[实用新型]一种多热源互补供热的VM循环热泵系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种VM循环热泵系统，尤其是一种利用多热源作为驱动能源的VM循环热泵系统，属于热泵技术领域。

背景技术

我国每年能源耗量十分巨大，能源的消耗主要以化石能源为主。然而，化石能源不仅储量有限，而且已经造成了严重的生态平衡和环境污染。因此，采用太阳能、地热能等无污染的可再生能源是科学界的当务之急，也是未来经济和技术发展的制高点。同时，我国的废热利用率远逊于发达国家，目前我国的能源利用效率大约72％，存在大量的浪费。浪费的能源表现形式主要为烟气、余热等，对于这些浪费的能源，提倡与用地热、太阳能等可再生能源进行综合利用，势必对节能具有重要意义。

对于这些热源，存在温度低、利用难度大的问题，一般作为供暖或制冷用途。以热能作为驱动能源的VM循环热泵具有良好的前景。维勒米尔(vuilleumier，以下简称VM)循环，由Vuilleumier在1918年提出，它的本质可以看成正向斯特林循环和逆向斯特林循环的有机组合。VM循环热泵可以利用余热、太阳能、地热等热能作为驱动能源，可以制冷或制热，满足用户的供冷和供热需求。只需在启动时需要少量的机械动力，之后便可自行运转，具有结构紧凑、磨损和噪声小、寿命长等优点。同时，由于它采用氦气、氮气等气体作为工质，对减少温室效应和臭氧层破坏具有积极的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有VM循环热泵只能采用单一热源供热的缺点。在本实用新型中，通过将热腔分级来实现多热源互补驱动的功能。如图1所示，将热腔分级，每级热腔对应一种热源，提供一种多热源同时驱动，可以对外供冷和供热的VM循环热泵系统，对于能源的综合利用及提高能源利用效率都有重要的作用。

本实用新型所述问题是以下技术方案实现的：

一种多热源的VM循环热泵系统，其特征在于：它包括VM循环热泵、高温热源回路、中温热源回路，低温热源回路、供热回路及供冷回路。所述VM循环热泵由三级热腔，三级热回热器，二级热腔，二级热回热器，一级热腔，一级热回热器，室温腔，冷腔，冷回热器，热推移活塞，冷推移活塞以及驱动推移活塞的连杆机构组成；三个热腔体积的变化是同相位的，三个热腔输入不同的热源。

所述高温热源回路由高温热源换热器、三级热腔换热器组成。

所述中温热源回路由中温热源换热器、二级热腔换热器组成。

所述低温热源回路由低温热源换热器、低温热腔换热器组成。

所述供热回路由供热换热器、室温腔换热器组成。

所述供冷回路由供冷换热器、冷腔换热器组成。

上述多热源互补供热的VM循环热泵系统，热源位置进行高低配置，依据温度梯度排序，三级热腔通过高温热源回路与高温热源连接，二级热腔通过中温热源回路与中温热源连接，一级热腔通过低温热源回路与低温热源连接；本文描述的是三级VM循环热泵，若增加热源数量，则可以可以增加级数；若减少热源数量，则可以相应的减少VM循环热泵的级数。

上述多热源互补供热的VM循环热泵系统，热腔吸收热量与热腔容积成比例关系。

上述多热源互补供热的VM循环热泵系统，如果某热源停止供热，则温度相近的热源进行支援调配，满足系统的正常运行。

本实用新型采用多级热腔VM循环热泵技术，将热腔分级来实现多热源互补驱动的功能。通过对太阳能、余热、地热等多热源作为VM循环热泵的驱动能源，来打到制冷与制热的目的。不但可以满足人们对供冷与供热的需求，同时可以有效的利用能源，提高了能源的利用率。

另外，本实用新型还具有如下优点：

1、跟传统的VM循环热泵相比，增加了输入热源的种类，可以根据不同温度梯度区间，同时利用多种热源，如太阳能、余热、地热等。可以根据实际需要，将更多热源进行利用，接入多热源VM循环热泵，可以更广泛的利用能源。

2、本实用新型采用的工质是氦气、氮气等，不会对环境产生破坏。不会像氟利昂制冷剂一样，引发环境问题。

3、跟传统的VM循环热泵相比，多热源VM循环热泵将热源温度分级，减小换热损失。以本文的三级VM循环热泵为例，若热源温度区间为100——500℃，则可分级为一级热腔1——300℃，二级热腔为300——450℃，三级热腔为450℃——500摄氏度。由于温度梯度变小，因此可以显著的提高换热效率。

4、整个装置工质为气体，具有结构紧凑、磨损和振动小、寿命长等优点。

5、由于该热泵可以供冷和供热，可以广泛应用于居民供冷、供热系统中。

附图说明