一种压缩式换热机组的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种压缩式换热机组，其特征在于，该换热机组包括压缩式热泵、一个以上水-水换热器以及连接管路；所述连接管路分为一次侧管路和二次侧管路两部分：所述一次侧管路采用逐级顺序串联的连接方式，即所述一次侧管路依次经过各所述水-水换热器和所述压缩式热泵的蒸发器；所述二次侧管路采用先并联后串联、逐级顺序串联或独立分开的连接方式连通到热用户。本发明能够将一次网热水的热量梯级利用，从而大幅度增大了集中供热系统一次网热水的供、回水温差，因此可以的大大减少管路系统的初投资和水泵运行电耗，为利用热源低品位热能甚至废热余热等创造了条件，提高系统综合能源利用效率，降低供热成本。
【专利说明】一种压缩式换热机组
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于采暖、供热水的换热机组，具体涉及一种能够使集中供热系统一次网热水供、回水温差大幅增大的压缩式换热机组，属于能源【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着城市集中供暖规模的不断增加，集中热源产生的高温热水往往要经过较长距离的输送才能达到热用户处。为扩大供暖面积，降低输送成本，并为回收电厂余热创造条件，清华大学付林等提出了专利号为:ZL200810101064.5，发明名称为:“一种热泵型换热机组”的发明专利。该专利采用换热与热水驱动的吸收式热泵复合技术解决以上问题，并且在越来越多的项目上得到应用。然而在推广和应用中，发现该专利存在如下问题:
[0003]I)受到热网供水温度的限制:某些供热系统由于设计温度或运行年限的限制，一次网不能输送超过115°C的热水，导致进入吸收式热泵换热机组发生器的水温较低，对于吸收式热泵会造成驱动力不足，因此吸收式热泵换热机组的出水温度很难降到35V以下，从而限制了供、回水温差的扩大，使得供热能力不足。而管网改造受到建设环境、成本、市容等得诸多限制在很多时候是无法进行的。
[0004]2)由于回水温度太高，回水输送回集中热源后，导致无法有效回收余热源的余热资源，造成供热量减少。
[0005]因此在这样集中供热的应用场所，采用新的技术手段降低高温热水的回水温度以进一步增大其供、回水温差，将对扩大集中供热的供热半径，节约供热能耗，降低供热成本产生深远的意义。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够使集中供热系统一次网热水供、回水温差大幅增大的压缩式换热机组。
[0007]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种压缩式换热机组，其特征在于，该换热机组包括压缩式热泵、一个以上水-水换热器以及连接管路；所述连接管路分为一次侧管路和二次侧管路两部分:所述一次侧管路采用逐级顺序串联的连接方式，即所述一次侧管路依次经过各所述水-水换热器和所述压缩式热泵的蒸发器；所述二次侧管路采用先并联后串联的连接方式，即两路以上所述二次侧管路分别经过所述压缩式热泵的冷凝器和若干所述水-水换热器后汇合成一路，再直接连通到热用户或经过其余所述水-水换热器后连通到热用户。
[0008]在一个优选的实施例中，所述压缩式热泵是单台或串联/并联的多台，且所述压缩式热泵为容积式压缩机或离心式压缩机。
[0009]在一个优选的实施例中，所述换热机组安装在集中供热系统的一次网与二次网换热站中，采暖末端采用地板采暖、风机盘管或暖气片。
[0010]一种压缩式换热机组，其特征在于，该换热机组包括压缩式热泵、一个以上水-水换热器以及连接管路；所述连接管路分为一次侧管路和二次侧管路两部分:所述一次侧管路采用逐级顺序串联的连接方式，即所述一次侧管路依次经过各所述水-水换热器和所述压缩式热泵的蒸发器；所述二次侧管路也采用逐级顺序串联的连接方式，即所述二次侧管路依次经过所述压缩式热泵的冷凝器和各所述水-水换热器后连通到热用户。
[0011]在一个优选的实施例中，所述压缩式热泵是单台或串联/并联的多台，且所述压缩式热泵为容积式压缩机或离心式压缩机。
[0012]在一个优选的实施例中，所述换热机组安装在集中供热系统的一次网与二次网换热站中，采暖末端采用地板采暖、风机盘管或暖气片。
[0013]一种压缩式换热机组，其特征在于，该换热机组包括压缩式热泵、一个以上水-水换热器以及连接管路；所述连接管路分为一次侧管路和二次侧管路两部分:所述一次侧管路采用逐级顺序串联的连接方式，即所述一次侧管路依次经过各所述水-水换热器和所述压缩式热泵的蒸发器；所述二次侧管路采用独立分开的连接方式，即所述二次侧管路经过所述压缩式热泵的冷凝器和所述水-水换热器后分别直接连通到热用户。
