[发明专利]一种换热盘管依次叠放的多重回路热泵系统

说明书

一种换热盘管依次叠放的多重回路热泵系统，该热泵系统由若干个独立的热泵回路构成，每个热泵回路都由压缩机、四通换向阀、第一换热盘管、节流元件、第二换热盘管和管路组成。本发明采用由若干个独立热泵回路依次嵌套而成的多重回路热泵系统，可以使每个热泵回路的工作温差小于冷、热流体的最大温差；热泵回路的换热盘管依次叠放，一方面有助于各热泵回路的工作温差趋于均匀，另一方面，也有助于工质形成与流体换热温差相匹配的温度梯度，有效减少换热损失。相对于传统的单回路热泵系统，显著提升了热泵系统的能效水平和可靠性，同时也有效降低了工质泄漏的风险。

技术领域

本发明主要涉及低品位热能利用和余热回收的热泵技术领域，特别是换热盘管依次叠放的多重回路热泵系统领域。

背景技术

电动热泵系统是低品位热能利用和余热回收的高效清洁技术装备，特别是气候寒冷地区的中心城市，使用电动热泵带来的节能减排效果尤其明显。例如，在华北地区冬季，建筑物换气时室内排气的温度高于室外气温约20～30℃，浴室洗浴热废水的温度高达30～35℃；另一方面，室外新风引入室内、自来水加热为洗浴热水也需要较大的温度提升。当然利用热泵技术将室内排气热量回收用于余热新风、回收废水的热量加热洗浴水，能够产生巨大的节能减排效益，目前，这些热泵技术和产品在工程上已经得到了一定程度的推广应用。但是，传统热泵在实际工程应用时也暴露出一些不足，主要是热泵在大温升工况下的能效水平显著降低、可靠变差。产生这一问题原因是：传统热泵是单回路系统，在大温升工况下流体经过冷凝器和蒸发器均要产生20～30℃甚至更大的温差，这时冷凝温度要和加热流体最高温度相对应，而蒸发温度要和降温热流体最低温度相对应，压缩机承受的压力比较大，致使压缩功和排气温度都会快速增长。通过以上分析可知，传统单回路热泵系统在大温升工况下出现能效比和可靠性下降是其固有特性。

发明内容

本发明的目的，是针对上述现有技术中存在的问题，提供一种结构简单，系统运行能效水平和可靠性显著改善的多重回路热泵系统。

为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：一种换热盘管依次叠放的多重回路热泵系统，该热泵系统由若干个独立的热泵回路构成，每个热泵回路都由压缩机、四通换向阀、第一换热盘管、节流元件、第二换热盘管和管路组成，压缩机、四通换向阀、第一换热盘管、节流元件、第二换热盘管之间通过管路连接成密闭的回路，回路的连接次序为：四通换向阀的主阀口21与压缩机的排气口相连、口a22与第一换热盘管连接、口b23与压缩机的吸气口相连、口c24与第二换热盘管连接，第一换热盘管通过节流元件和第二换热盘管连接；回路中充注低沸点工质；各热泵回路的第一换热盘管和第二换热盘管在沿流体流动方向上依次排列地叠放在一起。流经第一换热盘管内的介质为流体A，流经第二换热盘管内的介质为流体B。

压缩机是独立的压缩机或压缩机组，或是一台多缸压缩机中吸、排气独立的气缸或气缸组；各压缩机或气缸承受的压力比均匀或者接近的，或是由小到大依次递增或者递减的。

热泵回路的换热盘管叠放原则为：若各压缩机压力比是均匀的，则第一换热盘管接触流体A的时序，正好与其第二换热盘管接触流体B的时序相反；若压力比是递增或者递减的，则第一换热盘管接触流体A的时序与其第二换热盘管接触流体B的时序相同。当流体A温度与流体B温度相差10℃以上时，部分热泵回路的节流元件可以省去。

热泵回路数是2、3、4或5，并且热泵回路数通过第一换热盘管进出口和第二换热盘管进出口增加旁通阀进行调整。

四通换向阀能够省去，这时阀口短接的方式取决于流体的用途。若流体A为热汇、流体B为热源，短接方式为主阀口21与口a22短接、口b23与口c24短接；若流体B为热汇、流体A为热源，短接方式为主阀口21与口c24短接、口a22与口b23短接。

第一换热盘管和第二换热盘管是一组盘管或者多组盘管串接起来；或是将第一换热盘管或者第二换热盘管的进、出口分别连通汇合在一起。

流体A和流体B是气态相、液态相或者气液两相。