专利名称：一种双热源型多级压缩式高温热泵的制作方法
技术领域：
一种双热源型多级压缩式高温热泵技术领域[0001]本实用新型涉及热泵空调技术领域，尤其涉及一种同时利用空气、地能等低品 位热能转变成可直接利用的高品位热能的双热源型多级压缩式高温热泵装置。
背景技术：
[0002]目前，在我国的北方大部分地区，冬季采暖负荷大且时间长，采暖能耗占全年 能耗的比重较大，而且以燃煤锅炉为主的集中供热方式占了主导地位，不符合当今社会 节能、环保及可持续发展形势的需要。而常规的单级热泵只能提供不高于的热水， 若采用空调风机盘管散热器或地板辐射系统勉强可以使用，如采用散热器为末端设备 时，水温将会偏低。因此，在旧楼老采暖系统改造中，在不改变原有散热器的片数，同 时提供75V以上的生活用水的情况下，采用双热源型多级压缩式高温热泵系统将是一个 最佳的选择。实用新型内容[0003]本实用新型的目的正是提供一种可对空气、太阳能、地能等可再生能源及各种 余热、废热进行综合利用，制取75°C以上热水的双热源型多级压缩式高温热泵。[0004]本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现，但不限制本实用新型。[0005]一种双热源型多级压缩式高温热泵装置，包括低压压缩机，高压压缩机，热源 侧双热源换热器，用户侧换热器，中间冷却器，节流阀及连接管路，低压压缩机出口与 中间冷却器的一个接口相连接，中间冷却器另一个接口与高压压缩机的吸气口相连接， 高压压缩机的出口与用户侧换热器相接，从用户侧换热器出来的液体管路分为两路，一 路经节流阀与中间冷却器的第三个接口相连接，另一路经过中间冷却器内盘管、节流阀 与热源侧双热源换热器的一个接口相连接，从热源侧双热源换热器出来的制冷剂接口与 低压压缩机的吸气口相连接，上述连接均是通过连接管路连接的。[0006]所述低压压缩机和高压压缩机均为单机多级型压缩机。[0007]所述低压压缩机和高压压缩机均为多台压缩机组成的。[0008]所述热源侧双热源换热器为翅片一套管式三介质复合式换热器，该换热器包括 外套管、穿装在外套管管腔中的内套管以及与外套管外壁相结合的翅片；所述内套管 外径小于外套管的孔径，并由内套管外壁与外套管内壁之间的环型空间构成热泵工质通 道，内套管的管腔构成液态热源通道；外套管外壁与翅片之间构成空气热源通道。[0009]所述热源侧双热源换热器为壳一套管式三介质复合换热器，该换热器包括设置 有介质进口和出口的密闭壳体，封装在壳体内且其两端分别延伸至的壳体外的换热盘 管；所述换热盘管是由外套管和穿装在外套管管腔中的内套管组成，且内套管的外径 小于外套管的孔径，并由内套管的外壁与外套管的内壁之间的环形空间构成热泵工质通 道，内套管的管腔构成一个液态热源通道，壳体的内壁与外套管的外壁构成另一个液态 热源通道。3[0010]所述热源侧双热源换热器为带太阳能辐射吸收性涂层翅片管式双热源复合换热 器，该换热器包括换热管、与换热管外壁相结合的翅片、以及换热管外表面及翅片外表 面的太阳能辐射吸收性涂层；其中换热管内为热泵工质通道，换热管外表面与翅片之间 构成空气热源通道。[0011]本实用新型的双热源型多级压缩式高温热泵装置可为采暖系统和生产工艺提供 75°C以上的热水，可广泛应用于民用建筑、公共建筑、别墅建筑的供暖系统及工业生产 的高温热水需求。
[0012]图1为本实用新型实施例1的结构原理图。[0013]图2为本实用新型实施例2的结构原理图。[0014]图3为本实用新型实施例3的结构原理图。[0015]图4为本实用新型实施例4的结构原理图。[0016]图5为本实用新型翅片-套管式三介质复合式换热器结构示意图。[0017]图6为本实用新型壳-套管式三介质复合换热器结构示意图。[0018]图7为本实用新型翅片-套管式三介质复合式换热器结构示意图。
具体实施方式
