模块化梯级提热规模供热空气能源站系统的制作方法

本实用新型涉及供热领域，特别是涉及一种用于回收利用空气能的供热系统。

背景技术：

在国家对环保越来越重视的背景下，采用清洁的供热方式供热成为供热的发展趋势。空气能由于无处不在，取之不尽、用之不竭，采用空气能供热的空气源热泵供热技术成为清洁供热的主要方式之一，但传统空气源热泵技术存在以下问题：

1)应用环境温度受限，涡旋式一般适用环境温度为-25℃以上，单机双级螺杆式适用环境温度-35℃以上；

2)空气源热泵目前供水温度通常为40-55℃，不能用于一些供热温度要求较高(如80-90℃)的场所；

3)北方地区采用传统空气源供热，环境温度越低，供热需求负荷越大；但相反环境温度越低，空气源热泵供热能力衰减越厉害，供需矛盾突出，供热得不到保证。

4)单台供热能力较小，涡旋式一般单台最大制热量100kW以下，单机双级螺杆式单台最大制热量350kW以下；

5)空气源热泵除霜需要停止运行，从而供热中断，供热不连续，影响用户用热。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种供热能力大、供水温度高、供热能效高、供热连续性好、占地面积小、噪音小、组合灵活、安装简便以及适用范围广的模块化梯级提热规模供热空气能源站系统。

本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统，包括一级提热系统、二级提热系统、中间介质循环管道和用户侧循环管道，所述一级提热系统包括至少一个一级提热模块，所述一级提热模块包括至少一个一级提热单元，所述一级提热单元包括通过一级循环管道依次连接的空气取热器、一级压缩机、一级冷凝器和一级膨胀阀，所述二级提热系统包括至少一个二级提热模块，所述二级提热模块包括至少一个二级提热单元，所述二级提热单元包括通过二级循环管道依次连接的二级蒸发器、二级压缩机、二级冷凝器和二级膨胀阀，所述中间介质循环管道依次连接所述一级冷凝器和所述二级蒸发器，所述用户侧循环管道依次连接所述二级冷凝器和用户，所述中间介质循环管道和用户侧循环管道上分别设置有水泵。

本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统，其中所述一级冷凝器以并联的方式连接在所述中间介质循环官道上，所述二级蒸发器以并联的方式连接在所述中间介质循环管道上。

本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统，其中所述二级冷凝器以并联或串联的方式连接在所述用户侧循环管道上。

本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统，其中所述空气取热器包括相互连接的风机和换热器，所述风机吹动空气流经换热器并与换热器内的一级循环工质发生热交换。

本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统，其中所述中间介质循环管道上连接有水箱。

本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统，其中所述用户侧循环管道上连接有蓄热装置。

本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统，其中所述一级冷凝器、二级蒸发器和二级冷凝器的数量均设为一个。

本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统，其中所述一级冷凝器的数量设为两个，所述二级蒸发器和二级冷凝器的数量均设为一个，两个所述一级冷凝器并联布置。

本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统，其中所述一级冷凝器的数量设为三个，所述二级蒸发器和二级冷凝器的数量均设为一个，三个所述一级冷凝器并联布置。

本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统，其中所述一级冷凝器的数量设为三个，所述二级蒸发器和二级冷凝器的数量均设为两个，三个所述一级冷凝器并联布置，两个所述二级蒸发器并联布置，两个所述二级冷凝器并联或串联布置。

本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统与现有技术不同之处在于本实用新型采用了一级提热系统和二级提热系统，一级提热系统中的空气取热器将空气中的热量热交换到一级循环工质中，一级循环工质在一级冷凝器中与中间循环管道中的中间循环介质发生热交换，中间循环介质在二级蒸发器中与二级循环管道中的二级循环工质发生热交换，二级循环工质在二级冷凝器中与用户侧循环管道中的水进行热交换，能够为用户提供45℃-90℃的热水，可以满足不同场所的用热需求。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统实施例三的结构示意图；

