CN105841382A - 开式双向热力循环与第一类热驱动压缩式热泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供开式双向热力循环与第一类热驱动压缩式热泵，属于动力、制冷与热泵技术领域。热源介质自高温开始的降压过程12，向中温热源放热过程23，自中温开始的降压过程34，自低温热源吸热过程45，自低温开始的升压过程56，形成开式双向热力循环；外部有热源介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

Description

开式双向热力循环与第一类热驱动压缩式热泵

技术领域：

本发明属于动力、制冷与热泵技术领域。

背景技术：

冷需求、热需求和动力需求，为人类生活与生产当中所常见；现实中，人们经常需要利用高温热能来实现制冷、供热或转化为动力，也需要利用动力来进行制冷或利用动力并结合低温热能进行供热。在实现上述目的之过程中，将面临多方面的考虑或条件限制，包括能源的类型、品位和数量，用户需求的类型、品位和数量，环境温度，工作介质的类型，设备的流程、结构和制造成本等等。

以吸收式热泵技术为代表的热能(温差)利用技术，利用高温热负荷驱动实现供热或制冷；但因受到工作介质(溶液和冷剂介质)的性质影响，其应用领域和应用范围受到较大限制。利用机械能与热能之间的品位差的压缩式热泵技术，具有一定的灵活性，但其很多情况下难以实现对热能的高效利用。同时，两种技术还有共同的不足之处——无法在制热或制冷同时实现热能向机械能的转化。

本发明针对利用高温热源进行供热或供冷，也考虑到同时利用动力驱动，或考虑兼顾动力需求，提出对高温热源与被加热介质之间温差进行有效利用或对高温热源与环境之间温差进行有效利用的开式双向热力循环，以及具有简单结构、适用于高温热介质直接作工质的气体压缩型第一类热驱动压缩式热泵。

发明内容：

本发明主要目的是要提供开式双向热力循环与第一类热驱动压缩式热泵，具体发明内容分项阐述如下：

1.开式双向热力循环，是在工作于高温热源、中温热源和低温热源之间，并依序进行的六个过程组成的闭合过程1234561——热源介质自高温开始的降压过程12，向中温热源放热过程23，自中温开始的降压过程34，自低温热源吸热过程45，自低温开始的升压过程56，自高温热源吸热过程61——中，取消自高温热源吸热过程61之后形成的非闭合过程123456。

2.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器和低温热交换器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

3.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机和高温热交换器所组成；外部有热源介质通道与第二压缩机连通，第二压缩机还有热源介质通道经高温热交换器与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

4.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机和高温热交换器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机还有热源介质通道经高温热交换器与的第二压缩机连通，第二压缩机还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

5.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机、高温热交换器和第三膨胀机所组成；外部有热源介质通道与膨胀机连通，第三膨胀机有热源介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机还有热源介质通道与外部连通，压缩机还有热源介质通道与第二压缩机连通，第二压缩机还有热源介质通道经高温热交换器与第三膨胀机连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机、第二膨胀机和第三膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

6.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机、高温热交换器和第三膨胀机所组成；外部有热源介质通道与第三膨胀机连通，第三膨胀机还有热源介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机还有热源介质通道经高温热交换器与膨胀机连通，压缩机还有热源介质通道与第二压缩机连通，第二压缩机还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机、第二膨胀机和第三膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

7.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、高温热交换器和第三膨胀机所组成；外部有热源介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机有热源介质通道经高温热交换器与第三膨胀机连通，第三膨胀机还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机、第二膨胀机和第三膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

8.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、高温热交换器和第三膨胀机所组成；外部有热源介质通道与第三膨胀机连通，第三膨胀机还有热源介质通道经高温热交换器与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机、第二膨胀机和第三膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

9.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第三膨胀机和第二供热器所组成；外部有热源介质通道与第三膨胀机连通，第三膨胀机还有热源介质通道经第二供热器与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机还有热源介质通道与外部连通，供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机、第二膨胀机和第三膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

10.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第三膨胀机、第二供热器和第四膨胀机所组成；外部有热源介质通道与第三膨胀机连通，第三膨胀机还有热源介质通道与膨胀机连通，第三膨胀机还有热源介质通道经供热器与第四膨胀机连通，第四膨胀机还有热源介质通道与第二膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经第二供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机还有热源介质通道与外部连通，供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机、第二膨胀机、第三膨胀机和第四膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

