一种吸收式热泵机组的制作方法

本实用新型涉及热量交换技术领域，特别涉及一种吸收式热泵机组。

背景技术：

热泵是一种可以把不能直接利用的低位热能转换为可以利用的高位热能，从而节省一部分高位能的装置。吸收式热泵可以分为两类：第一类吸收式热泵和第二类吸收式热泵。

第一类吸收式热泵也称增热型热泵，是利用少量的高温热源(如蒸汽、高温热水、可燃性气体燃烧热等)为驱动热源，产生大量的中温有用热能。即利用高温热能驱动,把低温热源的热能提高到中温，从而提高了热能的利用效率。第一类吸收式热泵的性能系数大于1，一般为1.5～2.5。

第二类吸收式热泵也称升温型热泵，是利用大量的中温热源产生少量的高温有用热能。即利用中低温热能驱动，用大量中温热源和低温热源的热势差，制取热量少于但温度高于中温热源的热量，将部分中低热能转移到更高温位，从而提高了热源的利用品位。第二类吸收式热泵性能系数总是小于1，一般为0.4～0.5。

两类热泵应用目的不同，工作方式亦不同。但都是工作于三热源之间，三个热源温度的变化对热泵循环会产生直接影响，升温能力增大，性能系数下降。

热泵在实际的运行过程中，往往需要的热水出口温度是变化的。若采用双效型热泵不能满足高温出水要求，若采用单效型热泵，性能系数较低。

如若按照较高热水出口温度选型的单效热泵时，虽然运行工况幅度比较大，适应性强，所需热水出口温度可达到90℃，但毕竟是单效运转，实际的吸收式热泵的性能系数约在1.7左右，高温发生器所需要的驱动热源消耗较大，节能效果有限。

如若按照较低热水出口温度选型的双效热泵时，虽然在低负荷工况下，吸收式热泵的性能系数达到了2.3左右，但在高负荷运转时，所需热水出口温度超过60℃以上时，热泵的运转经济性急剧下降，运行工况幅度缩小，适应性差，导致整个双效热泵出力较小。如果事先按照热水较高出口温度选取双效热泵时，因运行经济性差，导致的热泵机型偏大，初投资较高，最终使得客户望而却步，推广难度大。

综上所述，目前的单效或双效热泵都无法很好地满足客户热水条件为变工况的需求，故急需提供一种能随热水出口温度高低变化而能够实现与之匹配的新型吸收式热泵技术。

技术实现要素：

本实用新型提供一种吸收式热泵机组，包括发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器；还包括温水热交换器，所述温水热交换器包括热水换热管道，所述热水换热管道的进口连通所述冷凝器的热水出口，工作时，由所述冷凝器流出的部分或者全部热水流经所述热水换热管道与所述发生器中部分高温蒸汽进行换热后流至机组的热水出口总管。

可选的，所述吸收式热泵机组至少为双效热泵，所述发生器至少包括高温发生器和低温发生器，工作时，由所述冷凝器流出的部分或者全部热水流经所述热水换热管道与所述高温发生器中部分高温蒸汽进行换热后流至机组的热水出口总管。

可选的，还包括流量调节阀，用于根据外界所需热水出口温度调节流过所述温水热交换器的高温蒸汽的流量或者热水量。

可选的，还包括凝水热交换器，所述凝水热交换器设置于所述温水热交换器的下游，所述凝水热交换器的两个换热进口分别与机组的热水管路、所述温水热交换器的高温蒸汽出口连通，经所述温水热交换器的换热后的高温蒸汽凝水在所述凝水热交换器中进一步与机组的部分一次热水或者二次热水进行换热。

可选的，经所述凝水热交换器换热后的一次热水或者二次热水流至机组的热水出口总管。

可选的，还包括凝水热交换器，所述凝水热交换器设置于所述温水热交换器的下游，所述凝水热交换器的两个换热进口分别与机组的热源水管路、所述温水热交换器的高温蒸汽出口连通，经所述温水热交换器的换热后的高温蒸汽凝水在所述凝水热交换器中进一步与部分一次热源水或者二次热源水进行换热。

