中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统

技术领域

本发明涉及热管理技术领域，特别涉及一种中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统。

背景技术

当前储能热管理系统一般会采用热泵、冷水或者直冷式空调(冷媒直接在电池冷却板内换热)来制冷或制热。它们的制冷或制热原理图如图1所示，其中高温高压冷媒在离开压缩机以后在冷凝器中凝结以降低内能，然后凝结的冷媒在蒸发器中蒸发以从冷却回路中吸收热量，从而实现冷却回路中的冷却剂的制冷。制热的过程是制冷过程的逆过程，即先经过蒸发器再经过冷凝器。然而，这样的制冷或者热泵循环回路的效率仍有进一步提升的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统，以解决现有的储能热管理效率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统，包括：

压缩机；

换热装置，被配置为连接在压缩机和中间换热装置之间；以及

中间换热装置，被配置为输出的冷媒分为两路，其中第一部分冷媒返回中间换热装置蒸发，以带走第二部分冷媒的部分热量后直接回到压缩机，第二部分冷媒配合换热装置进行热量交换后回到压缩机。

可选的，在所述的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统中，所述换热装置包括第一换热器，所述第一换热器被配置为连接在压缩机的输出端和中间换热装置的主输入端之间；

所述换热装置还包括第二换热器，所述第二换热器被配置为连接在压缩机的第二输入端和中间换热装置之间。

可选的，在所述的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统中，所述中间换热装置包括第一输出端，所述压缩机的第一输入端和中间换热装置的第一输出端直接连接。

可选的，在所述的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统中，所述中间换热装置还包括第二输出端；

所述中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统还包括：

过滤器，被配置为连接在中间换热装置的第二输出端和第一节流装置的输入端之间；

第一节流装置，被配置为连接在第一换热器的输入端和过滤器的输出端之间。

可选的，在所述的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统中，所述中间换热装置还包括辅输入端；

所述中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统还包括：

第二节流装置，被配置为连接在中间换热装置的辅输入端和第一节流装置的输入端之间。

可选的，在所述的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统中，所述第一节流装置为第一电子膨胀阀，所述第二节流装置为第二电子膨胀阀；在制冷工况下，所述第一换热器为冷凝器，第二换热器为蒸发器；在制热工况下，所述第二换热器为冷凝器，第一换热器为蒸发器。

可选的，在所述的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统中，冷凝器出来的冷媒通过第一换热器进入中间换热装置，中间换热装置输出的第一部分冷媒通过辅输入端返回中间换热装置后蒸发，冷却未蒸发的第二部分冷媒，未蒸发的第二部分冷媒经过主路的过滤器与第一电子膨胀阀进入蒸发器，在蒸发器中蒸发，并最终回到压缩机回气侧，中间换热装置中蒸发的第一部分冷媒以气体经过辅路进入压缩机补气口；

所述压缩机补气口为压缩机的第一输入端，所述压缩机回气侧为压缩机的第二输入端。

可选的，在所述的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统中，通过辅路的中间冷媒先冷却后蒸发提高中间补气量；

通过主路的中间冷媒先冷却后蒸发提高中间冷媒过冷度；

通过主路的中间冷媒先冷却后蒸发减小冷凝器出口过冷度及换热面积；

根据中间换热装置的选型以及第二节流装置的控制参数确定流经辅路的冷媒的流量、以及辅路和主路的冷媒流量的比例。

可选的，在所述的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统中，根据下列方法确定中间换热装置的选型：

根据计算得出额定工况下补气压力以及冷凝器出来的冷媒参数，进行中间换热装置的选型；

其中补气压力为：

其中Pd为排气压力，Ps为吸气压力。

可选的，在所述的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统中，第二节流装置的控制参数包括：通过调节第二节流装置，使压缩机的辅路进口过热度为2℃-10℃，所述过热度通过压缩机辅路进口的压力传感器以及温度传感器测量值计算得出。

本发明还提供一种中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统，包括：

压缩机；

第一换热装置和第二换热装置，其布置在压缩机与中间换热装置之间和压缩机与第一电子膨胀阀之间；

第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀，其分别布置在第一路以及第二路中；以及

中间换热装置，其中从中间换热装置输出的冷媒被分为第一路和第二路，其中第一路冷媒在经过第一电子膨胀阀以后回到中间换热装置，以带走第二路冷媒的部分热量并回到压缩机，并且第二路冷媒在经过第二电子膨胀阀和第二换热装置后回到压缩机。

本发明的发明人通过研究发现，如图1所示的现有的制冷或者热泵循环具有以下缺点：

1)目前储能热管理领域在用的系统无中间冷却装置，其效率较低；

2)稳定性差，储能热管理领域特性是压比低，而目前所用压缩机都有运行特性曲线，对压比过低有一定的限制，压比过低时，常规系统只能通过降频或者提高吸气过热度方式来规避，影响系统稳定性，温差波动大，且效率进一步降低。

在本发明提供的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统中，通过中间换热装置输出的冷媒分为两路，第一部分冷媒分流后返回中间换热装置蒸发，以带走第二部分冷媒的热量，大大提高了第二部分冷媒的制冷能力，第一部分冷媒直接由中间换热装置的第一输出端输出后直接回到压缩机，第二部分冷媒配合换热装置进行热量交换后回到压缩机，实现了部分冷媒进行中间换热，提高了储能热管理系统能效，另外中间换热提高了压缩机的压比，进而提高了系统运行稳定性。

