CN214468874U - 一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及地热供暖以及余热回收供暖技术领域，具体为一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机，包括冷凝器，设有冷凝器制冷剂入口一、与所述冷凝器制冷剂入口一连通的冷凝器制冷剂出口一、冷凝器制冷剂入口二，以及与所述冷凝器制冷剂入口二连通的冷凝器制冷剂出口二；蒸发器，设有蒸发器制冷剂入口一、与所述蒸发器制冷剂入口一连通的蒸发器制冷剂出口一、蒸发器制冷剂入口二，以及与所述蒸发器制冷剂入口二连通的蒸发器制冷剂出口二。当蒸发器侧地热水或是余热水温度需要降低的幅度较大、冷凝器侧温度需要升温较高的时，热泵主机可以通过创造两种不同蒸发温度和冷凝温度的方式来实现地热、余热的梯级利用，有效提高了热泵主机的能效比。

Description

一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机

技术领域

本实用新型涉及地热供暖以及余热回收供暖技术领域，具体为一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机。

背景技术

目前中深层地热以及余热回收供暖中，为了充分利用地热和余热的量，通常采用板式换热器直接加热采暖循环水后通过热泵主机充分回收地热水或者余热水中的热量后回灌至回灌井。通常经过板式换热器后的地热水或余热水的温度为40℃左右，通过热泵主机将地热水或余热水的温度降低到15℃。

目前市场上生产的热泵主机均只能创造一个蒸发温度，如要求地热水的出水温度为15℃，则蒸发温度要低于10℃。通过逆卡诺循环可知，蒸发温度每提高1℃，热泵主机的能效比提高3%～5%，地热水或余热水入口温度为40℃，蒸发器温度为10℃，造成了能量的浪费。

而在供热领域，特别是规模比较大的区域供热，往往需要热网的供回水温差较大，从而减少热网水的流量，达到节能的目的。而目前的热泵主机也仅有一个冷凝温度，造成能量的浪费。通过卡诺循环可知道，冷凝温度每降低1℃，能效比可以提高2%～3%。

如何对现有的热泵主机进行改进以提高热泵主机的能效比，从而节省能源是目前有待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题，提出了一种能够有效提高能效比的双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机，包括

冷凝器，设有冷凝器制冷剂入口一、与所述冷凝器制冷剂入口一连通的冷凝器制冷剂出口一、冷凝器制冷剂入口二，以及与所述冷凝器制冷剂入口二连通的冷凝器制冷剂出口二；

蒸发器，设有蒸发器制冷剂入口一、与所述蒸发器制冷剂入口一连通的蒸发器制冷剂出口一、蒸发器制冷剂入口二，以及与所述蒸发器制冷剂入口二连通的蒸发器制冷剂出口二；

第一制冷剂循环系统，用于形成第一蒸发温度和第一冷凝温度，包括

第一压缩机，入口通过管道与所述蒸发器制冷剂出口一连接；

第一止回阀，入口通过管道与所述第一压缩机的出口连接、出口通过管道与所述冷凝器制冷剂入口一连接；

第一节流膨胀阀，入口通过管道与所述冷凝器制冷剂出口一连接、出口通过管道与所述蒸发器制冷剂入口一连接；

第二制冷剂循环系统，用于形成第二蒸发温度和第二冷凝温度，包括

第二压缩机，入口通过管道与所述蒸发器制冷剂出口二连接；

第二止回阀，入口通过管道与所述第二压缩机的出口连接、出口通过管道与所述冷凝器制冷剂入口二连接；

第二节流膨胀阀，入口通过管道与所述冷凝器制冷剂出口二连接、出口通过管道与所述蒸发器制冷剂入口二连接。

当蒸发器侧地热水或是余热水温度需要降低的幅度较大、冷凝器侧温度需要升温较高的时，本申请的热泵主机可以通过创造两种不同蒸发温度和冷凝温度的方式来实现地热、余热的梯级利用，有效提高了热泵主机的能效比，从而省了能源。

