提高出水温度的热泵机组及热水供应站

技术领域

本发明涉及用于提供生活热水或采暖热水的热泵设备技术领域，尤其是涉及一种提高出水温度的热泵机组及热水供应站。

背景技术

北方冬季多采用集中供热的方式，到目前为止还是多数采用锅炉进行集中供热，由于锅炉热效率低且对环境产生污染，并非绿色节能的能源利用形式。因此设计一种高效节能的热泵机组代替锅炉进行供热。

热泵机组是一种高效节能的大型机组，但其能效受工况影响，工况恶劣会导致能效降低。通常情况下，机组蒸发器出水温度越高机组能效越高，冷凝器出水温度越高机组能效越低。而多数项目能利用的热源条件有限，致使蒸发器侧进出水温度都较低，并且由于距离输送问题，需要热泵机组有较高的出水温度，减少输送能耗。热泵机组的出水温度常规设计很难达到65℃及以上，因此通过梯度提升的设计方法对机组的出水温度进行提升，提高机组的出水温度，满足更多供热的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高出水温度的热泵机组及热水供应站，以实现梯度性提升用户用水，提升用户用水的出水温度。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种提高出水温度的热泵机组，包括换热冷凝器，其中，所述换热冷凝器的个数至少为两个，所述换热冷凝器分别设置在不同的冷凝器水箱内且所述冷凝器水箱依次串联连接，用户用水能通过管道依次流过所述换热冷凝器以用于实现对用户用水的梯度性加热。

进一步地，所述热泵机组还包括换热蒸发器，所述换热蒸发器个数至少为两个，所述换热蒸发器分别设置在不同的蒸发器水箱内且所述蒸发器水箱依次串联连接，热源水能通过管道依次流过所述换热蒸发器以用于实现梯度性回收热能。

进一步地，所述热泵机组包括至少两套压缩制冷系统，每个所述压缩制冷系统均包括所述换热冷凝器和所述换热蒸发器。

进一步地，所述压缩制冷系统包括至少一个所述换热冷凝器以及至少一个所述换热蒸发器。

进一步地，所述压缩制冷系统依次设置，热源水能依次流过各所述压缩制冷系统的所述换热蒸发器，用户用水能反向依次流过各所述压缩制冷系统的所述换热冷凝器。

进一步地，所述热泵机组包括两套压缩制冷系统，其中一个所述压缩制冷系统包括第一换热冷凝器和第一换热蒸发器，其中另一所述压缩制冷系统包括第二换热冷凝器和第二换热蒸发器，用户用水能通过管道依次流过所述第二换热冷凝器和所述第一换热冷凝器，热源水能通过管道依次流过所述第一换热蒸发器和所述第二换热蒸发器。

进一步地，所述压缩制冷系统包括压缩机、膨胀阀以及油液分离器。

进一步地，所述压缩机为离心式压缩机。

进一步地，所述换热冷凝器以及所述换热蒸发器均为管壳式换热器。

一种热水供应站，包括所述的提高出水温度的热泵机组。

本发明提供了一种提高出水温度的热泵机组，包括换热冷凝器，换热冷凝器的个数至少为两个，用户用水能通过管道依次流过换热冷凝器以用于实现对用户用水的梯度性加热。通过将机组的换热冷凝器进行“串联”，换热冷凝器梯级提升机组的出水水温，用以提高机组最终的出水温度，以满足更多供热的需求。

本发明优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：

热泵机组还包括换热蒸发器，换热蒸发器个数至少为两个，热源水能通过管道依次流过换热蒸发器以用于实现梯度性回收热能，热源水可以是工业废水余热，通过将机组的换热蒸发器进行“串联”，机组换热蒸发器梯级吸收热源水温的热量，提高热能利用率；

将换热蒸发器和换热冷凝器的进出水换热过程设计为逆流换热，缩小换热蒸发器进水和换热冷凝器出水的温差，提高压缩效率，提高机组的换热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的提高出水温度的热泵机组中热源水与用户用水分别流过换热蒸发器和换热冷凝器的示意图。

图中1-第一换热冷凝器；2-第一换热蒸发器；3-第二换热冷凝器；4-第二换热蒸发器；5-第一压缩制冷系统；6-第二压缩制冷系统。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1，本发明提供了一种提高出水温度的热泵机组，包括换热冷凝器，其中，换热冷凝器的个数至少为两个，换热冷凝器分别设置在不同的冷凝器水箱内且冷凝器水箱依次串联连接，用户用水能通过管道依次流过换热冷凝器以用于实现对用户用水的梯度性加热。通过将机组的换热冷凝器进行“串联”，换热冷凝器梯级提升机组的出水水温，用以提高机组最终的出水温度，以满足更多供热的需求。

作为本发明实施例可选地实施方式，热泵机组还包括换热蒸发器，换热蒸发器个数至少为两个，换热蒸发器分别设置在不同的蒸发器水箱内且蒸发器水箱依次串联连接，热源水能通过管道依次流过换热蒸发器以用于实现梯度性回收热能。热源水可以是工业废水余热，通过将机组的换热蒸发器进行“串联”，机组换热蒸发器梯级吸收热源水温的热量，提高热能利用率。

