[发明专利]一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统

说明书

本发明涉及一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统，包括至少一级零上取热热力单元、至少一级零下取热热力单元、设置在所述零下取热热力单元上的融霜分路单元以及水路单元。本发明采用排风梯级取热与时空分割原理相结合的综合性技术路线，提出排风取热后低于0℃工况下轮动式融霜技术思路，一方面将空气取热器设置为两级或多级，每个空气取热器设置两个或两个以上蒸发器，以构成两级或多级取热系统；另一方面，对低于0℃工况下取热器设置为多个可独立运行的分路取热与融霜系统，逐一轮动地对每个分路排风蒸发器进行融霜操作，从而实现两级或多级取热、轮动精准融霜和连续供热。

技术领域

本发明涉及工业余热回收利用领域，特别是涉及一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统。

背景技术

随着国内外对节能减排的日益重视，工业余热综合利用技术近几年在国内得到迅速发展。工业排风不仅工况稳定、排风量持续恒定，排风的焓值也很高，是一种可利用的低温热源，如矿井排风、设备机房散热排风等。同时，周边的用热需求较多，如冬季矿井口防冻，职工热水洗浴等。因此，提取排风中的余热供给热需求将起到节能减排的作用。主要提取方式为利用空气源热泵制冷剂经过蒸发器吸收工业排风的低位余热，经压缩机转化为高位热能从而满足热负荷需求。

但是，用热需求大和工业排风余热量(0℃以上)回收不足，是工业余热利用项目的实际运行中出现的主要问题。而对工业排风余热进行进一步回收(当排风温度低于0℃时)，又会出现结霜结冰现象，严重影响其回收效果。目前应对方式有自然融霜法、逆循环融霜法、电融霜法等。而在实际效果来看，这些常规的方法都存在着不足和缺陷，无法实现连续供热，余热利用效率低，影响供热效果等。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提出一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统，采用排风梯级取热与时空分割原理相结合的综合性技术路线，提出排风取热后低于0℃工况下轮动式融霜技术思路，一方面将空气取热器设置为两级或多级，每个空气取热器设置两个或两个以上蒸发器，以构成两级或多级取热系统；另一方面，对二级(或低于0℃工况)取热器设置为多个可独立运行的分路取热与融霜系统。对每一路独立的排风取热系统均单独分别设置一个取热回路和融霜回路，通过电磁阀和膨胀阀的开闭、单向阀等管路和管件实现融霜工况和制热工况的切换。其中一路排风蒸发器进行融霜的同时不影响其他分路排风蒸发器分路制热工况的运行，逐一轮动地对每个分路排风蒸发器进行融霜操作，从而实现两级或多级取热、轮动精准融霜和连续供热。

为实现上述目的，本发明提供了一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统，包括至少一级零上取热热力单元、至少一级零下取热热力单元、设置在所述零下取热热力单元上的融霜分路单元以及水路单元；

所述零上取热热力单元包括依次连接的一级压缩机、一级经济器、至少两组并联设置的一级排风蒸发器，每一组一级排风蒸发器与一级经济器之间均设有一级膨胀阀，所述一级经济器上还并联设有一级补气膨胀阀与一级补气电磁阀；

所述零下取热热力单元包括依次连接的二级压缩机、二级经济器、至少两组并联设置的二级排风蒸发器，每一组二级排风蒸发器与二级经济器之间均设有二级电磁阀与二级膨胀阀，所述二级经济器上还并联设有二级补气膨胀阀与二级补气电磁阀；

所述融霜分路单元包括与所述二级压缩机、二级排风蒸发器、二级经济器依次相连形成的融霜通路，所述融霜通路包括设置在所述二级压缩机与二级排风蒸发器之间管路上的融霜电磁阀以及设置在所述二级排风蒸发器与二级经济器之间的单向阀；

所述水路单元包括设置在一级压缩机与一级经济器之间的一级冷凝器、所述二级压缩机与二级经济器之间的二级冷凝器，所述一级冷凝器与二级冷凝器串联或并联设置在进水口与出水口之间；

当所述热泵系统在融霜时，每次仅对其中一组二级排风蒸发器进行融霜，其余二级排风蒸发器仍进行蒸发取热。