CN219014700U - 中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，包括：压缩机，被配置为具有两个输入端和一个输出端；换热装置，被配置为连接在压缩机和经济器之间；以及经济器，被配置为具有两个输出端和一个输入端，辅路，包括压缩机的第一输入端和经济器的第一输出端直接连通形成的气态冷媒通路；主路，包括压缩机的第二输入端和经济器的第二输出端经过换热装置连通形成的冷媒通路。

Description

中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置

技术领域

本实用新型涉及热管理技术领域，特别涉及一种中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置。

背景技术

当前储能热管理系统一般会采用热泵、冷水或者直冷式空调(冷媒直接在电池冷却板内换热)来制冷或制热。它们的制冷或制热原理图如图1所示，其中高温高压冷媒在离开压缩机以后在冷凝器中凝结以降低内能，然后凝结的冷媒在蒸发器中蒸发以从冷却回路中吸收热量，从而实现冷却回路中的冷却剂的制冷。制热的过程是制冷过程的逆过程，即先经过蒸发器再经过冷凝器。然而，这样的制冷或者热泵循环回路的效率仍有进一步提升的空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，以解决现有的储能热管理效率较低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，包括：

压缩机，被配置为具有两个输入端和一个输出端；

换热装置，被配置为连接在压缩机和经济器之间；以及

经济器，被配置为具有两个输出端和一个输入端，

辅路，包括压缩机的第一输入端和经济器的第一输出端直接连通形成的气态冷媒通路；

主路，包括压缩机的第二输入端和经济器的第二输出端经过换热装置连通形成的冷媒通路；

经济器使得进入其中的冷媒分为两部分，其中第一部分冷媒蒸发以带走第二部分冷媒的热量并回到压缩机，第二部分冷媒与换热装置进行热量交换并回到压缩机。

可选的，在所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，所述经济器包括两个输出端，所述压缩机包括两个输入端；

所述压缩机的第一输入端和经济器的第一输出端之间直接连接。

可选的，在所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，所述换热装置包括第一换热器，所述第一换热器被配置为连接在压缩机的输出端和经济器的输入端之间；

所述换热装置还包括第二换热器，所述第二换热器被配置为连接在压缩机的第二输入端和经济器的第二输出端之间。

可选的，在所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，所述中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置还包括第一节流装置；

所述经济器包括一个输入端，则第一节流装置连接在第一换热器的输出端和经济器的输入端之间；或者

所述经济器包括两个输入端，则第一节流装置连接在第一换热器的输出端和经济器的第一输入端之间，以及第一换热器的输出端和经济器的第二输入端直接连接。

可选的，在所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，还包括：

第二节流装置，被配置为连接在第二换热器的输入端和经济器的第二输出端之间；

过滤器，被配置为连接在经济器的第二输出端和第二节流装置的输入端之间。

可选的，在所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，所述第一节流装置为第一电子膨胀阀，第二节流装置为第二电子膨胀阀；

在制冷工况下，所述第一换热器为冷凝器，第二换热器为蒸发器；在制热工况下，所述第二换热器为冷凝器，第一换热器为蒸发器。

可选的，在所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，

在制冷工况下，冷凝器出来的冷媒全部或部分通过第一电子膨胀阀进入经济器，经济器中的第一部分冷媒通过蒸发，冷却未蒸发的第二部分冷媒，未蒸发的第二部分冷媒经过主路的第二电子膨胀阀进入蒸发器，在蒸发器中蒸发，并最终回到压缩机回气侧，经济器中蒸发的第一部分冷媒以气体经过辅路进入压缩机补气口；

所述压缩机补气口为压缩机的第一输入端，所述压缩机回气侧为压缩机的第二输入端；

根据经济器的选型以及第一节流装置的控制参数确定辅路冷媒的流量。

可选的，在所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，根据下列方法确定经济器的选型：

根据计算得出额定工况下补气压力以及冷凝器出来的冷媒参数，进行经济器的选型；

其中补气压力为：

其中Pd为排气压力，Ps为吸气压力。

本实用新型还提供一种中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，包括：

压缩机；

第一换热装置和第二换热装置，其分别布置在压缩机与第一电子膨胀阀之间和压缩机与第二电子膨胀阀之间；

第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀，其分别布置在第一换热装置与经济器之间，以及主路中；以及