11.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器和第二压缩机所组成；外部有热源介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经供热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有热源介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

12.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机和第二供热器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经第二供热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有热源介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机还有热源介质通道与外部连通，供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

13.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第三膨胀机和第二低温热交换器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经第二低温热交换器与第三膨胀机连通，第三膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器和第二低温热交换器还分别有低温热介质通道与外部连通，膨胀机、第二膨胀机和第三膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

14.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机、第三膨胀机和第二低温热交换器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经供热器与第三膨胀机连通，第三膨胀机还有热源介质通道与第二膨胀机连通，第三膨胀机还有热源介质通道经第二低温热交换器与第二压缩机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机有热源介质通道与第二压缩机连通，第二压缩机还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器和第二低温热交换器还分别有低温热介质通道与外部连通，膨胀机、第二膨胀机和第三膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

15.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器和回热器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经回热器和供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通，压缩机还有热源介质通道经回热器与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

16.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器和回热器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经供热器和回热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有热源介质通道经低温热交换器和回热器与压缩机连通，压缩机还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

17.第一类热驱动压缩式热泵，是在第2项所述的第一类热驱动压缩式热泵中，增加第二供热器，将压缩机有热源介质通道与外部连通调整为压缩机有热源介质通道经第二供热器与外部连通，第二供热器还有被加热介质通道与外部连通，形成第一类热驱动压缩式热泵。

18.第一类热驱动压缩式热泵，是在第2项所述的第一类热驱动压缩式热泵中，增加第二供热器，取消低温热交换器与外部连通的低温热介质通道，将压缩机有热源介质通道与外部连通调整为压缩机有热源介质通道依次连通第二供热器和低温热交换器之后低温热交换器再有热源介质通道与外部连通，第二供热器还有被加热介质通道与外部连通，形成第一类热驱动压缩式热泵。

19.第一类热驱动压缩式热泵，是在第2项所述的第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机、新增膨胀机和新增低温热交换器，新增压缩机有循环工质通道经低温热交换器与新增膨胀机连通，新增膨胀机还有循环工质通道经新增低温热交换器与新增压缩机连通，新增低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机、第二膨胀机和新增膨胀机连接压缩机和新增压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

20.第一类热驱动压缩式热泵，是在第2项所述的第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机、新增膨胀机、新增低温热交换器和新增回热器，新增压缩机有循环工质通道经低温热交换器和新增回热器与新增膨胀机连通，新增膨胀机还有循环工质通道经新增低温热交换器和新增回热器与新增压缩机连通，新增低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机、第二膨胀机和新增膨胀机连接压缩机和新增压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

21.第一类热驱动压缩式热泵，是在第2项所述的第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机和新增膨胀机，外部有低温热介质通道与新增压缩机连通，新增压缩机还有低温热介质通道经低温热交换器与新增膨胀机连通，新增膨胀机还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机、第二膨胀机和新增膨胀机连接压缩机和新增压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

22.第一类热驱动压缩式热泵，是在第2项所述的第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机、新增膨胀机和新增回热器，外部有低温热介质通道经新增回热器与新增压缩机连通，新增压缩机还有低温热介质通道经低温热交换器和新增回热器与新增膨胀机连通，新增膨胀机还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机、第二膨胀机和新增膨胀机连接压缩机和新增压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

23.第一类热驱动压缩式热泵，是在第2项所述的第一类热驱动压缩式热泵中，增加新增压缩机、新增膨胀机、新增高温热交换器和新增供热器，将外部有热源介质通道与膨胀机连通和压缩机有热源介质通道与外部连通一并调整为压缩机有热源介质通道经新增高温热交换器与膨胀机连通，将第二膨胀机有热源介质通道经低温热交换器与压缩机连通调整为第二膨胀机有热源介质通道经低温热交换器与新增压缩机连通，新增压缩机还有热源介质通道与外部连通，外部还有热源介质通道与新增膨胀机连通，新增膨胀机还有热源介质通道经新增供热器与压缩机连通，新增高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，新增供热器还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机、第二膨胀机和新增膨胀机连接压缩机和新增压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

24.第一类热驱动压缩式热泵，是在第2项所述的第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机、新增低温热交换器和新增节流阀，新增压缩机有循环工质通道与低温热交换器连通，低温热交换器还有循环工质通道经新增节流阀与新增低温热交换器连通，新增低温热交换器还有循环工质通道与新增压缩机连通，新增低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和新增压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

