一种全热回收三联供装置

技术领域

本申请涉及空调系统冷热源技术领域，具体而言，涉及一种全热回收三联供装置。

背景技术

目前，冷热电三联供，即CCHP(Combined Cooling,Heating and Power)，是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机、微燃机或内燃机发电机等燃气发电设备运行，产生的电力供应用户的电力需求，系统发电后排出的余热通过余热回收利用设备(余热锅炉或者余热直燃机等)向用户供热、供冷。通过这种方式大大提高整个系统的一次能源利用率，实现了能源的梯级利用。还可以提供并网电力作能源互补，整个系统的经济收益及效率均相应增加。

现有技术中，大多三联供机组夏季运行制冷+热回收模式时冷凝温度变高，制冷能效比变低，若需要高出水温度能效更低，再高一点的出水温度更难做到。再者，冬季运行制热+热回收模式时，不能同时保证制热量和热回收量，而且制热量受环境温度影响。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种全热回收三联供装置，该装置可以提供一种集制冷、制热、热回收功能于一体的机组，制热和热回收量不受环境温度影响，实现提高系统能效的技术效果。

本申请实施例提供了一种全热回收三联供装置，包括制冷剂循环系统和燃气模块系统；

所述制冷剂循环系统包括压缩机、油分离器、四通阀、气液分离器、第一换热器、第二换热器和第三换热器，所述压缩机分别与所述油分离器、所述气液分离器连接，所述四通阀的四个端口分别与所述气液分离器、所述第一换热器、所述第二换热器、所述第三换热器连接，所述第一换热器、述第二换热器、所述第三换热器依次连接；

所述燃气模块系统包括燃气炉、水泵、第四换热器、第五换热器，所述燃气炉的进口与所述水泵的出口连接，所述燃气炉的出口与所述第四换热器的第一端口连接，所述第四换热器的第二端口与所述第五换热器的第一端口连接，所述第五换热器的第二端口与所述水泵的进口连接；

所述第三换热器的交换端口与所述第五换热器的交换端口连接，所述第一换热器的交换端口与所述第四换热器的交换端口连接。

在上述实现过程中，该全热回收三联供装置通过制冷剂循环系统串联或并联一个燃气模块系统，第三换热器的交换端口与第五换热器的交换端口连接，当环境较低或制热和热水需求大时，运行燃气模块系统补充热量；第一换热器的交换端口与第四换热器的交换端口连接，在热回收水流路上，生活热水先经过第一换热器，制冷剂与水换热，使得低温回水变成中温，中温回水再经过第四换热器换热，达到高温热水，此时由于在制冷剂循环系统回收热量时，只需要达到中温即可，有利于降低冷凝温度，减少制冷剂循环系统能耗；因此，通过上述方式，制冷剂循环系统串联或并联一个燃气模块系统，可以提供一种集制冷、制热、热回收功能于一体的机组，制热和热回收量不受环境温度影响，实现提高系统能效的技术效果。

进一步地，所述四通阀包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口，所述压缩机的出口与所述油分离器的进口连接，所述油分离器的出口分别与所述第一换热器的第一端口、所述四通阀的第一端口连接，所述四通阀的第二端口与所述第二换热器的第一端口连接，所述第二换热器的第二端口分别与所述第一换热器的第二端口、所述第三换热器的第一端口连接，所述第三换热器的第二端口与所述四通阀的第三端口连接，所述第一换热器的第二端口与所述第三换热器的第一端口连接，所述气液分离器的进口与所述四通阀的第四端口连接，所述气液分离器的出口与所述压缩机的进口连接。

在上述实现过程中，通过四通阀与气液分离器、第一换热器、第二换热器、第三换热器连接等器件的连接，实现该全热回收三联供装置在制冷模式、制热模式、热回收模式及其组合模式的切换和控制。

进一步地，所述装置还包括第一储液器、第一膨胀阀和第一单向阀，所述第一换热器的第二端口依次通过所述第一储液器、所述第一膨胀阀、所述第一单向阀连接所述第二换热器的第二端口。

