专利名称：一种双级压缩式热泵型换热机组的制作方法
技术领域：
本实用新型属于能源技术领域，特别涉及一种双级压缩式热泵型换热机组。
背景技术：
随着经济发展和城市规模的快速扩张，城市容积率大大提高，原有供热管网所负 责的供热区域的供热负荷的需求迅猛增长，按照原有的管网供回水温差进行供热，难以满 足需求。在满足二次网供热参数要求的前提下，如何增大一次网热水供回水温差以提高一 次网热负荷输配能力是一项急需解决重要课题。现有的热力站空间比较小，开发结构紧凑、 体积小的换热机组是一次网大温差供热技术推广的关键。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种双级压缩式热泵型换热机组。一种双级压缩式热泵型换热机组，该装置由水水换热器、第一级压缩式热泵、第二 级压缩式热泵、连接管路及附件组成；第一级压缩式热泵包括第一压缩机、第一冷凝器、第一蒸发器、第一回热器、第一 膨胀阀；第一蒸发器、第一回热器、第一压缩机、第一冷凝器依次串联连接，所述第一冷凝器 与所述第一回热器串联后，再经第一膨胀阀与所述第一蒸发器相连；第一级热泵工质形成 独立的循环回路；第二级压缩式热泵包括第二压缩机、第二冷凝器、第二蒸发器、第二回热器、第二 膨胀阀；第二蒸发器、第二回热器、第二压缩机、第二冷凝器依次串联连接，所述第二冷凝器 与所述第二回热器串联后，再经第二膨胀阀与所述第二蒸发器相连；第二级热泵工质形成 独立的循环回路；所述装置中连接管路的水路系统分为一次网管路和二次网管路两部分；一次网管 路将水水换热器与第一级压缩式热泵的第一蒸发器以及第二级压缩式热泵的第二蒸发器 依次串联连接；二次网管路分两路，其中一路管路将第二冷凝器以及第一冷凝器依次串联 连接后，再与连接水水换热器的另一路管路汇合。可以在所述装置中增加过冷器、经济器。具体如下一、(1)所述装置中，可以在第一级压缩式热泵中增加第一过冷器，所述第一过冷 器串联在所述第一冷凝器与所述第一回热器之间；二次网管路的其中一路管路将所述第二 冷凝器与所述第一过冷器并联后再与所述第一冷凝器串联连接。(2)上述(1)的装置中，可在所述第二级压缩式热泵中增加第二经济器和第二调 节阀；所述第二经济器串联在所述第二冷凝器和所述第二回热器之间；所述第二冷凝器出 口管路分两路，一路经所述第二调节阀连接所述第二经济器的壳程后，与所述第二回热器 连接所述第二压缩机的管路汇合；另一路连接所述第二经济器的管程，再与所述第二回热 器连接。(3)上述(1)的装置中，可以在所述第二级压缩式热泵中增加第二过冷器、第二经济器和第二调节阀，所述第二冷凝器与所述第二过冷器和所述第二经济器依次串联后，再 与所述第二回热器连接；所述第二过冷器出口管路分两路，一路经所述第二调节阀连接所 述第二经济器的壳程后，与所述第二回热器连接所述第二压缩机的管路汇合；另一路连接 所述第二经济器的管程，再串联所述第二回热器；二次网管路的其中一路管路将所述第二 过冷器与所述第二冷凝器串联后，与所述第一过冷器并联，再与所述第一冷凝器串联连接。二、所述装置中，可以在所述第一级压缩式热泵中增加第一经济器和第一调节阀， 所述第一经济器串联在所述第一冷凝器和所述第一回热器之间；所述第一冷凝器出口管 路分两路，一路经所述第一调节阀连接所述第一经济器的壳程后，与所述第一回热器连接 所述第一压缩机的管路汇合；另一路连接所述第一经济器的管程，再与所述第一回热器连 接；可以在所述第二级压缩式热泵中增加第二经济器和第二调节阀；所述第二经济器 串联在所述第二冷凝器和所述第二回热器之间；所述第二冷凝器出口管路分两路，一路经 所述第二调节阀连接所述第二经济器的壳程后，与所述第二回热器连接所述第二压缩机的 管路汇合；另一路连接所述第二经济器的管程，再与所述第二回热器连接。