热泵系统的制作方法

1.本发明涉及空调设备技术领域，具体而言，涉及一种热泵系统。


背景技术：

2.目前，现有的壳管式换热器包括主体、端盖以及隔板，其中，主体内具有多个独立设置的流道。端盖分别设置在主体的两端，一侧端盖上设置有进口和出口，且该端盖与主体之间设置有隔板，隔板将端盖与主体之间的分成独立设置的多个空腔。另一侧的端盖与主体之间具有连通腔。
3.现有技术中，在利用深层地热作为热泵系统热源的换热系统中，其采用大温差小流量的设计方式，在使用上述换热器时，由于换热器内管路流速低，其一般用于制热使用，如利用该换热器进行制冷，则会出现管路冻裂的情况发生，使系统无法正常运行。因此上述热泵系统无法满足换热要求。


技术实现要素：

4.本发明提供一种热泵系统，以解决现有技术中的热泵系统无法满足换热要求的问题。
5.本发明提供了一种热泵系统，该热泵系统包括：换热管路，换热管路具有供能端和耗能端；第一换热器和第二换热器，均设置在换热管路上，第一换热器和第二换热器均为壳管式换热器，壳管式换热器包括主体、端盖和控制管路，主体具有多个相互间隔设置的流道；端盖分别位于主体的两端，每个端盖与主体之间具有多个相互独立的空腔，每个空腔与对应的流道相互连通，且一个端盖上的其中一个空腔与另一个端盖上的两个空腔连通；壳管式换热器具有至少两个连通口，连通口设置在端盖上，一个连通口与一个空腔连通；控制管路设置在相邻两个空腔之间，控制管路用于控制相邻两个空腔的连通或断开。
6.进一步地，热泵系统还包括：压缩机，设置在换热管路上，压缩机分别与第一换热器和第二换热器连通。
7.进一步地，换热管路包括：第一管路组件，第一管路组件的一端与第一换热器连通，第一管路组件的另一端用于与热源连通；第二管路组件，第二管路组件的一端与第二换热器连通，第二管路组件的另一端用于与用热设备连通；切换管路组件，分别与第一管路组件和第二管路组件连通，切换管路组件用于切换管路。
8.进一步地，第一管路组件包括第一管道和第二管道，第一管道与第一换热器的一端连通，第一管道的另一端为热源进口端；第二管道与第一换热器的另一端连通，第二管道的另一端为热源出口端；第二管路组件包括第三管道和第四管道，第三管道与第二换热器的一端连通，第三管道的另一端为用热出口端；第四管道与第二换热器的另一端连通，第四管道的另一端为用热进口端。
9.进一步地，切换管路组件包括：第一切换管道、第二切换管道、第三切换管道以及第四切换管道，第一切换管道的两端分别与第一管道和第四管道连通，第一切换管道上设
置有第一阀体；第二切换管道的两端分别与第二管道和第三管道连通，第二切换管道上设置有第二阀体；第三切换管道的两端分别与第二管道和第三管道连通，第三切换管道上设置有第三阀体；第四切换管道分别与第一管道和第四管道连通，第四切换管道上设置有第四阀体；其中，第一切换管道的一端与第四切换管道的一端交叉设置，第二切换管道的一端与第三切换管道的一端交叉设置；第一管道上设置有第五阀体，第五阀体位于第一切换管道与第四切换管道之间；第二管道上设置有第六阀体，第六阀体位于第二切换管道与第三切换管道之间；第三管道上设置有第七阀体，第七阀体位于第二切换管道与第三切换管道之间；第四管道上设置有第八阀体，第八阀体位于第一切换管道与第四切换管道之间。
10.进一步地，第一换热器和第二换热器的每个端盖上均设置有两个连通口，同一端盖的一个连通口作为进口，另一个连通口作为出口；第一管路组件还包括两个第一分支管道和两个第二分支管道，两个第一分支管道的一端分别与第一换热器的两个进口连通，两个第一分支管道的另一端均与第一管道连通；两个第二分支管道的一端分别与第一换热器的两个出口连通，两个第二分支管道的另一端均与第二管道连通；第二管路组件还包括两个第三分支管道和两个第四分支管道，两个第三分支管道的一端分别与第二换热器的两个进口连通，两个第三分支管道的另一端均与第三管道连通；两个第四分支管道的一端分别与第二换热器的两个出口连通，两个第四分支管道的另一端均与第四管道连通；第一分支管道、第二分支管道、第三分支管道以及第四分支管道上均设置有阀体。