作为优选，还包括

第一电动两通阀，一阀口通过管道与所述蒸发器制冷剂出口一连接、另一阀口通过管道与所述蒸发器制冷剂出口二连接；

第二电动两通阀，一阀口通过管道与所述冷凝器制冷剂入口一连接、另一阀口通过管道与所述冷凝器制冷剂入口二连接。

作为优选，所述冷凝器还设有与采暖循环水回水管道连接的采暖循环水入口、与采暖循环水供水管道连接的采暖循环水出口。

作为优选，所述冷凝器内设有连接所述采暖循环水入口与所述采暖循环水出口的冷凝器水管。

作为优选，所述冷凝器还包括连接所述冷凝器制冷剂入口一与所述冷凝器制冷剂出口一的第一冷凝器循环管道。

作为优选，所述冷凝器还包括连接所述冷凝器制冷剂入口二与冷凝器制冷剂出口二的第二冷凝器循环管道。

作为优选，所述蒸发器还设有与地热水/余热水回水管道连接的地热水/余热水入口、与地热水回灌/余热水退水管道连接的地热水/余热水出口。

作为优选，所述蒸发器内设有连接所述地热水/余热水入口与所述地热水/余热水出口的蒸发器水管。

作为优选，所述蒸发器还包括连接所述蒸发器制冷剂出口一与所述蒸发器制冷剂入口一的第一蒸发器循环管道。

作为优选，所述蒸发器还包括连接所述蒸发器制冷剂入口二与所述蒸发器制冷剂出口二的第二蒸发器循环管道。

有益效果

本申请中，当蒸发器侧地热水或是余热水温度需要降低的幅度较大、冷凝器侧温度需要升温较高的时，本申请的热泵主机可以通过创造两种不同蒸发温度和冷凝温度的方式来实现地热、余热的梯级利用，有效提高了热泵主机的能效比，从而省了能源；当蒸发器侧地热水或是余热水温度需要降低的幅度不是很大、冷凝器侧温度需要升温不是很高时，本申请可通过只启动第一制冷剂循环系统的第一压缩机或第二制冷剂循环系统的第二压缩机的方式充分利用蒸发器和冷凝器以大幅降低蒸发器和冷凝器的换热端差，从而提高部分负荷时热泵主机的能效比。

附图说明

图1为本申请双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机，包括冷凝器1，蒸发器2，第一制冷剂循环系统和第二制冷剂循环系统。

冷凝器1设有冷凝器制冷剂入口一11、与所述冷凝器制冷剂入口一11连通的冷凝器制冷剂出口一12、冷凝器制冷剂入口二14，以及与所述冷凝器制冷剂入口二14连通的冷凝器制冷剂出口二13。所述冷凝器1还设有与采暖循环水回水管道连接的采暖循环水入口15、与采暖循环水供水管道连接的采暖循环水出口16。所述冷凝器1内设有连接所述采暖循环水入口15与所述采暖循环水出口16的冷凝器水管。所述冷凝器1还包括连接所述冷凝器制冷剂入口一11与所述冷凝器制冷剂出口一12的第一冷凝器循环管道，连接所述冷凝器制冷剂入口二14与冷凝器制冷剂出口二13的第二冷凝器循环管道。

蒸发器2设有蒸发器制冷剂入口一22、与所述蒸发器制冷剂入口一22连通的蒸发器制冷剂出口一21、蒸发器制冷剂入口二23，以及与所述蒸发器制冷剂入口二23连通的蒸发器制冷剂出口二24。所述蒸发器2还设有与地热水/余热水回水管道连接的地热水/余热水入口25、与地热水回灌/余热水退水管道连接的地热水/余热水出口26。所述蒸发器2内设有连接所述地热水/余热水入口25与所述地热水/余热水出口26的蒸发器水管。所述蒸发器2还包括连接所述蒸发器制冷剂出口一21与所述蒸发器制冷剂入口一22的第一蒸发器循环管道，连接所述蒸发器制冷剂入口二23与所述蒸发器制冷剂出口二24的第二蒸发器循环管道。

