專利名稱：一種雙級壓縮式熱泵型換熱機組的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于能源技術領域，特別涉及一種雙級壓縮式熱泵型換熱機組。
背景技術：
隨著經濟發展和城市規模的快速擴張，城市容積率大大提高，原有供熱管網所負 責的供熱區域的供熱負荷的需求迅猛增長，按照原有的管網供回水溫差進行供熱，難以滿 足需求。在滿足二次網供熱參數要求的前提下，如何增大一次網熱水供回水溫差以提高一 次網熱負荷輸配能力是一項急需解決重要課題。現有的熱力站空間比較小，開發結構緊湊、 體積小的換熱機組是一次網大溫差供熱技術推廣的關鍵。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種雙級壓縮式熱泵型換熱機組。一種雙級壓縮式熱泵型換熱機組，該裝置由水水換熱器、第一級壓縮式熱泵、第二 級壓縮式熱泵、連接管路及附件組成；第一級壓縮式熱泵包括第一壓縮機、第一冷凝器、第一蒸發器、第一回熱器、第一 膨脹閥；第一蒸發器、第一回熱器、第一壓縮機、第一冷凝器依次串聯連接，所述第一冷凝器 與所述第一回熱器串聯后，再經第一膨脹閥與所述第一蒸發器相連；第一級熱泵工質形成 獨立的循環回路；第二級壓縮式熱泵包括第二壓縮機、第二冷凝器、第二蒸發器、第二回熱器、第二 膨脹閥；第二蒸發器、第二回熱器、第二壓縮機、第二冷凝器依次串聯連接，所述第二冷凝器 與所述第二回熱器串聯后，再經第二膨脹閥與所述第二蒸發器相連；第二級熱泵工質形成 獨立的循環回路；所述裝置中連接管路的水路系統分為一次網管路和二次網管路兩部分；一次網管 路將水水換熱器與第一級壓縮式熱泵的第一蒸發器以及第二級壓縮式熱泵的第二蒸發器 依次串聯連接；二次網管路分兩路，其中一路管路將第二冷凝器以及第一冷凝器依次串聯 連接后，再與連接水水換熱器的另一路管路匯合。可以在所述裝置中增加過冷器、經濟器。具體如下一、(1)所述裝置中，可以在第一級壓縮式熱泵中增加第一過冷器，所述第一過冷 器串聯在所述第一冷凝器與所述第一回熱器之間；二次網管路的其中一路管路將所述第二 冷凝器與所述第一過冷器并聯后再與所述第一冷凝器串聯連接。(2)上述(1)的裝置中，可在所述第二級壓縮式熱泵中增加第二經濟器和第二調 節閥；所述第二經濟器串聯在所述第二冷凝器和所述第二回熱器之間；所述第二冷凝器出 口管路分兩路，一路經所述第二調節閥連接所述第二經濟器的殼程后，與所述第二回熱器 連接所述第二壓縮機的管路匯合；另一路連接所述第二經濟器的管程，再與所述第二回熱 器連接。(3)上述(1)的裝置中，可以在所述第二級壓縮式熱泵中增加第二過冷器、第二經濟器和第二調節閥，所述第二冷凝器與所述第二過冷器和所述第二經濟器依次串聯后，再 與所述第二回熱器連接；所述第二過冷器出口管路分兩路，一路經所述第二調節閥連接所 述第二經濟器的殼程后，與所述第二回熱器連接所述第二壓縮機的管路匯合；另一路連接 所述第二經濟器的管程，再串聯所述第二回熱器；二次網管路的其中一路管路將所述第二 過冷器與所述第二冷凝器串聯后，與所述第一過冷器并聯，再與所述第一冷凝器串聯連接。二、所述裝置中，可以在所述第一級壓縮式熱泵中增加第一經濟器和第一調節閥， 所述第一經濟器串聯在所述第一冷凝器和所述第一回熱器之間；所述第一冷凝器出口管 路分兩路，一路經所述第一調節閥連接所述第一經濟器的殼程后，與所述第一回熱器連接 所述第一壓縮機的管路匯合；另一路連接所述第一經濟器的管程，再與所述第一回熱器連 接；可以在所述第二級壓縮式熱泵中增加第二經濟器和第二調節閥；所述第二經濟器 串聯在所述第二冷凝器和所述第二回熱器之間；所述第二冷凝器出口管路分兩路，一路經 所述第二調節閥連接所述第二經濟器的殼程后，與所述第二回熱器連接所述第二壓縮機的 管路匯合；另一路連接所述第二經濟器的管程，再與所述第二回熱器連接。