上述双级压缩式热泵型换热机组中，热泵工质可采用R22、R134a或R410A中的任 意一种。本实用新型的有益效果为本实用新型涉及一种用于采暖、供热水的换热机组，也可用于太阳能或工业低温 余热的供热系统，特别是一种能够降低采暖系统的回水温度以便于高效、经济回收太阳能 或工业低温余热，同时还可大幅增大供热管网供回水温差的双级压缩式热泵型换热机组。 该双级压缩式热泵型换热机组，不仅可高效利用太阳能和工业低温余热和提高采暖系统的 输配能力，而且还具有结构紧凑、体积小、操作简单、易维护等优点。此外，还可替代热力站 的水水换热机组，提高集中供热系统的热网热负荷的输配能力。
图1是实施例1的双级压缩式热泵型换热机组示意图；图2是实施例2的双级压缩式热泵型换热机组示意图；图3是实施例3的双级压缩式热泵型换热机组示意图；图4是实施例4的双级压缩式热泵型换热机组示意图；图中标号1-第一压缩机；2-第一冷凝器；3-第一蒸发器；4-第一回热器；5-第一过冷器； 6-第一膨胀阀；7-第二压缩机；8-第二冷凝器；9-第二蒸发器；10-第二回热器；11-第一 经济器；12-第二膨胀阀；13-第二调节阀；14-第二过冷器；15-调节阀；16-水水换热器； 17-第二经济器；18-第一调节阀；19-第一压缩式热泵；20-第二压缩式热泵。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明实施例1一种双级压缩式热泵型换热机组，如图1所示，该装置由水水换热器16、第一级压缩式热泵19、第二级压缩式热泵20、连接管路及附件组成；第一级压缩式热泵19包括第一压缩机1、第一冷凝器2、第一蒸发器3、第一回热器 4、第一膨胀阀6 ；第一蒸发器3、第一回热器4、第一压缩机1、第一冷凝器2依次串联连接， 所述第一冷凝器2与所述第一回热器4串联后，再经第一膨胀阀6与所述第一蒸发器3相 连；第一级热泵工质形成独立的循环回路；第二级压缩式热泵20包括第二压缩机7、第二冷凝器8、第二蒸发器9、第二回热器 10、第二膨胀阀12 ；第二蒸发器9、第二回热器10、第二压缩机7、第二冷凝器8依次串联连 接，所述第二冷凝器8与所述第二回热器10串联后，再经第二膨胀阀12与所述第二蒸发器 9相连；第二级热泵工质形成独立的循环回路；所述装置中连接管路的水路系统分为一次网管路和二次网管路两部分；一次网管 路将水水换热器16与第一级压缩式热泵19的第一蒸发器3以及第二级压缩式热泵21的 第二蒸发器9依次串联连接；二次网管路分两路，其中一路管路将第二冷凝器8以及第一冷 凝器2依次串联连接后，再与连接水水换热器16的另一路管路汇合。具体来说，一次网热水在水水换热器16内加热二次网热水，放热降温后，进入第 一压缩式热泵19的第一蒸发器3，被热泵工质冷却降温，同时热泵工质吸热蒸发，同理再进 入第二蒸发器9放热降温，如此通过蒸发器而连续放热降温，最后作为一次网回水，返回一 次网；二次网热水分两路，第一路二次网热水先进入第一冷凝器8吸收热泵工质蒸气潜 热而升温，再进入第一冷凝器2吸收热泵工质热量后升温，第二路二次网热水流经水水换 热器16，被一次网热水加热升温后，最后与来自第一冷凝器2的第一路二次网热水汇合后， 作为二次网供水，进入二次网。第一级压缩式热泵19的工质形成独立的循环回路，其热泵工质循环回路如下热 泵工质被第一压缩机1压缩成高压过热蒸气后，进入第一冷凝器2，被二次网热水冷凝成液 体后，直接进入第一回热器4被来自第一蒸发器3的工质蒸气冷却后，经由第一膨胀阀6节 流降压进入第一蒸发器3吸收一次网热水热量而蒸发，工质蒸气再经由第一回热器4返回 第一压缩机1，如此循环。