CN218993493U - 叠复式供热机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种叠复式供热机组，包括：二氧化碳空气源热泵，具有热泵入水口与热泵出水口；中间蓄热水箱，具有第一水箱入水口、第一水箱出水口、第二水箱入水口以及第二水箱出水口，热泵出水口与热泵入水口分别流体连通第一水箱入水口与第一水箱出水口；第一循环水泵；氢氟烯烃制冷剂水源热泵，具有蒸发器、压缩机、冷凝器、热源侧入水口、热源侧出水口、负荷侧入水口以及负荷侧出水口；第二水箱出水口与第二水箱入水口分别流体连通热源侧入水口与热源侧出水口，蒸发器供传热用水与氢氟烯烃制冷剂进行热交换；用热负荷端的负荷端入水口与负荷端出水口分别流体连通负荷侧出水口与负荷侧入水口，冷凝器供氢氟烯烃制冷剂与供热用水进行热交换。

Description

叠复式供热机组

技术领域

本实用新型涉及供热机组技术领域，尤其是一种叠复式供热机组。

背景技术

供热机组可为用热负荷端提供高温的供热用水，该供热用水可作为洗漱、沐浴、洗碗等生活热水使用，亦可作为采暖用水使用。在冬季，供热用水的出水温度一般要求在80℃以上。由于冬季的环境空气温度较低，即空气的热源品味较低，较难利用。因而，现有的适于冬季使用的供热机组多采用太阳能、地热能、化石能等作为主要热源。

二氧化碳具有比热容大、环境友好、安全无毒、跨界循环压缩比较小等诸多物化特点，日益广泛地运用于冷热交换系统中。二氧化碳空气源热泵以环境空气作为主要热源，在环境温度-30℃以下依然可以对外提供40-50℃的热水。氢氟烯烃制冷剂是一种新型的混合制冷剂，其可以轻松实现热泵的高温制热，将水加温至80-90℃，能够很好地适配冬季供热用水的水温要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种叠复式供热机组，该供热机组在冬季时可有效地利用环境空气的低品位热源。

为了达到上述的目的，本实用新型提供以下技术方案：一种叠复式供热机组，可向用热负荷端提供供热用水，所述的用热负荷端具有负荷端入水口与负荷端出水口，所述的叠复式供热机组包括：二氧化碳空气源热泵，可加热传热用水，所述的二氧化碳空气源热泵具有分别供传热用水流入与流出所述二氧化碳空气源热泵的热泵入水口与热泵出水口；中间蓄热水箱，限定有位于内部的蓄水室并具有均接通所述蓄水室的第一水箱入水口、第一水箱出水口、第二水箱入水口以及第二水箱出水口，所述的热泵出水口与所述的热泵入水口分别流体连通所述的第一水箱入水口与所述的第一水箱出水口；第一循环水泵，配置于所述二氧化碳空气源热泵与所述中间蓄热水箱之间的流体路径上；氢氟烯烃制冷剂水源热泵，具有蒸发器、压缩机、冷凝器、热源侧入水口、热源侧出水口、负荷侧入水口以及负荷侧出水口，所述的蒸发器、压缩机以及冷凝器依次流体连通并构成一条供氢氟烯烃制冷剂流动的循环回路；所述的第二水箱出水口与所述的第二水箱入水口分别流体连通所述氢氟烯烃制冷剂水源热泵的热源侧入水口与热源侧出水口，所述的热源侧入水口、所述的蒸发器以及所述的热源侧出水口依次流体连通，所述的蒸发器供传热用水与氢氟烯烃制冷剂进行热交换；所述用热负荷端的负荷端入水口与负荷端出水口分别流体连通所述氢氟烯烃制冷剂水源热泵的负荷侧出水口与负荷侧入水口，所述的负荷侧入水口、所述的冷凝器以及所述的负荷侧出水口依次流体连通，所述的冷凝器供氢氟烯烃制冷剂与供热用水进行热交换；第二循环水泵，配置于所述中间蓄热水箱与所述氢氟烯烃制冷剂水源热泵之间的流体路径上；第三循环水泵，配置于所述氢氟烯烃制冷剂水源热泵与所述用热负荷端之间的流体路径上；以及控制器，同时信号连接并可独立控制所述的二氧化碳空气源热泵、所述的第一循环水泵、所述的第二循环水泵、所述的压缩机以及所述的第三循环水泵。