可选的，经所述凝水热交换器换热后的一次热源水或者部分二次热源水流至机组的热水出口总管。

可选的，还包括凝水调节阀，用于调节进入所述凝水热交换器的热水量或者热源水量。

可选的，所述温水热交换器的高温蒸汽凝水出口直接或者间接连通所述高温发生器，或者所述蒸发器，或者所述冷凝器。

可选的，所述温水热交换器内置于所述高温发生器的内部，所述冷凝器的热水出口管包括支管路和主管路，所述主管路连通所述热水出口总管，所述支管路连通所述温水热交换器的进口，所述支管路和所述主管路二者中至少一者上设置有所述流量调节阀。

可选的，所述温水热交换器位于所述高温发生器的外部，所述温水热交换器的高温蒸汽进口通过管路连接所述高温发生器的高温蒸汽出口。

可选的，所述吸收式热泵机组三效或大于三效的热泵，所述发生器包括高温发生器、至少一个中温发生器和低温发生器，工作时，由所述冷凝器流出的部分或者全部热水流经所述热水换热管道与所述高温发生器中部分高温蒸汽进行换热后流至机组的热水出口总管。

此外，本发明还提供了一种吸收式热泵机组，包括高温发生器、低温发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器；还包括温水热交换器，所述温水热交换器设置于所述高温发生器和所述低温发生器之间，所述高温发生器内的高温蒸汽经所述温水热交换器与所述冷凝器流出的部分或者全部热水换热后进入所述低温发生器。

可选的，所述冷凝器的热水出口管路包括主管路和支管路，所述主管路上设置有第一调节阀，所述支管路上设置有第二调节阀，所述主管路连通热水出口总管，所述支管路连通所述温水热交换器，所述支管路中的热水进入温水热交换器与高温蒸汽进行换热后，再流入热水出口总管。

本实用新型中的吸收式热泵机组热水经过吸收器和冷凝器加热后，可以再通过温水热交换器的进一步加热，从而达到客户设定热水出口目标值的要求。当用户所需的热水出口温度较低时热泵固定为双效运转模式，性能系数较高；当用户所需的热水出口温度较高时，热泵由双效模式变更至单双效复合运转模式，其性能系数介于单效和双效之间，性能系数也较高，进而满足客户热水条件为变工况的需求，大大提高了吸收式热泵机组应用灵活性。

附图说明

图1a为本实用新型第一种实施例中吸收式热泵机组的结构示意图；

图1b为本实用新型第二种实施例中吸收式热泵机组的结构示意图；

图1c为本实用新型第三种实施例中吸收式热泵机组的结构示意图；

图2a为本实用新型第四种实施例中吸收式热泵机组的结构示意图；

图2b为本实用新型第五种实施例中吸收式热泵机组的结构示意图；

图2c为本实用新型第六种实施例中吸收式热泵机组的结构示意图；

图3a为本实用新型第七种实施例中吸收式热泵机组的结构示意图；

图3b为本实用新型第八种实施例中吸收式热泵机组的结构示意图；

图3c为本实用新型第九种实施例中吸收式热泵机组的结构示意图；

图4a为本实用新型第十种实施例中吸收式热泵机组的结构示意图；

图4b为本实用新型第十一种实施例中吸收式热泵机组的结构示意图；

图5为本实用新型第十二种实施例中吸收式热泵机组的结构示意图。

其中，图1a至图5中：

高温发生器1、吸收器2、蒸发器3、冷凝器4、低温发生器5、温水热交换器6、流量调节阀7、凝水热交换器8、凝水调节阀9、第一调节阀71、第二调节阀72。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

吸收式热泵机组根据发生器数量不同可以是单效或者双效或者三效或者其他数量的多效形式，本文以热泵机组为双效机组为例继续介绍技术方案和技术效果。

请参考图1a至图4b，其中，图1a至图1c三实施例结构基本相同，主要区别在于：高温蒸汽的最终流入部件不同；图2a至图2c三实施例结构基本相同，主要区别在于：流出凝水热交换器的高温蒸汽凝水的最终流入部件不同；图3a至图3c三实施例结构基本相同，主要区别在于高温蒸汽凝水的最终流入部件以及调节阀的安装位置。图 4a和图4b为流量调节阀安装于热水管路，且二者区别在于：一者温水热交换器处于高温发生器外部，另一者温水热交换器处于高温发生器内部。