在上述实现过程中，第一储液器、第一膨胀阀和第一单向阀实现制冷剂循环系统中一种可选的制冷剂循环通路。

进一步地，所述装置还包括第二储液器、第二膨胀阀、第二单向阀和第三单向阀，所述第二换热器的第二端口依次通过所述第二单向阀、所述第二储液器、所述第二膨胀阀、所述第三单向阀连接所述第三换热器的第一端口。

在上述实现过程中，第二储液器、第二膨胀阀、第二单向阀和第三单向阀实现制冷剂循环系统中另一种可选的制冷剂循环通路。

进一步地，所述第一换热器的第二端口依次通过第一储液器、第一膨胀阀和第三单向阀连接所述第三换热器的第一端口。

在上述实现过程中，第一储液器、第一膨胀阀和第三单向阀实现制冷剂循环系统中另一种可选的制冷剂循环通路。

进一步地，所述装置还包括第四单向阀，所述第三换热器的第一端口依次通过所述第四单向阀、所述第二储液器、所述第二膨胀阀、所述第一单向阀连接所述第二换热器的第二端口。

在上述实现过程中，第四单向阀、第二储液器、第二膨胀阀、第一单向阀实现制冷剂循环系统中另一种可选的制冷剂循环通路。

进一步地，所述装置还包括第一球阀，所述第一球阀设置在所述燃气炉的出口和所述第四换热器的第一端口之间的连接管道上。

在上述实现过程中，第一球阀对流体起到调节与控制的作用。

进一步地，所述装置还包括过滤器和第二球阀，所述第五换热器的第二端口通过所述过滤器连接所述水泵的进口；所述第二球阀设置在所述过滤器和所述水泵的进口之间的连接管道上。

在上述实现过程中，过滤器可以对流体实现过滤，第二球阀则对流体起到调节与控制的作用。

进一步地，所述装置还包括膨胀管，所述膨胀管设置在所述水泵的出口和所述燃气炉的进口之间的连接管道上。

在上述实现过程中，膨胀管可以避免连接管道因温度变化而产生热胀冷缩引起的损坏。

进一步地，所述第一换热器、所述第三换热器为壳管换热器；所述第二换热器为蒸发式冷凝器；所述第四换热器和第五换热器为板式换热器。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种全热回收三联供装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种全热回收三联供装置第一运行模式的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种全热回收三联供装置第二运行模式的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种全热回收三联供装置第三运行模式的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种全热回收三联供装置第四运行模式的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种全热回收三联供装置第五运行模式的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或点连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的联通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

本申请实施例提供了一种全热回收三联供装置，可以应用于空调系统中，例如，多功能复合能源全热回收三联供冷热水机组中；该全热回收三联供装置通过制冷剂循环系统串联或并联一个燃气模块系统，第三换热器的交换端口与第五换热器的交换端口连接，当环境较低或制热和热水需求大时，运行燃气模块系统补充热量；第一换热器的交换端口与第四换热器的交换端口连接，在热回收水流路上，生活热水先经过第一换热器，制冷剂与水换热，使得低温回水变成中温，中温回水再经过第四换热器换热，达到高温热水，此时由于在制冷剂循环系统回收热量时，只需要达到中温即可，有利于降低冷凝温度，减少制冷剂循环系统能耗；因此，通过上述方式，制冷剂循环系统串联或并联一个燃气模块系统，可以提供一种集制冷、制热、热回收功能于一体的机组，制热和热回收量不受环境温度影响，实现提高系统能效的技术效果。

请参见图1，图1为本申请实施例提供的一种全热回收三联供装置的结构示意图，该全热回收三联供装置包括制冷剂循环系统10和燃气模块系统20。

示例性地，制冷剂循环系统10包括压缩机101、油分离器102、四通阀103、气液分离器104、第一换热器105、第二换热器106和第三换热器107，压缩机101分别与油分离器102、气液分离器104连接，四通阀103的四个端口分别与气液分离器104、第一换热器105、第二换热器106、第三换热器107连接，第一换热器105、述第二换热器106、第三换热器107依次连接。

示例性地，燃气模块系统20包括燃气炉201、水泵202、第四换热器203、第五换热器204，燃气炉201的进口与水泵202的出口连接，燃气炉201的出口与第四换热器203的第一端口连接，第四换热器203的第二端口与第五换热器204的第一端口连接，第五换热器204的第二端口与水泵202的进口连接。