第二级压缩式热泵20的工质形成独立的循环回路，其热泵工质循环回路如下热 泵工质被第二压缩机7压缩成高压过热蒸气后，进入第二冷凝器8，被二次网热水冷凝成液 体后，直接进入第二回热器10被来自第二蒸发器9的工质蒸气冷却后，经由第二膨胀阀12 节流降压进入第二蒸发器9吸收一次网热水热量而蒸发，工质蒸气再经由第二回热器10返 回第二压缩机7，如此循环。实施例2一种双级压缩式热泵型换热机组，如图2所示，在实施例1的装置的基础上，在所 述第一级压缩式热泵19中增加第一过冷器5，所述第一过冷器5串联在所述第一冷凝器2 与所述第一回热器4之间；二次网管路的其中一路管路将所述第二冷凝器8与所述第一过 冷器5并联后再与所述第一冷凝器2串联连接。并在所述第二级压缩式热泵20中增加第二经济器11和第二调节阀13 ；所述第二 经济器11串联在所述第二冷凝器8和所述第二回热器10之间；所述第二冷凝器8出口管 路分两路，一路经所述第二调节阀13连接所述第二经济器11的壳程后，与所述第二回热器10连接所述第二压缩机7的管路汇合；另一路连接所述第二经济器11的管程，再与所述第 二回热器10连接。具体来说，一次网热水流程同实施例1 ；二次网热水分两路，第一路二次网热水先 分两股分别进入第二冷凝器8和第一过冷器5吸收热泵工质蒸气潜热而升温，再汇合并进 入第一冷凝器2吸收热泵工质热量后升温，第二路二次网热水流经水水换热器16，被一次 网热水加热升温后，最后与来自第一冷凝器2的二次网热水汇合后，作为二次网供水，进入 二次网。第一级压缩式热泵19工质形成独立的循环回路，来自第一蒸发器3、第一回热器4 的工质蒸气被第一压缩机1压缩后，进入第一冷凝器2被来自二次网热水冷却，再进入第一 过冷器5被二次网回水冷却后，进入第一回热器4进行再次过冷，最后经第一膨胀阀6进入 第一蒸发器3吸收一次网热水热量后而蒸发，工质蒸气经回热器进入第一压缩机1，热泵工 质如此循环；第二级压缩式热泵20工质形成独立的循环回路，来自第二蒸发器9、第二回热器 10和第二经济器11的汇合后的热泵工质进入第二压缩机7，被压缩后，进入第二冷凝器8， 被二次网热水冷却，变成液体，其中小部分工质经第二调节阀13降压后，进入第二经济器 11，冷却另一部热泵工质液体，从而实现过冷度较大，减少节流过程的不可逆损失，被过冷 的热泵工质液体再进入第二回热器10，被来自第二蒸发器9的工质蒸气再次冷却，实现二 次过冷，再经由第二膨胀阀12节流降压后，进入第二蒸发器9，吸收一次网热水热量后而蒸 发，工质蒸气经由第二回热器10与来自第二经济器11的工质汇合进入第二压缩机7，热泵 工质如此循环。实施例3一种双级压缩式热泵型换热机组，如图3所示，在实施例1的装置的基础上，在所 述第一级压缩式热泵19中增加第一过冷器5，所述第一过冷器5串联在所述第一冷凝器2 与所述第一回热器4之间；二次网管路的其中一路管路将所述第二冷凝器8与所述第一过 冷器5并联后再与所述第一冷凝器2串联连接。并在所述第二级压缩式热泵20中增加第二过冷器14、第二经济器11和第二调节 阀13，所述第二冷凝器8与所述第二过冷器14和所述第二经济器11依次串联后，再与所述 第二回热器10连接；所述第二过冷器14出口管路分两路，一路经所述第二调节阀13连接 所述第二经济器11的壳程后，与所述第二回热器10连接所述第二压缩机7的管路汇合；另 一路连接所述第二经济器11的管程，再串联所述第二回热器10 ；二次网管路的其中一路管 路将所述第二过冷器14与所述第二冷凝器8串联后，与所述第一过冷器5并联，再与所述 第一冷凝器2串联连接。具体来说，一次网热水流程同实施例1 ；二次网的第一路热水在进入第二冷凝器8 之前，先在第二过冷器14内冷却热泵工质液体，其余与实施例2相同。第二级压缩式热泵20的工质在第二冷凝器8冷凝成液体后，进入第二过冷器14 被二次网热水冷却，然后再进入第二经济器11，工质其它流程均与实施例2相同。