本实用新型提供了一种吸收式热泵机组，其包括发生器、低温发生器5、冷凝器4、吸收器2和蒸发器3，其中以上部件之间的连接关系与现有技术相同，吸收式热泵机组可以为单效或者双效或者三效或者三效以上热泵机组，以上机组的划分主要是根据机组中发生器的数量而言的，单效吸收式热泵机组包括一个发生器，双效吸收式热泵包括一个高温发生器和一个低温发生器，N效吸收式机组包括一个高温发生器、N-2个中温发生器和低温发生器，其中N大于等于3。本文主要以双效式热泵机组为例，继续介绍技术方案和技术效果。

对于双效吸收式热泵机组而言，发生器包括高温发生器1和低温发生器5，机组工作原理为：蒸发器3中的冷凝水吸收热源(废热水) 的热量后(余热回收过程)，蒸发成冷剂蒸汽进入吸收器2，吸收器2 中的溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽变成稀溶液，同时放出吸收热，该吸收热加热热水，使热水温度升高得到制热效果。而稀溶液由溶液泵送往发生器，被工作蒸汽(热水)加热浓缩成浓溶液返回至吸收器2。浓缩过程产生的冷剂蒸汽进入低温发生器5的管程内，经换热后管内形成的蒸汽凝水再进入冷凝器4，同时因低温发生器5管外也将一部分稀溶液浓缩，浓缩过程产生的冷剂蒸汽也进入冷凝器4，两股冷剂凝水继续加热热水，使其温度进一步升高得到最终制热效果，此时冷剂蒸汽也凝结成冷剂水进入蒸发器3进入下一个循环，如此反复循环。

本实用新型中的吸收式热泵机组还进一步包括温水热交换器6，温水热交换器6包括热水换热管道，热水换热管道的进口连通冷凝器 4的热水出口，这样工作时，由冷凝器4流出的部分或者全部热水流经热水换热管道与发生器中的部分高温蒸汽进行换热后流至机组的热水出口总管。优选的，由冷凝器4流出的部分或者全部热水流经热水换热管道与高温发生器(最高一级发生器)中的部分高温蒸汽进行换热后流至机组的热水出口总管。

当然对于三效或者三效以上吸收式热泵机组，由冷凝器流出的部分或者全部热水流经热水换热管道也可以与中温发生器中部分蒸汽进行换热后流至机组的热水出口总管。

也就是说，经冷凝器4加热后的热水，部分或者全部再流经温水热交换器6与高温发生器1内产生的部分高温蒸汽进行再次换热，被加热后再流至机组的热水出口总管。

其中图1a至图3c中示出了经冷凝器4加热后的热水全部流经温水热交换器6，进一步与高温发生器1流出的高温蒸汽换热的具体实施方式。

图4a、图4b中示出了经冷凝器4加热后的热水部分流经温水热交换器6，进一步与高温发生器1流出的高温蒸汽换热的具体实施方式。

本实用新型中的吸收式热泵机组热水经过吸收器2和冷凝器4加热后，可以再通过温水热交换器6的进一步加热，从而达到客户设定热水出口目标值的要求。当用户所需的热水出口温度较低时热泵固定为双效运转模式，性能系数较高；当用户所需的热水出口温度较高时，热泵由双效模式变更至单双效复合运转模式，其性能系数介于单效和双效之间，性能系数也较高，进而满足客户热水条件为变工况的需求，大大提高了吸收式热泵机组应用灵活性。

为了实现自动化控制，吸收式热泵机组还可以进行如下设置。

在一种具体实施例中，吸收式热泵机组还可以包括流量调节阀7，用于根据外界所需热水出口温度调节流过温水热交换器6的高温蒸汽的流量或者流过温水热交换器6的热水量。即流量调节阀7可以根据热水出口温度等信号对凝水量进行调节，以便调节温水热交换器6的换热量负荷，从而达到客户设定热水出口目标值的要求。

也就是说，流量调节阀7可以调节通过温水换热器的高温蒸汽量，如图1a至图3c，也可以调节通过温水换热器的热水量，如图4a、图 4b。

以流量调节阀7调节高温蒸汽的流量为例继续介绍技术效果。图2a中流量调节阀7设置于温水热交换器6的高温蒸汽的出口管路。

当用户所需的热水出口温度较低时(如低于60℃)，流量调节阀7 关闭，热泵固定为双效运转模式，性能系数较高，大约稳定在2.3左右；当用户所需的热水出口温度较高时(如60℃～90℃)，流量调节阀 7随温度的升高而开启进行调节，热泵由双效模式变更至单双效复合运转模式，其性能系数介于单效和双效之间，性能系数也较高，大约稳定在1.7～2.3左右。当单效和双效模式所耗驱动热源比例相同时，性能系数大约稳定在1.9左右。此种设计融合了单效与双效热泵技术，可以实现在不同的热水出口温度下，始终保持热泵的高性能系数运转，达到节能目的。