示例性地，第三换热器107的交换端口与第五换热器204的交换端口连接，第一换热器105的交换端口与第四换热器203的交换端口连接。

在一些实施场景中，该全热回收三联供装置通过制冷剂循环系统10串联或并联一个燃气模块系统20，第三换热器107的交换端口与第五换热器204的交换端口连接，当环境较低或制热和热水需求大时，运行燃气模块系统20补充热量；第一换热器105的交换端口与第四换热器203的交换端口连接，在热回收水流路上，生活热水先经过第一换热器105，制冷剂与水换热，使得低温回水变成中温，中温回水再经过第四换热器203换热，达到高温热水，此时由于在制冷剂循环系统10回收热量时，只需要达到中温即可，有利于降低冷凝温度，减少制冷剂循环系统能耗；因此，通过上述方式，制冷剂循环系统10串联或并联一个燃气模块系统20，可以提供一种集制冷、制热、热回收功能于一体的机组，制热和热回收量不受环境温度影响，实现提高系统能效的技术效果。

示例性地，四通阀103包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口，压缩机101的出口与油分离器102的进口连接，油分离器102的出口分别与第一换热器105的第一端口、四通阀103的第一端口连接，四通阀103的第二端口与第二换热器106的第一端口连接，第二换热器106的第二端口分别与第一换热器105的第二端口、第三换热器107的第一端口连接，第三换热器107的第二端口与四通阀103的第三端口连接，第一换热器105的第二端口与第三换热器107的第一端口连接，气液分离器104的进口与四通阀103的第四端口连接，气液分离器104的出口与压缩机101的进口连接。

示例性地，通过四通阀103与气液分离器104、第一换热器105、第二换热器106、第三换热器107连接等器件的连接，实现该全热回收三联供装置在制冷模式、制热模式、热回收模式及其组合模式的切换和控制。

示例性地，该全热回收三联供装置还包括第一储液器41、第一膨胀阀51和第一单向阀61，第一换热器105的第二端口依次通过第一储液器41、第一膨胀阀51、第一单向阀61连接第二换热器106的第二端口。

示例性地，第一储液器41、第一膨胀阀51和第一单向阀61实现制冷剂循环系统10中一种可选的制冷剂循环通路。

示例性地，储液器(ACCUMULATOR)是压缩机的重要部件，起到贮藏、气液分离、过滤、消音和制冷剂缓冲的作用。

示例性地，膨胀阀是制冷系统中的一个重要部件，一般安装于储液筒和蒸发器之间。膨胀阀使中温高压的液体制冷剂通过其节流成为低温低压的湿蒸汽，然后制冷剂在蒸发器中吸收热量达到制冷效果，膨胀阀通过蒸发器末端的过热度变化来控制阀门流量，防止出现蒸发器面积利用不足和敲缸现象。

示例性地，该全热回收三联供装置还包括第二储液器42、第二膨胀阀52、第二单向阀62和第三单向阀63，第二换热器106的第二端口依次通过第二单向阀62、第二储液器42、第二膨胀阀52、第三单向阀63连接第三换热器107的第一端口。

示例性地，第二储液器42、第二膨胀阀52、第二单向阀62和第三单向阀63实现制冷剂循环系统10中另一种可选的制冷剂循环通路。

示例性地，第一换热器105的第二端口依次通过第一储液器41、第一膨胀阀52和第三单向阀63连接第三换热器107的第一端口。

示例性地，第一储液器41、第一膨胀阀52和第三单向阀63实现制冷剂循环系统10中另一种可选的制冷剂循环通路。

示例性地，该全热回收三联供装置还包括第四单向阀64，第三换热器107的第一端口依次通过第四单向阀64、第二储液器42、第二膨胀阀52、第一单向阀61连接第二换热器106的第二端口。

示例性地，第四单向阀64、第二储液器42、第二膨胀阀52、第一单向阀61实现制冷剂循环系统10中另一种可选的制冷剂循环通路。

示例性地，该全热回收三联供装置还包括第一球阀31，第一球阀31设置在燃气炉201的出口和第四换热器203的第一端口之间的连接管道上。

示例性地，第一球阀31对流体起到调节与控制的作用。

示例性地，该全热回收三联供装置还包括过滤器70和第二球阀32，第五换热器204的第二端口通过过滤器70连接水泵202的进口；第二球阀32设置在过滤器70和水泵202的进口之间的连接管道上。

