换热器5及第三单向阀17。

制热回路还包括增焓支路，增焓支路包括沿冷媒的流动方向依次连接的增焓换热器3的第一通道、第二电子膨胀阀10以及增焓换热器3的第二通道，其中，用户端换热器2通过第一通道与第一电子膨胀阀9连通，即第一通道的一端分别与第一电子膨胀阀9和第二电子膨胀阀10连通，第一通道的另一端与用户端换热器2连接。第二通道的一端与第二电子膨胀阀10连通，第二通道的另一端与压缩机1的增焓补气入口连通。

在本实施例中，热泵系统的制热过程如下：冷媒通过压缩机1压缩成高温高压的过热气体，过热气体经过用户端换热器2时与用户端的换热介质进行热交换，用户端升温，过热气体降温被冷凝为饱和液体；饱和液体经过增焓换热器3的第一通道后分为两路，一路经过第二电子膨胀阀10节流降压后经过增焓换热器3的第二通道并与增焓换热器3第一通道中的饱和液体进行热交换，第二通道内的冷媒蒸发为低温低压的气体回到压缩机1的增焓补气口中，被压缩机1继续压缩并循环；第一通道中的冷媒与第二通道进行热交换后变成过冷液体；过冷液体经过第一电子膨胀阀9节流降压后与空气源换热器4或水源换热器5进行热交换，吸收空气源或水源的低位热能后变成具有一定热度的过热气体和过热液体，过热气体和过热液体回收至气液分离器14后，经气液分离回至压缩机1中进行进一步压缩，进行制热循环。

在本实施例中，通过设置空气源换热器4和水源换热器5，且在空气源换热器4的前端及水源换热器5的前端分别设置第一控制阀6和第二控制阀7，通过控制第一控制阀6和第二控制阀7的开启或关闭，可以使热泵系统选择采用空气源和/或水源作为热源进行制热，使当环境温度较低，空气源受环境温度影响大时，可以采用水源作为热源进行热泵系统的制热；当水源的储量较小或水源的温度低于环境温度时，可以使热泵系统选择采用空气源作为热源进行制热。即，本实施例中，热泵系统既保留了空气源热泵和水源热泵单独运行时的优势，又在一定程度上克服了空气源受环境温度影响大及水源热泵运行不稳定的问题，有利于在提高热泵系统的制热效率的同时，提高热泵系统的运行稳定性。

在本实施例中，水源优选为污水源，如工业废水、浴场废水等，污水源能实现对污水的重复利用，提高能源的利用率，且污水源的低位热能较一般水源高，能够提高热泵系统的制热效率。

为提高对空气源或水源作为热源的选择自动化，本实施例在空气源支路上设置有第一温度测量装置，在水源支路上设置有第二温度测量装置，并在热泵系统中设置控制器，第一温度测量装置、第二温度测量装置、第一控制阀6及第二控制阀7均与控制器连接。

第一温度测量装置为测量空气源支路上冷媒的温度，也可以是测量流入空气源换热器4的空气的温度，且优选为测量空气的温度，有利于使测量结果更为直观准确。第二温度测量装置可以是测量水源支路上冷媒的温度，也可以是测量流入水源换热器5中的水源的温度，且优选为测量水源的温度。控制器根据第一温度测量装置和第二温度测量装置检测到的空气源温度和水源温度，选择开启或关闭第一控制阀6或第二控制阀7。

在本实施例中，第一控制阀6和第二控制阀7均为电磁阀，第一温度测量装置和第二温度测量装置均为温度传感器。

在本实施例中，空气源换热器4为翅片式换热器，有利于提高换热效率，且设置方式简单方便。水源换热器5、用户端换热器2及增焓换热器3优选为板式换热器，有利于两种流体介质之间的热交换。

在本实施例中，通过设置增焓支路，可以提高压缩机1的制热效率，当外界环境温度较低，且水源温度不高的情况下，通过增焓支路对压缩机1的增气补焓作用，提高整个热泵系统的运行效率以及保证整个热泵系统的有效运行。

在本实施例中，热泵系统还包括四通阀19，压缩机1的出口与四通阀19的第一口连通，用户端换热器2与四通阀19的第二口连通，热源组与四通阀19的第三口连通，气液分离器14与四通阀19的第四口连通。

在本实施例中，制冷回路包括沿冷媒的流动方向依次首尾连通的压缩机1、空气源换热器4、第二过滤器12、第一电子膨胀阀9、第二单向阀16、用户端换热器2及气液分离器14，空气源换热器4处设置有风扇18。

