CN218583464U - 一种双节流交叉式复叠热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双节流交叉式复叠热泵系统，包括低温级压缩机低温级压缩机与四通阀相连；四通阀与低温级冷凝器相连；低温级冷凝器与中间换热器相连；中间换热器与低温级主节流装置、低温级副节流装置相连；低温级主节流装置和低温级副节流装置并连；低温级主节流装置和低温级副节流装置与低温级蒸发器相连；低温级蒸发器与四通阀相连；高温级压缩机与中间换热器相连；高温级冷凝器与高温级压缩机相连；高温级节流装置与高温级冷凝器相连；供热介质进口与低温级冷凝器相连；供热介质出口与高温级冷凝器相连。

Description

一种双节流交叉式复叠热泵系统

技术领域

实用新型涉及一种双节流交叉式复叠热泵系统，属于新能源技术及清洁能源利用领域。

背景技术

清洁取暖关系国计民生，关系着百姓受不受冻，关系着雾霾天气能否有效减少，供暖用能结构能否真正改善。而清洁能源取暖纷繁复杂的脉络下，各类能源的自身局限与清洁替代的共性难题交织在一起，清洁能源代煤取暖之路道阻且长。在我国北方地区开展的这场“减煤增蓝”和“清洁替代”行动中，空气源热泵作为节能环保的高效供热产品，成为了北方地区多省市“煤改电”项目采用的主要技术类型，并得到了大规模推广和应用。空气源热泵利用空气中的热量作为低温热源，消耗电能把热量送向高温热源，通常情况下，热泵机组每消耗1千瓦电能，供给用户2～4千瓦的热能，与电采暖相比，效率提高2～4倍，但在寒冷地区，随着室外环境温度的下降，普通单级热泵效率下降较快，制热能力衰减迅速，不仅影响了百姓供暖的舒适度，运行费用也大幅度提高。为适应严寒地区供暖，双级复叠热泵具有抗低温能力强，制热效率高的特点，但空气源热泵在工作过程中会出现结霜问题，现行的除霜最有效方式为热泵四通阀换向进行热气除霜，这种除霜方式是一种由内而外的除霜方式，除霜速度快，效率高。双级复叠热泵与单级热泵不同，高、低温级需通过中间换热器耦合工作，常规复叠热泵对耦合的时间精准度要求较高，若耦合时间节拍不对，高温级易出现低压报警、低温级易出现高压报警，尤其在除霜过程中，高、低温级两个四通阀需要进行双换向，以实现热泵热气除霜，也更容易出现高、低温系统耦合故障。另外，在严寒地区，冬季时间长，环境温度变化阈宽，常常超出单一常规节流机构有效调节范围，还存在低温区调节能力差，系统运行不稳，故障率高的问题。

实用新型内容

实用新型一种双节流交叉式复叠热泵系统是为解决上述问题，实用新型提供的一种双节流交叉式复叠热泵系统，主要是在复叠热泵系统中的低温级中增加低温级冷凝器和低温级副节流装置。低温级冷凝器不仅与中间换热器通过制冷剂相连，还与高温级冷凝器通过供热介质相连，形成交叉式复叠热泵系统，高、低温级通过中间换热器耦合的时间精准度要求大大降低，复叠热泵系统工作的稳定性得以提高。低温级节流装置采用主、副双节流装置联合工作，主节流装置选型配置较大，副节流装置造型配置较小，在高温区，主节流装置起主要作用，在低温区，副节流装置起主要作用，有效解决主节流装置在低温区调节能力差，系统运行不稳，故障率高的问题，让复叠系统更能适应严寒地区供热的需求。

一种双节流交叉式复叠热泵系统包含：低温级压缩机、四通阀、低温级冷凝器、中间换热器、低温级主节流装置与副节流装置、低温级蒸发器、高温级压缩机、高温级冷凝器、高温级节流装置、供热介质进口、供热介质出口；本系统中低温级压缩机与四通阀相连；四通阀与低温级冷凝器相连；低温级冷凝器与中间换热器相连；中间换热器与低温级主节流装置相连和低温级副节流装置均相连；低温级主节流装置和低温级副节流装置与低温级蒸发器均相连；低温级蒸发器与四通阀相连；高温级压缩机与中间换热器相连；高温级冷凝器与高温级压缩机相连；高温级节流装置与高温级冷凝器相连；供热介质进口与低温级冷凝器相连；供热介质出口与高温级冷凝器相连。

