专利名称：一种梯级提升水温的热水热泵机组的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种用于提供生活热水或采暖热水的中高温热泵设备，特别是用于冷冻 水和冷却水侧霈要实现较大进、出口温差的场合。
技术背景目前，大型热泵机组已经广泛应用于公共建筑的集中空调系统，这类热泵一般采用水 —水热泵，其技术已经比较成熟。对于采用地下水或地表水为低温热源的热泵供热系统，供 水温度一般需要高于55'C，但对于一般使用的热泵来讲，会导致冷凝压力和蒸发压力差值 过大，系统的不可逆性大大增加，导致系统对能源的利用效率低下；同时， 一般热泵机组的 冷冻水和冷却水进出口温差小，仅为5'C左右，会造成水路系统的输配能耗增加，管路投资 偏大的问题。 实用新型内容本实用新型的目的是提出一种梯级提升水温的热水热泵机组，即提出一种能够将较低的 热水回水梯级加热到较高温度的热泵系统，以提高能源综合的利用效率，同时可以在冷热源 侧实现大温差、小流量的运行方式。本实用新型的技术方案如下一种梯级提升水温的热水热泵机组，其特征在于该机组至少由两台热泵单元组合而成， 每台热泵设备包括压縮机、蒸发器、膨胀阀和冷凝器，每台热泵制冷工质均按压縮机、冷凝 器、膨胀阀、蒸发器和压縮机的循环流程分别形成独立的循环回路；各台热泵设备的冷凝器 水路系统互相串联构成了多段串联壳管式换热器，即第一台热泵冷凝器水路的入口作为整个 机组的入口，最后一台热泵冷凝器水路的出口作为整个机组的出口；各台热泵设备的蒸发器 水路系统互相串联构成了多段串联的壳管式换热器，即最后一台热泵蒸发器水路的入口作为 整个机组的入口 ，第一台热泵蒸发器水路的出口作为整个机组的出口 。本实用新型最大的优点就是能够将较低的热水回水梯级加热到较高的温度，冷冻水则按 照与冷却水升温相反的方向梯级降温，热泵机组的冷却水、冷冻水回路均能够实现大温差、 小流量的运行方式，系统的综合能源利用效率大大提高，主要体现在第一，冷却水升温方 向与冷冻水的降温方向相反，降低了蒸发器和冷凝器的温差，减少了不可逆传热损失，机组 整体的性能系数得到提高；第二，采用热泵设备串联的方式，可以根据不同温升梯度段的工 况选取不同的热泵单元，保证每台热泵能够在其高效工况运行第三，采用温度梯级升降的 方式，可以生产出较高温度(〉55'C)的热水，同时还可以根据用户的用热要求，通过控制热 泵运行台数来调节热水出水温度；第四，冷冻水和冷却水的供、回水温差增大，降低了系统 的输配能耗以及管网统投资。
图1为两级串联梯级提升水温热水热泵机组实施例的流程示意图。 图2为三级串联梯级提升水温热水热泵机组实施例的流程示意图。图中la—第一级冷凝器；lb —第二级冷凝器；1C一第三级冷凝器；2a—第一级蒸发器； 2b—第二级蒸发器；2C —第三级蒸发器；3a—第一级压縮机；3b —第二级压縮机；3c —第三 级压縮机；4a—第一级膨胀阀；4b —第二级膨胀阀；4c一第三级膨胀阀。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体结构和工作过程作进一步的说明如图1所示，热泵机组由两台热泵单元组合而成，每台热泵单元均是由压縮机、冷凝器、 膨胀阀和蒸发器组成，分别通过管路连接成两个相互独立的制冷工质循环回路。两台热泵的 冷凝器相互串联成为一个管壳式换热器，即第二级冷凝器lb的进水口作为整个机组的冷却 水进水口，第二级冷凝器lb的出水口与第一级冷凝器la的进水口相连，第一级冷凝器la 的出水口作为整个机组的出水口，热水回水依次流经第二级冷凝器lb和第一级冷凝器la被 两级加热后送出；两台热泵的蒸发器相互串联成为一个管壳式换热器，即第一级蒸发器2a 的进水口作为整个机组的冷冻水进水口，第一级蒸发器2a的出水口与第二级蒸发器2b的进 水口相连，第二级蒸发器2b的出水口作为整个机组的出水口，冷水回水依次流经第一级蒸 发器2a和第二级蒸发器2b逐级降温后送出。如图2所示，热泵机组由三台热泵单元组合而成，每台热泵单元均是由压縮机、冷凝器、 膨胀阀和蒸发器组成，分别通过管路连接成三个相互独立的制冷工质循环回路。三台热泵的 冷凝器相互串联成为一个管壳式换热器，即第三级冷凝器lc的进水口作为整个机组的冷却 水进水口，第三级冷凝器lc的出水口与第二级冷凝器lb的进水口相连，第二级冷凝器lb 的出水口与第一级冷凝器la的进水口相连，第一级冷凝器la的出水口作为整个机组的出水 口，热水回水依次流经第三级冷凝器lc，第二级冷凝器lb和第一级冷凝器lc被逐级加热后 送出；三台热泵的蒸发器相互串联成为一个管壳式换热器，即第一级蒸发器2a的进水口作 为整个机组的冷冻水进水口 ，第一级蒸发器2a的出水口与第二级蒸发器2b的进水口相连， 第二级蒸发器2b的出水口与第三级蒸发器2c的进水口相连，第三级蒸发器2c的出水口作 为整个机组的出水口，冷水回水依次流经第一级蒸发器2a，第二级蒸发器2b和第三级蒸发 器2c逐级降温后送出。
权利要求1. 一种梯级提升水温的热水热泵机组，其特征在于该机组至少由两台热泵单元组合 而成，每台热泵单元包括压縮机、蒸发器、膨胀阀和冷凝器，每台热泵制冷工质均按压縮机、 冷凝器、膨胀阀、蒸发器和压縮机的循环流程分别形成独立的循环回路；各台热泵设备的冷凝器水路系统互相串联成为一个管壳式换热器，即第一台热泵冷凝器水路的入口作为整个机组的入口，最后一台热泵冷凝器水路的出口作为整个机组的出口；各台热泵设备的蒸发器水 路系统互相串联构成串联成为一个管壳式换热器，即最后一台热泵蒸发器水路的入口作为整 个机组的入口，第一台热泵蒸发器水路的出口作为整个机组的出口。
专利摘要一种梯级提升水温的热水热泵机组，属于一种将热水回水温度梯级提升的热水生产设备。本实用新型采用多台热泵单元组合的方式，每台热泵单元都有单独压缩机，冷凝器，膨胀阀和蒸发器，每台热泵设备的制冷工质分别形成单独的循环回路；各台热泵机组的冷凝器互相串联构成多段串联壳管式换热器，热水回水依次流经各个冷凝器被梯级升温后流出；蒸发器互相串联构成多段串联壳管式换热器，冷冻水回水与热水回水相反的流向流经各个凝汽器单元梯级降温后流出。本实用新型能够将热水回水逐级提升到需求的供水温度，可以满足生活热水和采暖的需求，并且能源综合利用效率高。
文档编号F25B30/06GK201037719SQ200720149298
公开日2008年3月19日 申请日期2007年5月25日 优先权日2007年5月25日
发明者林 付, 燕 刘, 张世钢, 肖常磊, 闯 陈 申请人:清华大学