11.进一步地，热泵系统还包括：冷却塔；冷却进管，冷却进管的一端与第二管道连通，冷却进管的另一端与冷却塔的进口连通；冷却出管，冷却出管的一端与第一管道连通，冷却出管的另一端与冷却塔的出口连通。
12.进一步地，壳管式换热器的其中一个端盖与主体之间具有两个空腔，另一个端盖与主体之间具有三个空腔。
13.进一步地，端盖和主体之间具有第一空腔、第二空腔和第三空腔，第一空腔与该端盖上的一个连通口连通，第三空腔与该端盖上的另一个连通口连通，第二空腔位于第一空腔与第三空腔之间。
14.进一步地，壳管式换热器具有两个控制管路，其中一个控制管路的两端分别与第一空腔和第二空腔连通，另一个控制管路的两端分别与第二空腔和第三空腔连通。
15.应用本发明的技术方案，该热泵系统包括换热管路、第一换热器和第二换热器。其中，第一换热器和第二换热器均为壳管式换热器，该壳管式换热器的每个端盖与主体之间均设置有多个独立的空腔，并且上述空腔可通过控制管路来控制相邻两个空腔之间的连通或断开。通过上述结构，可以针对制冷和制热工况，对应调整冷媒在壳管式换热器内的流通方式，当需要制热时，可以增加冷媒在换热器内的流动距离，以起到降低流速、增大进出温差的作用；当需要制冷时，可以相应减少冷媒在换热器内的流动距离，以提高流速、减少进出温差。这样在制冷时，即可克服由于冷媒流速慢而造成管路冻裂的问题。通过上述结构，能够同时满足制冷和制热的工况需求，提高了热泵系统的换热能力。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1示出了根据本发明实施例提供的热泵系统的结构示意图；
18.图2示出了根据本发明实施例提供的壳管式换热器处于制冷状态的示意图；
19.图3示出了根据本发明实施例提供的壳管式换热器处于制热状态的示意图。
20.其中，上述附图包括以下附图标记：
21.10、主体；21、第一端盖；22、第二端盖；30、连通口；40、控制管路；
22.51、第一换热器；52、第二换热器；53、压缩机；
23.61、第一管道；62、第二管道；63、第三管道；64、第四管道；
24.71、第一切换管道；72、第二切换管道；73、第三切换管道；74、第四切换管道；
25.81、冷却塔；82、冷却进管；83、冷却出管；
26.s18、第一阀体；s17、第二阀体；s16、第三阀体；s15、第四阀体；s20、第五阀体；s19、第六阀体；s4、第七阀体；s1、第八阀体。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.如图1所示，本发明实施例提供了一种热泵系统，该热泵系统包括：换热管路、第一换热器51和第二换热器52。其中，换热管路具有供能端和耗能端。供能端可与地下热源连通，以通过地下热源提供热量。耗能端可与用户的用热设备连通，以充分利用热能。第一换热器51和第二换热器52均设置在换热管路上，其中，第一换热器51作为冷凝器，第二换热器52作为蒸发器。第一换热器51和第二换热器52均为壳管式换热器，壳管式换热器包括主体10、端盖和控制管路40，主体10具有多个相互间隔设置的流道；端盖分别位于主体10的两端，每个端盖与主体10之间具有多个相互独立的空腔，每个空腔与对应的流道相互连通，且一个端盖上的其中一个空腔与另一个端盖上的两个空腔连通；壳管式换热器具有至少两个连通口30，连通口30设置在端盖上，一个连通口30与一个空腔连通。通过控制管路40可控制相邻两个空腔的连通或断开，通过该控制管路40可改变冷媒在换热器内的流道回路，进而可以根据制冷和制热需要进行内部管路切换。
29.通过本实施例提供的热泵系统，可以针对制冷和制热工况调整冷媒在壳管式换热器内的流通方式。具体的，当需要制热时，可以增加冷媒在换热器内的流动距离，以起到降低流速、增大进出温差的作用；当需要制冷时，可以相应减少冷媒在换热器内的流动距离，以提高流速、减少进出温差。这样在制冷时，即可克服由于冷媒流速慢而造成管路冻裂的问题。通过上述结构，能够同时满足制冷和制热的工况需求，提高了热泵系统的换热能力，扩大了系统的使用范围。并且，通过上述结构能够使系统适应大温差小流量的换热方式，能够减少系统能耗，起到节约能源的目的。
