CN216953599U - 一种回收冷却水余热的高温热泵装置系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种回收冷却水余热的高温热泵装置系统，所述高温热泵装置系统包括经低温级复叠换热装置相连的低温级循环系统和高温级循环系统，所述高温级循环系统包括与高温级冷凝装置依次连接的热水储存装置和热水输送装置，所述热水输送装置分别与热水输送管道和电加热装置相连。本实用新型所述高温热泵装置系统采用工业制冷设备冷却水作为低温热源，通过复叠式热泵生产高温热水和蒸汽，有效利用了冷却水热量，减少了设备投资的同时也降低了碳排放。

Description

一种回收冷却水余热的高温热泵装置系统

技术领域

本实用新型涉及制冷及制热设备技术领域，尤其涉及一种回收冷却水余热的高温热泵装置系统。

背景技术

在轻工业生产中，例如食品工业，工艺流程中常需要同时制冷并供热。现有工艺设备将制冷设备与制热设备分开，造成了一定的能耗损失，在节能减排的背景下，采用一种有效的系统将制冷与供热过程耦合，降低能耗水平显得十分必要。热泵通过将低品位热源转换为高品位热源，实现热量的转换，是冷热联供的理想设备。

CN211451454U公开了一种高温热泵机组及其抽气装置，高温热泵机组的抽气装置包括：抽气配管，所述抽气配管具有第一进口和第二进口，且所述抽气配管的第一进口和第二进口分别与该高温热泵机组的压缩机内部和冷凝器内部连通；抽气罐，所述抽气配管的出口与所述抽气罐内部连通，所述抽气罐上设置有排气口和排液口。该高温热泵机组的抽气装置的结构设计可以有效地解决停机过程中空气等不凝性气体会侵入机组内部进而使机组运行时性能下降的问题。

CN204100644U公开了一种用于余热回收的活塞式高温热泵装置，该装置由高温热泵机组、高温热水回路以及低温冷水回路三个部分组成；采用两级压缩两级节流活塞式制冷循环，降低机组的压缩比，改善机组在高温工况下的工作条件，提高机组效率，实现大跨度温升。与现有技术相比，本装置采用高温热泵替代锅炉供热，节约了一次能源，降低了能耗，并且环保效益显著；采用冷热同时供应的高温热泵装置，进一步降低了工业生产中的设备能耗，节能效果显著；采用两级压缩两级节流的热泵循环系统，不仅降低了压缩比，提高了工作效率，而且改善了机组在高温工况下的工作环境，延长了机组的寿命。

CN215295434U公开了一种多用途超高温热泵系统，其包括水源高温热泵机组和水蒸气增压机组；水源高温热泵机组与水蒸气增压机组相连接。所述多用途超高温热泵系统能够回收低品位余热，生产热水、微压蒸汽、高压蒸汽，避免热能的浪费；同时机组模块化组装，可以灵活匹配用热需求；效率高，可代替小型燃煤、燃气、电锅炉，具有显著的节能减排效果，有利于推广应用，具有重大的生产实践意义。

但上述热泵系统仍存在能效比较低，设备能耗高等问题。

因此，亟需开发一种能效比高且设备能耗低，利用冷却水的热量产生高温热水或蒸汽的回收冷却水余热的高温热泵装置系统。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种回收冷却水余热的高温热泵装置系统，所述高温热泵装置系统采用工业制冷设备冷却水作为低温热源，通过复叠式热泵生产高温热水和蒸汽，有效利用了冷却水热量，减少了设备投资，降低了碳排放。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种回收冷却水余热的高温热泵装置系统，所述高温热泵装置系统包括经低温级复叠换热装置相连的低温级循环系统和高温级循环系统，所述低温级循环系统包括依次循环连接的低温级蒸发装置、低温级压缩装置、低温级复叠换热装置和低温级膨胀阀，所述高温级循环系统包括依次循环连接的高温级压缩装置、高温级冷凝装置和高温级膨胀阀；

所述高温级循环系统包括与高温级冷凝装置依次连接的热水储存装置和热水输送装置，所述热水输送装置分别与热水输送管道和电加热装置相连。

本实用新型提供的回收冷却水余热的高温热泵装置系统采用复叠设计，有效回收了冷却水中的余热，并通过热水输送管道和电加热装置分别输出了高温热水和蒸汽，该高温热泵装置系统的能效比可达4以上；所述高温热泵装置系统回收冷却水余热后排出的冷却水回水温度降低，可用于工艺设备冷却，替代现有技术中用来冷却循环冷却水的大型冷却塔设备，大大降低了投资，而且该高温热泵装置系统仅耗费电能，无需任何化石能源消耗，降低了能耗，减少碳排放。

