一种低温环境复叠高温蒸汽热泵系统的制作方法

本发明涉及热泵系统，尤其是涉及一种低温环境复叠高温蒸汽热泵系统。

背景技术：

1、随着技术的不断发展，国内已有高温蒸汽热泵系统未考虑低温环境运行时，存在蒸发器化霜停机、系统间断运行，无法实现系统在低温环境下既进行化霜又进行高温蒸汽输出；无法实现在蒸发器化霜的同时系统正常制蒸汽，保证了系统持续输出；系统化霜时系统极不稳定，间歇运行，影响制热和化霜的效率，不能有效满足终端要求。

技术实现思路

1、本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种复叠系统设计，同时在低温环境下蒸汽输出以及化霜时系统不间断输出；第一循环系统采用双蒸发器并联结构，通过三通阀门的切换以及压缩机的启停，实现系统自化霜，达到低温环境下蒸汽输出以及化霜时系统不间断输出。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低温环境复叠高温蒸汽热泵系统，包括第一循环系统、第二循环系统、第三循环系统，第一循环系统和第二循环系统耦合设有蒸发冷凝器，第二循环系统与第三循环系统耦合设有换热器；

3、第一循环系统包括第一环路，第一环路中循环流动有第一冷媒，第一环路上设有第一压缩机、第五三通阀、第六三通阀，第一电子膨胀阀、双蒸发器并联组件，蒸发冷凝器设置在第一压缩机和第五三通阀之间的第一环路上，第五三通阀和第六三通阀之间设有换热水箱，第一电子膨胀阀设置在第六三通阀与双蒸发器并联组件之间；

4、第二循环系统包括第二环路，第二环路中循环流动有第二冷媒，蒸发冷凝器与换热器均设置在第二环路上，蒸发冷凝器与换热器之间的第二环路上游环路上依次设有汽液分离器和第二压缩机，汽液分离器上设有电加热膜，蒸发冷凝器与换热器之间的第二环路下游环路上设有第二电子膨胀阀；

5、第三循环系统包括第三环路，第三环路上设有承压水箱，承压水箱和换热器之间的第三环路上设有第一循环泵，第三环路与承压水箱连通并循环流动有水，承压水箱包括进水管路和出水管路，出水管路上设有蒸汽压缩机，承压水箱和换热水箱之间设有第四循环系统，第四循环系统包括第四环路，承压水箱和换热水箱之间的第四环路上设有第二循环泵，承压水箱内设有换热管，换热管两端与第四环路连通。

6、作为本发明进一步的方案：所述双蒸发器并联组件包括并联设置的第一蒸发器和第二蒸发器，第一蒸发器两侧分别设有第一三通阀和第二三通阀，第二蒸发器两侧分别设有第三三通阀和第四三通阀；

7、第二三通阀和第四三通阀均与第五三通阀相连，第一电子膨胀阀和第六三通阀之间设有第一支路，第一支路均与第一三通阀和第三三通阀相连。通过三通阀门的切换以及压缩机的启停，实现系统自化霜，达到低温环境下蒸汽输出以及化霜时系统不间断输出。

8、作为本发明进一步的方案：包括高环温复叠蒸汽模式，低环温复叠蒸汽模式，第一蒸发器化霜模式，第二蒸发器化霜模式；

9、高环温复叠蒸汽模式：当环境温度较高时，第一循环系统运行，第六三通阀a口、c口接通，第一三通阀a口、b口接通，第二三通阀a口、b口接通，第三三通阀a口、b口接通，第一压缩机启动,第一冷媒被加热升温，第一环路中的第一冷媒通过蒸发冷凝器将热量传递给第二循环系统，第二循环系统的第二压缩机启动，第二冷媒再次升温，再通过换热器将热量换热传递给第三循环系统，第三循环系统的第一循环泵启动与换热器配合运行将热量传递至承压水箱中的水，承压水箱中的水被加热成高温蒸汽，实现高环温模式下蒸汽压缩机输出蒸汽。第一循环系统、第二循环系统以及第三循环系统配合复叠加热，将热量循环叠加利用，系统蒸汽输出快，温度高且稳定。

10、作为本发明进一步的方案：所述低环温复叠蒸汽模式：当环境温度低于设定值时，第一循环系统运行，第六三通阀a口、c口接通，第一三通阀a口、b口接通，第二三通阀a口、b口接通，第三三通阀a口、b口接通，第一压缩机启动,第一冷媒被加热升温，第一环路中的第一冷媒通过蒸发冷凝器将热量传递给第二循环系统；

11、第二循环系统前电加热膜优先启动，当第二循环系统中第二介质形成汽液混合物时，第二循环系统启动，第二循环系统正常运行后电加热膜停止加热，第二循环系统的第二压缩机启动，第二冷媒再次升温，再通过换热器将热量换热传递给第三循环系统，第三循环系统的第一循环泵启动与换热器配合运行将热量传递至承压水箱中的水，承压水箱中的水被加热成高温蒸汽，实现低环温模式下蒸汽压缩机输出蒸汽。