第一制冷剂循环系统，用于形成第一蒸发温度和第一冷凝温度，包括入口通过管道与所述蒸发器制冷剂出口一21连接的第一压缩机3-1，入口通过管道与所述第一压缩机3-1的出口连接、出口通过管道与所述冷凝器制冷剂入口一11连接的第一止回阀5-1，入口通过管道与所述冷凝器制冷剂出口一12连接、出口通过管道与所述蒸发器制冷剂入口一22连接的第一节流膨胀阀6-1。

第二制冷剂循环系统，用于形成第二蒸发温度和第二冷凝温度，包括入口通过管道与所述蒸发器制冷剂出口二24连接的第二压缩机3-2，入口通过管道与所述第二压缩机3-2的出口连接、出口通过管道与所述冷凝器制冷剂入口二14连接的第二止回阀5-2，入口通过管道与所述冷凝器制冷剂出口二13连接、出口通过管道与所述蒸发器制冷剂入口二23连接的第二节流膨胀阀6-2。

本申请热泵主机工作时，在第一制冷剂循环系统中，第一压缩机3-1将蒸发器2第一蒸发器循环管道中的低温低压气态制冷剂做功压缩后变为高温高压的气态制冷剂工质，高温高压的制冷剂工质进入冷凝器1的第一冷凝器循环管道中，经过冷凝后变为高温高压的液态制冷剂工质，从冷凝器1的第一冷凝器循环管道中出来的高温高压的液态制冷剂通过第一节流膨胀阀6-1后变为低温低压的气液混合状制冷剂工质后再次进入的蒸发器2的第一蒸发器循环管道，受热蒸发变为低温低压的气态制冷剂后完成一个循环。在第二制冷剂循环系统中，第二压缩机3-2将蒸发器2第二蒸发器循环管道中的低温低压气态制冷剂做功压缩后变为高温高压的气态制冷剂工质，高温高压的制冷剂工质进入冷凝器1的第二冷凝器循环管道中，经过冷凝后变为高温高压的液态制冷剂工质，从冷凝器1第二冷凝器循环管道中出来的高温高压的液态制冷剂通过第二节流膨胀阀6-2后变为低温低压的气液混合状制冷剂工质后再次进入的蒸发器2的第二蒸发器循环管道中，受热蒸发变为低温低压的气态制冷剂后完成一个循环。

当蒸发器2侧的温度需要从40℃降低到15℃时，可通过热泵主机第一制冷剂循环系统将蒸发器2侧的温度先从40℃降低到25℃，而后通过热泵主机第二制冷剂循环系统将25℃降低到15℃，如此产生了两个蒸发温度，一个蒸发温度为20℃，另一个蒸发温度为10℃，与同样蒸发温度为10℃的热泵主机相比，其能效比有所提高。当冷凝器侧的温度需要从40℃升高到50℃，可通过热泵主机第一制冷剂循环系统将冷凝器1的水温由40℃升高到45℃，而后通过热泵主机第二制冷剂循环系统将冷凝器1的水温由45℃升高到50℃，由此产生了两个冷凝温度分别为45℃和50℃，与冷凝温度均是50℃的热泵主机相比，其能效比又有所提高。即相比传统的仅有一个蒸发温度和冷凝温度的热泵主机，当蒸发器侧地热水或是余热水温度需要降低的幅度较大、冷凝器侧温度需要升温较高的时，本申请的热泵主机可以通过创造两种不同蒸发温度和冷凝温度的方式来实现地热、余热的梯级利用，有效提高了热泵主机的能效比，从而省了能源。

