專利名稱：外部耦合型復疊式高溫熱泵熱水機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及復疊式熱泵技術(shù)，尤其是一種產(chǎn)生工業(yè)循環(huán)熱水的外部耦合型復疊式高溫熱泵熱水機組。
背景技術(shù)：
熱泵技術(shù)是一種高效能源利用技術(shù)，廣泛應(yīng)用于生活及生產(chǎn)等多方面。目前，利用熱泵技術(shù)開發(fā)的單級壓縮熱泵熱水機組一般產(chǎn)生的最高熱水溫度在60°C以下，而在工業(yè)生產(chǎn)中如電鍍、服裝、食品、屠宰等行業(yè)大量需要80°C左右的循環(huán)熱水，單級壓縮技術(shù)難以有效解決。采用復疊式熱泵技術(shù)和雙級壓縮熱泵技術(shù)可以產(chǎn)生80°C的熱水，但由于其相對產(chǎn)生熱水溫度在55°C左右的單級熱泵系統(tǒng)而言，系統(tǒng)能效比比較低，同時上述高溫熱泵機組的高溫熱泵系統(tǒng)和低溫熱泵系統(tǒng)之間存在一個耦合問題，如兩級之間耦合不好，機組的能 效比將進一步降低，且機組運行穩(wěn)定性也較差?；谏鲜鲋T多原因，使其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用受到了很大的限制。只有有效的解決上述問題，才能使熱泵技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮更大的經(jīng)濟效益和社會效益。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種外部耦合型復疊式高溫熱泵熱水機組，可以同時產(chǎn)生55°C左右中溫循環(huán)熱水和80°C左右的高溫循環(huán)熱水，同時滿足需要大量使用55°C左右和80°C左右循環(huán)熱水的場所，特別是物料可以分段加熱的場所。為了達到上述目的，本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種外部耦合型復疊式高溫熱泵熱水機組，其特征在于包括第一壓縮機、第二壓縮機、第一節(jié)流裝置、第二節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、冷凝器、耦合蒸發(fā)冷凝器、第一水泵、第三水泵、第一截止閥、第二截止閥、中溫水池及高溫水池；其中所述耦合蒸發(fā)冷凝器包括中間腔體、左腔體、右腔體、中間隔板、左側(cè)隔板、一根以上的第一換熱管及一根以上的第二換熱管，所述左腔體設(shè)在中間腔體的左端，所述右腔體設(shè)在中間腔體的右端；所述中間隔板設(shè)在中間腔體中將中間腔體分隔成第一中間腔室及第二中間腔室，在所述第一中間腔室的上方設(shè)有冷媒入口，在第一中間腔室的下方設(shè)有冷媒出口，在所述第二中間腔室的下方設(shè)有冷媒入口，在第二中間腔室的上方設(shè)有冷媒出口 ；所述左側(cè)隔板設(shè)在左腔體中將左腔體分隔成第一左腔室及第二左腔室，在所述第一左腔室上設(shè)有進水口，在所述第二左腔室上設(shè)有出水口 ；所述第一換熱管位于第一中間腔室中且一端與第一左腔室連通另一端與右腔體連通，所述第二換熱管位于第二中間腔室中且一端與第二左腔室連通另一端與右腔體連通；所述第一壓縮機的出氣口與第一中間腔室上方的冷媒入口連通，第一壓縮機的入氣口與蒸發(fā)器的出氣端連通，所述蒸發(fā)器的入氣口與第一節(jié)流裝置的出氣口連通，所述第一節(jié)流裝置的入氣口與第一中間腔室下方的冷媒出口連通；所述中溫水池的出水口通過第一水泵與進水口連通，中溫水池的入水口與出水口連通；所述第二壓縮機的入氣口與第二中間腔室下方的冷媒出口連通，第二壓縮機的出氣口與冷凝器的入氣口連通，所述冷凝器的出氣口與第二節(jié)流裝置的入氣口連通，所述第二節(jié)流裝置的出氣口與第二中間腔室上方的冷媒入口連通；所述高溫水池的出水口通過第三水泵與冷凝器的進水口連通，高溫水池的入水口與冷凝器的出水口連通；在高溫水池與中溫水池之間設(shè)有連通它們的第一連接管及第二連接管，所述第一截止閥設(shè)在第二連接管上，所述第二截止閥設(shè)在第一連接管上。