25.第一类热驱动压缩式热泵，是在第2-24项所述的任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加动力机，动力机连接压缩机并向压缩机提供动力，形成附加外部动力驱动的第一类热驱动压缩式热泵。

26.第一类热驱动压缩式热泵，是在第2-24项所述的任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加工作机，膨胀机连接工作机并向工作机提供动力，形成附加对外提供动力负荷的第一类热驱动压缩式热泵。

附图说明：

图1是依据本发明所提供的双向热力循环流程示例图。

图2是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第1种原则性热力系统图。

图3是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第2种原则性热力系统图。

图4是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第3种原则性热力系统图。

图5是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第4种原则性热力系统图。

图6是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第5种原则性热力系统图。

图7是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第6种原则性热力系统图。

图8是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第7种原则性热力系统图。

图9是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第8种原则性热力系统图。

图10是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第9种原则性热力系统图。

图11是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第10种原则性热力系统图。

图12是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第11种原则性热力系统图。

图13是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第12种原则性热力系统图。

图14是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第13种原则性热力系统图。

图15是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第14种原则性热力系统图。

图16是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第15种原则性热力系统图。

图17是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第16种原则性热力系统图。

图18是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第17种原则性热力系统图。

图19是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第18种原则性热力系统图。

图20是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第19种原则性热力系统图。

图21是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第20种原则性热力系统图。

图22是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第21种原则性热力系统图。

图23是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第22种原则性热力系统图。

图24是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第23种原则性热力系统图。

图中，1-膨胀机，2-第二膨胀机，3-压缩机，4-供热器，5-低温热交换器，6-动力机，7-工作机，8-第二压缩机，9-高温热交换器，10-第三膨胀机，11-第二供热器，12-第四膨胀机，13-第二低温热交换器，14-回热器；A-新增压缩机，B-新增膨胀机，C-新增高温热交换器，D-新增低温热交换器，E-新增回热器，F-新增供热器，G-新增节流阀。

为便于理解，给出如下说明：

(1)热源介质——提供高温热负荷的介质，为高温热源；为方便起见，简称热源介质。

(2)低温热介质——通过低温热交换器提供低温热负荷的介质。

(3)高温热介质——通过高温热交换器提供高温热负荷的介质，相同或不同于热源介质。

(4)关于压缩机之间的连通——以图5所示为例，第二压缩机3有热源介质通道与第三压缩机8连通，第二压缩机3和第三压缩机8也可以分别是压缩机的低压压缩段和高压压缩段。

(5)关于膨胀机之间的连通——以图5所示为例，第二膨胀机10有热源介质通道与膨胀机1连通，第二膨胀机10和膨胀机1也可以分别是膨胀机的高压膨胀段和低压膨胀段。

具体实施方式：

首先要说明的是，在结构和流程的表述上，非必要情况下不重复进行；对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。

图1所示T-s图中的开式双向热力循环流程示例分别是这样的：

示例①，由可逆绝热膨胀过程12，定温放热过程23，节流降压过程34，定温吸热过程45，可逆绝热压缩过程56，合计共5个依序进行的过程组成。

示例②，由可逆绝热膨胀过程12，定温放热过程23，可逆绝热膨胀过程34，定温吸热过程45，可逆绝热压缩过程56，合计共5个依序进行的过程组成。

示例③，由可逆绝热膨胀过程12，定压放热过程23，可逆绝热膨胀过程34，定压吸热过程45，可逆绝热压缩过程56，合计共5个依序进行的过程组成。

示例④，由不可逆绝热膨胀过程12，定压放热过程23，不可逆绝热膨胀过程34，定压吸热过程45，不可逆绝热压缩过程56，合计共5个依序进行的过程组成。

上述示例②、③、④中，12、34过程输出的功用以满足56过程；示例①中，12过程输出的功用以满足56过程；或同时对外输出机械能，或借助外部机械能完成循环；增加过程61时将自高温热源吸热，形成闭合热力过程1234561。