[0014]在一个优选的实施例中，所述压缩式热泵是单台或串联/并联的多台，且所述压缩式热泵为容积式压缩机或离心式压缩机。
[0015]在一个优选的实施例中，所述换热机组安装在集中供热系统的一次网与二次网换热站中，采暖末端采用地板采暖、风机盘管或暖气片。
[0016]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、由于本发明的换热机组包括压缩式热泵和水-水换热器，使得一次网热水依次经过水-水换热器和压缩式热泵的蒸发器，将一次网热水的热量梯级利用，从而大幅度增大了集中供热系统一次网热水的供、回水温差，从而可以的大大减少管路系统的初投资和水泵运行电耗，为利用热源低品位热能甚至废热余热等创造了条件，提高系统综合能源利用效率，降低供热成本。另外，本发明可以使一次网热水回水温度低于二次网热水进水温度，这对常规换热器而言是无法实现的。2、本发明采用换热与压缩式热泵复合技术，相对于采用换热与吸收式热泵复合技术的换热机组，由于不需要采用高温热水作为驱动源，因此对于一次网热水进水温度的要求可以降低，在诸如旧一次管网改造等不能输送超过115°C高温热水的场所，可以在原有管网条件不变的情况下，有效的扩大供暖面积，缓解管网供热能力不足的矛盾。此外，由于送往集中热源的一次网热水回水温度可以降得更低，对于集中热源的余热回收更加有利，更多回收的余热足以抵消压缩式热泵的能源消耗。同时，由于换热器和压缩式热泵的二次侧管路采用串联或并联的方式，使得压缩式热泵的出水温度可以低于二次网热水回水温度，进一步的减少了压缩式热泵的能源消耗。3、本发明可以将一次网热水回水温度降低至15°C或以下，从而可以扩大余热的来源，增大余热回收量，提高整个系统的供热能力。例如在湿冷型热电厂或工业余热回收领域，大量的余热分布在15°C _30°C的区间。由此可见，本发明采用换热与压缩式热泵复合技术的换热机组对于提高管网输送能力，有效回收余热资源，扩大集中供热的供热半径，节约供热能耗，降低供热成本能够产生深远的意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。[0018]图1为本发明实施例1的换热机组示意图；
[0019]图2为本发明实施例2的换热机组示意图；
[0020]图3为本发明实施例3的换热机组示意图；
[0021 ]图4为本发明实施例4的换热机组示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0023]图1显示了根据本发明实施I提供的换热机组10，该换热机组10包括压缩式热泵1、水-水换热器2以及连接管路。其中，连接管路分为一次侧管路31和二次侧(用户侧)管路32两部分:一次侧管路31采用逐级顺序串联的连接方式，即一次侧管路31依次经过水-水换热器2和压缩式热泵I的蒸发器；二次侧管路32采用并联的连接方式，即二次侧管路32分为两路，一路经过压缩式热泵机组I的冷凝器，另一路经过水-水换热器2，然后这两路管路汇合成一路连通到热用户。
[0024]图2显示了根据本发明实施2提供的换热机组20，该换热机组20与实施例1中的换热机组10结构相似，区别仅在于二次侧管路32采用独立分开的两路，即一路经过压缩式热泵I的冷凝器后直接连通到热用户，另一路经过水-水换热器2后直接连通到热用户。此时，换热机组20可以输出两种参数的热水，即经过压缩式热泵I的二次网热水参数和经过水-水换热器器2的二次网热水参数可以不相同，分别通过各自的二次侧管路32输送到不同的热用户。
[0025]图3显示了根据本发明实施3提供的换热机组30，该换热机组30与实施例1中的换热机组10结构相似，区别仅在于二次侧管路32也采用逐级顺序串联的连接方式，即二次侧管路32依次经过压缩式热泵I的冷凝器和水-水换热器3后连通到热用户。
[0026]图4显示了根据本发明实施4提供的换热机组40，该换热机组40包括两级水-水换热器(仅以此为例，并不限于此)，即一级水-水换热器2a和二级水-水换热器2b。该换热机组40的一次侧管路31仍然采用逐级顺序串联的连接方式，但二次侧管路32采用先并联后串联的连接方式，即二次侧管路32分为两路，一路经过压缩式热泵I的冷凝器，另一路经过一级水-水换热器2a，然后这两路管路汇合成一路再经过水-水换热器2b后连通到热用户。
[0027]在一个优选的实施例中，压缩式热泵I可以是单台，也可以是串联或并联的多台。对于压缩式热泵1，可以是容积式压缩机或离心式压缩机。
[0028]下面结合实施例1提供的换热机组10和实施例4提供的换热机组40分别说明本发明在某集中供热系统中应用的流程。
[0029]实施例1:如图1所示，在实际运行中，由集中热源输出的110°C—次网热水进水首先进入水-水换热器2作为加热热源，加热二次网热水；放热降温至50°C左右后从水-水换热器2中流出，再进入压缩式热泵I的蒸发器作为低品位热源，放热降温至至15°C左右后流出，返回集中热源，如此循环。