进一步，低温级冷凝器与高温级冷凝器均与供热介质相连，供热介质与低温级冷凝器、高温级冷凝器连接形式可以是并联，也可以为串联。

进一步，低温级冷凝器与中间换热器相连，连接形式为串联，按制冷剂流动方向，热泵正常制热模式下，低温级冷凝器在中间换热器之前，在热泵热气融霜模式下，低温级冷凝器在中间换热器之后。

进一步，低温级主节流装置和低温级副节流装置并联。

本实用新型的有益效果在于：本系统中的低温级中增加低温级冷凝器，低温级冷凝器不仅与中间换热器通过制冷剂相连，还与高温级冷凝器通过供热介质相连，形成交叉式复叠热泵系统，高、低温级通过中间换热器耦合的时间精准度要求大大降低，复叠热泵系统工作的稳定性得以提高；尤其是在热泵化霜过程中，系统仅需一支四通阀进行蒸发\冷凝换向，即可实现复叠热泵的热气融霜功能，低温级蒸发器与低温级冷凝器直接实现冷热源的连通，化霜过程中，系统高温级系统无需工作，也无需通过中间换热器的耦合，系统稳定性大大提高，故障率大大降低。

本系统中低温级节流装置采用主、副双节流装置联合工作，主节流装置选型配置较大，副节流装置造型配置较小，在高温区，主节流装置起主要作用，在低温区，副节流装置起主要作用，有效解决主节流装置在低温区调节能力差，系统运行不稳，故障率高的问题，让复叠系统更能适应严寒地区供热的需求。

附图说明

图1显示为本实用新型设计的一种双节流交叉式复叠热泵系统示意图；

图2显示为本实用新型增设电磁阀的双节流交叉式复叠热泵系统示意图；

图3显示为本实用新型多台压缩机并联的双节流交叉式复叠热泵系统示意图。

图中标记：

低温级压缩机-1；四通阀-2；低温级冷凝器-3；中间换热器-4；低温级主节流装置-5；低温级蒸发器-6；高温级压缩机-7；高温级冷凝器-8；高温级节流装置-9；供热介质进口-10；供热介质出口-11；低温级气液分离器-12；低温级干燥过滤器-13；高温级干燥过滤器-14；电磁阀-15；低温级副节流装置-50。

具体实施方式

为了更清楚地说明实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是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。

为使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对实用新型实施方式作进行一步的详细描述。

实施例一：

如图1所示，为一种交叉式复叠热泵系统示意图，包含：低温级压缩机1、四通阀2、低温级冷凝器3、中间换热器4、低温级主节流装置5和低温级副节流装置50、低温级蒸发器6、高温级压缩机7、高温级冷凝器8、高温级节流装置9、供热介质进口10、供热介质出口11。

上述中低温级压缩机1与四通阀2相连；四通阀2与低温级冷凝器3相连；低温级冷凝器3与中间换热器4相连；中间换热器4与低温级主节流装置5和低温级副节流装置50相连；低温级主节流装置5和低温级副节流装置 50与低温级蒸发器6相连；低温级蒸发器6与四通阀2相连；高温级压缩机 7与中间换热器4相连；高温级冷凝器8与高温级压缩机7相连；高温级节流装置9与高温级冷凝器8相连；供热介质进口10与低温级冷凝器3相连；供热介质出口与高温级冷凝器8相连。低温级中增加低温级冷凝器3，低温级冷凝器3不仅与中间换热器4通过制冷剂相连，还与高温级冷凝器8通过供热介质相连，形成交叉式复叠热泵系统，高、低温级通过中间换热器4耦合的时间精准度要求大大降低，复叠热泵系统工作的稳定性得以提高；尤其是在热泵化霜过程中，系统仅需一支四通阀2进行蒸发\冷凝换向，即可实现复叠热泵的热气融霜功能，低温级蒸发器6与低温级冷凝器3直接实现冷热源的连通，化霜过程中，系统高温级系统无需工作，也无需通过中间换热器4的耦合，系统稳定性大大提高，故障率大大降低。上述系统中低温级主节流装置5和低温级副节流装置50并连，低温级主节流装置5串联电磁阀15，辅助热水膨胀阀的流量与使用时间段的控制，低温级主节流装置5选型配置较大，低温级副节流装置50造型配置较小，在高温环境下，低温级主节流装置5起主要流量调节作用，在低温环境下，低温级副节流装置50起主要调节流量的作用，可有效解决低温级主节流装置5在低温区调节能力差，系统运行不稳，故障率高的问题，让复叠系统更能适应严寒地区供热的需求。