在所述第二連接管上設(shè)有第二水泵。所述第一換熱管及第二換熱管可為金屬直管或金屬螺旋管或金屬盤管。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)具有以下有點I)能較好的調(diào)節(jié)低溫熱泵系統(tǒng)與高溫熱泵系統(tǒng)的運行工況，使雙級熱泵系統(tǒng)耦合良好，提聞機組的能效比。2)復疊式熱泵的低溫熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一部分作為高溫熱泵系統(tǒng)的吸熱熱源，另一部分生產(chǎn)中溫熱水，供中溫加熱生產(chǎn)工藝所需，機組綜合能效比有較大的提高。

圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)流程示意圖；圖2是本實用新型的耦合蒸發(fā)冷凝器的立體圖；圖3是本實用新型的耦合蒸發(fā)冷凝器的主視圖；圖4是圖3的B-B剖視圖；圖5是圖3的A-A剖視圖；圖6是本實用新型的機組控制原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的具體實施方式
作進一步說明。如圖I至5所示，一種外部耦合型復疊式高溫熱泵熱水機組，本實用新型特點是包括第一壓縮機I、第二壓縮機5、第一節(jié)流裝置3、第二節(jié)流裝置7、蒸發(fā)器4、冷凝器6、耦合蒸發(fā)冷凝器2、第一水泵8、第三水泵14、第一截止閥10、第二截止閥11、中溫水池9及高溫水池13 ;其中所述耦合蒸發(fā)冷凝器2包括中間腔體21、左腔體22、右腔體23、中間隔板24、左側(cè)隔板28、一根以上的第一換熱管25及一根以上的第二換熱管27，所述左腔體22設(shè)在中間腔體21的左端，所述右腔體23設(shè)在中間腔體21的右端；所述中間隔板24設(shè)在中間腔體21中將中間腔體21分隔成第一中間腔室215及第二中間腔室216，在所述第一中間腔室215的上方設(shè)有冷媒入口 212，在第一中間腔室215的下方設(shè)有冷媒出口 213，這樣第一中間腔室215中可以容納第一制冷劑；在所述第二中間腔室216的下方設(shè)有冷媒入口 211，在第二中間腔室216的上方設(shè)有冷媒出口 214，這樣第二中間腔室216中可以容納第二制冷劑；所述左側(cè)隔板28設(shè)在左腔體22中將左腔體22分隔成第一左腔室221及第二左腔室224，在所述第一左腔室221上設(shè)有進水口 222，在所述第二左腔室224上設(shè)有出水口 223 ；所述第一換熱管25位于第一中間腔室215中且一端與第一左腔室221連通另一端與右腔體23連通，所述第二換熱管27位于第二中間腔室216中且一端與第二左腔室224連通另一端與右腔體23連通；所述第一壓縮機I的出氣口與第一中間腔室215上方的冷媒入口212連通，第一壓縮機I的入氣口與蒸發(fā)器4的出氣口連通，所述蒸發(fā)器4的入氣口與第一節(jié)流裝置3的出氣口連通，所述第一節(jié)流裝置3的入氣口與第一中間腔室215下方的冷媒出口 213連通；所述中溫水池9的出水口通過第一水泵8與進水口 222連通，中溫水池9的入水口與出水口 