[实用新型]一种二级串联的热泵机组

说明书

所属技术领域

本实用新型属于热泵技术领域，涉及一种二级串联的热泵机组，是一种特别适合于“大温差、小流量”运行方式的二级串联的热泵机组。 

背景技术

随着热泵技术的日趋成熟，各种利用地下水、地表水或工业废热水等为热源的热泵技术已经广泛的应用于制冷、采暖和热水供应系统中。热泵机组的性能系数高低是决定能源利用效率的重要因素。地(水)源热泵机组采用大“大温差、小流量”的运行方式，可大大减少系统的输配能耗以及管网系统的投资。普通地(水)源热泵机组采取“大温差、小流量”的运行方式时，在进水温度一定的情况下，会使热水供水温度升高、冷水出水温度降低，从而导致冷凝压力的升高和蒸发压力的降低，致使系统性能系数(COP)减小，能源利用效率降低。 

发明内容

本实用新型的目的就是针对普通地(水)源热泵机组采取“大温差、小流量”的运行方式时，所存在的系统性能系数(COP)减小，能源利用效率降低的问题，而提供一种在冷、热源侧均采取“大温差、小流量”的运行方式时，其机组的能源利用效率较普通热泵机组的能源利用率得到明显提高的一种二级串联的热泵机组。 

本实用新型的技术解决方案是：一种二级串联的热泵机组，包括第一个热泵单元和第二个热泵单元，第一个热泵单元主要由第一级压缩机、第一级冷凝器、第一级蒸发器和节流阀A组成，第二个热泵单元主要由第二级压缩机、第二级冷凝器、第二级蒸发器和节流阀B组成，两个热泵单元均通过管路连接 成两个相互独立的制冷工质循环回路，其主要特征是：两个热泵单元的第一级冷凝器和第二级冷凝器相互串联成为一个两级的管壳式换热器，热水从第二个热泵单元的热水进口进入，并依次流经第二级冷凝器和第一级冷凝器逐级加热后流出；两个热泵单元的第一级蒸发器和第二级蒸发器串联成为一个管壳式换热器，冷水从第一个热泵单元的冷水进口进入，并依次流经第一级蒸发器和第二级蒸发器逐级降温后流出。 

本实用新型的有益效果是：热水升温方向与冷水的降温方向相反，降低了蒸发器和冷凝器的温差，减少了不可逆传热损失，机组整体的性能系数得到提高；采用热泵机组串联的方式，可以根据不同温升梯度段的工况选取不同的热泵单元，保证每台热泵能够在其高效工况运行；采用温度梯级升降的方式，可以得到较高温度的热水，同时还可以根据用户使用热水要求，通过控制热泵运行台数调节热水的出水温度；冷水和热水的供、回水温差较大，降低了系统的输配能耗以及管网投资。总之，由于机组是一种二级串联的热泵机组，在采用“大温差、小流量”运行方式时，能够将较低的热水梯级加热到较高的温度，冷水则按照与热水升温相反的方向梯级降温，加大了热水和冷水在热泵进、出口的温差，提高了系统的综合能源利用效率。 

下面，结合附图对本实用新型进一步说明。 

附图说明

图1是本实用新型的流程示意图。 

图中：1、第一个热泵单元；2、热水出口；3、第一级冷凝器；4、第二级冷凝器；5、热水进口；6、第二个热泵单元；7、第二级压缩机；8、冷水出口；9、第二级蒸发器；10、节流阀B；11、节流阀A；12、第一级蒸发器；13、冷水进口；14、第一级压缩机。 

具体实施方式

本实用新型实施例如图1所示。机组包括第一个热泵单元(1)和第二个热泵单元(6)。第一个热泵单元(1)主要由第一级压缩机(14)、第一级冷凝器(3)、第一级蒸发器(12)和节流阀A(11)组成。第二个热泵单元(6)主要由第二级压缩机(7)、第二级冷凝器(4)、第二级蒸发器(9)和节流阀B(10)组成。第一个热泵单元(1)和第二个热泵单元(6)，都通过管路连接成独立的制冷工质循环回路。第一个热泵单元(1)的第一级冷凝器(3)和第二个热泵单元(6)的第二级冷凝器(4)相互串联成为一个两级的管壳式换热器，由热水进口(5)流进的热水依次流经第二级冷凝器(4)和第一级冷凝器(3)逐级加热后，由热水出口(2)流出。第一个热泵单元(1)的第一级蒸发器(12)与第二个热泵单元(6)的第二级蒸发器(9)串联成为一个两级的管壳式换热器，由冷水进口(13)流进冷水依次流经第一级蒸发器(12)和第二级蒸发器(9)逐级降温后，由冷水出口(8)流出。 

由图1可知，热水从热水进口(5)进入机组后，依次经第二级冷凝器(4)、第一级冷凝器(3)逐级升温，由热水出口(2)流出。冷水从冷水进口(13)进入机组后，依次经第一级蒸发器(12)、第二级蒸发器(9)逐级降温，由冷水出口(8)流出。热水的升温方向与冷水的降温方向相反，降低了蒸发器(12、9)和冷凝器(3、4)的温差，减少了不可逆传热损失，机组整体的性能系数得到提高；采用两个热泵单元(1、6)串联的方式，可以根据不同温升梯度段的工况选取不同的热泵单元，保证每个热泵单元能够在其高效工况下运行；采用温度梯级升降的方式，可以生产出较高温度的热水和较低温度的冷水，同时还可以根据用户对热水或冷水的使用要求，通过控制热泵运行台数来调节热水或 冷水的出水温度；冷水和热水的供、回水温差较大，降低了系统的输配能耗以及管网投资。总之，由于机组是一种二级串联的热泵机组，在采用“大温差、小流量”运行方式时，能够将较低的热水梯级加热到较高的温度，冷水则按照与热水升温相反的方向梯级降温，加大了热水和冷水在热泵进、出口的温差，提高了系统的综合能源利用效率。