本实用新型所述高温热泵装置系统中的低温级循环系统和高温级循环系统经低温级复叠换热装置相连，即低温级工质在低温级复叠换热装置内直接作为高温级循环系统的热源，不再通过其他介质传导，这样的可以大幅度减少热损失，进而保证该高温热泵装置系统具有较高的能效比。

本实用新型所述低温级循环系统和高温级循环系统均为本领域公知的概念，低温级循环系统是相对于高温级循环系统而言，低温级循环系统的进水温度较低，一般在0～40℃之间，高温级循环系统是系统出水温度在80℃以上，可以为生活采暖及工业热水系统提供高温热水。

优选地，所述低温级蒸发装置分别与冷却水过滤装置和冷却水出水管道相连。

本实用新型所述低温级蒸发装置中用到的低温级工质包括1,1,1,2-四氟乙烷，所述低温级复叠换热装置中用到的高温级工质包括五氟丙烷。

优选地，所述冷却水过滤装置与冷却水进水管道相连。

优选地，所述低温级复叠换热装置包括板式换热器。

优选地，所述低温级压缩装置包括变频压缩机。

优选地，所述高温级压缩装置包括变频压缩机。

本实用新型优选所述低温级压缩装置包括变频压缩机，所述高温级压缩装置包括变频压缩机，可实现最佳的蒸发/冷凝复叠比，提高高温热泵装置系统整体的制冷效率。其中，复叠比是指在任意特定工况下，复叠换热器内上一级热泵工质和下一级热泵工质的流量比。

本实用新型中低温级工质与冷却水换热后升温，由低温级压缩装置压缩成为第一高温高压工质进入低温级复叠换热装置，所述第一高温高压工质的温度为57℃，压力为1.56MPa；第一高温高压工质经过低温级复叠换热装置后降温。高温级循环系统内的第二高温高压工质经低温级复叠换热装置后吸热升温，再通过高温级压缩装置压缩升温进入高温热泵冷凝装置，所述第二高温高压工质的温度为90℃，压力为1.05MPa。

优选地，所述高温级冷凝装置与软化水输送装置相连。

优选地，所述软化水输送装置与软化水管道相连。

优选地，所述软化水输送装置包括变频泵。

优选地，所述电加热装置与蒸汽管道相连。

优选地，所述热水输送装置包括变频泵。

本实用新型优选所述软化水输送装置包括变频泵，优选所述热水输送装置包括变频泵。其中变频泵是指具有可以调节频率的电机，进而可以调节转速、调节流量，达到节能的目的。变频泵还具有启动电流小，维护工作量小的优点。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

(1)本实用新型提供的回收冷却水余热的高温热泵装置系统采用复叠设计，具有较强的适应性，可以在制取蒸汽与热水之间切换，灵活性良好；

(2)本实用新型提供的回收冷却水余热的高温热泵装置系统仅耗费电能，无需任何化石能源消耗，并能满足较高能效比；

(3)本实用新型提供的回收冷却水余热的高温热泵装置系统实现制冷与制热耦合，降低了高温热泵装置系统的能耗，减少了碳排放。

附图说明

图1是本实用新型提供的回收冷却水余热的高温热泵装置系统的示意图。

图中：1-低温级蒸发装置；2-低温级膨胀阀；3-低温级压缩装置；4-低温级复叠换热装置；5-高温级膨胀阀；6-高温级压缩装置；7-高温级冷凝装置；8-软化水输送装置；9-冷却水过滤装置；10-热水储存装置；11-热水输送装置；12-电加热装置。

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。

下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本领域技术人员理应了解的是，本实用新型中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本实用新型的主要实用新型点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型进可以自行增设布局，本实用新型对此不做特殊要求和具体限定。

作为本实用新型的一个具体实施方式，提供一种回收冷却水余热的高温热泵装置系统，其示意图如图1所示。

所述高温热泵装置系统包括经低温级复叠换热装置相连的低温级循环系统和高温级循环系统，所述低温级循环系统包括依次循环连接的低温级蒸发装置1、低温级压缩装置3、低温级复叠换热装置4和低温级膨胀阀2，所述高温级循环系统包括依次循环连接的高温级压缩装置6、高温级冷凝装置7和高温级膨胀阀5；

