[发明专利]一种高效超级热泵换热装置及换热方法

权利要求书

1.一种高效超级热泵换热装置，其特征在于：该换热装置由热汇入口(1)、热汇出口(2)、热源出口(3)、热源入口(4)、A换热器(5)、B换热器(6)、C换热器(7)、D换热器(8)、A压缩装置(9)、B压缩装置(10)、A转轴(11)、B转轴(12)、A通道开关(13)、B通道开关(14)、A阀门(15)、B阀门(16)、C阀门(17)、D阀门(18)、A驱动装置(19)、B驱动装置(20)、A循环工质和B循环工质构成；其中A压缩装置(9)包括A低压腔(9a)、A中压腔(9b)、A高压腔(9c)、A驱动装置(19)和A转轴(11)；B压缩装置(10)包括B低压腔(10a)、B中压腔(10b)、B高压腔(10c)、B驱动装置(20)和B转轴(12)；A转轴(11)上安装A叶片(11a)和B叶片(11b)，B转轴(12)上安装C叶片(12a)和D叶片(12b)；

所述A循环工质依次经过A换热器(5)、A阀门(15)、C换热器(7)和A压缩装置(9)返回A换热器(5)；B循环工质依次经过B换热器(6)、C阀门(17)、D换热器(8)和B压缩装置(10)返回B换热器(6)；热汇从热汇入口(1)依次经过A换热器(5)和B换热器(6)被加热，热源从热源入口(4)依次经过D换热器(8)和C换热器(7)被冷却。

2.根据权利要求1所述的一种高效超级热泵换热装置，其特征在于，所述A换热器(5)与B换热器(6)的主管道串联；C换热器(7)与D换热器(8)的主管道串联；A换热器(5)的换热管一端通过A阀门(15)分别与C换热器(7)的换热管一端和B阀门(16)相连，B阀门(16)与A压缩装置(9)相连；A换热器(5)的换热管另一端与A高压腔(9c)连接；C换热器(7)的换热管一端与A低压腔(9a)连接。

3.根据权利要求1所述的一种高效超级热泵换热装置，其特征在于，所述B换热器(6)的换热管一端通过C阀门(17)分别与D换热器(8)的换热管一端和D阀门(18)相连，D阀门(18)与B压缩装置(10)相连；B换热器(6)的换热管另一端与B高压腔(10c)相连；D换热器(8)的换热管另一端与B低压腔(10a)。

4.根据权利要求1所述的一种高效超级热泵换热装置，其特征在于，所述A压缩装置(9)包括A低压腔(9a)、A中压腔(9b)、A高压腔(9c)、A驱动装置(19)、A通道开关(13)和A转轴(11)；转轴A(11)通过A低压腔(9a)和A中压腔(9b)之间的支架固定在该两个腔内；在A低压腔(9a)内，A转轴(11)上装有A叶片(11a)，在A中压腔(9b)内，A转轴(11)上装有B叶片(11b)；A驱动装置(19)固定在A低压腔(9a)下面，并与与A转轴(11)连接。

5.根据权利要求1所述的一种高效超级热泵换热装置，其特征在于，所述B压缩装置(10)包括B低压腔(10a)、B中压腔(10b)、B高压腔(10c)、B驱动装置(20)、B通道开关(14)和B转轴(12)；B转轴(12)通过B低压腔(10a)和B中压腔(10b)之间的支架固定在该两个腔内，在B低压腔(10a)内，B转轴(12)上安装C叶片(12a)，在B中压腔(10b)内，B转轴(12)上安装D叶片(12b)；B驱动装置(20)固定在B低压腔(10a)下面，并与B转轴(12)连接。

6.根据权利要求1所述的一种高效超级热泵换热装置，其特征在于：热源及热汇采用两级及以上换热器串联加热。

7.根据权利要求1所述的一种高效超级热泵换热装置，其特征在于：转轴上安装的叶片采用涡旋式、离心式、活塞式或螺杆式叶片。

8.根据权利要求1所述的一种高效超级热泵换热装置，其特征在于：换热器采用壳管式、板式或者热管式换热方式。

9.根据权利要求1所述的一种高效超级热泵换热装置，其特征在于：所述A循环工质为水；B循环工质为二氧化碳。

10.一种权利要求1所述高效超级热泵换热装置的换热方法，其特征在于，所述换热装置的换热运行包括：

(1)A通道开关(13)开启，B阀门(16)关闭，A驱动装置(19)开启，B驱动装置(20)关闭，A循环工质进行循环，B循环工质不进行循环，A循环工质在C换热器(7)中被加热变为蒸汽进入A压缩装置(9)，在A低压腔(9a)中被B叶片(11b)压缩后进入A中压腔(9b)，A循环工质不经过A叶片(11a)压缩直接经过通A道开关(13)进入A高压腔(9c)，A循环工质进入A换热器(5)加热热汇，再经过A阀门(15)返回C换热器(7)；