图2所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器和低温热交换器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经供热器4与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3还有热源介质通道与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1和第二膨胀机2连接压缩机3并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入膨胀机1降压作功，流经供热器4并放热，之后进入第二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入压缩机3升压升温并对外排放；膨胀机1和第二膨胀机2输出的功提供给压缩机3作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图3所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、动力机、第二压缩机和高温热交换器所组成；外部有热源介质通道与第二压缩机8连通，第二压缩机8还有热源介质通道经高温热交换器9与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经供热器4与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3还有热源介质通道与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器9还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2和动力机6连接压缩机3和第二压缩机8并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入第二压缩机8升压升温，流经高温热交换器9并吸热，之后进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的热源介质流经供热器4并放热，之后进入二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入压缩机3升压升温并对外排放；膨胀机1、第二膨胀机2和动力机6输出的功提供给压缩机3和第二压缩机8作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，高温热介质通过高温热交换器9提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图4所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机和高温热交换器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经供热器4与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3还有热源介质通道经高温热交换器9与的第二压缩机8连通，第二压缩机8还有热源介质通道与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器9还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机1和第二膨胀机2连接压缩机3和第二压缩机8并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入膨胀机1降压作功，流经供热器4并放热，之后进入第二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入压缩机3升压升温；压缩机3排放的热源介质流经高温热交换器9并吸热，之后进入第二压缩机8升压升温并对外排放；膨胀机1和第二膨胀机2输出的功提供给压缩机3和第二压缩机8作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，高温热介质通过高温热交换器9提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图5所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机、高温热交换器和第三膨胀机所组成；外部有热源介质通道与膨胀机1连通，第三膨胀机10有热源介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经供热器4与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3还有热源介质通道与外部连通，压缩机3还有热源介质通道与第二压缩机8连通，第二压缩机8还有热源介质通道经高温热交换器9与第三膨胀机10连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器9还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10连接压缩机3和第二压缩机8并传输动力。

(2)流程上，来自外部和第三膨胀机10排放的热源介质进入膨胀机1降压作功，流经供热器4并放热，之后进入第二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入压缩机3升压升温；压缩机3排放的热源介质分成两路——第一路对外排放，第二路依次流经第二压缩机8升压升温、流经高温热交换器9吸热和流经第三膨胀机10降压作功之后提供给膨胀机1；膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10输出的功提供给压缩机3和第二压缩机8作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，高温热介质通过高温热交换器9提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图6所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机、高温热交换器和第三膨胀机所组成；外部有热源介质通道与第三膨胀机10连通，第三膨胀机10还有热源介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经供热器4与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3还有热源介质通道经高温热交换器9与膨胀机1连通，压缩机3还有热源介质通道与第二压缩机8连通，第二压缩机8还有热源介质通道与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器9还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10连接压缩机3和第二压缩机8并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入第三膨胀机10降压作功，第三膨胀机10排放的热源介质与来自高温热交换器9的热源介质一起进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的热源介质流经供热器4并放热，之后进入第二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入压缩机3升压升温；压缩机3排放的热源介质分成两路——第一路流经第二压缩机8升压升温之后对外排放，第二路流经高温热交换器9吸热之后提供给膨胀机1；膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10输出的功提供给压缩机3和第二压缩机8作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，高温热介质通过高温热交换器9提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图7所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、高温热交换器和第三膨胀机所组成；外部有热源介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经供热器4与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3有热源介质通道经高温热交换器9与第三膨胀机10连通，第三膨胀机10还有热源介质通道与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器9还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10连接压缩机3并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入膨胀机1降压作功，流经供热器4并放热，之后进入第二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入压缩机3升压升温；压缩机3排放的热源介质流经高温热交换器9并吸热，之后进入第三膨胀机10降压作功并对外排放；膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10输出的功提供给压缩机3作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，高温热介质通过高温热交换器9提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图8所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、高温热交换器和第三膨胀机所组成；外部有热源介质通道与第三膨胀机10连通，第三膨胀机10还有热源介质通道经高温热交换器9与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经供热器4与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3有热源介质通道与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器9还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10连接压缩机3并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入第三膨胀机10降压作功，流经高温热交换器9并吸热，之后进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的热源介质流经供热器4并放热，之后进入二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入压缩机3升压升温并对外排放；膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10输出的功提供给压缩机3作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，高温热介质通过高温热交换器9提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图9所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、工作机、第三膨胀机和第二供热器所组成；外部有热源介质通道与第三膨胀机10连通，第三膨胀机10还有热源介质通道经第二供热器11与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经供热器4与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3还有热源介质通道与外部连通，供热器4和第二供热器11还分别有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10连接压缩机3和工作机7并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入第三膨胀机10降压作功，流经第二供热器11并放热，之后进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的热源介质流经供热器4并放热，之后进入二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入压缩机3升压升温并对外排放；膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10输出的功提供给压缩机3和工作机7作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4和第二供热器11获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图10所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第三膨胀机、第二供热器和第四膨胀机所组成；外部有热源介质通道与第三膨胀机10连通，第三膨胀机10还有热源介质通道与膨胀机1连通，第三膨胀机10还有热源介质通道经供热器4与第四膨胀机12连通，第四膨胀机12还有热源介质通道与第二膨胀机2连通，膨胀机1还有热源介质通道经第二供热器11与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3还有热源介质通道与外部连通，供热器4和第二供热器11还分别有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2、第三膨胀机10和第四膨胀机12连接压缩机3并传输动力。