所述高温级循环系统包括与高温级冷凝装置7依次连接的热水储存装置10和热水输送装置11，所述热水输送装置11分别与热水输送管道和电加热装置12相连。

所述低温级蒸发装置1分别与冷却水过滤装置9和冷却水出水管道相连。所述冷却水过滤装置9与冷却水进水管道相连。

所述低温级复叠换热装置4包括板式换热器。所述低温级压缩装置3包括变频压缩机；所述高温级压缩装置6包括变频压缩机。

所述高温级冷凝装置7与软化水输送装置8相连。所述软化水输送装置8与软化水管道相连。

所述软化水输送装置8包括变频泵。所述电加热装置12与蒸汽管道相连。所述热水输送装置11包括变频泵。

作为本实用新型的一个具体实施方式，采用食品工业中经过普通型机械通风冷却塔产生的冷却水作为所述高温热泵装置系统的热源，通过高温热泵装置系统可为工艺流程中的制热过程提供热水或蒸汽，具体工作流程如下：

低温级热泵以制冷设备冷却水为热源，经过冷却水过滤装置9过滤后进入低温级蒸发装置1，低温级工质与冷却水换热后蒸发，由低温级压缩装置3压缩成为第一高压高温工质进入低温级复叠换热装置4冷凝放热，所述低温级复叠换热装置4为板式换热器。放热后的低温级工质经过低温级膨胀阀2减压后再次进入低温级蒸发器1换热，完成低温级热泵的循环。

低温级工质在低温级复叠换热装置4内直接作为高温级循环系统的热源，高温级工质经过低温级复叠换热装置4后蒸发，再通过高温级压缩装置6压缩为第二高温高压工质经高温级冷凝装置7冷凝放热，放热后的工质经过高温级膨胀阀5减压后再次进入低温级复叠换热器4换热，完成高温级热泵的循环。

由软化水输送装置8输送进来的软化水进入高温级冷凝器7被加热为高温热水(85℃以上)，进入热水储存装置10储存。热水由热水输送泵11直接输送给用户使用，或者输送进入电加热器12加热为蒸汽再供给用户使用。

综上所述，本实用新型提供的回收冷却水余热的高温热泵装置系统采用复叠设计，具有较强的适应性，可以在制取蒸汽与热水之间切换，灵活性良好；仅耗费电能，无需任何化石能源消耗，并能满足较高能效比；实现了制冷与制热耦合，降低了高温热泵装置系统的能耗，减少了碳排放，适合大规模推广应用。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种回收冷却水余热的高温热泵装置系统，其特征在于，所述高温热泵装置系统包括经低温级复叠换热装置相连的低温级循环系统和高温级循环系统，所述低温级循环系统包括依次循环连接的低温级蒸发装置、低温级压缩装置、低温级复叠换热装置和低温级膨胀阀，所述高温级循环系统包括依次循环连接的高温级压缩装置、高温级冷凝装置和高温级膨胀阀；

所述高温级循环系统包括与高温级冷凝装置依次连接的热水储存装置和热水输送装置，所述热水输送装置分别与热水输送管道和电加热装置相连。

2.根据权利要求1所述的回收冷却水余热的高温热泵装置系统，其特征在于，所述低温级蒸发装置分别与冷却水过滤装置和冷却水出水管道相连。

3.根据权利要求2所述的回收冷却水余热的高温热泵装置系统，其特征在于，所述冷却水过滤装置与冷却水进水管道相连。

4.根据权利要求1所述的回收冷却水余热的高温热泵装置系统，其特征在于，所述低温级复叠换热装置包括板式换热器。

5.根据权利要求1所述的回收冷却水余热的高温热泵装置系统，其特征在于，所述低温级压缩装置包括变频压缩机；

所述高温级压缩装置包括变频压缩机。

6.根据权利要求1所述的回收冷却水余热的高温热泵装置系统，其特征在于，所述高温级冷凝装置与软化水输送装置相连。

7.根据权利要求6所述的回收冷却水余热的高温热泵装置系统，其特征在于，所述软化水输送装置与软化水管道相连。

8.根据权利要求6所述的回收冷却水余热的高温热泵装置系统，其特征在于，所述软化水输送装置包括变频泵。

9.根据权利要求1所述的回收冷却水余热的高温热泵装置系统，其特征在于，所述电加热装置与蒸汽管道相连。

10.根据权利要求1所述的回收冷却水余热的高温热泵装置系统，其特征在于，所述热水输送装置包括变频泵。

Images