实施例4一种双级压缩式热泵型换热机组，如图4所示，在实施例1的装置的基础上，在所 述第一级压缩式热泵19中增加第一经济器17和第一调节阀18，所述第一经济器17串联在所述第一冷凝器2和所述第一回热器4之间；所述第一冷凝器2出口管路分两路，一路经所 述第一调节阀13连接所述第一经济器17的壳程后，与所述第一回热器4连接所述第一压 缩机1的管路汇合；另一路连接所述第一经济器17的管程，再与所述第一回热器4连接；并在所述第二级压缩式热泵20中增加第二经济器11和第二调节阀13 ；所述第二 经济器11串联在所述第二冷凝器8和所述第二回热器10之间；所述第二冷凝器8出口管 路分两路，一路经所述第二调节阀13连接所述第二经济器11的壳程后，与所述第二回热器 10连接所述第二压缩机7的管路汇合；另一路连接所述第二经济器11的管程，再与所述第 二回热器10连接。具体来说，一次网热水流程和二次网热水流程均同实施例1 ；第一级压缩式热泵19工质形成独立的循环回路，其热泵工质循环回路如下来自 第一蒸发器3、第一回热器4和第一经济器17的工质蒸气被第一压缩机1压缩后，进入第一 冷凝器2被二次网热水冷凝成液体后，分两路，一路工质液体进入第一经济器17内的换热 器内，另一路工质液体经第一调节阀18降压后进入第一经济器17内，冷却第一经济器的换 热器内的工质液体，过冷后的工质液体经由第一回热器4再次向工质蒸气放热而冷却后， 通过第一膨胀阀6的节流降压进入第一蒸发器3，吸收一次网热水热量而蒸发，最后经由第 一回热器4与来自第一经济器17的工质蒸气一起进入第一压缩机1，如此循环。第二级压缩式热泵20工质形成独立的循环回路，其热泵工质循环回路如下来自 第二蒸发器9、第二回热器10和第二经济器11的工质蒸气被第二压缩机7压缩后，进入第 二冷凝器8被二次网热水冷凝成液体后，分两路，一路工质液体进入第二经济器11内的换 热器内，另一路工质液体经第二调节阀13降压后进入第二经济器内，冷却第二经济器的换 热器内的工质液体，过冷后的工质液体经由第二回热器10再次向工质蒸气放热而冷却后， 通过第二膨胀阀12的节流降压进入第二蒸发器9，吸收一次网热水热量而蒸发，最后经由 第二回热器10与来自第二经济器11的工质蒸气一起进入第二压缩机7，如此循环。以上实施例所述的双级压缩式热泵型换热机组中，可采用的热泵工质为R22、 R134a或R410A中的任意一种。
权利要求1.一种双级压缩式热泵型换热机组，其特征在于，该装置由水水换热器(16)、第一级 压缩式热泵(19)、第二级压缩式热泵(20)、连接管路及附件组成；第一级压缩式热泵(19)包括第一压缩机(1)、第一冷凝器O)、第一蒸发器(3)、第一 回热器G)、第一膨胀阀(6)；第一蒸发器(3)、第一回热器0)、第一压缩机(1)、第一冷凝 器(2)依次串联连接，所述第一冷凝器( 与所述第一回热器(4)串联后，再经第一膨胀阀 (6)与所述第一蒸发器C3)相连；第一级热泵工质形成独立的循环回路；第二级压缩式热泵00)包括第二压缩机(7)、第二冷凝器(8)、第二蒸发器(9)、第二回 热器(10)、第二膨胀阀(1 ；第二蒸发器(9)、第二回热器(10)、第二压缩机(7)、第二冷凝 器(8)依次串联连接，所述第二冷凝器(8)与所述第二回热器(10)串联后，再经第二膨胀 阀(1 与所述第二蒸发器(9)相连；第二级热泵工质形成独立的循环回路；所述装置中连接管路的水路系统分为一次网管路和二次网管路两部分；一次网管路将 水水换热器(16)与第一级压缩式热泵(19)的第一蒸发器(3)以及第二级压缩式热泵 的第二蒸发器(9)依次串联连接；二次网管路分两路，其中一路管路将第二冷凝器(8)以及 第一冷凝器( 依次串联连接后，再与连接水水换热器(16)的另一路管路汇合。
