一種換熱盤管依次疊放的多重回路熱泵系統(tǒng)技術(shù)方案

一種換熱盤管依次疊放的多重回路熱泵系統(tǒng)，該熱泵系統(tǒng)由若干個獨(dú)立的熱泵回路構(gòu)成，每個熱泵回路都由壓縮機(jī)、四通換向閥、第一換熱盤管、節(jié)流元件、第二換熱盤管和管路組成。本發(fā)明專利技術(shù)采用由若干個獨(dú)立熱泵回路依次嵌套而成的多重回路熱泵系統(tǒng)，可以使每個熱泵回路的工作溫差小于冷、熱流體的最大溫差；熱泵回路的換熱盤管依次疊放，一方面有助于各熱泵回路的工作溫差趨于均勻，另一方面，也有助于工質(zhì)形成與流體換熱溫差相匹配的溫度梯度，有效減少換熱損失。相對于傳統(tǒng)的單回路熱泵系統(tǒng)，顯著提升了熱泵系統(tǒng)的能效水平和可靠性，同時(shí)也有效降低了工質(zhì)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

A multiple loop heat pump system in which a heat exchange coil is folded in sequence

A heat exchange coil stacked multi loop heat pump system, the heat pump system comprises a plurality of independent heat pump circuit, each pump circuit is composed of a compressor, four four-way reversing valve, a first heat coil, a throttling element, second heat exchanger pipe and pipeline. The invention adopts a multi loop heat pump system comprises a plurality of independent in a nested loop heat pump, the maximum temperature difference can make the difference between each heat pump circuit is less than the cold and hot fluid; heat exchanger coil circuit are orderly stacked, help the heat pump circuit hand working temperature tends to be uniform, on the other hand that also helps to form a temperature gradient refrigerant matched with the fluid flow and heat transfer temperature difference, reduce heat loss. Compared with the traditional single loop heat pump system, the energy efficiency and reliability of the heat pump system have been significantly improved, and the risk of leakage of the working fluid has also been effectively reduced.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)主要涉及低品位熱能利用和余熱回收的熱泵
，特別是換熱盤管依次疊放的多重回路熱泵系統(tǒng)領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