在上述的技术方案中，优选地，所述的中间蓄热水箱配置有伸入所述蓄水室的温度计，所述的控制器信号连接所述的温度计，所述的控制器可基于所述温度计的信号启停所述的二氧化碳空气源热泵与所述的第一循环水泵。

在上述的技术方案中，优选地，所述的叠复式供热机组还包括与所述蓄水室流体连接的补水泵，所述的控制器信号连接所述的补水泵。还可以进一步优选地，所述的中间蓄热水箱配置有上下布置的第一水位计与第二水位计，所述的第一水位计与所述的第二水位计均伸入所述的蓄水室且信号连接所述的控制器，所述的控制器可基于所述第一水位计与所述第二水位计的信号启停所述的补水泵。

在上述的技术方案中，优选地，所述的第一循环水泵配置于所述的第一水箱出水口与所述的热泵入水口之间。

在上述的技术方案中，优选地，所述的第二循环水泵配置于所述的热源侧出水口与所述的第二水箱入水口之间。

相较于现有技术，本实用新型叠复式供热机组在冬季使用时，二氧化碳空气源热泵可有效利用环境空气作为主要热源加热传热用水，其后氢氟烯烃制冷剂水源热泵可利用传热用水作为热源加热供热用水，从而实现低品位热源的利用。

附图说明

图1为本实用新型所提供的叠复式供热机组的系统图；其中，图中箭头表示传热用水或供热用水的流动方向；

图2为图1所示叠复式供热机组的信号连接示意图。

其中：

100、叠复式供热机组；10、用热负荷端；

1、二氧化碳空气源热泵；11、热泵入水口；12、热泵出水口；

2、中间蓄热水箱；21、箱体；22、蓄水室；23、温度计；24、第一水位计；25、第二水位计；

3、氢氟烯烃制冷剂水源热泵；

4、控制器；5、第一循环水泵；6、补水泵；7、第二循环水泵；8、第三循环水泵。

实施方式

为详细说明本申请的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描。

本申请中，诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、 “下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”、“侧”(例如，如在“侧壁”中)等的空间相对术语，由此来描述如附图中示出的一个元件与另一(其它)元件的关系。空间相对术语意图包括设备在使用、操作和/或制造中除了附图中描绘的方位之外的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件随后将被 定位为“在”所述其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包括上方和下方两种方位。此外，设备可以被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应 地解释在此使用的空间相对描述语。

图1示出了本实用新型所提供的叠复式供热机组100，该叠复式供热机组100可有效利用低品位热源并对用热负荷端10提供80℃以上的供热用水，尤其适用于环境温度较低（如-30℃）的场所。结合图2，叠复式供热机组100包括用于加热传热用水的二氧化碳空气源热泵1、作为中间热源的中间蓄热水箱2、用于加热供热用水的氢氟烯烃制冷剂水源热泵3以及控制器4。其中，该叠复式供热机组100所提供的供热用水可作为洗漱、沐浴、洗碗等生活热水使用，亦可作为采暖用水使用。

二氧化碳空气源热泵1采用封闭式二氧化碳循环进行热交换，其内置第一蒸发器（图中未示出）、第一压缩机（图中未示出）、第一冷凝器（图中未示出）以及第一节流阀（图中未示出）并开设有分别供传热用水流入与流出的热泵入水口11与热泵出水口12。第一蒸发器、第一压缩机、第一冷凝器以及第一节流阀依次流体连通并构成一条供二氧化碳流体流动的内循环回路。

其中，第一蒸发器供二氧化碳流体与环境空气进行热交换，以吸收环境空气的热量；第一压缩机用于将高温低压的二氧化碳流体压缩成高温高压的二氧化碳流体；热泵入水口11、第一冷凝器与热泵出水口12依次流体连通，第一冷凝器供二氧化碳流体与传热用水进行热交换，以将热量传递给传热用水。得益于跨临界二氧化碳循环冷源温度较低的优点，该二氧化碳空气源热泵1可布置于环境温度较低的室外，以充分利用低品味热能。在室外温度-30℃的情况下，该二氧化碳空气源热泵1仍可提供40-50℃的出水温度，尤其适用于中国北部地区的冬季取暖。

