CN213178513U - 一种换热机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种换热机组，包括第一换热器，具有第一换热流道和第二换热流道，第二换热流道的进口与二级管网回水管连接；第二换热器有第三换热流道和第四换热流道，第三换热流道的进口与第一换热流道的出口连接，第三换热流道的出口与一级管网回水管连接；热泵机组具有压缩机、蒸发器和冷凝器，蒸发器中具有第五换热流道，冷凝器中具有第六换热流道，第五换热流道与第四换热流道连接，第六换热流道的进口与二级管网回水管连接。本实用新型的换热机组可以拉大供回水温差，在同样管径下增加管网输送热量的能力，提高热网的供热能力。对热泵机组的制热水温度要求不高，可以使得热泵机组工作在最佳的制热区间，有利于节约功耗。

Description

一种换热机组

技术领域

本实用新型属于制热技术领域，具体地说，涉及一种增加进出水温差的换热机组。

背景技术

我国北方城乡建筑取暖总面积约200亿平方米，燃煤取暖面积占总取暖面积80%左右，其中集中供暖面积约占燃煤取暖面积的三分之一。随着城市的规模扩张，存在城市集中供热的热源能力不足，管网输送热量能力不足的问题，而热源不足成为了限制城市发展的能源瓶颈。

现有集中供暖技术，一级管网供回水温度设计参数为130℃/70℃，实际情况一级管网供回水温度一般为110℃/60℃，由清华大学建筑节能中心研发的基于吸收式供热大温差技术，通过在二级站应用吸收式热泵机组，将一级管网回水温度降低至30℃。但是，一级管网回水30℃对于电厂乏汽余热及一般工业余热，温度仍然较高，仍然无法利用。同时管网输送热量的能力仍需进一步提高。

现有的一级管网供水经过换热降温后，温度仍然较高，温度在40-50℃，对于一般压缩式热泵机组而言，这个温度较高，容易造成超温报警，需要特殊工质，特殊设计，导致造价成本较高。

发明内容

本实用新型针对现有技术中集中供暖的管网输送热量的能力低，换热效率差的技术问题，提出了一种换热机组，可以解决上述问题。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

一种换热机组，包括：

第一换热器，其具有第一换热流道和第二换热流道，所述第一换热流道的进口与一级管网供水管连接，所述第二换热流道的进口与二级管网回水管连接，所述第二换热流道的出口与二级管网供水管连接；

第二换热器，其具有第三换热流道和第四换热流道，所述第三换热流道的进口与所述第一换热流道的出口连接，第三换热流道的出口与一级管网回水管连接；

热泵机组，其具有压缩机、蒸发器和冷凝器，所述压缩机压缩冷媒在所述蒸发器和冷凝器之间循环，所述蒸发器中具有第五换热流道，所述冷凝器中具有第六换热流道，所述第五换热流道与第四换热流道连接，所述第六换热流道的进口与二级管网回水管连接，所述第六换热流道的出口与二级管网供水管连接。

进一步的，还包括混水装置，所述混水装置具有第一进口、第二进口以及第一出口，所述第一进口与所述第二换热流道的出口连接，所述第二进口与所述第六换热流道的出口连接，所述第一出口与所述二级管网供水管连接。

进一步的，所述混水装置为分集水器。

进一步的，还包括分水装置，所述分水装置的进口与二级管网回水管连接，其中一出口与所述第二换热流道的进口连接，另外一出口与所述第六换热流道的进口连接。

进一步的，所述分水装置为分集水器。

进一步的，所述第五换热流道与第四换热流道之间的管路中设置有循环泵，所述第四换热流道内水流方向与第五换热流道中换热介质的流动方向相反。

进一步的，所述第五换热流道中的换热介质为水。

进一步的，所述热泵机组中循环的冷媒为R22、R410A以及R32中的任一种。

进一步的，所述第一换热器和/或第二换热器为板式换热器。

进一步的，所述蒸发器和/或冷凝器为管板式换热器。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的换热机组，通过设置第二换热器，用于将一级管网中的回水进一步降温，拉大供回水温差，在同样管径下增加管网输送热量的能力，提高热网的供热能力。通过设置第四换热流道和第五换热流道，采用中间循环介质将一级管网中的回水的热量转移至热泵机组的蒸发器，避免从第一换热器出来的水直接进入蒸发器由于高温引起热泵机组超温报警，而且热泵机组采用普通冷媒即可，无需循环特殊工质以及特殊设计，降低造价成本。此外，通过将第二换热流道输出的高温水与热泵机组制热的温水混合为二级管网供水，可以使得热泵机组工作在最佳的制热区间，有利于节约功耗。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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 是本实用新型提出的换热机组的一种实施例的系统原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