图4为本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统实施例四的结构示意图；

图5为本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统实施例五的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，并结合图2-5所示，本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统包括一级提热系统、二级提热系统、中间介质循环管道和用户侧循环管道，所述一级提热系统包括至少一个一级提热模块，所述一级提热模块包括至少一个一级提热单元，所述一级提热单元包括通过一级循环管道依次连接的空气取热器3、一级压缩机4、一级冷凝器6和一级膨胀阀5，所述二级提热系统包括至少一个二级提热模块，所述二级提热模块包括至少一个二级提热单元，所述二级提热单元包括通过二级循环管道依次连接的二级蒸发器9、二级压缩机10、二级冷凝器12和二级膨胀阀11，所述中间介质循环管道依次连接所述一级冷凝器6和所述二级蒸发器9，所述用户侧循环管道依次连接所述二级冷凝器12和用户，所述中间介质循环管道和用户侧循环管道上分别设置有水泵7。

当一级冷凝器6和二级蒸发器9的数量均设为两个及以上时，一级冷凝器6以并联的方式连接在所述中间介质循环官道上，二级蒸发器9也以并联的方式连接在所述中间介质循环管道上。

当二级冷凝器12的数量设为两个及以上时，二级冷凝器12以并联或串联的方式连接在所述用户侧循环管道上。

空气取热器3包括相互连接的风机1和换热器2，所述风机1吹动空气流经换热器2并与换热器2内的一级循环工质发生热交换。

中间介质循环管道上连接有水箱8，其主要作用是平衡一级提热系统与二级提热系统之间的流量与温度，对一级提热系统的流量与温度变化起到缓冲作用。

用户侧循环管道上连接有蓄热装置13，其可以采用蓄热水箱或相变蓄热材料，其主要作用是蓄热，室外气温较高用热量较小时，将热量蓄存起来，当室外气温较低用热量较大时，蓄热装置13输出热量供热，以起到“移峰填谷”的作用。

本实用新型采用了一级提热系统和二级提热系统，一级提热系统中的空气取热器3将空气中的热量热交换到一级循环工质中，一级循环工质在一级冷凝器6中与中间循环管道中的中间循环介质发生热交换，中间循环介质在二级蒸发器9中与二级循环管道中的二级循环工质发生热交换，二级循环工质在二级冷凝器12中与用户侧循环管道中的水进行热交换，能够为用户提供45℃-90℃的热水，可以满足不同场所的用热需求。

一级提热单元的具体原理如下：室外空气在风机1的作用下，将低温空气(如-35℃)引入空气取热器3中，与一级循环工质进行换热，将热量置换给一级循环工质，一级循环工质由液态变为气态，气态一级循环工质进入压缩机，经过压缩机的做功，变为高温高压气态一级循环工质，然后进入冷凝器，冷凝器与中间循环介质(如5℃)在冷凝器中进行换热，将中间循环介质温度升高(如升高至10℃)，然后一级循环工质由气态变为液态，经一级膨胀阀5减压，变为低温低压液态一级循环工质，然后再进入空气取热器3中，完成整个循环。

二级提热单元的内部循环与一级提热单元内部循环原理一样，区别点仅在于二级循环工质吸收的是中间循环介质的热量，而在一级提热单元中，一级循环工质吸收的是空气中的热量。

空气取热器3内包括风机1与翅片换热器2两部分，风机1形式不限于轴流风机，离心风机等，且风机1可以变频，以实现单个模块的风量变化，最终实现取热量变化。

一级压缩机4的形式主要有涡旋式和螺杆式两种形式，但不限于此两种形式。

二级提热系统所用二级压缩机10形式，可以是涡旋式、螺杆式和离心式，可以是全封闭式、半封闭式和开启式等，可以是单级压缩也可以是双级或多级压缩机；根据所采用的压缩机形式的不同，提供的供水温度范围为45-90℃，可以满足不同场所的用热需求。