经济器，其中的冷媒被分为主路和辅路，其中辅路冷媒在经济器中蒸发带走主路冷媒的部分热量并直接回到压缩机，并且主路冷媒在经过第二电子膨胀阀和第二换热装置后回到压缩机。

本实用新型的发明人通过研究发现，如图1所示的现有的制冷或者热泵循环具有以下缺点：

1)目前储能热管理领域在用的系统无中间冷却装置，其效率较低；

2)稳定性差，储能热管理领域特性是压比低，而目前所用压缩机都有运行特性曲线，对压比过低有一定的限制，压比过低时，常规系统只能通过降频或者提高吸气过热度方式来规避，影响系统稳定性，温差波动大，且效率进一步降低。

在本实用新型提供的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，通过使得进入经济器中的冷媒分为两部分，其中第一部分冷媒蒸发以带走第二部分冷媒的热量后直接回到压缩机，第二部分冷媒配合换热装置进行热量交换后回到压缩机，实现了部分冷媒进行中间换热，提高了储能热管理系统能效，另外中间换热提高了压缩机的压比，进而提高了系统运行稳定性。

本实用新型增加中间冷却装置后，冷媒过冷度增加，蒸发段增加△h，△h大小与经济器选型以及第一节流装置的开度有关，一般可以增加10％左右，同冷媒流量能力增加，能效增大。增加中间冷却后，高压会增大，压比增大，压缩机运行更稳定，更适用于储能热管理领域压比偏小的特性。

附图说明

图1是现有的储能热管理装置示意图；

图2是本实用新型第一个实施例中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置结构示意图；

图3是本实用新型第二个实施例中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本实用新型。

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本实用新型中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本实用新型中，各实施例仅仅旨在说明本实用新型的方案，而不应被理解为限制性的。

在本实用新型中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本实用新型的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本实用新型的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本实用新型的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。

在此还应当指出，在本实用新型的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本实用新型中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

另外，本实用新型的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型的目的在于提供一种中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，以解决现有的储能热管理效率较低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，包括：压缩机，被配置为具有两个输入端和一个输出端；换热装置，被配置为连接在压缩机和经济器之间；以及经济器，被配置为具有两个输出端和一个输入端，辅路，包括压缩机的第一输入端和经济器的第一输出端直接连通形成的气态冷媒通路；主路，包括压缩机的第二输入端和经济器的第二输出端经过换热装置连通形成的冷媒通路。

其中经济器被配置为使得进入其中的冷媒分为两部分，其中第一部分冷媒蒸发以带走第二部分冷媒的热量后直接回到压缩机，第二部分冷媒配合换热装置进行热量交换后回到压缩机。

图2提供了本实用新型的第一个实施例，图2示出了本实用新型提供的一种中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置结构示意图，如图2所示，包括：压缩机6；换热装置，被配置为连接在压缩机和经济器之间；经济器7，被配置为使得进入其中的冷媒分为两部分，其中第一部分冷媒蒸发以带走第二部分冷媒的热量后直接回到压缩机，第二部分冷媒配合换热装置进行热量交换后回到压缩机；其中经济器具有一个输入端和两个输出端，压缩机具有一个输出端和两个输入端。

具体的，在所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，所述经济器包括两个输出端，所述压缩机包括两个输入端，所述压缩机的第一输入端和经济器的第一输出端之间直接连接。

所述换热装置包括第一换热器1，所述第一换热器被配置为连接在压缩机的输出端和经济器的输入端之间；所述换热装置还包括第二换热器2，所述第二换热器被配置为连接在压缩机的第二输入端和经济器的第二输出端之间，所述第一换热器为冷凝器，第二换热器为蒸发器。