另外，本申请还包括一阀口通过管道与所述蒸发器制冷剂出口一21连接、另一阀口通过管道与所述蒸发器制冷剂出口二24连接的第一电动两通阀4-1，一阀口通过管道与所述冷凝器制冷剂入口一11连接、另一阀口通过管道与所述冷凝器制冷剂入口二14连接的第二电动两通阀4-2。

冷凝器1的水侧入口15和采暖循环水回水管道相连，冷凝器1的水侧出口16和采暖循环水供水管道相连。冷凝器1的第一制冷剂入口11分别与第一止回阀5-1和第二电动两通阀4-2的入口相连，冷凝器1的第一制冷剂出口12与第一节流膨胀阀的入口6-1相连，第一节流阀6-1的出口与蒸发器2的第一制冷剂入口22相连，蒸发器2的第一制冷剂出口21分别与第一压缩机3-1的入口和第一电动两通阀4-1的入口相连，第一压缩机3-1的出口与第一止回阀5-1的入口相连。冷凝器1的第二制冷剂入口14分别与第二止回阀5-2的出口和第二电动两通阀4-2的出口相连，冷凝器1的第二制冷剂出口13与第二节流膨胀阀6-2的入口相连，第二节流膨胀阀6-2的出口与蒸发器2的第二制冷剂入口23相连，蒸发器2的第二制冷剂出口24分别与第一电动两通阀4-1的出口和第二压缩机3-2的入口相连，第二压缩机3-2的出口与第二止回阀5-2的入口相连。蒸发器2的水侧入口25与地热水或是余热水回水管道相连，蒸发器2的水侧出口26与地热水回灌或是余热水退水管道相连。

当蒸发器侧地热水或是余热水温度需要降低的幅度不是很大、冷凝器侧温度需要升温不是很高时，可在同时打开第一电动两通阀4-1和第二电动两通阀4-2的前提下，只启动第一制冷剂循环系统的第一压缩机3-1或第二制冷剂循环系统的第二压缩机3-2。当第一制冷剂循环系统和第二制冷剂循环系统需要同时分开运行时，只需要将第一电动两通阀4-1和第二电动两通阀4-2同时关闭即可。

当只启动第一制冷剂循环系统的第一压缩机3-1时，第一压缩机3-1将来自蒸发器2系统一和系统二的低温低压的气态制冷剂做功压缩后变为高温高压的气态制冷剂工质，高温高压的制冷剂工质分别进入系统一和系统二的的冷凝器1，经过冷凝后变为高温高压的液态制冷剂工质，从系统一和系统二的冷凝器1出来的高温高压的液态制冷剂分别通过系统一的第一节流膨胀阀6-1和系统二的第二节流膨胀阀6-2后变为低温低压的气液混合状制冷剂工质后分别进入系统一和系统二的的蒸发器2，受热蒸发变为低温低压的气态制冷剂，从而完成一个循环。

当只启动第二制冷剂循环系统的第二压缩机3-2时，第二压缩机3-2将来自蒸发器2系统一和系统二的低温低压的气态制冷剂做功压缩后变为高温高压的气态制冷剂工质，高温高压的制冷剂工质分别进入系统一和系统二的的冷凝器1，经过冷凝后变为高温高压的液态制冷剂工质，从系统一和系统二的冷凝器1出来的高温高压的液态制冷剂分别通过系统一的第一节流膨胀阀6-1和系统二的第二节流膨胀阀6-2后变为低温低压的气液混合状制冷剂工质后分别进入系统一和系统二的的蒸发器2，受热蒸发变为低温低压的气态制冷剂，从而完成一个循环。

本申请在只需启动第一制冷剂循环系统的第一压缩机3-1或第二制冷剂循环系统的第二压缩机3-2时，可充分利用蒸发器2和冷凝器1以大幅降低蒸发器2和冷凝器1的换热端差，提高部分负荷时热泵主机的能效比。