一级提热系统的多个模块采用集中的控制系统，可以控制单个模块轮流依次除霜，避免同时除霜导致中间循环介质温度出现大幅度波动，从而影响二级提热系统的供热稳定性。

中间循环介质可以是水、防冻液等。

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一

如图1所示，本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统中的一级冷凝器6、二级蒸发器9和二级冷凝器12的数量均设为一个。此时，一级提热系统只有一个一级提热模块，一级提热模块只有一个一级提热单元，即一个一级提热单元组成一个一级提热模块。二级提热系统也是只有一个二级提热模块，二级提热模块只有一个二级提热单元，即一个二级提热单元组成一个二级提热模块。

实施例二

如图2所示，本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统中的一级冷凝器6的数量设为两个，二级蒸发器9和二级冷凝器12的数量均设为一个。其中两个一级冷凝器6并联布置。

在本实施例中，一级提热系统可以由一个一级提热模块组成，也可以由两个一级提热模块组成。当一级提热系统由一个一级提热模块组成时，那么一级提热模块由两个一级提热单元组成；当一级提热系统由两个一级提热模块组成时，那么一级提热模块由一个一级提热单元组成。

二级提热系统只有一个二级提热模块，二级提热模块只有一个二级提热单元，即一个二级提热单元组成一个二级提热模块。

实施例三

如图3所示，本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统中的一级冷凝器6的数量设为三个，所述二级蒸发器9和二级冷凝器12的数量均设为一个。其中三个一级冷凝器6并联布置。

在本实施例中，一级提热系统可以由一个、两个或三个一级提热模块组成。当一级提热系统由一个一级提热模块组成时，那么一级提热模块由三个一级提热单元组成。当一级提热系统由两个一级提热模块组成时，那么其中一个一级提热模块由两个一级提热单元组成，另一个一级提热模块由一个一级提热单元组成。当一级提热模块由三个一级提热模块组成时，那么一个一级提热模块由一个一级提热单元组成。

二级提热系统只有一个二级提热模块，二级提热模块只有一个二级提热单元，即一个二级提热单元组成一个二级提热模块。

实施例四

如图4所示，本实用新型模块化梯级提热规模供热空气能源站系统中的一级冷凝器6的数量设为三个，所述二级蒸发器9和二级冷凝器12的数量均设为两个。其中三个一级冷凝器6并联布置，两个二级蒸发器9和二级冷凝器12均并联布置。

在本实施例中，一级提热系统可以由一个、两个或三个一级提热模块组成。当一级提热系统由一个一级提热模块组成时，那么一级提热模块由三个一级提热单元组成。当一级提热系统由两个一级提热模块组成时，那么其中一个一级提热模块由两个一级提热单元组成，另一个一级提热模块由一个一级提热单元组成。当一级提热模块由三个一级提热模块组成时，那么一个一级提热模块由一个一级提热单元组成。

二级提热系统可以由一个二级提热模块组成，也可以由两个二级提热模块组成。当二级提热系统由一个二级提热模块组成时，那么二级提热模块由两个二级提热单元组成；当二级提热系统由两个二级提热模块组成时，那么二级提热模块由一个二级提热单元组成。

实施例五

如图5所示，本实施例与实施例四的区别仅在于：两个二级冷凝器12串联布置。

本实用新型的优点如下：

(1)供热能力大：通过多模块自由的组合，集中控制，实现了空气能的规模化供热。

(2)适用范围广：本实用新型通过梯级提热，降低了低环境温度条件下传统空气源热泵技术的衰减，能够适用于环境温度-35℃以上，基本满足我国所有地区气候条件下都能使用。

(3)占地面积小、安装简便：多个一级提热单元组成取热模块，取热模块工厂内高度集成，减少工程施工工程量和难度，同时也减少了占地面积。

(4)噪音小：一级提热系统，每个模块独立降噪设计；二级提热系统可以置于机房内降噪，系统噪音小且可控。

(5)供热温度高：通过梯级提热，使空气能利用后温度最高可达到90℃，基本可以满足所有末端的供热需求。

(6)供热连续性好：通过集中控制一级提热系统的各个模块的除霜顺序，有组织、有次序地除霜，以使除霜对供热的影响降至最低。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。