30.具体的，该热泵系统还包括压缩机53，压缩机53设置在换热管路上，压缩机53分别与第一换热器51和第二换热器52连通。
31.其中，换热管路包括第一管路组件、第二管路组件以及切换管路组件。具体的，第
一管路组件的一端与第一换热器51连通，第一管路组件的另一端用于与热源连通。第二管路组件的一端与第二换热器52连通，第二管路组件的另一端用于与用热设备连通。切换管路组件分别与第一管路组件和第二管路组件连通，切换管路组件用于切换管路。利用上述结构，可以满足制冷和制热切换冷媒流向的需要。
32.具体的，第一管路组件包括第一管道61和第二管道62，第一管道61与第一换热器51的一端连通，第一管道61的另一端为热源进口端；第二管道62与第一换热器51的另一端连通，第二管道62的另一端为热源出口端；第二管路组件包括第三管道63和第四管道64，第三管道63与第二换热器52的一端连通，第三管道63的另一端为用热出口端；第四管道64与第二换热器52的另一端连通，第四管道64的另一端为用热进口端。
33.在本技术方案中，切换管路组件包括：第一切换管道71、第二切换管道72、第三切换管道73以及第四切换管道74，第一切换管道71的两端分别与第一管道61和第四管道64连通，第一切换管道71上设置有第一阀体s18；第二切换管道72的两端分别与第二管道62和第三管道63连通，第二切换管道72上设置有第二阀体s17；第三切换管道73的两端分别与第二管道62和第三管道63连通，第三切换管道73上设置有第三阀体s16；第四切换管道74分别与第一管道61和第四管道64连通，第四切换管道74上设置有第四阀体s15；其中，第一切换管道71的一端与第四切换管道74的一端交叉设置，第二切换管道72的一端与第三切换管道73的一端交叉设置。第一管道61上设置有第五阀体s20，第五阀体s20位于第一切换管道71与第四切换管道74之间；第二管道62上设置有第六阀体s19，第六阀体s19位于第二切换管道72与第三切换管道73之间；第三管道63上设置有第七阀体s4，第七阀体s4位于第二切换管道72与第三切换管道73之间；第四管道64上设置有第八阀体s1，第八阀体s1位于第一切换管道71与第四切换管道74之间。
34.在本实施例中，第一换热器51和第二换热器52的每个端盖上均设置有两个连通口30，同一端盖的一个连通口30作为进口，另一个连通口30作为出口。如此能够使换热器的内部具有更多冷媒流动方式，可根据需要进行流路选择，且便于系统管路与换热器连接。第一管路组件还包括两个第一分支管道和两个第二分支管道，两个第一分支管道的一端分别与第一换热器51的两个进口连通，两个第一分支管道的另一端均与第一管道61连通；两个第二分支管道的一端分别与第一换热器51的两个出口连通，两个第二分支管道的另一端均与第二管道62连通。第二管路组件还包括两个第三分支管道和两个第四分支管道，两个第三分支管道的一端分别与第二换热器52的两个进口连通，两个第三分支管道的另一端均与第三管道63连通；两个第四分支管道的一端分别与第二换热器52的两个出口连通，两个第四分支管道的另一端均与第四管道64连通；第一分支管道、第二分支管道、第三分支管道以及第四分支管道上均设置有阀体。
35.如图1所示，该热泵系统还包括：冷却塔81、冷却进管82以及冷却出管83。其中，冷却进管82的一端与第二管道62连通，冷却进管82的另一端与冷却塔81的进口连通；冷却出管83的一端与第一管道61连通，冷却出管83的另一端与冷却塔81的出口连通。通过设置上述装置，能够在需要时快速降低冷媒热量。
36.如图1所示，s1至s20为换热管路上的控制阀门，在通过本实施例提供的热泵系统进行制冷时，需要将s1、s2、s3、s4、s7、s8、s13、s14、s19以及s20打开，将s5、s6、s9、s10、s11、s12、s15、s16、s17以及s18关闭。这样，冷媒可由热源处经过第一管道61进入第一换热器51，