示例性地，过滤器70可以对流体实现过滤，第二球阀32则对流体起到调节与控制的作用。

在一些实施方式中，第一球阀31和第二球阀32可以是气动球阀，电动球阀或手动球阀。

示例性地，该全热回收三联供装置还包括膨胀管80，膨胀管80设置在水泵202的出口和燃气炉201的进口之间的连接管道上。

示例性地，膨胀管80可以避免连接管道因温度变化而产生热胀冷缩引起的损坏。

示例性地，膨胀管，亦称“膨胀接头”、“补偿器”，在输送蒸汽或其他热流体的管路中，为避免温度变化，管路产生热胀冷缩而引起损坏的设备。有弯管式、波状接头、伸缩接头三种型式。前两种使管路具有纵向弹性，后一种能作纵向伸缩滑动。

示例性地，第一换热器105、第三换热器107为壳管换热器；第二换热器106为蒸发式冷凝器；第四换热器203和第五换热器204为板式换热器。

示例性地，管壳换热器(shell and tube heat exchanger)又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢；但传热系数低、占地面积大。可用各种结构材料(主要是金属材料)制造，能在高温、高压下使用，是应用最广的类型。

示例性地，蒸发式冷凝器(Evaporative condenser)又叫蒸发冷、冷却(凝)器，是由制冷利用盘管外的喷淋水部分蒸发时吸收盘管内高温气态制冷剂的热量而使管内的制冷剂逐渐由气态被冷却为液态的一种设备。蒸发式冷凝器是由专用轴流风机、喷淋嘴、电子水除垢仪、集气囊、PVC换热片、高效脱水器、冷却管组、填料集水槽、水泵、集水器、箱体等部件组成。

示例性地，板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上。

示例性地，该全热回收三联供装置还包括第一蝶阀91、第二蝶阀92、第三蝶阀93、第四蝶阀94。可选地，上述蝶阀可以是电动蝶阀。

请参见图2，图2为本申请实施例提供的一种全热回收三联供装置第一运行模式的示意图。

示例性地，第一运行模式为制冷模式；在第一运行模式下，制冷剂循环系统10中，高温高压气态制冷剂从压缩机101排出，经油分离器102，再经过四通阀103后在第二换热器106冷凝成高压高温的液态制冷剂，再经过第二单向阀62、第二储液器42、第二膨胀阀52后变成低温低压的液体制冷剂，低温低压的液体制冷剂经过第三单向阀63到第三换热器107吸热变成气态制冷剂，高温冷冻水经过第三换热器107后变成低温冷冻水，低温低压的气态制冷剂经过四通阀103和气液分离器104，最后回到压缩机101完成一个循环，此时第一换热器、燃气模块系统20不工作，第一膨胀阀51关闭。

请参见图3，图3为本申请实施例提供的一种全热回收三联供装置第二运行模式的示意图。

示例性地，第二运行模式为制冷+热回收模式；在第二运行模式下，制冷剂循环系统10中，高温高压气态制冷剂从压缩机101排出，经油分离器102，再经第一换热器105冷凝成高压高温液体，经过第一储液器41、第一膨胀阀51变成低温低压的液体制冷剂，低温低压的液体制冷剂经过第三单向阀63到第三换热器107吸热变成气态制冷剂，高温冷冻水经过第三换热器107后变成低温冷冻水，低温低压的气态制冷剂经过四通阀103和气液分离器104，最后回到压缩机101完成一个循环，此时第二换热器106不工作，第二膨胀阀52关闭；燃气模块系统20中，低温的循环水经过水泵202进入燃气炉201，经过燃气炉201后变成高温循环水，高温循环水经过第四换热器203变成低温循环水，再经过第五换热器204，最后经过过滤器70后回到水泵202的吸水口完成一个循环，生活热水经过第一换热器105变成中温生活热水，再经过第四换热器203变成高温的生活热水，此时第二蝶阀92、第四蝶阀94关闭，第五换热器204不工作。