具体地，温水热交换器6的高温蒸汽的出口可以直接或者间接连接高温发生器1，或者蒸发器3，或者冷凝器4。也就是说，经温水热交换器6换热后的高温蒸汽最终流至高温发生器1、蒸发器3或者冷凝器4。

图1a至图1c中给出了温水热交换器6的高温蒸汽出口直接连接高温发生器1、蒸发器3、冷凝器4的实施方式。

图2a至图3c中示出了温水热交换器6的高温蒸汽出口间接连接高温发生器1、蒸发器3、冷凝器4的实施方式。

进一步地，上述各实施例中吸收式热泵机组还可以包括凝水热交换器8，凝水热交换器8设置于温水热交换器6的下游，凝水热交换器8的两个换热进口分别与机组的热水管路、温水热交换器6的高温蒸汽出口连通，经温水热交换器6的换热后的高温蒸汽在凝水热交换器8中进一步与机组的部分一次热水或者二次热水进行换热。

需要说明的是，一次热水是指流入机组还未流进吸收器2的初始温度热水；二次热水是指初始温度热水经机组部件(例如吸收器2) 加热后的中温热水。

如图2a至图2c所示，蒸发器3中的冷剂水吸取废热水的热量后 (即余热回收过程)，蒸发成冷剂蒸汽进入吸收器2。吸收器2中溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽变成稀溶液，同时放出吸收热，该吸收热加热热水，使热水温度升高得到制热效果。而稀溶液由溶液泵送往发生器，被工作蒸汽(热水)加热浓缩成浓溶液返回到吸收器2。高温发生器1 中浓缩过程产生的冷剂蒸汽一部分进入低温发生器5的管程内，经换热后管内形成的蒸汽凝水再进入冷凝器4，同时因低温发生器5管外也将一部分稀溶液浓缩，浓缩过程产生的冷剂蒸汽也进入冷凝器4，两股冷剂凝水继续加热热水，使其温度进一步升高得到第一阶段的制热效果；高温发生器1中浓缩过程产生的另一部分冷剂蒸汽进入温水热交换器6中，通过与初始或升温后的热水换热冷凝后返回图2a和图 2c的冷凝器4中，或图2b的蒸发器3中。此时在冷凝器4中冷剂蒸汽也凝结成冷剂水进入蒸发器3进入下一个循环，如此反复循环，从而形成了一个完整的工艺流程。

凝水热交换器8的存在，消除了蒸汽凝水的闪发，使得发生出的冷剂全部进入到有效的热泵吸收循环中，避免了无效冷剂，使得节能效果在配置一定的情况下达到最大。

请参考图3a至3c，在另一种具体实施方式中，凝水热交换器8 与以上实施例的设置位置相同，设置于温水热交换器6的下游，不同的是：凝水热交换器8的两个换热进口分别与机组的热源水管路、温水热交换器6的高温蒸汽出口连通，经温水热交换器6的换热后的高温蒸汽在凝水热交换器8中进一步与部分一次热源水或者二次热源水进行换热。

需要说明的是，本文中所述的一次热源水是指还未进入机组中各部件进行换热的初始温度的热源水，即换热前的初始热源水；二次热源水是指经过机组换热后的热源水；如图3a所示，其中还未进入蒸发器3之前的热源水称为一次热源水；经过蒸发器3换热后的热源水为二次热源水。

高温发生器1中浓缩过程产生的另一部分冷剂蒸汽进入温水热交换器6中，通过与初始或降温后的热源水换热冷凝后再经流量调节阀 7后返回图3a的冷凝器4中，或图3b和图3c的蒸发器3中。此时在冷凝器4中冷剂蒸汽也凝结成冷剂水进入蒸发器3进入下一个循环，如此反复循环，从而形成了一个完整的工艺流程。流量调节阀7可以根据热水出口温度等信号调节温水热交换器6的换热量负荷，从而达到客户设定热水出口目标值的要求。凝水热交换器8的存在，不但消除蒸汽凝水的闪发，使得发生出的冷剂全部进入到有效的热泵吸收循环中，且使得换热后的蒸汽凝水温度进一步降低，热源水侧换热量增大，通过热泵运转获得的热水热量增大，节能效果进一步增大。