低温级冷凝器3与高温级冷凝器8均与供热介质相连，供热介质与低温级冷凝器3、高温级冷凝器8连接形式可以是并联形式；也可以如图2所示，为串联形式，低温级冷凝器3与中间换热器4连接形式为串联，按制冷剂流动方向，热泵正常制热模式下，低温级冷凝器3在中间换热器4之前，在热泵热气融霜模式下，低温级冷凝器3在中间换热器4之后。

实施例二：

如图2所示，低温级压缩机可以有多台，低温级压缩机1与低温级压缩机12并联连接，高温级压缩机也可以有多台，并联连接，以便增加系统能力与方便卸载；低温级压缩机1与四通阀2之间可增加气液分离器12，高温级压缩机7与中间换热器4之间也可增加气液分离器，防止压缩机液击；低温级节流装置5前可增加干燥过滤器13，高温级节流装置9前也可增加干燥过滤器15，净化系统，防止堵塞；低温级冷凝器3或高温级冷凝器8若无贮液能力或贮液能力不足，也可在其后增加贮液罐。

低温级压缩机1与高温级压缩机7均可为涡旋压缩机、转子压缩机、活塞压缩机、螺杆压缩机、离心压缩机中的一种或几种，低温级主节流装置5 可为电膨胀阀，低温级副节流装置50与高温级节流装置9均可为热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管中一种或几种。

低温级冷凝器3与高温级冷凝器8均可为壳管式换热器、套管式换热器、板式换热器、翅片管式换热器中的一种或几种。

中间换热器4可为壳管式换热器、套管式换热器、板式换热器中的一种或几种。

低温级蒸发器6可为翅片管式换热器、壳管式换热器、套管式换热器、板式换热器中的一种或几种。

以上仅为实用新型的较佳实施例，并不用以限制实用新型，凡在实用新型的精神与原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双节流交叉式复叠热泵系统，其特征是：包括低温级压缩机(1)，所述低温级压缩机(1)与四通阀(2)相连；所述四通阀(2)与低温级冷凝器(3)相连；所述低温级冷凝器(3)与中间换热器(4)相连；所述中间换热器(4)与低温级主节流装置(5)、低温级副节流装置(50)相连；所述低温级主节流装置(5)和所述低温级副节流装置(50)并连；所述低温级主节流装置(5)和所述低温级副节流装置(50)与低温级蒸发器(6)相连；所述低温级蒸发器(6)与所述四通阀(2)相连；高温级压缩机(7)与所述中间换热器(4)相连；高温级冷凝器(8)与所述高温级压缩机(7)相连；高温级节流装置(9)与所述高温级冷凝器(8)相连；供热介质进口(10)与所述低温级冷凝器(3)相连；供热介质出口与所述高温级冷凝器(8)相连。

2.根据权利要求1所述的一种双节流交叉式复叠热泵系统，其特征在于：所述低温级冷凝器(3)与所述中间换热器(4)通过制冷剂相连，并与所述高温级冷凝器(8)通过供热介质相连。

3.根据权利要求1所述的一种双节流交叉式复叠热泵系统，其特征在于：所述低温级主节流装置(5)串联电磁阀(15)。

4.根据权利要求1所述的一种双节流交叉式复叠热泵系统，其特征在于：所述低温级冷凝器(3)与所述高温级冷凝器(8)均与供热介质相连，供热介质与所述低温级冷凝器(3)、所述高温级冷凝器(8)连接形式为并联或串联。

5.根据权利要求1所述的一种双节流交叉式复叠热泵系统，其特征在于：所述低温级冷凝器(3)与所述中间换热器(4)相互串连，所述热泵制热时，所述低温级冷凝器(3)在所述中间换热器(4)之前，所述热泵融霜时，所述低温冷级凝器(3)在所述中间换热器(4)之后。

6.根据权利要求1所述的一种双节流交叉式复叠热泵系统，其特征在于：所述低温级压缩机(1)设有若干台，所述低温级压缩机(1)并联连接，所述高温级压缩机(7)设置与所述低温级压缩机(1)相同且并联连接，所述低温级压缩机(1)与所述四通阀(2)之间设有气液分离器(12)，所述高温级压缩机(7)与所述中间换热器(4)之间设有气液分离器(12)；所述低温级主节流装置(5)与所述低温级副节流装置(50)前设有干燥过滤器(13)，所述高温级节流装置(9)设有高温级干燥过滤器(14)；所述低温级冷凝器(3)或所述高温级冷凝器(8)后设有贮液罐。

Images