城镇集中供热管网是向热用户输送和分配供热介质的管线系统。从结构层次上又可将供热管网分为供热一级管网和供热二级管网，一级管网是连接热源与区域热力站的管网，二级管网是以热力站为起点，把热媒输配到各个热用户。

一级管网的供回水温差反应了管网输送热量的能力，对于城市热泵一级网供水温度一般为80℃~105℃，目前二级站应用吸收式热泵机组，可以将一级网回水温度降低至30℃，但是，一级管网回水30℃对于电厂乏汽余热及一般工业余热，温度仍然较高，仍然不方便利用，因此，供回水温差仍需要进一步拉大。同时管网输送热量的能力可以进一步提高。

基于此，本实施例提出的一种换热机组，包括第一换热器11、第二换热器12以及热泵机组，其中，第一换热器11具有第一换热流道111和第二换热流道112，第一换热流道111的进口与一级管网供水管13连接，第二换热流道112的进口与二级管网回水管15连接，第二换热流道111的出口与二级管网供水管16连接；第二换热器12具有第三换热流道121和第四换热流道122，第三换热流道121的进口与第一换热流道111的出口连接，第三换热流道121的出口与一级管网回水管14连接；一级管网的供水（温度为Ty1）首先进入第一换热流道111，在第一换热器11中与第二换热流道112中的二级管网回水（温度为Th1）换热，将二级管网回水加热至温度Th2，进入二级管网供水管16。一级管网供水在第一换热器11中换热后，温度仍然较高（温度为Ty2），为了充分利用余热，通过设置第二换热器12，第一换热流道111流出的水进入第三换热流道121，也即一级管网供水在第二换热器12中继续换热，用于加热第四换热流道122中的循环水。一级管网中的水温继续降低（温度为Ty3），从第三换热流道121流出后进入一级管网回水管14。

热泵机组具有压缩机17、蒸发器18和冷凝器19，压缩机17压缩冷媒在蒸发器18和冷凝器19之间循环，蒸发器18中具有第五换热流道181，冷凝器19中具有第六换热流道191，第五换热流道181与第四换热流道122连接，第六换热流道191的进口与二级管网回水管15连接，第六换热流道191的出口与二级管网供水管16连接。第五换热流道181与第四换热流道122之间的管路中设置有循环泵20，循环泵20驱动管路中的介质在第五换热流道181与第四换热流道122之间循环，当循环介质进入第四换热流道122中时，在第二换热器12中与第三换热流道121的一级管网中的供水进行换热，温度从Tc1升高至Tc2，循环至第五换热流道181，在蒸发器18中用于蒸发冷媒，循环介质温度降低，继续循环至第四换热流道122。蒸发吸热后的冷媒在压缩机17的驱动下进入冷凝器19，与第六换热流道191中的二级管网回水（温度为Th1）进行换热，将二级管网回水加热至温度Th3，进入二级管网供水管16。二级管网供水管16中的两路供水温度Th2和温度Th3进行混合，达到用户供热所需温度Th4。

对于热泵机组，二级管网回水Th1一般为40-50℃，设置中间冷却循环水，温度按照热泵机组适宜的蒸发温度进行设计，出蒸发器循环水的温度（Tc1）的数值一般取7~10℃，该部分中间冷却循环水进入第二换热器12和一级管网供水进行第二次换热；这样设计主要是为了降低压缩式热泵机组的出水温度，因为第一换热器11换热后的温度较高，可以补偿压缩式机组升温有限的短板，提高整体系统能效。

第五换热流道181与第四换热流道122之间的循环介质可以采用水实现，成本低。

从第六换热流道191流出的水温Th3低于从第二循换热流道112流出的水温Th2，两路出水混合后的温度Th4介于Th2和Th3之间。

对于城市热泵一级网供水（Ty1）温度一般为80℃~105℃，经过第一换热器11，考虑温差及换热器的占地，可以将二次网中的水（Th2）至少加热至60℃~70℃。

本实施例的换热机组，通过设置第二换热器12，用于将一级管网中的回水进一步降温，拉大供回水温差，在同样管径下增加管网输送热量的能力，提高热网的供热能力。通过设置第四换热流道122和第五换热流道181，采用中间循环介质将一级管网中的回水的热量转移至热泵机组的蒸发器18，避免从第一换热器12出来的水直接进入蒸发器18由于高温引起热泵机组超温报警，而且热泵机组采用普通冷媒即可，无需循环特殊工质以及特殊设计，降低造价成本。此外，通过将第二换热流道输出的高温水Th2与热泵机组制热的温水Th3混合为二级管网供水Th4，对热泵机组的制热水温度要求不高，可以使得热泵机组工作在最佳的制热区间，有利于节约功耗。