作为本发明实施例可选地实施方式，热泵机组包括至少两套压缩制冷系统，每个压缩制冷系统均包括换热冷凝器和换热蒸发器。参见图1，示意出了热泵机组包括两套压缩制冷系统，当然，热泵机组中压缩制冷系统的数量不限于两套，可以是三套以上，热泵机组中压缩制冷系统的具体数量，需要根据实际情况，做出合理的搭配选择。

作为本发明实施例可选地实施方式，压缩制冷系统包括至少一个换热冷凝器以及至少一个换热蒸发器。参见图1，示意出了压缩制冷系统包括一个换热冷凝器以及一个换热蒸发器。

作为本发明实施例可选地实施方式，压缩制冷系统依次设置，热源水能依次流过各压缩制冷系统的换热蒸发器，用户用水能反向依次流过各压缩制冷系统的换热冷凝器。将换热蒸发器和换热冷凝器的进出水换热过程设计为逆流换热，缩小换热蒸发器进水和换热冷凝器出水的温差，提高压缩效率，有利于机组能效的保证，提高换热效率，增加换热量，更有利于系统的节能。

具体的的方式可以如下，参见图1，热泵机组包括两套压缩制冷系统，其中一个压缩制冷系统包括第一换热冷凝器1和第一换热蒸发器2，其中另一压缩制冷系统包括第二换热冷凝器3和第二换热蒸发器4，用户用水能通过管道依次流过第二换热冷凝器3和第一换热冷凝器1，热源水能通过管道依次流过第一换热蒸发器2和第二换热蒸发器4。通过“串联”机组中的换热冷凝器，提高出水温度，满足更多工程项目对机组热量的需求。

作为本发明实施例可选地实施方式，压缩制冷系统包括压缩机、膨胀阀以及油液分离器，使得压缩制冷系统可正常运行。压缩机优选为离心式压缩机。当然，压缩制冷系统中的压缩机也可以是处于离心式压缩机以外的其他类型的压缩机。换热冷凝器以及换热蒸发器可以是管壳式换热器。

实施例1：

一种提高出水温度的热泵机组，热泵机组包括第一压缩制冷系统5和第二压缩制冷系统6，第一压缩制冷系统5包括第一换热冷凝器1和第一换热蒸发器2，第二压缩制冷系统6包括第二换热冷凝器3和第二换热蒸发器4，用户用水能通过管道依次流过第二换热冷凝器3和第一换热冷凝器1，热源水能通过管道依次流过第一换热蒸发器2和第二换热蒸发器4，以实现梯度性提升用户用水，提升用户用水的出水温度。

热泵机组的吸收热量的一端，称为水源侧，通过机组加热之后释放热量的一侧称为用户侧。

水源侧提供的低温热水进出水温分别为T1和T1'，用户侧进出水温分别为T2和T2'。第一换热蒸发器2的进水温度水温T1，出水温度ΔT1，第一换热冷凝器1进水温度为ΔT2，出水温度为T2'，第二换热蒸发器4进水温度为ΔT1，出水温度为T1'，第二换热冷凝器3的进水温度为T2，出水温度为ΔT2。

第一压缩制冷系统5相对于第二压缩制冷系统6进出水温都属于高温机组，由于用户用水通过管道依次流过第二换热冷凝器3和第一换热冷凝器1，第二换热冷凝器3和第一换热冷凝器1水流量相同，且当第一压缩制冷系统5与第二压缩制冷系统6的压缩机功率相同时，第一换热冷凝器4温降相对更低，第二换热冷凝器3的出水温度ΔT2>(T2+T2')/2，即(ΔT2-T2)>(T2'-ΔT2)。同理，热源水通过管道依次流过第一换热蒸发器2和第二换热蒸发器4，第一换热蒸发器2和第二换热蒸发器4水流量也相同，且当第一压缩制冷系统5与第二压缩制冷系统6的压缩机功率相同时，第一换热蒸发器2温降相对更低，第一换热蒸发器2出水温度ΔT1>(T1+T1')/2，即(ΔT1-T1')>(T1-ΔT1)。

另外，当用户侧所需热水温度降低，第一换热冷凝器出水温度T2'降低，此时可选择降低第一压缩制冷系统5压缩机功率，当用户侧需求热水温度降低为ΔT2及以下时，可选择关闭第一压缩制冷系统5。

实施例2：

一种热水供应站，包括实施例1描述的提高出水温度的热泵机组。通过将机组的换热蒸发器和换热冷凝器分别进行“串联”，机组换热蒸发器梯级吸收热源水温的热量，换热冷凝器梯级提升机组的出水水温，同时机组换热蒸发器和换热冷凝器的进出水逆流换热，降低压缩机的压比，提高机组壳管的换热效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。