223連通；所述第二壓縮機5的入氣口與第二中間腔室216上方的冷媒出口 211連通，第二壓縮機5的出氣口與冷凝器5的入氣口連通，所述冷凝器5的出氣口與第二節(jié)流裝置7的入氣口連通，所述第二節(jié)流裝置7的出氣口與第二中間腔室216下方的冷媒入口 214連通；所述高溫水池13的出水口通過第三水泵14與冷凝器5的進水口連通，高溫水池13的入水口與冷凝器5的出水口連通；在高溫水池13與中溫水池9之間設(shè)有連通它們的第一連接管15及第二連接管16，所述第一截止閥10設(shè)在第二連接管16上，所述第二截止閥11設(shè)在第一連接管15上。工作時，由蒸發(fā)器4來的第一制冷劑氣體經(jīng)第一壓縮機I壓縮后成為高溫高壓氣體，該高溫高壓氣體從冷媒入口 212進入第一中間腔室215中與第一換熱管25中的水進行換熱后冷凝為高壓制冷劑液體，高壓制冷劑液體從冷媒出口 213流出經(jīng)第一節(jié)流 裝置3節(jié)流后變?yōu)榈蜏氐蛪阂后w，再經(jīng)蒸發(fā)器4與外部熱源換熱后變?yōu)橹评鋭怏w，再回到第一壓縮機1，完成低溫熱泵系統(tǒng)循環(huán)；第一換熱管25與中溫循環(huán)池9連通，中溫循環(huán)池9中的水被加熱。由第二中間腔室216來的第二制冷劑氣體從冷媒出口 214流經(jīng)第二壓縮機5壓縮后成為高溫高壓氣體，經(jīng)冷凝器6與高溫循環(huán)池13中來的循環(huán)水換熱后被冷凝成高壓液體，該高壓液體經(jīng)第二節(jié)流裝置7節(jié)流后成為低溫低壓液體，低溫低壓液體再進入第二中間腔室216中與第二換熱27換熱后變?yōu)橹评鋭怏w，再回到第二壓縮機5，完成高溫熱泵系統(tǒng)循環(huán)。在圖I中，高溫水池13中的水與冷凝器6換熱后被加熱，供高溫加熱生產(chǎn)工藝所需；中溫水池9中的水與第一中間腔室215中的第一制冷劑氣體換熱后被加熱，被加熱的中溫水池9中水又與第二中間腔室216中第二制冷劑液體換熱后放出部分熱量，另一部分熱量供中溫加熱生產(chǎn)工藝所需。當機組在工作過程中因耦合控制需要低溫熱泵系統(tǒng)停止運行而高溫熱泵需要繼續(xù)運行時，中溫水池9中的循環(huán)水經(jīng)第一水泵8繼續(xù)循環(huán)，利用自身熱量繼續(xù)對耦合蒸發(fā)冷凝器2中的高溫熱泵系統(tǒng)低壓第二制冷劑液體加熱，作為高溫熱泵系統(tǒng)的吸熱熱源，滿足高溫熱泵系統(tǒng)運行需要。在本實施例中，在所述第二連接管16上設(shè)有第二水泵12。所述第一換熱管25及第二換熱管27可為金屬直管或金屬螺旋管或金屬盤管。在本實施例中第一換熱管25及第二換熱管27可為金屬直管。如圖3所示，本實用新型的控制是這樣實現(xiàn)在機組初始運行時，中溫水池9和高溫水池13中的水溫均為常溫，合上開關(guān)SB8，第一水泵8開始運行，中溫水池9中的水開始循環(huán)，同時打開中溫水池9和高溫水池13之間的聯(lián)通管路上的第一、二截止閥10、11，合上開關(guān)SB12，第二水泵12開始運行，使中溫水池9和高溫水池13中的水內(nèi)部進行循環(huán)。此時中溫水池9水溫傳感器T中處于閉合狀態(tài)，該機組的低溫熱泵系統(tǒng)中蒸發(fā)器4的風機及第一壓縮機I開始運行，中溫水池9中的水溫T中與高溫水池13中的水溫T高同時開始升高，當達到中溫水池9設(shè)定下限溫度Tl時，斷開開關(guān)SB12，第二水泵12停止運行，關(guān)閉第一、二截止閥10、11。