上述雙級壓縮式熱泵型換熱機組中，熱泵工質可采用R22、R134a或R410A中的任 意一種。本實用新型的有益效果為本實用新型涉及一種用于采暖、供熱水的換熱機組，也可用于太陽能或工業低溫 余熱的供熱系統，特別是一種能夠降低采暖系統的回水溫度以便于高效、經濟回收太陽能 或工業低溫余熱，同時還可大幅增大供熱管網供回水溫差的雙級壓縮式熱泵型換熱機組。 該雙級壓縮式熱泵型換熱機組，不僅可高效利用太陽能和工業低溫余熱和提高采暖系統的 輸配能力，而且還具有結構緊湊、體積小、操作簡單、易維護等優點。此外，還可替代熱力站 的水水換熱機組，提高集中供熱系統的熱網熱負荷的輸配能力。
圖1是實施例1的雙級壓縮式熱泵型換熱機組示意圖；圖2是實施例2的雙級壓縮式熱泵型換熱機組示意圖；圖3是實施例3的雙級壓縮式熱泵型換熱機組示意圖；圖4是實施例4的雙級壓縮式熱泵型換熱機組示意圖；圖中標號1-第一壓縮機；2-第一冷凝器；3-第一蒸發器；4-第一回熱器；5-第一過冷器； 6-第一膨脹閥；7-第二壓縮機；8-第二冷凝器；9-第二蒸發器；10-第二回熱器；11-第一 經濟器；12-第二膨脹閥；13-第二調節閥；14-第二過冷器；15-調節閥；16-水水換熱器； 17-第二經濟器；18-第一調節閥；19-第一壓縮式熱泵；20-第二壓縮式熱泵。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明實施例1一種雙級壓縮式熱泵型換熱機組，如圖1所示，該裝置由水水換熱器16、第一級壓縮式熱泵19、第二級壓縮式熱泵20、連接管路及附件組成；第一級壓縮式熱泵19包括第一壓縮機1、第一冷凝器2、第一蒸發器3、第一回熱器 4、第一膨脹閥6 ；第一蒸發器3、第一回熱器4、第一壓縮機1、第一冷凝器2依次串聯連接， 所述第一冷凝器2與所述第一回熱器4串聯后，再經第一膨脹閥6與所述第一蒸發器3相 連；第一級熱泵工質形成獨立的循環回路；第二級壓縮式熱泵20包括第二壓縮機7、第二冷凝器8、第二蒸發器9、第二回熱器 10、第二膨脹閥12 ；第二蒸發器9、第二回熱器10、第二壓縮機7、第二冷凝器8依次串聯連 接，所述第二冷凝器8與所述第二回熱器10串聯后，再經第二膨脹閥12與所述第二蒸發器 9相連；第二級熱泵工質形成獨立的循環回路；所述裝置中連接管路的水路系統分為一次網管路和二次網管路兩部分；一次網管 路將水水換熱器16與第一級壓縮式熱泵19的第一蒸發器3以及第二級壓縮式熱泵21的 第二蒸發器9依次串聯連接；二次網管路分兩路，其中一路管路將第二冷凝器8以及第一冷 凝器2依次串聯連接后，再與連接水水換熱器16的另一路管路匯合。具體來說，一次網熱水在水水換熱器16內加熱二次網熱水，放熱降溫后，進入第 一壓縮式熱泵19的第一蒸發器3，被熱泵工質冷卻降溫，同時熱泵工質吸熱蒸發，同理再進 入第二蒸發器9放熱降溫，如此通過蒸發器而連續放熱降溫，最后作為一次網回水，返回一 次網；二次網熱水分兩路，第一路二次網熱水先進入第一冷凝器8吸收熱泵工質蒸氣潛 熱而升溫，再進入第一冷凝器2吸收熱泵工質熱量后升溫，第二路二次網熱水流經水水換 熱器16，被一次網熱水加熱升溫后，最后與來自第一冷凝器2的第一路二次網熱水匯合后， 作為二次網供水，進入二次網。第一級壓縮式熱泵19的工質形成獨立的循環回路，其熱泵工質循環回路如下熱 泵工質被第一壓縮機1壓縮成高壓過熱蒸氣后，進入第一冷凝器2，被二次網熱水冷凝成液 體后，直接進入第一回熱器4被來自第一蒸發器3的工質蒸氣冷卻后，經由第一膨脹閥6節 流降壓進入第一蒸發器3吸收一次網熱水熱量而蒸發，工質蒸氣再經由第一回熱器4返回 第一壓縮機1，如此循環。