[0019]本实用新型以下将结合附图作进一步描述，但不限制本实用新型[0020]实施例1如图1所示，一种双热源型多级压缩式高温热泵装置，包括低压压缩 机1，高压压缩机1'，热源侧双热源换热器2，用户侧换热器3，中间冷却器4，节流阀 及连接管路。低压蒸汽被低压压缩机1吸入并压缩到中间压力，进入中间冷却器4，在 其中被液体制冷剂的蒸发冷却到与中间压力相对应的饱和温度，再进入高压压缩机1'进 一步压缩，然后进入用户侧换热器3被冷凝成饱和液体或过冷液体，从用户侧换热器3出 来的液体分为两路，一路经节流阀5'节流后进入中间冷却器4吸热，冷却低压压缩机1 的排气和中间冷却器4盘管内的高压液体，另一路经中间冷却器4的内盘管，在管内被 盘管外的液体的蒸发而得到冷却，再经过节流阀5在热源侧双热源换热器2中蒸发，进入 低压压缩机1，其中，所述热源侧双热源换热器2为翅片-套管式三介质复合式换热器或 壳-套管式三介质复合换热器或带太阳能辐射吸收性涂层翅片管式双热源复合换热器， 其循环工质为高温热泵工质。[0021]如图5所示，翅片-套管式三介质复合式换热器，包括外套管6、穿装在外套管 管腔中的内套管10以及与外套管外壁相结合的翅片7 ；所述内套管10外径小于外套管6 的孔径，并由内套管10外壁与外套管6内壁之间的环型空间构成热泵工质通道8，内套管 的管腔构成液态热源通道11 ；外套管外壁与翅片之间构成空气热源通道9。[0022]如图6所示，壳-套管式三介质复合换热器，包括设置有介质进口和出口的密闭 壳体15，换热盘管封装在壳体内且其两端分别延伸至的壳体外；所述换热盘管是由外套 管16和穿装在外套管管腔中的内套管17组成，且内套管17的外径小于外套管16的孔 径，并由内套管17的外壁与外套管16的内壁之间的环形空间构成热泵工质通道，内套管 的管腔构成一个液态热源通道14，壳体15的内壁与外套管16的外壁构成另一个液态热源通道12。[0023]如图7所示，带太阳能辐射吸收性涂层翅片管式双热源复合换热器，包括换热 管18、与换热管外壁相结合的翅片19以及换热管外表面及翅片外表面的太阳能辐射吸收 性涂层；其中换热管18内为热泵工质通道20，换热管18外表面与翅片19之间构成空气 热源通道21。[0024]工作流程如下(1)单一气态热源模式。该工作模式下，热源侧双热源换热 器2为翅片一套管式三介质复合式换热器。[0025]低压蒸汽被低压压缩机1吸入并压缩到中间压力，进入中间冷却器4，在其中被 液体制冷剂的蒸发冷却到与中间压力相对应的饱和温度，再进入高压压缩机1'进一步压 缩，然后进入用户侧换热器3释放热量后分为两路，一路经节流阀5'节流后进入中间冷 却器4吸热，冷却低压压缩机1的排气和中间冷却器4盘管内的高压液体，另一路经中 间冷却器4的内盘管和节流阀5进入热源侧双热源换热器2，蒸发吸收气态热源热量后进 入，进入低压压缩机1进入下一个循环。[0026](2)单一液态热源模式。该工作模式下，热源侧双热源换热器2为翅片-套管 式三介质复合式换热器或壳一套管式三介质复合换热器。[0027]此工作模式与单一气态热源模式相比，其不同之处在于经过节流阀进入热源 侧双热源换热器2的制冷剂，蒸发吸收的是单一液态热源的热量。[0028](3)气态-液态双热源模式。该工作模式下，热源侧双热源换热器2为翅 片-套管式三介质复合式换热器。[0029]此工作模式与单一气态热源模式相比，其不同之处在于经过节流阀进入热源 侧双热源换热器2的制冷剂，蒸发吸收的是气态和液态双热源的热量。[0030](4)双液态热源模式。该工作模式下，热源侧双热源换热器2为壳-套管式三 介质复合换热器。[0031]此工作模式与单一气态热源模式相比，其不同之处在于经过节流阀进入热源 侧换热器2的制冷剂，蒸发吸收的是双液态热源的热量。[0032](5)太阳能-空气双热源模式。该工作模式下，热源侧双热源换热器2为带太 阳能辐射吸收性涂层翅片管式双热源复合换热器。[0033]此工作模式与单一气态热源模式相比其不同之处在于经过节流阀进入热源侧 换热器2的制冷剂，蒸发吸收的是太阳能及空气两种热源的热量。[0034]实施例2如图2所示，一种双热源型多级压缩式高温热泵装置，该实施例与实 施例1相比其不同之处在于低压压缩机1的排气不进入中间冷却器4，而是与中间冷却 器中产生的饱和蒸汽在管路中混合后进入高压压缩机1'。[0035]其他同实施例1。[0036]实施例3如图3所示，一种双热源型多级压缩式高温热泵装置，该实施例与实 施例1相比其不同之处在于从用户侧换热器3出来的液体没有分为两路，而是经过节流 阀5'，节流后形成气液混合物进入中间冷凝器4，在其中，混合物被分为饱和液体和饱 和蒸汽，饱和蒸汽进入高压压缩机中，而饱和液体经过节流阀5再次节流后进入热源侧 双热源换热器。