在本实施例中，双源热泵的制冷过程如下：冷媒经压缩机1压缩成为高温高压的过热气体，过热气体经过空气源换热器4后，空气源换热器4执行散热器功能，过热气体被初步冷却，初步冷却后的气体经过第一电子膨胀阀9节流降压后，变成低温低压的过冷液体，过冷液体经过用户端换热器2后与用户端的换热介质进行热交换，过冷液体蒸发为蒸汽并回至气液分离器14，经气液分离后回流至压缩机1中进行进一步压缩并进行制冷循环；用户端的换热介质降温后对用户端所在环境进行制冷。

在本实施例中，制冷过程仅涉及到空气源的使用，不涉及水源的使用，此时，空气源换热器4的作用相当于散热器。

在本实施例中，增焓换热器3、第一单向阀15和储液器13所在的部分串联回路与第二单向阀16所在的部分制冷回路并联，有利于在保证制冷回路和制热回路共用部分器件的同时，控制制冷回路或制热回路的正常运行。

在本实施例中，通过设置第一单向阀15、第二单向阀16和第三单向阀17控制制冷回路和制热回路的连通。当热泵系统执行制热功能时，第一单向阀15和第三单向阀17开启，第二单向阀16关闭；当热泵系统执行制冷功能时，第二单向阀16开启，第一单向阀15和第三单向阀17关闭。

在本实施例中，通过在第一电子膨胀阀9的前端和后端分别设置第一过滤器11和第二过滤器12，有利于对冷媒流动过程中，对冷媒携带的杂质(如管路毛刺、焊渣等进行过滤)，防止管路中杂质堵塞第一电子膨胀阀9，有利于保证第一电子膨胀阀9的运行稳定性，提高热泵系统的运行寿命。

在本实施例中，通过设置储液器13，起到对热泵系统管路中的冷媒的储存和调控作用，有利于对制冷回路和制热回路运行工况进行切换时，对制冷回路和制热回路中的冷媒量进行调节；同时，能够使制冷回路或制热回路中冷媒的流动量稳定，避免第一电子膨胀阀9的运行造成冷媒流量波动的问题，提高热泵系统的运行稳定性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种热泵系统，其特征在于，包括沿冷媒流动方向依次首尾连通的压缩机(1)、用户端换热器(2)、第一电子膨胀阀(9)及热源组，所述热源组包括并联设置的空气源支路和水源支路，所述空气源支路上包括串联设置的第一控制阀(6)和空气源换热器(4)，所述水源支路包括串联设置的第二控制阀(7)和水源换热器(5)。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，热泵系统还包括增焓支路，所述增焓支路包括沿所述冷媒流动方向依次连接的增焓换热器(3)的第一通道、第二电子膨胀阀(10)以及所述增焓换热器(3)的第二通道，且所述用户端换热器(2)通过所述第一通道与所述第一电子膨胀阀(9)连通，所述第二通道的一端与所述第二电子膨胀阀(10)连通，所述第二通道的另一端与所述压缩机(1)的入口连通。

3.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述增焓换热器(3)与所述第一电子膨胀阀(9)之间设置有第一过滤器(11)。

4.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述增焓换热器(3)与所述第一电子膨胀阀(9)之间串联设置有储液器(13)。

5.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括控制器，所述空气源支路上设置有第一温度测量装置，所述水源支路上设置有第二温度测量装置，所述第一温度测量装置、所述第二温度测量装置、所述第一控制阀(6)及所述第二控制阀(7)均与所述控制器电连接。

6.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括四通阀(19)，所述压缩机(1)的出口与所述四通阀(19)的第一口连通，所述四通阀(19)的第二口与所述用户端换热器(2)连通，所述四通阀(19)的第三口与所述热源组连通，所述四通阀(19)的第四口与气液分离器(14)连通，所述气液分离器(14)与所述压缩机(1)的入口连通。

7.根据权利要求1-6任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括制冷回路，所述制冷回路包括沿冷媒流动方向依次首尾连通的所述压缩机(1)、所述空气源换热器(4)、所述第一电子膨胀阀(9)及所述用户端换热器(2)。

8.根据权利要求7所述的热泵系统，其特征在于，所述空气源换热器(4)与所述第一电子膨胀阀(9)之间设置有第二过滤器(12)。

9.一种供暖系统，其特征在于，包含如权利要求1-6任一项所述的热泵系统。

10.一种冷暖联供系统，其特征在于，包含如权利要求1-8任一项所述的热泵系统。