进一步的，所述经济器包括一个输入端，所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置还包括：第一节流装置3，被配置为连接在第一换热器的输出端和经济器的输入端之间；

第二节流装置4，被配置为连接在第二换热器的输入端和经济器的第二输出端之间；过滤器5，被配置为连接在经济器的第二输出端和第二节流装置的输入端之间，所述第一节流装置和第二节流装置包括电子膨胀阀。

具体的，在所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，所述压缩机的第一输入端和经济器的第一输出端之间连接。

进一步的，在所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，冷凝器出来的冷媒通过第一电子膨胀阀进入经济器，冷媒在经济器中被分流，形成两路(第一部分冷媒和第二部分冷媒，或称辅路与主路)，其中经济器中的第一部分冷媒通过蒸发，冷却未蒸发的第二部分冷媒，未蒸发的第二部分冷媒经过主路的第二电子膨胀阀进入蒸发器，在蒸发器中蒸发，并最终回到压缩机回气侧，经济器中蒸发的第一部分冷媒以气体经过辅路进入压缩机补气口；所述压缩机补气口为压缩机的第一输入端，所述压缩机回气侧为压缩机的第二输入端。

进一步的，在所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，根据经济器的选型以及第一节流装置的控制参数确定辅路冷媒的流量。在所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，根据下列方法确定经济器的选型：

根据计算得出额定工况下补气压力以及冷凝器出来的冷媒参数，进行经济器的选型；

其中补气压力为：

其中Pd为排气压力，Ps为吸气压力。

具体的，在所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，第一节流装置的控制参数包括：通过调节第一节流装置，使压缩机的辅路进口过热度为2℃-10℃。

增加中间冷却后，冷媒过冷度增加，蒸发段增加△h，同冷媒流量能力增加，能效增加5％左右。增加中间冷却后，高压会增大，压比增大，压缩机运行更稳定，更适用于储能热管理领域压比偏小的特性。增加中间冷却后，冷媒过冷度增加，蒸发段增加△h，同冷媒流量能力增加，能效增加5％左右。增加中间冷却后，高压会增大，压比增大，压缩机运行更稳定，更适用于储能热管理领域压比偏小的特性。

图3提供了本实用新型的第二个实施例，图3示出了本实用新型提供的一种中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置结构示意图，如图3所示，包括：压缩机6；换热装置，被配置为连接在压缩机和经济器之间；经济器7，被配置为使得进入其中的冷媒分为两部分，其中第一部分冷媒蒸发以带走第二部分冷媒的热量后直接回到压缩机，第二部分冷媒配合换热装置进行热量交换后回到压缩机；其中经济器具有一个输入端和两个输出端，压缩机具有一个输出端和两个输入端。

与上一实施例不同之处在于，所述经济器包括两个输入端，第一节流装置连接在第一换热器的输出端和经济器的第一输入端之间，以及第一换热器的输出端和经济器的第二输入端直接连接。在制冷工况下，冷凝器出来的冷媒直接分流为两路(第一部分冷媒和第二部分冷媒，或称辅路与主路)，第一部分冷媒通过第一电子膨胀阀进入经济器，第二部分冷媒通过另一路直接进入经济器，第一部分冷媒在经济器中蒸发，来冷却未蒸发的第二部分冷媒，未蒸发的第二部分冷媒经过主路的第二电子膨胀阀进入蒸发器，在蒸发器中蒸发，并最终回到压缩机回气侧，经济器中蒸发的第一部分冷媒以气体经过辅路进入压缩机补气口。

第一个实施例不能控制主路冷媒的过冷度，从经济器出来的制冷剂液体(主路)是饱和的，但经济器结构简单；而本实施例可以控制主路冷媒过冷度，通过控制第一电子膨胀阀的开度，控制经济器出来的制冷剂液体(主路)的过冷度，进一步提高效率，这样经济器结构比较复杂。