中间蓄热水箱2包括箱体21与由箱体21所限定的蓄水室22，箱体21上开设有均接通蓄水室22的第一水箱入水口（图中未示出）、第一水箱出水口（图中未示出）、第二水箱入水口（图中未示出）以及第二水箱出水口（图中未示出）。热泵入水口11与热泵出水口12分别流体连通第一水箱出水口与第一水箱入水口，即二氧化碳空气源热泵1与蓄热水箱2之间形成供传热用水循环流动的一条流体路径。

叠复式供热机组100在上述流体路径上配置有第一循环水泵5，以为该流体路径上的传热用水提供流动动力。进一步地，该第一循环水泵5配置于水箱出水口与热泵入水口11之间，该处传热用水温度较低，可减小第一循环水泵5汽蚀的可能性。

中间蓄热水箱2内配置有一伸入蓄水室22的温度计23。控制器4同时信号连接第一循环水泵5、温度计23与二氧化碳空气源热泵1并被构造成可基于温度计23的信号选择性地启动第一循环水泵5与二氧化碳空气源热泵1。进一步地，第一循环水泵5为一变频泵，以调整第一流体路径上的传热用水的流量，即调节二氧化碳空气源热泵1的出力。可以理解地，中间蓄热水箱2作为蓄热器使用，可有效地协调二氧化碳空气源热泵1与氢氟烯烃制冷剂水源热泵3之间的工质供给与传热用水需求。此外，中间蓄热水箱2还有利于维持氢氟烯烃制冷剂水源热泵3的入水温度恒定，从而为氢氟烯烃制冷剂水源热泵3提供一个可维持较高能源利用效率的工况（氢氟烯烃制冷剂循环的适宜冷源温度在30-40℃区间内）。

为应对可能的传热用水泄露问题，叠复式供热机组100还配置有补水泵6，中间蓄热水箱2内还配置有上下布置的第一水位计24与第二水位计25。第一、第二水位计以及补水泵6均信号连接控制器4，控制器4被构造成可基于第一、第二水位计的信号选择性地启停补水泵6。具体地，在下侧的第二水位计25检测到蓄水室22内水位不足时，控制器4启动补水泵6进行补水；其后，在上侧的第一水位计24检测到水位时，控制器4即停运补水泵6。第一、第二水位计的设置可避免控制器4频繁地启停补水泵6。

氢氟烯烃制冷剂水源热泵3采用氢氟烯烃制冷剂循环，其内置有第二蒸发器（图中未示出）、第二压缩机（图中未示出）、第二冷凝器（图中未示出）以及第二节流阀（图中未示出），第二蒸发器、第二压缩机、第二冷凝器以及第二节流阀依次流体联通并构成一条供氢氟烯烃制冷剂流动的内循环回路。氢氟烯烃制冷剂水源热泵3还开设有热源侧入水口（图中未示出）、热源侧出水口（图中未示出）、负荷侧入水口（图中未示出）以及热源侧出水口（图中未示出）。

中间蓄热水箱2的第二水箱入水口与第二水箱出水口分别流体连通氢氟烯烃制冷剂水源热泵3的热源侧出水口与热源侧入水口，热源侧入水口、第二蒸发器以及热源侧出水口依次流体连通，第二蒸发器供传热用水与氢氟烯烃制冷剂进行热交换，以吸收传热用水的热量；第二压缩机用于压缩氢氟烯烃制冷剂并将其输送至第二冷凝器处；用热负荷端10具有分别流体连通氢氟烯烃制冷剂水源热泵3的负荷侧入水口与负荷侧出水口的负荷端出水口与负荷端入水口，负荷侧入水口、第二冷凝器、负荷侧出水口依次流体连通，第二冷凝器供氢氟烯烃制冷剂与供热用水进行热交换，以加热供热用水。其中，氢氟烯烃制冷剂水源热泵3可将供热用水加热至80-90℃，氢氟烯烃制冷剂水源热泵3与中间蓄热水箱2的温度较高，一般配置于室内场所。