[0037]其他同实施例1。[0038]实施例4如图4所示，一种双热源型多级压缩式高温热泵装置，该实施例与实 施例1相比其不同之处在于低压压缩机1的排气不进入中间冷却器4，而是与中间冷 却器中产生的饱和蒸汽在管路中混合后进入高压压缩机1'，从用户侧换热器3出来的液 体没有分为两路，而是经过节流阀5'，节流后形成气液混合物进入中间冷凝器4，在其 中，混合物被分为饱和液体和饱和蒸汽，饱和蒸汽进入高压压缩机中，而饱和液体经过 节流阀5再次节流后进入热源侧双热源换热器。[0039]其他同实施例1。
权利要求1.一种双热源型多级压缩式高温热泵装置，包括低压压缩机(1)，高压压缩机 (1')，热源侧双热源换热器(2)，用户侧换热器(3)，中间冷却器(4)，节流阀及连接管路，其特征在于低压压缩机(1)出口与中间冷却器(4)的一个接口相连 接，中间冷却器(4)另一个接口与高压压缩机(Γ )的吸气口相连接，高压压缩机 (1')的出口与用户侧换热器(3)相接，从用户侧换热器(3)出来的液体管路分为 两路，一路经节流阀(5')与中间冷却器(4)的第三个接口相连接，另一路经过中间 冷却器(4)内盘管、节流阀(5)与热源侧双热源换热器(2)的一个接口相连接，从 热源侧双热源换热器(2)出来的制冷剂接口与低压压缩机(1)的吸气口相连接，上述 连接均是通过连接管路连接的。
2.根据权利要求1所述的双热源型多级压缩式高温热泵，其特征在于所述低压压 缩机(1)和高压压缩机(1')均为单机多级型压缩机。
3.根据权利要求1所述的双热源型多级压缩式高温热泵，其特征在于所述低压压 缩机(1)和高压压缩机(1')均为多台压缩机组成的。
4.根据权利要求1所述的双热源型多级压缩式高温热泵，其特征在于所述热源侧 双热源换热器(2)为翅片一套管式三介质复合式换热器，该换热器包括外套管(6)、 穿装在外套管管腔中的内套管(10)以及与外套管外壁相结合的翅片(7)；所述内套管(10)外径小于外套管(6)的孔径，并由内套管(10)外壁与外套管(6)内壁之间 的环型空间构成热泵工质通道(8)，内套管的管腔构成液态热源通道(11)；外套管外 壁与翅片之间构成空气热源通道(9)。
5.根据权利要求1所述的双热源型多级压缩式高温热泵，其特征在于所述热源侧 双热源换热器(2)为壳一套管式三介质复合换热器，该换热器包括设置有介质进口和出 口的密闭壳体(15)，封装在壳体内且其两端分别延伸至的壳体外的换热盘管；所述换 热盘管是由外套管(16)和穿装在外套管管腔中的内套管(17)组成，且内套管(17) 的外径小于外套管(16)的孔径，并由内套管(17)的外壁与外套管(16)的内壁之 间的环形空间构成热泵工质通道，内套管的管腔构成一个液态热源通道(14)，壳体(15)的内壁与外套管(16)的外壁构成另一个液态热源通道(12)。
6.根据权利要求1所述的双热源型单级压缩式高温热泵，其特征在于所述热源侧 双热源换热器(2)为带太阳能辐射吸收性涂层翅片管式双热源复合换热器，该换热器包 括换热管(18)、与换热管外壁相结合的翅片(19)、以及换热管外表面及翅片外表面 的太阳能辐射吸收性涂层；其中换热管(18)内为热泵工质通道(20)，换热管(18) 外表面与翅片(19)之间构成空气热源通道(21)。
专利摘要一种双热源型多级压缩式高温热泵装置，低压压缩机出口与中间冷却器的一个接口相连接，中间冷却器另一个接口与高压压缩机的吸气口相连接，高压压缩机的出口与用户侧换热器相接，从用户侧换热器出来的液体管路分为两路，一路经节流阀与中间冷却器的第三个接口相连接，另一路经过中间冷却器内盘管、节流阀与热源侧双热源换热器的一个接口相连接，从热源侧双热源换热器出来的制冷剂接口与低压压缩机的吸气口相连接。本实用新型的双热源型多级压缩式高温热泵装置可为采暖系统和生产工艺提供75℃以上的热水，可广泛应用于民用建筑、公共建筑、别墅建筑的供暖系统及工业生产的高温热水需求。
文档编号F25B41/04GK201811498SQ20102054777
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者冯士伟, 刘寅, 周光辉, 董秀洁 申请人:中原工学院