電動熱泵系統(tǒng)是低品位熱能利用和余熱回收的高效清潔技術(shù)裝備，特別是氣候寒冷地區(qū)的中心城市，使用電動熱泵帶來的節(jié)能減排效果尤其明顯。例如，在華北地區(qū)冬季，建筑物換氣時(shí)室內(nèi)排氣的溫度高于室外氣溫約20～30℃，浴室洗浴熱廢水的溫度高達(dá)30～35℃；另一方面，室外新風(fēng)引入室內(nèi)、自來水加熱為洗浴熱水也需要較大的溫度提升。當(dāng)然利用熱泵技術(shù)將室內(nèi)排氣熱量回收用于余熱新風(fēng)、回收廢水的熱量加熱洗浴水，能夠產(chǎn)生巨大的節(jié)能減排效益，目前，這些熱泵技術(shù)和產(chǎn)品在工程上已經(jīng)得到了一定程度的推廣應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)熱泵在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)也暴露出一些不足，主要是熱泵在大溫升工況下的能效水平顯著降低、可靠變差。產(chǎn)生這一問題原因是：傳統(tǒng)熱泵是單回路系統(tǒng)，在大溫升工況下流體經(jīng)過冷凝器和蒸發(fā)器均要產(chǎn)生20～30℃甚至更大的溫差，這時(shí)冷凝溫度要和加熱流體最高溫度相對應(yīng)，而蒸發(fā)溫度要和降溫?zé)崃黧w最低溫度相對應(yīng)，壓縮機(jī)承受的壓力比較大，致使壓縮功和排氣溫度都會快速增長。通過以上分析可知，傳統(tǒng)單回路熱泵系統(tǒng)在大溫升工況下出現(xiàn)能效比和可靠性下降是其固有特性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的，是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)運(yùn)行能效水平和可靠性顯著改善的多重回路熱泵系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述的專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn)：一種換熱盤管依次疊放的多重回路熱泵系統(tǒng)，該熱泵系統(tǒng)由若干個獨(dú)立的熱泵回路構(gòu)成，每個熱泵回路都由壓縮機(jī)、四通換向閥、第一換熱盤管、節(jié)流元件、第二換熱盤管和管路組成，壓縮機(jī)、四通換向閥、第一換熱盤管、節(jié)流元件、第二換熱盤管之間通過管路連接成密閉的回路，回路的連接次序?yàn)椋核耐〒Q向閥的主閥口21與壓縮機(jī)的排氣口相連、口a22與第一換熱盤管連接、口b23與壓縮機(jī)的吸氣口相連、口c24與第二換熱盤管連接，第一換熱盤管通過節(jié)流元件和第二換熱盤管連接；回路中充注低沸點(diǎn)工質(zhì)；各熱泵回路的第一換熱盤管和第二換熱盤管在沿流體流動方向上依次排列地疊放在一起。流經(jīng)第一換熱盤管內(nèi)的介質(zhì)為流體A，流經(jīng)第二換熱盤管內(nèi)的介質(zhì)為流體B。壓縮機(jī)是獨(dú)立的壓縮機(jī)或壓縮機(jī)組，或是一臺多缸壓縮機(jī)中吸、排氣獨(dú)立的氣缸或氣缸組；各壓縮機(jī)或氣缸承受的壓力比均勻或者接近的，或是由小到大依次遞增或者遞減的。熱泵回路的換熱盤管疊放原則為：若各壓縮機(jī)壓力比是均勻的，則第一換熱盤管接觸流體A的時(shí)序，正好與其第二換熱盤管接觸流體B的時(shí)序相反；若壓力比是遞增或者遞減的，則第一換熱盤管接觸流體A的時(shí)序與其第二換熱盤管接觸流體B的時(shí)序相同。當(dāng)流體A溫度與流體B溫度相差10℃以上時(shí)，部分熱泵回路的節(jié)流元件可以省去。熱泵回路數(shù)是2、3、4或5，并且熱泵回路數(shù)通過第一換熱盤管進(jìn)出口和第二換熱盤管進(jìn)出口增加旁通閥進(jìn)行調(diào)整。四通換向閥能夠省去，這時(shí)閥口短接的方式取決于流體的用途。若流體A為熱匯、流體B為熱源，短接方式為主閥口21與口a22短接、口b23與口c24短接；若流體B為熱匯、流體A為熱源，短接方式為主閥口21與口c24短接、口a22與口b23短接。第一換熱盤管和第二換熱盤管是一組盤管或者多組盤管串接起來；或是將第一換熱盤管或者第二換熱盤管的進(jìn)、出口分別連通匯合在一起。流體A和流體B是氣態(tài)相、液態(tài)相或者氣液兩相。各熱泵回路中充注相同的工質(zhì)或是不同的工質(zhì)，或工質(zhì)混合物。