合上開關(guān)SB14，第三水泵14開始運行，高溫水池13中的水開始循環(huán)，此時高溫水池水溫傳感器T高處于閉合狀態(tài)，該機組的高溫熱泵系統(tǒng)第二壓縮機5開始運行，當高溫水池13中的水溫T高達到設(shè)定上限溫度T4時，高溫熱泵系統(tǒng)停止工作。當高溫水池13的水溫T高降到設(shè)定下限溫度T3時，高溫熱泵系統(tǒng)重新啟動。當中溫水池9的水溫T中達到設(shè)定上限溫度T2時，低溫熱泵系統(tǒng)停止運行。此時，若高溫熱泵系統(tǒng)仍需繼續(xù)運行，因中溫水池9中的水始終在循環(huán)，利用自身熱量繼續(xù)對耦合蒸發(fā)冷凝器2中的高溫熱泵系統(tǒng)低壓第二制冷劑液體加熱，作為高溫熱泵系統(tǒng)的吸熱熱源，保證高溫熱泵系統(tǒng)的正常運行。當中溫水池9中的水溫T中降到設(shè)定下限溫度Tl時，低溫熱泵系統(tǒng)重新啟動。高溫水池13中的水溫T高的上、下限溫度T4、T3設(shè)定由生產(chǎn)工藝確定，中溫水池9中的水溫T中的上、下限溫度T2、Tl設(shè)定根據(jù)低溫熱泵系統(tǒng)運行蒸發(fā)溫度和高溫熱泵系統(tǒng)運行冷凝溫度進行調(diào)節(jié)，從而控制低溫熱泵系統(tǒng)運行冷凝溫度和高溫熱泵系統(tǒng)運行蒸發(fā)溫度，使兩者之間良好耦合。通過中溫段熱量和高溫段熱量的綜合利用，使機組綜合能效比高、經(jīng)濟性好、運行穩(wěn)定。本實用新型主要基于以下因素I)對熱泵系統(tǒng)而言，供熱溫度越低，系統(tǒng)的能效比越高，系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性也越好。在工業(yè)生產(chǎn)中，雙級熱泵中低溫熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一部分作為高溫熱泵系統(tǒng)的吸熱熱源，另一部分可生產(chǎn)中溫熱水，供中溫加熱生產(chǎn)工藝所需，高溫熱泵系統(tǒng)生產(chǎn)高溫水，供高溫加熱生產(chǎn)工藝所需。這樣較之低溫熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量只作為高溫熱泵系統(tǒng)的吸熱熱源，僅高溫熱泵系統(tǒng)生產(chǎn)高溫熱水供整個生產(chǎn)工藝加熱所需的機組而言，機組運行綜合能·效比將有較大的提聞。2)對雙級熱泵熱水機組來說，合理的中間溫度對機組的能效比和制熱量有較大的影響，且由于機組在工作過程中，環(huán)境溫度以及用熱負荷的變化，必然使熱泵系統(tǒng)的運行工況發(fā)生變化，必須調(diào)節(jié)低溫熱泵系統(tǒng)與高溫熱泵系統(tǒng)的運行工況，使兩者耦合良好，才能更好的滿足使用需要。
權(quán)利要求1.一種外部耦合型復疊式高溫熱泵熱水機組，其特征在于包括第一壓縮機(I)、第二壓縮機(5)、第一節(jié)流裝置(3)、第二節(jié)流裝置(7)、蒸發(fā)器(4)、冷凝器(6)、耦合蒸發(fā)冷凝器(2)、第一水泵(8)、第三水泵(14)、第一截止閥(10)、第二截止閥(11)、中溫水池(9)及高溫水池(13);其中所述耦合蒸發(fā)冷凝器(2)包括中間腔體(21)、左腔體(22)、右腔體(23)、中間隔板(24)、左側(cè)隔板(28)、一根以上的第一換熱管(25)及一根以上的第二換熱管(27)，所述左腔體(22)設(shè)在中間腔體(21)的左端，所述右腔體(23)設(shè)在中間腔體(21)的右端；所述中間隔板(24)設(shè)在中間腔體(21)中將中間腔體(21)分隔成第一中間腔室(215)及第二中間腔室(216 )，在所述第一中間腔室(215 )的上方設(shè)有冷媒入口( 212 )，在第一中間腔室(215)的下方設(shè)有冷媒出口(213)，在所述第二中間腔室(216)的下方設(shè)有冷媒入口(214)，在第二中間腔室(216 )的上方設(shè)有冷媒出口( 211);所述左側(cè)隔板(28 )設(shè)在左腔體(22 )中將左腔體(22)分隔成第一左腔室(221)及第二左腔室(224)，在所述第一左腔室(221)上設(shè)有進水口(222)，在所述第二左腔室(224)上設(shè)有出水口(223);所述第一換熱管(25)位于第一中間腔室(215)中且一端與第一左腔室(221)連通另一端與右腔體(23)連通，所述第二換熱管(27)位于第二中間腔室(216)中且一端與第二左腔室(224)連通另一端與右腔體(23)連通；所述第一壓縮機(I)的出氣口與第一中間腔室(215)上方的冷媒入口(212)連通，第一壓縮機(I)的入氣口與蒸發(fā)器(4)的出氣端連通，所述蒸發(fā)器(4)的入氣口與第一節(jié)流裝置(3 )的出氣口連通，所述第一節(jié)流裝置(3 )的入氣口與第一中間腔室(215 )下方的冷媒出口(213)連通；所述中溫水池(9)的出水口通過第一水泵(8)與進水口(222)連通，中溫水池(9 )的入水口與出水口( 223 )連通；所述第二壓縮機(5 )的入氣口與第二中間腔室(216)上方的冷媒出口(211)連通，第二壓縮機(5)的出氣口與冷凝器(5)的入氣口連通，所述冷凝器(5 )的出氣口與第二節(jié)流裝置(7 )的入氣口連通，所述第二節(jié)流裝置(7 )的出氣口與第二中間腔室(216 )下方的冷媒入口( 214 )連通；所述高溫水池(13 )的出水口通過第三水泵(14 )與冷凝器(5 )的進水口連通，高溫水池(13)的入水口與冷凝器(5 )的出水口連通；在高溫水池(13)與中溫水池(9)之間設(shè)有連通它們的第一連接管(15)及第二連接管(16)，所述第一截止閥(10)設(shè)在第二連接管(16)上，所述第二截止閥(11)設(shè)在第一連接管(15)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的外部耦合型復疊式高溫熱泵熱水機組，其特征在于在所述第二連接管(16)上設(shè)有第二水泵(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的外部耦合型復疊式高溫熱泵熱水機組，其特征在于所述第一換熱管(25)及第二換熱管(27)可為金屬直管或金屬螺旋管或金屬盤管。
專利摘要本實用新型涉及一種外部耦合型復疊式高溫熱泵熱水機組，其特征在于包括第一、第二壓縮機，第一、第二節(jié)流裝置，蒸發(fā)器，冷凝器，耦合蒸發(fā)冷凝器，第一、第三水泵，第一、第二截止閥，中溫水池及高溫水池；其中所述耦合蒸發(fā)冷凝器包括中間腔體、左腔體、右腔體、中間隔板、左側(cè)隔板、一根以上的第一換熱管及一根以上的第二換熱管；所述中間隔板設(shè)在中間腔體中將中間腔體分隔成第一中間腔室及第二中間腔室；所述左側(cè)隔板設(shè)在左腔體中將左腔體分隔成第一左腔室及第二左腔室；所述第一換熱管位于第一中間腔室中，所述第二換熱管位于第二中間腔室中。其優(yōu)點為可以同時產(chǎn)生55℃左右中溫循環(huán)熱水和80℃左右的高溫循環(huán)熱水，滿足需要大量使用55℃左右和80℃左右循環(huán)熱水的場所,特別是物料可以分段加熱的場所。
文檔編號F24H4/02GK202692525SQ201220262260
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者徐言生, 李玉春, 鄒時智, 吳治將, 饒榮水, 曹明修, 張登科 申請人:順德職業(yè)技術(shù)學院