叠复式供热机组100还包括配置于中间蓄热水箱2与氢氟烯烃制冷剂水源热泵3之间的流体路径上的第二循环泵7以及配置于氢氟烯烃制冷剂水源热泵3与用热负荷端10之间的流体路径上的第三循环泵8，第二、第三循环水泵均可为相应流体路径上的传热用水或供热用水提供流动动力。控制器4同时信号连接并可独立控制第二循环水泵7、氢氟烯烃制冷剂水源热泵3以及第三循环水泵8，以控制整个叠复式供热机组100的工作。同理地，第二循环水泵7可优选地配置于热源侧出水口与第二水箱入水口之间，以减小汽蚀的可能性。

本实用新型所提供的叠复式供热机组100可利用低温环境的低品味热源并最终对外输出高达80-90℃的供热用水。此外，得益于中间蓄热水箱2的设置，该叠复式供热机组100的二氧化碳空气源热泵1与氢氟烯烃制冷剂水源热泵3均处于较为理想的工况下且不易出现传热用水供给与需求不匹配的情况，因而该叠复式供热机组100的整体热循环效率较高。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种叠复式供热机组，可向用热负荷端提供供热用水，所述的用热负荷端具有负荷端入水口与负荷端出水口，其特征在于，所述的叠复式供热机组包括：

二氧化碳空气源热泵，可加热传热用水，所述的二氧化碳空气源热泵具有分别供传热用水流入与流出所述二氧化碳空气源热泵的热泵入水口与热泵出水口；

中间蓄热水箱，限定有位于内部的蓄水室并具有均接通所述蓄水室的第一水箱入水口、第一水箱出水口、第二水箱入水口以及第二水箱出水口，所述的热泵出水口与所述的热泵入水口分别流体连通所述的第一水箱入水口与所述的第一水箱出水口；

第一循环水泵，配置于所述二氧化碳空气源热泵与所述中间蓄热水箱之间的流体路径上；

氢氟烯烃制冷剂水源热泵，具有蒸发器、压缩机、冷凝器、热源侧入水口、热源侧出水口、负荷侧入水口以及负荷侧出水口，所述的蒸发器、压缩机以及冷凝器依次流体连通并构成一条供氢氟烯烃制冷剂流动的循环回路；所述的第二水箱出水口与所述的第二水箱入水口分别流体连通所述氢氟烯烃制冷剂水源热泵的热源侧入水口与热源侧出水口，所述的热源侧入水口、所述的蒸发器以及所述的热源侧出水口依次流体连通，所述的蒸发器供传热用水与氢氟烯烃制冷剂进行热交换；所述用热负荷端的负荷端入水口与负荷端出水口分别流体连通所述氢氟烯烃制冷剂水源热泵的负荷侧出水口与负荷侧入水口，所述的负荷侧入水口、所述的冷凝器以及所述的负荷侧出水口依次流体连通，所述的冷凝器供氢氟烯烃制冷剂与供热用水进行热交换；

第二循环水泵，配置于所述中间蓄热水箱与所述氢氟烯烃制冷剂水源热泵之间的流体路径上；

第三循环水泵，配置于所述氢氟烯烃制冷剂水源热泵与所述用热负荷端之间的流体路径上；以及

控制器，同时信号连接并可独立控制所述的二氧化碳空气源热泵、所述的第一循环水泵、所述的第二循环水泵、所述的压缩机以及所述的第三循环水泵。

2.根据权利要求1所述的叠复式供热机组，其特征在于，所述的中间蓄热水箱配置有伸入所述蓄水室的温度计，所述的控制器信号连接所述的温度计，所述的控制器可基于所述温度计的信号启停所述的二氧化碳空气源热泵与所述的第一循环水泵。

3.根据权利要求1所述的叠复式供热机组，其特征在于，还包括与所述蓄水室流体连接的补水泵，所述的控制器信号连接所述的补水泵。

4.根据权利要求3所述的叠复式供热机组，其特征在于，所述的中间蓄热水箱配置有上下布置的第一水位计与第二水位计，所述的第一水位计与所述的第二水位计均伸入所述的蓄水室且信号连接所述的控制器，所述的控制器可基于所述第一水位计与所述第二水位计的信号启停所述的补水泵。

5.根据权利要求1所述的叠复式供热机组，其特征在于，所述的第一循环水泵配置于所述的第一水箱出水口与所述的热泵入水口之间。

6.根据权利要求1所述的叠复式供热机组，其特征在于，所述的第二循环水泵配置于所述的热源侧出水口与所述的第二水箱入水口之间。

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