壓縮機(jī)是活塞式、滾動活塞式、螺桿式、渦旋式或離心式。換熱盤管是管翅式，板翅式、管帶式、套管式、管殼式或板式。本專利技術(shù)采用由若干個獨(dú)立熱泵回路依次嵌套而成的多重回路熱泵系統(tǒng)，可以使每個熱泵回路的工作溫差小于冷、熱流體的最大溫差；熱泵回路的換熱盤管依次疊放，一方面有助于各熱泵回路的工作溫差趨于均勻，另一方面，也有助于工質(zhì)形成與流體換熱溫差相匹配的溫度梯度，有效減少換熱損失。相對于傳統(tǒng)的單回路熱泵系統(tǒng)，顯著提升了熱泵系統(tǒng)的能效水平和可靠性，同時(shí)也有效降低了工質(zhì)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。附圖說明下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明。圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例一的系統(tǒng)連接圖。圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例二的系統(tǒng)連接圖。圖3是本專利技術(shù)實(shí)施例三的系統(tǒng)連接圖。圖4是本專利技術(shù)實(shí)施例四的系統(tǒng)連接圖。圖5是本專利技術(shù)實(shí)施例五的系統(tǒng)連接圖。圖6是本專利技術(shù)實(shí)施例六的系統(tǒng)連接圖。圖中：1a、壓縮機(jī)a，1b、壓縮機(jī)b，1c、壓縮機(jī)c，1d、壓縮機(jī)d，2a、四通換向閥a，2b、四通換向閥b，2c、四通換向閥c，2d、四通換向閥d，3a、第一換熱盤管a，3b、第一換熱盤管b，3c、第一換熱盤管c，3d、第一換熱盤管d，4a、節(jié)流元件a，4b、節(jié)流元件b，4c、節(jié)流元件c，4d、節(jié)流元件d，5a、流體B換熱盤管a，5b、流體B換熱盤管b，5c、流體B換熱盤管c，5d、流體B換熱盤管d，6、管路，7a、旁通閥a，7b、旁通閥b，7c、旁通閥c，21、主閥口，22、口a，23、口b，24、口c。具體實(shí)施方式實(shí)施例一參考圖1，該實(shí)施例是由a、b、c三個獨(dú)立熱泵回路嵌套組成的三重回路熱泵系統(tǒng)，主要用于氣候寒冷地區(qū)的建筑物換氣熱量回收。每個熱泵回路都由壓縮機(jī)氣缸、四通換向閥、第一換熱盤管、節(jié)流元件和第二換熱盤管等組成。壓縮機(jī)為三路獨(dú)立吸氣、排氣的三缸或六缸活塞壓縮機(jī)，第一換熱盤管和第二換熱盤管均為多管排數(shù)的整體管片式換熱器，每回路的換熱盤管由2～4排換熱管編制而成。用管路將它們依次連接成密閉的回路，回路的連接次序?yàn)椋核耐〒Q向閥的主閥口21與壓縮機(jī)的排氣口相連、口a22與第一換熱盤管連接、口b23與壓縮機(jī)的吸氣口相連、口c24與換熱盤管連接，第一換熱盤管通過節(jié)流元件和第二換熱盤管連接；回路中充注一定量的R32。第一換熱盤管沿流體A流動方向上排列的次序是第一換熱盤管c3c、第一換熱盤管b3b、第一換熱盤管a3a；第二換熱盤管沿流體B流動方向上排列的次序是第二換熱盤管a5a、第二換熱盤管b5b、第二換熱盤管5c。流體A為室外新風(fēng)，流體B為室內(nèi)排風(fēng)。冬季運(yùn)行時(shí)，壓縮氣缸1排出的R32氣體通過四通換向閥流過第一換熱盤管，釋放熱量給室外新風(fēng)并使之預(yù)熱，R32凝結(jié)為液體，經(jīng)節(jié)流元件降壓后流過第二換熱盤管，吸收室內(nèi)排風(fēng)的熱量并使之降溫，R32汽化為氣體，經(jīng)四通換向閥被壓縮氣缸吸入，完成熱泵循環(huán)。這樣，就將排風(fēng)熱量在其排出室內(nèi)之前轉(zhuǎn)移給要進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)。