经凝水热交换器8换热后的一次热源水(换热前热源水)或者部分二次热源水(换热后的热源水)流至机组的热源水出口总管。

其中，机组还可以进一步包括凝水调节阀9，凝水调节阀9用于调节进入凝水热交换器8的热水量或者热源水量，其可以设于凝水热交换器8的热水进口管路或者热源水进口管路，如图2a至图2c、图 3a和图3b，也可以设置于与热水或者热源水的主管路，通过控制主管路中热水或者热源水的流量实现控制进入凝水热交换中的热水量或者热源水量，如图3c。

请参考图4b，该实施例中，温水热交换器6可以内置于高温发生器1的内部，冷凝器4中的热水部分或者全部流经温水热交换器6与高温发生器1内部的高温蒸汽进行换热，换热后流出高温发生器1内部。该实施例中温水热交换器6的结构比较简单，机组占用空间较小。

当然，温水热交换器6还可以位于高温发生器1的外部，温水热交换器6的高温蒸汽进口通过管路连接高温发生器1的高温蒸汽出口，如图1a至图4a所示。

该实施例中温水热交换器6相对独立，便于维修和维护。

上述各实施例中，蒸发器3和吸收器2数量可以是单段式或双段式或其他数量组合的多段式。

同样，蒸发器3和吸收器2布置形式可以是上下、左右、左中右或其他各种形式。低温发生器5和冷凝器4的布置形式也可以是是上下、左右或其他各种形式。高温发生器1的形式可以是燃油燃气型，也可以是蒸汽型，也可以是烟气型，还可以是温水型等其他形式的高温发生器1。本文图中以烟气型为例进行的介绍。

此外，请参考图5，在上述发明思路的启示下，本实用新型还提供了另一种吸收式热泵机组，包括高温发生器、低温发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器；该机组还包括温水热交换器，温水热交换器设置于高温发生器和低温发生器之间，高温发生器内的高温蒸汽经温水热交换器与冷凝器流出的部分或者全部热水换热后进入低温发生器。

具体地，冷凝器的热水出口管路包括主管路和支管路，主管路上设置有第一调节阀71，支管路上设置有第二调节阀72，主管路连通热水出口总管，支管路连通温水热交换器，支管路中的热水进入温水热交换器与高温蒸汽进行换热后，再流入热水出口总管。

该实施方式中，蒸发器3中的冷剂水吸取废热水的热量后(即余热回收过程)，蒸发成冷剂蒸汽进入吸收器2。吸收器2中溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽变成稀溶液，同时放出吸收热，该吸收热加热热水，使热水温度升高得到制热效果。而稀溶液由溶液泵送往发生器1，被工作蒸汽(热水)加热浓缩成浓溶液返回到吸收器2。高温发生器1 中浓缩过程产生的冷剂蒸汽全量进入温水热交换器6中，通过与升温后的热水换热冷凝后返回低温发生器5中。低温发生器5的管程内，经换热后管内形成的蒸汽凝水再进入冷凝器4，同时因低温发生器5 管外也将一部分稀溶液浓缩，浓缩过程产生的冷剂蒸汽也进入冷凝器 4，两股冷剂凝水继续加热热水，使其温度进一步升高得到第一阶段的制热效果进入此时在冷凝器4中冷剂蒸汽也凝结成冷剂水进入蒸发器 3进入下一个循环，如此反复循环，从而形成了一个完整的工艺流程。第一调节阀71和第二调节阀72可以根据热水出口温度等信号对凝水量进行调节，以便调节温水热交换器6的换热量负荷，从而达到客户设定热水出口目标值的要求。

上述各实施例中，蒸发器3和吸收器2数量可以是单段式或双段式或其他数量组合的多段式。

同样，蒸发器3和吸收器2布置形式可以是上下、左右、左中右或其他各种形式。低温发生器5和冷凝器4的布置形式也可以是是上下、左右或其他各种形式。高温发生器1的形式可以是燃油燃气型，也可以是蒸汽型，也可以是烟气型，还可以是温水型等其他形式的高温发生器1。本文图中以烟气型为例进行的介绍。

以上对本实用新型所提供的一种吸收式热泵机组进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。