通过中间冷媒直接蒸发，可以减小经济器选型约5％；增加中间冷却后，冷媒过冷度增加，蒸发段增加△h，△h大小与经济器选型以及第一电子膨胀阀的开度有关，一般可以增加10％左右，同冷媒流量能力增加，能效增大。增加中间冷却后，高压会增大，压比增大，压缩机运行更稳定，更适用于储能热管理领域压比偏小的特性。

在本实用新型提供的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置中，通过使得进入经济器中的冷媒分为两部分，其中第一部分冷媒蒸发以带走第二部分冷媒的热量后直接回到压缩机，第二部分冷媒配合换热装置进行热量交换后回到压缩机，实现了部分冷媒进行中间换热，提高了储能热管理系统能效，另外中间换热提高了压缩机的压比，进而提高了系统运行稳定性。

综上，上述实施例对中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置的不同构型进行了详细说明，当然，本实用新型包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本实用新型所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，其特征在于，包括：

压缩机，被配置为具有两个输入端和一个输出端；

换热装置，被配置为连接在压缩机和经济器之间；以及

经济器，被配置为具有两个输出端和一个输入端，

辅路，包括压缩机的第一输入端和经济器的第一输出端直接连通形成的气态冷媒通路；

主路，包括压缩机的第二输入端和经济器的第二输出端经过换热装置连通形成的冷媒通路。

2.如权利要求1所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，其特征在于，所述经济器包括两个输出端，并且所述压缩机包括两个输入端；以及

所述压缩机的第一输入端和经济器的第一输出端之间直接连接。

3.如权利要求2所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，其特征在于，所述换热装置包括第一换热器，所述第一换热器被配置为连接在压缩机的输出端和经济器的输入端之间；

所述换热装置还包括第二换热器，所述第二换热器被配置为连接在压缩机的第二输入端和经济器的第二输出端之间。

4.如权利要求3所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，其特征在于，所述中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置还包括第一节流装置；以及

所述经济器包括一个输入端，并且第一节流装置连接在第一换热器的输出端与经济器的输入端之间；或者所述经济器包括两个输入端，并且第一节流装置连接在第一换热器的输出端和经济器的第一输入端之间，以及第一换热器的输出端和经济器的第二输入端直接连接。

5.如权利要求4所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，其特征在于，还包括：

第二节流装置，被配置为连接在第二换热器的输入端与经济器的第二输出端之间；

过滤器，被配置为连接在经济器的第二输出端与第二节流装置的输入端之间。

6.如权利要求5所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，其特征在于，所述第一节流装置为第一电子膨胀阀，第二节流装置为第二电子膨胀阀。

7.如权利要求6所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，其特征在于，在制冷工况下，所述第一换热器为冷凝器，第二换热器为蒸发器；在制热工况下，所述第二换热器为冷凝器，第一换热器为蒸发器。

8.如权利要求7所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，其特征在于，

在制冷工况下，冷凝器出来的冷媒全部或部分通过第一电子膨胀阀进入经济器，经济器中的第一部分冷媒通过蒸发，冷却未蒸发的第二部分冷媒，未蒸发的第二部分冷媒经过主路的第二电子膨胀阀进入蒸发器，在蒸发器中蒸发，并最终回到压缩机回气侧，经济器中蒸发的第一部分冷媒以气体经过辅路进入压缩机补气口。

9.如权利要求8所述的中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，其特征在于，所述压缩机补气口为压缩机的第一输入端，所述压缩机回气侧为压缩机的第二输入端。

10.一种中间冷媒直接蒸发的补气增焓储能热管理装置，其特征在于，包括：

压缩机；

第一换热装置和第二换热装置，其分别布置在压缩机与第一电子膨胀阀之间和压缩机与第二电子膨胀阀之间；

第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀，其分别布置在第一换热装置与经济器之间，以及主路中；以及

经济器，其中的冷媒被分为主路和辅路，其中辅路冷媒在经济器中蒸发带走主路冷媒的部分热量并直接回到压缩机，并且主路冷媒在经过第二电子膨胀阀和第二换热装置后回到压缩机。

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