二级管网供水管16中的水分别来自第二换热流道112的出水（温度Th2）和第六流道191的出水（温度Th3），为了提高混水温度的均匀性，优选还包括混水装置21，混水装置21具有第一进口211、第二进口212以及第一出口213，第一进口211与第二换热流道112的出口连接，第二进口212与第六换热流道191的出口连接，第一出口213与二级管网供水管16连接。混水装置21用于将两路进水混合均匀后输出至二级管网供水管16，以提高用户供热的舒适性。

混水装置21可采用但不限于分集水器实现。

二级管网的回水其中一路进入第二换热流道112，另外一路进入第六换热流道191，为了能够控制两路的水流量，优选还包括分水装置22，分水装置22的进口与二级管网回水管连接，其中一出口与第二换热流道112的进口连接，另外一出口与第六换热流道191的进口连接。

分水装置22可采用但不限于分集水器实现。

为了进一步提高换热性能，第四换热流道122内水流方向与第五换热流道181中换热介质的流动方向相反。

由于一级网供水经过了二次换热，进入蒸发器18中循环介质温度不是特别高，热泵机组中循环的冷媒采用普通工质即可，可采用为R22、R410A以及R32中的任一种。

进入第一换热流道111、第二换热流道112、第三换热流道121以及第四换热流道122中的均为水，优选第一换热器和/或第二换热器为板式换热器。

由于蒸发器18和冷凝器19中流通的两路工质其中一路为冷媒，另外一路为水，为了提高换热性能，优选采用满液式换热器，因此，蒸发器18和/或冷凝器19可以采用管板式换热器实现，其中，管中流通的为冷媒，板中的流通空间也即第六换热流道191。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种换热机组，其特征在于，包括：

第一换热器，其具有第一换热流道和第二换热流道，所述第一换热流道的进口与一级管网供水管连接，所述第二换热流道的进口与二级管网回水管连接，所述第二换热流道的出口与二级管网供水管连接；

第二换热器，其具有第三换热流道和第四换热流道，所述第三换热流道的进口与所述第一换热流道的出口连接，第三换热流道的出口与一级管网回水管连接；

热泵机组，其具有压缩机、蒸发器和冷凝器，所述压缩机压缩冷媒在所述蒸发器和冷凝器之间循环，所述蒸发器中具有第五换热流道，所述冷凝器中具有第六换热流道，所述第五换热流道与第四换热流道连接，所述第六换热流道的进口与二级管网回水管连接，所述第六换热流道的出口与二级管网供水管连接。

2.根据权利要求1所述的换热机组，其特征在于，还包括混水装置，所述混水装置具有第一进口、第二进口以及第一出口，所述第一进口与所述第二换热流道的出口连接，所述第二进口与所述第六换热流道的出口连接，所述第一出口与所述二级管网供水管连接。

3.根据权利要求2所述的换热机组，其特征在于，所述混水装置为分集水器。

4.根据权利要求1所述的换热机组，其特征在于，还包括分水装置，所述分水装置的进口与二级管网回水管连接，其中一出口与所述第二换热流道的进口连接，另外一出口与所述第六换热流道的进口连接。

5.根据权利要求4所述的换热机组，其特征在于，所述分水装置为分集水器。

6.根据权利要求1所述的换热机组，其特征在于，所述第五换热流道与第四换热流道之间的管路中设置有循环泵，所述第四换热流道内水流方向与第五换热流道中换热介质的流动方向相反。

7.根据权利要求6所述的换热机组，其特征在于，所述第五换热流道中的换热介质为水。

8.根据权利要求1-7任一项所述的换热机组，其特征在于，所述热泵机组中循环的冷媒为R22、R410A以及R32中的任一种。

9.根据权利要求1-7任一项所述的换热机组，其特征在于，所述第一换热器和/或第二换热器为板式换热器。

10.根据权利要求1-7任一项所述的换热机组，其特征在于，所述蒸发器和/或冷凝器为管板式换热器。

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