2.根据权利要求1所述的双级压缩式热泵型换热机组，其特征在于，所述第一级压缩 式热泵(19)还包括第一过冷器(5)，所述第一过冷器(5)串联在所述第一冷凝器( 与所 述第一回热器(4)之间；二次网管路的其中一路管路将所述第二冷凝器(8)与所述第一过 冷器( 并联后再与所述第一冷凝器O)串联连接。
3.根据权利要求2所述的双级压缩式热泵型换热机组，其特征在于，所述第二级压缩 式热泵00)还包括第二经济器(11)和第二调节阀(1 ；所述第二经济器(11)串联在所 述第二冷凝器(8)和所述第二回热器(10)之间；所述第二冷凝器(8)出口管路分两路，一 路经所述第二调节阀(1 连接所述第二经济器(11)的壳程后，与所述第二回热器(10)连 接所述第二压缩机(7)的管路汇合；另一路连接所述第二经济器(11)的管程，再与所述第 二回热器(10)连接。
4.根据权利要求2所述的双级压缩式热泵型换热机组，其特征在于，所述第二级压缩 式热泵00)还包括第二过冷器(14)、第二经济器(11)和第二调节阀(13)，所述第二冷凝 器(8)与所述第二过冷器(14)和所述第二经济器(11)依次串联后，再与所述第二回热器 (10)连接；所述第二过冷器(14)出口管路分两路，一路经所述第二调节阀(1 连接所述 第二经济器(11)的壳程后，与所述第二回热器(10)连接所述第二压缩机(7)的管路汇合； 另一路连接所述第二经济器(11)的管程，再串联所述第二回热器(10) ；二次网管路的其中 一路管路将所述第二过冷器(14)与所述第二冷凝器(8)串联后，与所述第一过冷器(5)并 联，再与所述第一冷凝器O)串联连接。
5.根据权利要求1所述的双级压缩式热泵型换热机组，其特征在于，所述第一级压缩 式热泵(19)还包括第一经济器(17)和第一调节阀(18)，所述第一经济器(17)串联在所述 第一冷凝器( 和所述第一回热器(4)之间；所述第一冷凝器( 出口管路分两路，一路经 所述第一调节阀(1 连接所述第一经济器(17)的壳程后，与所述第一回热器(4)连接所 述第一压缩机(1)的管路汇合；另一路连接所述第一经济器(17)的管程，再与所述第一回 热器⑷连接；所述第二级压缩式热泵00)还包括第二经济器(11)和第二调节阀(1 ；所述第二经济器(11)串联在所述第二冷凝器(8)和所述第二回热器(10)之间；所述第二冷凝器(8) 出口管路分两路，一路经所述第二调节阀(1 连接所述第二经济器(11)的壳程后，与所述 第二回热器(10)连接所述第二压缩机(7)的管路汇合；另一路连接所述第二经济器(11) 的管程，再与所述第二回热器(10)连接。
6.根据权利要求1至5任意一个权利要求所述的双级压缩式热泵型换热机组，其特征 在于，所述热泵工质为R22、R13^或R410A中的任意一种。
专利摘要本实用新型公开了属于能源技术领域的一种双级压缩式热泵型换热机组。该装置由水水换热器、双级压缩式热泵、连接管路及附件组成；所述装置中连接管路的水路系统分为一次网管路和二次网管路两部分；一次网管路将水水换热器与第一级压缩式热泵的第一蒸发器以及第二级压缩式热泵的第二蒸发器依次串联连接；二次网管路分两路，其中一路管路将第二冷凝器以及第一冷凝器依次串联连接后，再与连接水水换热器的另一路管路汇合。该双级压缩式热泵型换热机组，不仅可高效利用太阳能和工业低温余热和提高采暖系统的输配能力，还具有结构紧凑、体积小、操作简单、易维护等优点。此外，还可替代热力站的水水换热机组，提高集中供热系统的热网热负荷的输配能力。
文档编号F24D3/18GK201819296SQ201020551499
公开日2011年5月4日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者史永征, 孙方田, 李德英, 魏云霞 申请人:北京建筑工程学院