第二級壓縮式熱泵20的工質形成獨立的循環回路，其熱泵工質循環回路如下熱 泵工質被第二壓縮機7壓縮成高壓過熱蒸氣后，進入第二冷凝器8，被二次網熱水冷凝成液 體后，直接進入第二回熱器10被來自第二蒸發器9的工質蒸氣冷卻后，經由第二膨脹閥12 節流降壓進入第二蒸發器9吸收一次網熱水熱量而蒸發，工質蒸氣再經由第二回熱器10返 回第二壓縮機7，如此循環。實施例2一種雙級壓縮式熱泵型換熱機組，如圖2所示，在實施例1的裝置的基礎上，在所 述第一級壓縮式熱泵19中增加第一過冷器5，所述第一過冷器5串聯在所述第一冷凝器2 與所述第一回熱器4之間；二次網管路的其中一路管路將所述第二冷凝器8與所述第一過 冷器5并聯后再與所述第一冷凝器2串聯連接。并在所述第二級壓縮式熱泵20中增加第二經濟器11和第二調節閥13 ；所述第二 經濟器11串聯在所述第二冷凝器8和所述第二回熱器10之間；所述第二冷凝器8出口管 路分兩路，一路經所述第二調節閥13連接所述第二經濟器11的殼程后，與所述第二回熱器10連接所述第二壓縮機7的管路匯合；另一路連接所述第二經濟器11的管程，再與所述第 二回熱器10連接。具體來說，一次網熱水流程同實施例1 ；二次網熱水分兩路，第一路二次網熱水先 分兩股分別進入第二冷凝器8和第一過冷器5吸收熱泵工質蒸氣潛熱而升溫，再匯合并進 入第一冷凝器2吸收熱泵工質熱量后升溫，第二路二次網熱水流經水水換熱器16，被一次 網熱水加熱升溫后，最后與來自第一冷凝器2的二次網熱水匯合后，作為二次網供水，進入 二次網。第一級壓縮式熱泵19工質形成獨立的循環回路，來自第一蒸發器3、第一回熱器4 的工質蒸氣被第一壓縮機1壓縮后，進入第一冷凝器2被來自二次網熱水冷卻，再進入第一 過冷器5被二次網回水冷卻后，進入第一回熱器4進行再次過冷，最后經第一膨脹閥6進入 第一蒸發器3吸收一次網熱水熱量后而蒸發，工質蒸氣經回熱器進入第一壓縮機1，熱泵工 質如此循環；第二級壓縮式熱泵20工質形成獨立的循環回路，來自第二蒸發器9、第二回熱器 10和第二經濟器11的匯合后的熱泵工質進入第二壓縮機7，被壓縮后，進入第二冷凝器8， 被二次網熱水冷卻，變成液體，其中小部分工質經第二調節閥13降壓后，進入第二經濟器 11，冷卻另一部熱泵工質液體，從而實現過冷度較大，減少節流過程的不可逆損失，被過冷 的熱泵工質液體再進入第二回熱器10，被來自第二蒸發器9的工質蒸氣再次冷卻，實現二 次過冷，再經由第二膨脹閥12節流降壓后，進入第二蒸發器9，吸收一次網熱水熱量后而蒸 發，工質蒸氣經由第二回熱器10與來自第二經濟器11的工質匯合進入第二壓縮機7，熱泵 工質如此循環。實施例3一種雙級壓縮式熱泵型換熱機組，如圖3所示，在實施例1的裝置的基礎上，在所 述第一級壓縮式熱泵19中增加第一過冷器5，所述第一過冷器5串聯在所述第一冷凝器2 與所述第一回熱器4之間；二次網管路的其中一路管路將所述第二冷凝器8與所述第一過 冷器5并聯后再與所述第一冷凝器2串聯連接。并在所述第二級壓縮式熱泵20中增加第二過冷器14、第二經濟器11和第二調節 閥13，所述第二冷凝器8與所述第二過冷器14和所述第二經濟器11依次串聯后，再與所述 第二回熱器10連接；所述第二過冷器14出口管路分兩路，一路經所述第二調節閥13連接 所述第二經濟器11的殼程后，與所述第二回熱器10連接所述第二壓縮機7的管路匯合；另 一路連接所述第二經濟器11的管程，再串聯所述第二回熱器10 ；二次網管路的其中一路管 路將所述第二過冷器14與所述第二冷凝器8串聯后，與所述第一過冷器5并聯，再與所述 第一冷凝器2串聯連接。具體來說，一次網熱水流程同實施例1 ；二次網的第一路熱水在進入第二冷凝器8 之前，先在第二過冷器14內冷卻熱泵工質液體，其余與實施例2相同。第二級壓縮式熱泵20的工質在第二冷凝器8冷凝成液體后，進入第二過冷器14 被二次網熱水冷卻，然后再進入第二經濟器11，工質其它流程均與實施例2相同。