并由第一换热器51返回热源。冷却塔81可对第一换热器51进行冷却降温。
37.在通过本实施例提供的热泵系统进行制热时，将s5、s6、s9、s10、s11、s12、s15、s16、s17以及s18打开，将s1、s2、s3、s4、s7、s8、s13、s14、s19以及s20关闭。这样，冷媒可由热源处经过第四管道64进入第二换热器52，并由第二换热器52返回热源。
38.在本实施例中，该壳管式换热器的端盖包括第一端盖21和第二端盖22，第一端盖21与主体10之间具有两个空腔，第二端盖22与主体10之间具有三个空腔。
39.具体的，在本实施例中，该第一端盖21和第二端盖22上均设置有两个连通口30，第二端盖22和主体10之间具有第一空腔、第二空腔和第三空腔，第一空腔与第二端盖22上的一个连通口30连通，第三空腔与第二端盖22上的另一个连通口30连通，第二空腔位于第一空腔与第三空腔之间。
40.其中，壳管式换热器具有两个控制管路40，其中一个控制管路40的两端分别与第一空腔和第二空腔连通，另一个控制管路40的两端分别与第二空腔和第三空腔连通。通过控制管路40控制三个空腔之间的连通关系，即可便于改变冷媒在换热器内的流通路线。
41.具体的，第一端盖21与主体10之间的其中一个空腔分别与第一空腔和第二空腔连通，第一端盖21与主体10之间的另一个空腔分别与第二空腔和第三空腔连通。这样可以使主体10两端的空腔之间相互错位连通，使冷媒能够在主体10内往返流动。
42.在本实施例中，该控制管路40包括连通管和阀门，连通管的两端分别与相邻两个空腔连通，在本实施例中，连通管的一端与第二端盖22上的一个连通口30连通，连通管的另一端与第二空腔连通，另一个连通管的一端与第二端盖22上的另一个连通口30连通，另一端与第二空腔连通。阀门分别设置在两个连通管上。
43.如图2所示，在制冷时，使位于第二端盖22上的两个连通管导通，并封闭第二端盖22上的连通口30，利用第一端盖21下方的连通口30作为进口，利用第一端盖21上方的连通口30作为出口，这样冷媒在主体10内只进行一次往返操作即可从出口流出，减少了冷媒流动距离，提高了冷媒流速、降低了进出口温差，以避免冷媒由于流速过低而使管路冻裂。通过上述结构可以使冷媒的进出口温差稳定在5度。
44.如图3所示，在制热时，可同时关闭第二端盖22上的两个连通管，封闭第一端盖21上的连通口30，利用第二端盖22下方的连通口30作为进口，利用第二端盖22上方的连通口30作为出口，这样冷媒在主体10内可进行两次次往返，增加了冷媒流动距离，通过上述结构降低了冷媒流速、增大了进出口温差，保证其换热效果。通过上述结构可以使冷媒的进出口温差在作为蒸发器时相差15度左右，在作为冷凝器时相差10度左右。
45.通过本实施例提供的热泵系统，可以在大温差小流量运行模式下，同时满足制冷和制热的需求，提高了系统的换热能力，并且在该模式下能够降低能耗，节约能源。
46.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
47.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方
法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
48.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
49.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
50.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
51.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。