请参见图4，图4为本申请实施例提供的一种全热回收三联供装置第三运行模式的示意图。

示例性地，第三运行模式为制热模式，在第三运行模式下，制冷剂循环系统10中，高温高压气态制冷剂从压缩机101排出，经油分离器102，再经过四通阀103后在第三换热器107冷凝成高压高温的液态制冷剂，再经过第四单向阀64、第二储液器42、第二膨胀阀52后变成低温低压的液体制冷剂，低温低压的液体制冷剂经过第一单向阀61到第二换热器106吸热变成低温低压的气态制冷剂，低温低压的气态制冷剂经过四通阀103和气液分离器104，最后回到压缩机101完成一个循环；低温冷冻水经过第三换热器107变成高温冷冻水，此时第一换热器105不工作，第一膨胀阀51关闭；燃气模块系统20中，低温的循环水经过水泵202进入燃气炉201，经过燃气炉201后变成高温循环水，高温循环水经过第四换热器203，再经过第五换热器204变成低温循环水，最后经过过滤器70后回到水泵202的吸水口完成一个循环，低温冷冻水经过第五换热器204变成高温冷冻水，第四换热器203不工作。

请参见图5，图5为本申请实施例提供的一种全热回收三联供装置第四运行模式的示意图。

示例性地，第四运行模式为热回收模式；在第四运行模式下，制冷剂循环系统10中，高温高压气态制冷剂从压缩机101排出，经油分离器102，再经第一换热器105冷凝成高压高温液体，经过第一储液器41、第一膨胀阀51变成低温低压的液体制冷剂，低温低压的液体制冷剂经过第一单向阀61到第二换热器106吸热变成气态制冷剂，低温低压的气态制冷剂经过四通阀103和气液分离器104，最后回到压缩机101完成一个循环，此时第三换热器107不工作，第二膨胀阀52关闭；燃气模块系统20中，低温的循环水经过水泵202进入燃气炉201，经过燃气炉后变成高温循环水，高温循环水经过第四换热器203变成低温循环水，再经过第五换热器204，最后经过过滤器70后回到水泵202的吸水口完成一个循环，生活热水经过第一换热器105变成中温生活热水，再经过第四换热器203变成高温的生活热水，此时第二蝶阀92、第二蝶阀94关闭，第五换热器204不工作。

请参见图6，图6为本申请实施例提供的一种全热回收三联供装置第五运行模式的示意图。

示例性地，第五运行模式为制热+热回收模式；在第五运行模式下，制冷剂循环系统10中，高温高压气态制冷剂从压缩机101排出，经油分离器102，其中一路经第一换热器105冷凝成高压高温液体，经过第一储液器41、第一膨胀阀51变成低温低压的液体制冷剂，低温低压的液体制冷剂经过第一单向阀到第二换热器106吸热变成气态制冷剂，另外一路制冷剂经过四通阀103后在第三换热器107冷凝成高压高温的液态制冷剂，再经过第四单向阀64、第二储液器42、第二膨胀阀52后变成低温低压的液体制冷剂，低温低压的液体制冷剂经过第一单向阀61到第二换热器106吸热变成低温低压的气态制冷剂，低温低压的气态制冷剂经过四通阀103和气液分离器104，最后回到压缩机101完成一个循环；低温冷冻水分为两路，其中一路经第三换热器107变成高温冷冻水，另外一路经第五换热器204后变成高温冷冻水；燃气模块系统20中，低温的循环水经过水泵202进入燃气炉201，经过燃气炉201后变成高温循环水，高温循环水经过第四换热器203变成中温循环水，再经过第五换热器204变成低温循环水，最后经过过滤器70后回到水泵202的吸水口完成一个循环，生活热水经过第一换热器105变成中温生活热水，再经过第四换热器203变成高温的生活热水。

在本申请所有实施例中，“大”、“小”是相对而言的，“多”、“少”是相对而言的，“上”、“下”是相对而言的，对此类相对用语的表述方式，本申请实施例不再多加赘述。

应理解，说明书通篇中提到的“在本实施例中”、“本申请实施例中”或“作为一种可选的实施方式”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在本实施例中”、“本申请实施例中”或“作为一种可选的实施方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在本申请的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应与权利要求的保护范围为准。