12、作为本发明进一步的方案：所述第一蒸发器化霜模式：当系统达到化霜条件时,第一蒸发器进入化霜模式，第二蒸发器停止工作。

13、第六三通阀的a、b端接通，第五三通阀的a、c端接通，第二三通阀的a、c端接通，第四三通阀的b、c端接通，第一三通阀的b、c端接通，第三三通阀的a、b端接通，第一冷媒被加热升温，第一冷媒回路中的第一冷媒升温通过蒸发冷凝器将热量传递给第二循环系统，第二循环系统的第二压缩机启动，第二冷媒再次升温，再通过换热器将热量换热传递给第三循环系统，第三循环系统的第一循环泵启动与换热器配合运行将热量传递至承压水箱中的水，承压水箱中的水变成高温蒸汽；

14、第四循环系统中的第二循环泵启动，承压水箱中的热量通过换热水箱传递给第一循环系统，第一介质被再次换热升温，实现第一蒸发器化霜时蒸汽压缩机输出蒸汽。

15、作为本发明进一步的方案：所述第二蒸发器化霜模式：当系统达到化霜条件时,第二蒸发器进入化霜模式，第一蒸发器停止工作。

16、第一三通阀a、b端接通，第二三通阀的a、b端接通，第三三通阀的a、c端接通，第四三通阀的b、c端接通，第五三通阀的b、c端接通，第六三通阀的a、b端接通，第一冷媒被加热升温，第一冷媒回路中的第一冷媒升温通过蒸发冷凝器将热量传递给第二循环系统，第二循环系统的第二压缩机启动，第二冷媒再次升温，再通过换热器将热量换热传递给第三循环系统，第三循环系统的第一循环泵启动与换热器配合运行将热量传递至承压水箱中的水，承压水箱中的水变成高温蒸汽；

17、第四循环系统中的第二循环泵启动，承压水箱中的热量通过换热水箱传递给第一循环系统，第一介质被再次换热升温，实现第二蒸发器化霜时蒸汽压缩机输出蒸汽。

18、本发明的有益效果：本系统中采用复叠设计，包括第一循环系统、第二循环系统、第三循环系统以及第一循环系统中的双蒸发器并联组件及其管路上的三通阀相互切换配合，实现在一套蒸发器化霜的同时系统正常制蒸汽，保证了系统持续输出；且与第一循环系统耦合的第二循环系统未参与系统化霜，保证了系统化霜的稳定性。同时第二循环系统的汽液分离器上增加了电加热膜，系统在低温环境下实现高温蒸汽输出，输出效率高且运行稳定。

技术特征：

1.一种低温环境复叠高温蒸汽热泵系统，其特征在于，包括第一循环系统、第二循环系统、第三循环系统，第一循环系统和第二循环系统耦合设有蒸发冷凝器(2)，第二循环系统与第三循环系统耦合设有换热器(6)；

2.根据权利要求1所述的低温环境复叠高温蒸汽热泵系统，其特征在于，所述双蒸发器并联组件包括并联设置的第一蒸发器(14)和第二蒸发器(15)，第一蒸发器(14)两侧分别设有第一三通阀(20)和第二三通阀(18)，第二蒸发器(15)两侧分别设有第三三通阀(21)和第四三通阀(19)；

3.根据权利要求2所述的低温环境复叠高温蒸汽热泵系统，其特征在于，包括高环温复叠蒸汽模式，低环温复叠蒸汽模式，第一蒸发器化霜模式，第二蒸发器化霜模式；

4.根据权利要求3所述的低温环境复叠高温蒸汽热泵系统，其特征在于，所述低环温复叠蒸汽模式：当环境温度低于设定值时，第一循环系统运行，第六三通阀a口、c口接通，第一三通阀a口、b口接通，第二三通阀a口、b口接通，第三三通阀a口、b口接通，第一压缩机(1)启动,第一冷媒被加热升温，第一环路中的第一冷媒通过蒸发冷凝器(2)将热量传递给第二循环系统；

5.根据权利要求3所述的低温环境复叠高温蒸汽热泵系统，其特征在于，所述第一蒸发器化霜模式：当系统达到化霜条件时,第一蒸发器进入化霜模式，第二蒸发器停止工作。

6.根据权利要求3所述的低温环境复叠高温蒸汽热泵系统，其特征在于，所述第二蒸发器化霜模式：当系统达到化霜条件时,第二蒸发器进入化霜模式，第一蒸发器停止工作。

技术总结
本发明公开了一种低温环境复叠高温蒸汽热泵系统，包括第一循环系统、第二循环系统、第三循环系统，第一循环系统和第二循环系统耦合设有蒸发冷凝器，第二循环系统与第三循环系统耦合设有换热器；本系统中采用复叠设计，包括第一循环系统、第二循环系统、第三循环系统以及第一循环系统中的双蒸发器并联组件及其管路上的三通阀相互切换配合，实现在一套蒸发器化霜的同时系统正常制蒸汽，保证了系统持续输出；且与第一循环系统耦合的第二循环系统未参与系统化霜，保证了系统化霜的稳定性。同时第二循环系统的汽液分离器上增加了电加热膜，系统在低温环境下实现高温蒸汽输出，输出效率高且运行稳定。

技术研发人员：尹亚领,徐同杰,张景珊,张洪亮,王斌善,张为喆,赵佩池,刘傲,陈子豪,高晨,孙鑫
受保护的技术使用者：日出东方控股股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15