上面所述的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机，其特征在于：包括

冷凝器（1），设有冷凝器制冷剂入口一（11）、与所述冷凝器制冷剂入口一（11）连通的冷凝器制冷剂出口一（12）、冷凝器制冷剂入口二（14），以及与所述冷凝器制冷剂入口二（14）连通的冷凝器制冷剂出口二（13）；

蒸发器（2），设有蒸发器制冷剂入口一（22）、与所述蒸发器制冷剂入口一（22）连通的蒸发器制冷剂出口一（21）、蒸发器制冷剂入口二（23），以及与所述蒸发器制冷剂入口二（23）连通的蒸发器制冷剂出口二（24）；

第一制冷剂循环系统，用于形成第一蒸发温度和第一冷凝温度，包括

第一压缩机（3-1），入口通过管道与所述蒸发器制冷剂出口一（21）连接；

第一止回阀（5-1），入口通过管道与所述第一压缩机（3-1）的出口连接、出口通过管道与所述冷凝器制冷剂入口一（11）连接；

第一节流膨胀阀（6-1），入口通过管道与所述冷凝器制冷剂出口一（12）连接、出口通过管道与所述蒸发器制冷剂入口一（22）连接；

第二制冷剂循环系统，用于形成第二蒸发温度和第二冷凝温度，包括

第二压缩机（3-2），入口通过管道与所述蒸发器制冷剂出口二（24）连接；

第二止回阀（5-2），入口通过管道与所述第二压缩机（3-2）的出口连接、出口通过管道与所述冷凝器制冷剂入口二（14）连接；

第二节流膨胀阀（6-2），入口通过管道与所述冷凝器制冷剂出口二（13）连接、出口通过管道与所述蒸发器制冷剂入口二（23）连接。

2.根据权利要求1所述的一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机，其特征在于：还包括

第一电动两通阀（4-1），一阀口通过管道与所述蒸发器制冷剂出口一（21）连接、另一阀口通过管道与所述蒸发器制冷剂出口二（24）连接；

第二电动两通阀（4-2），一阀口通过管道与所述冷凝器制冷剂入口一（11）连接、另一阀口通过管道与所述冷凝器制冷剂入口二（14）连接。

3.根据权利要求1所述的一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机，其特征在于：所述冷凝器（1）还设有与采暖循环水回水管道连接的采暖循环水入口（15）、与采暖循环水供水管道连接的采暖循环水出口（16）。

4.根据权利要求3所述的一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机，其特征在于：所述冷凝器（1）内设有连接所述采暖循环水入口（15）与所述采暖循环水出口（16）的冷凝器水管。

5.根据权利要求4所述的一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机，其特征在于：所述冷凝器（1）还包括连接所述冷凝器制冷剂入口一（11）与所述冷凝器制冷剂出口一（12）的第一冷凝器循环管道。

6.根据权利要求4所述的一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机，其特征在于：所述冷凝器（1）还包括连接所述冷凝器制冷剂入口二（14）与冷凝器制冷剂出口二（13）的第二冷凝器循环管道。

7.根据权利要求1所述的一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机，其特征在于：所述蒸发器（2）还设有与地热水/余热水回水管道连接的地热水/余热水入口（25）、与地热水回灌/余热水退水管道连接的地热水/余热水出口（26）。

8.根据权利要求7所述的一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机，其特征在于：所述蒸发器（2）内设有连接所述地热水/余热水入口（25）与所述地热水/余热水出口（26）的蒸发器水管。

9.根据权利要求8所述的一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机，其特征在于：所述蒸发器（2）还包括连接所述蒸发器制冷剂出口一（21）与所述蒸发器制冷剂入口一（22）的第一蒸发器循环管道。

10.根据权利要求8所述的一种双蒸发温度、双冷凝温度的热泵主机，其特征在于：所述蒸发器（2）还包括连接所述蒸发器制冷剂入口二（23）与所述蒸发器制冷剂出口二（24）的第二蒸发器循环管道。

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