[0030]由热用户输出的45°C二次网热水回水分为两路进入换热机组10:—路进入压缩式热泵I的冷凝器中吸收热量，被加热至60°C左右后流出；另一路进入水-水换热器2中与一次网热水进行换热，被加热到60°C左右后流出，两路60°C热水汇合在一起后送往热用户。由此可见，本实施例提供的换热机组10采用热泵-换热器组合的方式能够有效的进行高温热水的梯级利用，实现了 95°c的供、回水温差，并能够产生出满足使用要求的采暖或生活热水。该换热机组10—般安装在大型集中供热系统的各热力站中，特别是一次网与二次网换热站用，采暖末端可采用地板采暖、风机盘管或暖气片等形式。
[0031]实施例4:如图4所示，在实际运行中，由集中热源输出的110°C —次网热水进水首先进入二级水-水换热器2b作为加热热源，加热二次网热水；放热降温至65°C左右后流出，再进入一级水-水换热器2a加热二次网热水；放热降温至50°C左右后流出，再进入压缩式热泵I的蒸发器作为低位热源，放热降温至15°C左右后流出，返回集中热源，如此循环。
[0032]由热用户输出的45°C二次网热水回水分为两路进入换热机组40:—路进入压缩式热泵I的冷凝器中吸收热量，被加热至60°C左右后流出；另一路进入一级水-水换热器2a中与一次网热水进行换热，被加热到60°C左右后流出；两路60°C热水汇合在一起后进入二级水-水换热器2b中再次与一次网热水进行换热，被加热到70°C左右后送往热用户。由此可见，本实施例提供的换热机组40采用热泵-两级换热器组合的方式能够有效进行高温热水的梯级利用，实现95°C的供、回水温差，并能够产生出品质较高的采暖或生活热水。该换热机组40 —般安装在大型集中供热系统的各热力站中，特别是一次网与二次网换热站用，采暖末端采用暖气片形式。
[0033]上述各实施例仅用于对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种压缩式换热机组，其特征在于，该换热机组包括压缩式热泵、一个以上水-水换热器以及连接管路； 所述连接管路分为一次侧管路和二次侧管路两部分:所述一次侧管路采用逐级顺序串联的连接方式，即所述一次侧管路依次经过各所述水-水换热器和所述压缩式热泵的蒸发器；所述二次侧管路采用先并联后串联的连接方式，即两路以上所述二次侧管路分别经过所述压缩式热泵的冷凝器和若干所述水-水换热器后汇合成一路，再直接连通到热用户或经过其余所述水-水换热器后连通到热用户。
2.如权利要求1所述的一种压缩式换热机组，其特征在于，所述压缩式热泵是单台或串联/并联的多台，且所述压缩式热泵为容积式压缩机或离心式压缩机。
3.如权利要求1或2所述的一种压缩式换热机组，其特征在于，所述换热机组安装在集中供热系统的一次网与二次网换热站中，采暖末端采用地板采暖、风机盘管或暖气片。
4.一种压缩式换热机组，其特征在于，该换热机组包括压缩式热泵、一个以上水-水换热器以及连接管路； 所述连接管路分为一次侧管路和二次侧管路两部分:所述一次侧管路采用逐级顺序串联的连接方式，即所述一次侧管路依次经过各所述水-水换热器和所述压缩式热泵的蒸发器；所述二次侧管路也采用逐级顺序串联的连接方式，即所述二次侧管路依次经过所述压缩式热泵的冷凝器和各所述水-水换热器后连通到热用户。
5.如权利要求4所述的一种压缩式换热机组，其特征在于，所述压缩式热泵是单台或串联/并联的多台，且所述压缩式热泵为容积式压缩机或离心式压缩机。
6.如权利要求4或5所述的一种压缩式换热机组，其特征在于，所述换热机组安装在集中供热系统的一次网与二次网换热站中，采暖末端采用地板采暖、风机盘管或暖气片。
7.—种压缩式换热机组，其特征在于，该换热机组包括压缩式热泵、一个以上水-水换热器以及连接管路； 所述连接管路分为一次侧管路和二次侧管路两部分:所述一次侧管路采用逐级顺序串联的连接方式，即所述一次侧管路依次经过各所述水-水换热器和所述压缩式热泵的蒸发器；所述二次侧管路采用独立分开的连接方式，即所述二次侧管路经过所述压缩式热泵的冷凝器和所述水-水换热器后分别直接连通到热用户。
8.如权利要求7所述的一种压缩式换热机组，其特征在于，所述压缩式热泵是单台或串联/并联的多台，且所述压缩式热泵为容积式压缩机或离心式压缩机。
9.如权利要求7或8所述的一种压缩式换热机组，其特征在于，所述换热机组安装在集中供热系统的一次网与二次网换热站中，采暖末端采用地板采暖、风机盘管或暖气片。
【文档编号】F24D19/00GK103673059SQ201310681959
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】付林, 张世钢, 唐道轲 申请人:清华大学