(2)A通道开关(13)关闭，B阀门(16)关闭，A驱动装置(19)开启，B驱动装置(20)关闭，A循环工质进行循环，B循环工质不进行循环，A循环工质在C换热器(7)中被加热变为蒸汽进入A压缩装置(9)，在A低压腔(9a)中被B叶片(11b)压缩后进入A中压腔(9b)，A循环工质再经过A叶片(11a)压缩进入A高压腔(9c)，A循环工质进入A换热器(5)加热热汇，再经A过阀门(15)返回C换热器(7)；

(3)通道A开关(13)关闭，B阀门(16)开启，A驱动装置(19)开启，B驱动装置(20)关闭，A循环工质进行循环，B循环工质不进行循环，A循环工质在C换热器(7)中被加热变为蒸汽进入A压缩装置(9)，在A低压腔(9a)中被B叶片(11b)压缩后进入A中压腔(9b)，A循环工质再经过A叶片(11a)压缩进入A高压腔(9c)，A循环工质进入A换热器(5)加热热汇，再经过A阀门(15)后部分A循环工质进入压A缩装置(9)，其余A循环工质返回C换热器(7)；

(4)A通道开关(13)关闭，B阀门(16)开启，B通道开关(14)开启，D(阀门18)关闭，A驱动装置(19)开启，B驱动装置(20)开启，A循环工质进行循环，B循环工质进行循环，A循环工质在C换热器(7)中被加热变为蒸汽进入A压缩装置(9)，在A低压腔(9a)中被B叶片(11b)压缩后进入A中压腔(9b)，A循环工质再经过A叶片(11a)压缩进入A高压腔(9c)，A循环工质进入A换热器(5)加热热汇，再经过A阀门(15)后部分A循环工质进入A压缩装置(9)，其余A循环工质返回C换热器(7)，B循环工质在D换热器(8)中被加热变为蒸汽进入B压缩装置(10)，在B低压腔(10a)中被D叶片(12b)压缩后进入B中压腔(10b)，循环工质A再不经过叶片C(12a)压缩进入高压腔B(10c)，B循环工质进入B换热器(6)加热热汇，再经过C阀门(17)返回D换热器(8)；

(5)A通道开关(13)关闭，B阀门(16)开启，B通道开关(14)关闭，D阀门(18)关闭，A驱动装置(19)开启，B驱动装置(20)开启，A循环工质进行循环，B循环工质进行循环，A循环工质在C换热器(7)中被加热变为蒸汽进入A压缩装置(9)，在A低压腔(9a)中被B叶片(11b)压缩后进入A中压腔(9b)，A循环工质再经过A叶片(11a)压缩进入A高压腔(9c)，A循环工质进入A换热器(5)加热热汇，再经过A阀门(15)后部分A循环工质进入A压缩装置(9)，其余A循环工质返回C换热器(7)，B循环工质在D换热器(8)中被加热变为蒸汽进入B压缩装置(10)，在B低压腔(10a)中被D叶片(12b)压缩后进入B中压腔(10b)，A循环工质再经过C叶片(12a)压缩进入B高压腔(10c)，B循环工质进入B换热器(6)加热热汇，再经过C阀门(17)返回D换热器(8)；(6)A通道开关(13)关闭，B阀门(16)开启，B通道开关(14)关闭，D阀门(18)开启，A驱动装置(19)开启，B驱动装置(20)开启，A循环工质进行循环，B循环工质进行循环，A循环工质在C换热器(7)中被加热变为蒸汽进入A压缩装置(9)，在A低压腔(9a)中被B叶片(11b)压缩后进入A中压腔(9b)，A循环工质再经过A叶片(11a)压缩进入A高压腔(9c)，A循环工质进入A换热器(5)加热热汇，再经过A阀门(15)后部分A循环工质进入A压缩装置(9)，其余A循环工质返回C换热器(7)，B循环工质在D换热器(8)中被加热变为蒸汽进入B压缩装置(10)，在B低压腔(10a)中被D叶片(12b)压缩后进入中B压腔(10b)，A循环工质再经过C叶片(12a)压缩进入B高压腔(10c)，B循环工质进入B换热器(6)加热热汇，再经过C阀门(17)部分B循环工质进入B压缩装置(10)，其余B循环工质返回D换热器(8)。