室外新風(fēng)是依次經(jīng)過第一換熱盤管c3c、第一換熱盤管b3b、第一換熱盤管a3a逐漸預(yù)熱，而室內(nèi)排風(fēng)依次經(jīng)過第二換熱盤管a5a、第二換熱盤管b5b、第二換熱盤管c5c逐漸降溫，產(chǎn)生大的溫降或溫升，且每個熱泵回路換熱盤管承受的溫差相對接近，且均小于新風(fēng)和排風(fēng)的最大溫差，致使各壓縮氣缸工作時(shí)承受著均勻或者接近的壓力比，壓縮效率得到有效的改善，相對于傳統(tǒng)的單回路熱泵系統(tǒng)，顯著提升了熱泵系統(tǒng)的能效水平。夏季運(yùn)行時(shí)，四通換向閥換向，改變了氣缸的排氣流向。壓縮氣缸排出的R32氣體通過四通換向閥，流過第二換熱盤管，釋放熱量給室內(nèi)排風(fēng)并使之升溫，R32凝結(jié)為液體，經(jīng)節(jié)流元件降壓后流過第一換熱盤管，吸收室外新風(fēng)的熱量并使之降溫，R32汽化為氣體，經(jīng)四通換向閥被壓縮氣缸吸入，完成熱泵循環(huán)。這樣，就將排風(fēng)冷量在其排出室內(nèi)之前轉(zhuǎn)移給要進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)。實(shí)施例二參考圖2，該實(shí)施例是由本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種換熱盤管依次疊放的多重回路熱泵系統(tǒng)，其特征在于：該熱泵系統(tǒng)由若干個獨(dú)立的熱泵回路構(gòu)成，每個熱泵回路都由壓縮機(jī)、四通換向閥、第一換熱盤管、節(jié)流元件、第二換熱盤管和管路組成，壓縮機(jī)、四通換向閥、第一換熱盤管、節(jié)流元件、第二換熱盤管之間通過管路連接成密閉的回路，回路的連接次序?yàn)椋核耐〒Q向閥的主閥口(21)與壓縮機(jī)的排氣口相連、口a(22)與第一換熱盤管連接、口b(23)與壓縮機(jī)的吸氣口相連、口c(24)與第二換熱盤管連接，第一換熱盤管通過節(jié)流元件和第二換熱盤管連接；回路中充注低沸點(diǎn)工質(zhì)；各熱泵回路的第一換熱盤管和第二換熱盤管在沿流體流動方向上依次排列地疊放在一起；第一換熱盤管內(nèi)為流體A，第二換熱盤管內(nèi)為流體B。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種換熱盤管依次疊放的多重回路熱泵系統(tǒng)，其特征在于：該熱泵系統(tǒng)由若干個獨(dú)立的熱泵回路構(gòu)成，每個熱泵回路都由壓縮機(jī)、四通換向閥、第一換熱盤管、節(jié)流元件、第二換熱盤管和管路組成，壓縮機(jī)、四通換向閥、第一換熱盤管、節(jié)流元件、第二換熱盤管之間通過管路連接成密閉的回路，回路的連接次序?yàn)椋核耐〒Q向閥的主閥口(21)與壓縮機(jī)的排氣口相連、口a(22)與第一換熱盤管連接、口b(23)與壓縮機(jī)的吸氣口相連、口c(24)與第二換熱盤管連接，第一換熱盤管通過節(jié)流元件和第二換熱盤管連接；回路中充注低沸點(diǎn)工質(zhì)；各熱泵回路的第一換熱盤管和第二換熱盤管在沿流體流動方向上依次排列地疊放在一起；第一換熱盤管內(nèi)為流體A，第二換熱盤管內(nèi)為流體B。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱盤管依次疊放的多重回路熱泵系統(tǒng)，其特征在于：壓縮機(jī)是獨(dú)立的壓縮機(jī)或壓縮機(jī)組，或是一臺多缸壓縮機(jī)中吸、排氣獨(dú)立的氣缸或氣缸組；各壓縮機(jī)或氣缸承受的壓力比均勻或者接近的，或是由小到大依次遞增或者遞減的。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱盤管依次疊放的多重回路熱泵系統(tǒng)，其特征在于：熱泵回路的換熱盤管疊放原則為：若各壓縮機(jī)壓力比是均勻的，則第一換熱盤管接觸流體A的時(shí)序，正好與其第二換熱盤管接觸流體B的時(shí)序相反；若壓力比是遞增或者遞減的，則第一換熱盤管接觸流體A的時(shí)序與其第二換熱盤管接觸流體B的時(shí)序相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬國遠(yuǎn)，王磊，許樹學(xué)，李富平，
申請(專利權(quán))人：北京工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11