實施例4一種雙級壓縮式熱泵型換熱機組，如圖4所示，在實施例1的裝置的基礎上，在所 述第一級壓縮式熱泵19中增加第一經濟器17和第一調節閥18，所述第一經濟器17串聯在所述第一冷凝器2和所述第一回熱器4之間；所述第一冷凝器2出口管路分兩路，一路經所 述第一調節閥13連接所述第一經濟器17的殼程后，與所述第一回熱器4連接所述第一壓 縮機1的管路匯合；另一路連接所述第一經濟器17的管程，再與所述第一回熱器4連接；并在所述第二級壓縮式熱泵20中增加第二經濟器11和第二調節閥13 ；所述第二 經濟器11串聯在所述第二冷凝器8和所述第二回熱器10之間；所述第二冷凝器8出口管 路分兩路，一路經所述第二調節閥13連接所述第二經濟器11的殼程后，與所述第二回熱器 10連接所述第二壓縮機7的管路匯合；另一路連接所述第二經濟器11的管程，再與所述第 二回熱器10連接。具體來說，一次網熱水流程和二次網熱水流程均同實施例1 ；第一級壓縮式熱泵19工質形成獨立的循環回路，其熱泵工質循環回路如下來自 第一蒸發器3、第一回熱器4和第一經濟器17的工質蒸氣被第一壓縮機1壓縮后，進入第一 冷凝器2被二次網熱水冷凝成液體后，分兩路，一路工質液體進入第一經濟器17內的換熱 器內，另一路工質液體經第一調節閥18降壓后進入第一經濟器17內，冷卻第一經濟器的換 熱器內的工質液體，過冷后的工質液體經由第一回熱器4再次向工質蒸氣放熱而冷卻后， 通過第一膨脹閥6的節流降壓進入第一蒸發器3，吸收一次網熱水熱量而蒸發，最后經由第 一回熱器4與來自第一經濟器17的工質蒸氣一起進入第一壓縮機1，如此循環。第二級壓縮式熱泵20工質形成獨立的循環回路，其熱泵工質循環回路如下來自 第二蒸發器9、第二回熱器10和第二經濟器11的工質蒸氣被第二壓縮機7壓縮后，進入第 二冷凝器8被二次網熱水冷凝成液體后，分兩路，一路工質液體進入第二經濟器11內的換 熱器內，另一路工質液體經第二調節閥13降壓后進入第二經濟器內，冷卻第二經濟器的換 熱器內的工質液體，過冷后的工質液體經由第二回熱器10再次向工質蒸氣放熱而冷卻后， 通過第二膨脹閥12的節流降壓進入第二蒸發器9，吸收一次網熱水熱量而蒸發，最后經由 第二回熱器10與來自第二經濟器11的工質蒸氣一起進入第二壓縮機7，如此循環。以上實施例所述的雙級壓縮式熱泵型換熱機組中，可采用的熱泵工質為R22、 R134a或R410A中的任意一種。
權利要求1.一種雙級壓縮式熱泵型換熱機組，其特征在于，該裝置由水水換熱器(16)、第一級 壓縮式熱泵(19)、第二級壓縮式熱泵(20)、連接管路及附件組成；第一級壓縮式熱泵(19)包括第一壓縮機(1)、第一冷凝器O)、第一蒸發器(3)、第一 回熱器G)、第一膨脹閥(6)；第一蒸發器(3)、第一回熱器0)、第一壓縮機(1)、第一冷凝 器(2)依次串聯連接，所述第一冷凝器( 與所述第一回熱器(4)串聯后，再經第一膨脹閥 (6)與所述第一蒸發器C3)相連；第一級熱泵工質形成獨立的循環回路；第二級壓縮式熱泵00)包括第二壓縮機(7)、第二冷凝器(8)、第二蒸發器(9)、第二回 熱器(10)、第二膨脹閥(1 ；第二蒸發器(9)、第二回熱器(10)、第二壓縮機(7)、第二冷凝 器(8)依次串聯連接，所述第二冷凝器(8)與所述第二回熱器(10)串聯后，再經第二膨脹 閥(1 與所述第二蒸發器(9)相連；第二級熱泵工質形成獨立的循環回路；所述裝置中連接管路的水路系統分為一次網管路和二次網管路兩部分；一次網管路將 水水換熱器(16)與第一級壓縮式熱泵(19)的第一蒸發器(3)以及第二級壓縮式熱泵 的第二蒸發器(9)依次串聯連接；二次網管路分兩路，其中一路管路將第二冷凝器(8)以及 第一冷凝器( 依次串聯連接后，再與連接水水換熱器(16)的另一路管路匯合。