本发明增加中间冷却后，冷媒过冷度增加，蒸发段增加△h，△h大小与经济器选型有关，一般可以增加10％左右，同冷媒流量能力增加，能效增大。增加中间冷却后，高压会增大，压比增大，压缩机运行更稳定，更适用于储能热管理领域压比偏小的特性。

附图说明

图1是现有的储能热管理系统示意图；

图2是本发明一实施例中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统结构示意图；

图3是本发明一实施例中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统压焓示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的目的在于提供一种中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统，以解决现有的储能热管理效率较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统，包括：压缩机；换热装置，被配置为连接在压缩机和中间换热装置之间；中间换热装置7，被配置为输出的冷媒分为两路，其中第一部分冷媒返回中间换热装置蒸发，以带走第二部分冷媒的部分热量后直接回到压缩机，第二部分冷媒配合换热装置进行热量交换后回到压缩机。其中中间换热装置包括蒸发器、板式换热器等。

图2-3提供了本发明的实施例，图2示出了本发明提供的一种中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统结构示意图，如图2所示，包括：压缩机6；换热装置，被配置为连接在压缩机和中间换热装置之间；中间换热装置7，被配置为输出的冷媒分为两路，其中第一部分冷媒返回中间换热装置蒸发，以带走第二部分冷媒的部分热量后直接回到压缩机，第二部分冷媒配合换热装置进行热量交换后回到压缩机。

具体的，所述换热装置包括第一换热器1，所述第一换热器被配置为连接在压缩机的输出端和中间换热装置的主输入端之间；所述换热装置还包括第二换热器2，所述第二换热器被配置为连接在压缩机的第二输入端和中间换热装置之间。

进一步的，所述中间换热装置包括第一输出端，所述压缩机的第一输入端和中间换热装置的第一输出端之间连接。

进一步的，所述中间换热装置还包括第二输出端；所述中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统还包括：过滤器3，被配置为连接在中间换热装置的第二输出端和第一节流装置的输入端之间；第一节流装置4，被配置为连接在第一换热器的输入端和过滤器的输出端之间。所述中间换热装置还包括辅输入端；所述中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统还包括：第二节流装置5，被配置为连接在中间换热装置的辅输入端和第一节流装置的输入端之间。

具体的，所述第一节流装置为第一电子膨胀阀，所述第二节流装置为第二电子膨胀阀；在制冷工况下，所述第一换热器为冷凝器，第二换热器为蒸发器；在制热工况下，所述第二换热器为冷凝器，第一换热器为蒸发器。冷凝器出来的冷媒通过第一换热器进入中间换热装置，中间换热装置输出的第一部分冷媒通过辅输入端返回中间换热装置后蒸发，冷却未蒸发的第二部分冷媒，未蒸发的第二部分冷媒经过主路的过滤器与第一电子膨胀阀进入蒸发器，在蒸发器中蒸发，并最终回到压缩机回气侧，中间换热装置中蒸发的第一部分冷媒以气体经过辅路进入压缩机补气口；所述压缩机补气口为压缩机的第一输入端，所述压缩机回气侧为压缩机的第二输入端。

进一步的，通过辅路的中间冷媒先冷却后蒸发提高中间补气量；通过主路的中间冷媒先冷却后蒸发提高中间冷媒过冷度；通过主路的中间冷媒先冷却后蒸发减小冷凝器出口过冷度及换热面积；根据中间换热装置的选型以及第二节流装置的控制参数确定流经辅路的冷媒的流量、以及辅路和主路的冷媒流量的比例。

进一步的，在所述的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统中，根据下列方法确定中间换热装置的选型：

根据计算得出额定工况下补气压力以及冷凝器出来的冷媒参数，进行中间换热装置的选型；

其中补气压力为：

其中Pd为排气压力，Ps为吸气压力。

具体的，在所述的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统中，第二节流装置的控制参数包括：通过调节第二节流装置，使压缩机的辅路进口过热度为2℃-10℃，所述过热度通过压缩机辅路进口的压力传感器以及温度传感器测量值计算得出。

如图3所示，增加中间冷却后，冷媒过冷度增加，蒸发段增加△h，△h大小与经济器选型有关，一般可以增加10％左右，同冷媒流量能力增加，能效增大。增加中间冷却后，高压会增大，压比增大，压缩机运行更稳定，更适用于储能热管理领域压比偏小的特性。增加中间冷却后，冷媒过冷度增加，蒸发段增加△h，同冷媒流量能力增加，能效增加5％左右。增加中间冷却后，高压会增大，压比增大，压缩机运行更稳定，更适用于储能热管理领域压比偏小的特性。

在本发明提供的中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统中，通过中间换热装置输出的冷媒分为两路，第一部分冷媒分流后返回中间换热装置蒸发，以带走第二部分冷媒的热量，大大提高了第二部分冷媒的制冷能力，第一部分冷媒直接由中间换热装置的第一输出端输出后直接回到压缩机，第二部分冷媒配合换热装置进行热量交换后回到压缩机，实现了部分冷媒进行中间换热，提高了储能热管理系统能效，另外中间换热提高了压缩机的压比，进而提高了系统运行稳定性。

综上，上述实施例对中间冷媒先冷却后蒸发的补气增焓储能热管理系统的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。