2.根據權利要求1所述的雙級壓縮式熱泵型換熱機組，其特征在于，所述第一級壓縮 式熱泵(19)還包括第一過冷器(5)，所述第一過冷器(5)串聯在所述第一冷凝器( 與所 述第一回熱器(4)之間；二次網管路的其中一路管路將所述第二冷凝器(8)與所述第一過 冷器( 并聯后再與所述第一冷凝器O)串聯連接。
3.根據權利要求2所述的雙級壓縮式熱泵型換熱機組，其特征在于，所述第二級壓縮 式熱泵00)還包括第二經濟器(11)和第二調節閥(1 ；所述第二經濟器(11)串聯在所 述第二冷凝器(8)和所述第二回熱器(10)之間；所述第二冷凝器(8)出口管路分兩路，一 路經所述第二調節閥(1 連接所述第二經濟器(11)的殼程后，與所述第二回熱器(10)連 接所述第二壓縮機(7)的管路匯合；另一路連接所述第二經濟器(11)的管程，再與所述第 二回熱器(10)連接。
4.根據權利要求2所述的雙級壓縮式熱泵型換熱機組，其特征在于，所述第二級壓縮 式熱泵00)還包括第二過冷器(14)、第二經濟器(11)和第二調節閥(13)，所述第二冷凝 器(8)與所述第二過冷器(14)和所述第二經濟器(11)依次串聯后，再與所述第二回熱器 (10)連接；所述第二過冷器(14)出口管路分兩路，一路經所述第二調節閥(1 連接所述 第二經濟器(11)的殼程后，與所述第二回熱器(10)連接所述第二壓縮機(7)的管路匯合； 另一路連接所述第二經濟器(11)的管程，再串聯所述第二回熱器(10) ；二次網管路的其中 一路管路將所述第二過冷器(14)與所述第二冷凝器(8)串聯后，與所述第一過冷器(5)并 聯，再與所述第一冷凝器O)串聯連接。
5.根據權利要求1所述的雙級壓縮式熱泵型換熱機組，其特征在于，所述第一級壓縮 式熱泵(19)還包括第一經濟器(17)和第一調節閥(18)，所述第一經濟器(17)串聯在所述 第一冷凝器( 和所述第一回熱器(4)之間；所述第一冷凝器( 出口管路分兩路，一路經 所述第一調節閥(1 連接所述第一經濟器(17)的殼程后，與所述第一回熱器(4)連接所 述第一壓縮機(1)的管路匯合；另一路連接所述第一經濟器(17)的管程，再與所述第一回 熱器⑷連接；所述第二級壓縮式熱泵00)還包括第二經濟器(11)和第二調節閥(1 ；所述第二經濟器(11)串聯在所述第二冷凝器(8)和所述第二回熱器(10)之間；所述第二冷凝器(8) 出口管路分兩路，一路經所述第二調節閥(1 連接所述第二經濟器(11)的殼程后，與所述 第二回熱器(10)連接所述第二壓縮機(7)的管路匯合；另一路連接所述第二經濟器(11) 的管程，再與所述第二回熱器(10)連接。
6.根據權利要求1至5任意一個權利要求所述的雙級壓縮式熱泵型換熱機組，其特征 在于，所述熱泵工質為R22、R13^或R410A中的任意一種。
專利摘要本實用新型公開了屬于能源技術領域的一種雙級壓縮式熱泵型換熱機組。該裝置由水水換熱器、雙級壓縮式熱泵、連接管路及附件組成；所述裝置中連接管路的水路系統分為一次網管路和二次網管路兩部分；一次網管路將水水換熱器與第一級壓縮式熱泵的第一蒸發器以及第二級壓縮式熱泵的第二蒸發器依次串聯連接；二次網管路分兩路，其中一路管路將第二冷凝器以及第一冷凝器依次串聯連接后，再與連接水水換熱器的另一路管路匯合。該雙級壓縮式熱泵型換熱機組，不僅可高效利用太陽能和工業低溫余熱和提高采暖系統的輸配能力，還具有結構緊湊、體積小、操作簡單、易維護等優點。此外，還可替代熱力站的水水換熱機組，提高集中供熱系統的熱網熱負荷的輸配能力。
文檔編號F24D3/18GK201819296SQ201020551499
公開日2011年5月4日 申請日期2010年9月29日 優先權日2010年9月29日
發明者史永征, 孫方田, 李德英, 魏云霞 申請人:北京建筑工程學院