(2)流程上，热源介质流经第三膨胀机10降压作功，之后分成两路——第一路依次流经膨胀机1降压作功、流经第二供热器11并放热和进入第二膨胀机2降压作功，第二路依次流经供热器4并放热、流经第四膨胀机12降压作功和进入第二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入压缩机3升压升温并对外排放；膨胀机1、第二膨胀机2、第三膨胀机10和第四膨胀机12输出的功提供给压缩机3作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4和第二供热器11获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图11所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器和第二压缩机所组成；外部有热源介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经供热器4与第二压缩机8连通，第二压缩机8还有热源介质通道经供热器4与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3还有热源介质通道与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1和第二膨胀机2连接压缩机3和第二压缩机8并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入膨胀机1降压作功，流经供热器4并放热，之后进入第二压缩机8升压升温；第二压缩机8排放的热源介质流经供热器4并放热，之后进入第二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入压缩机3升压升温并对外排放；膨胀机1和第二膨胀机2输出的功提供给压缩机3和第二压缩机8作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图12所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机和第二供热器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经第二供热器11与第二压缩机8连通，第二压缩机8还有热源介质通道经供热器4与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3还有热源介质通道与外部连通，供热器4和第二供热器11还分别有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1和第二膨胀机2连接压缩机3和第二压缩机8并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入膨胀机1降压作功，流经第二供热器11并放热，之后进入第二压缩机8升压升温；第二压缩机8排放的热源介质流经供热器4并放热，之后进入第二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入压缩机3升压升温并对外排放；膨胀机1和第二膨胀机2输出的功提供给压缩机3和第二压缩机8作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4和第二供热器11获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图13所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第三膨胀机和第二低温热交换器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经供热器4与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经第二低温热交换器13与第三膨胀机10连通，第三膨胀机10还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3还有热源介质通道与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5和第二低温热交换器13还分别有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10连接压缩机3并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入膨胀机1降压作功，流经供热器4并放热，之后进入第二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经第二低温热交换器13并吸热，之后进入第三膨胀机10降压作功；第三膨胀机10排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入压缩机3升压升温并对外排放；膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10输出的功提供给压缩机3作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5和第二低温热交换器13提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图14所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机、第三膨胀机和第二低温热交换器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经供热器4与第三膨胀机10连通，第三膨胀机10还有热源介质通道与第二膨胀机2连通，第三膨胀机10还有热源介质通道经第二低温热交换器13与第二压缩机8连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3有热源介质通道与第二压缩机8连通，第二压缩机8还有热源介质通道与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5和第二低温热交换器13还分别有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10连接压缩机3和第二压缩机8并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入膨胀机1降压作功，流经第二供热器11并放热，之后进入第三膨胀机10降压作功；第三膨胀机10排放的热源介质分成两路——第一路依次流经第二膨胀机2降压作功、流经低温热交换器5并吸热、流经压缩机3降压作功和进入第二压缩机8升压升温，第二路依次流经第二低温热交换器13吸热和进入第二压缩机8升压升温，第二压缩机8对外排放热源介质；膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机10输出的功提供给压缩机3和第二压缩机8作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5和第二低温热交换器13提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图15所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器和回热器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经回热器14和供热器4与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通，压缩机3还有热源介质通道经回热器14与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1和第二膨胀机2连接压缩机3并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入膨胀机1降压作功，依次流经回热器14和供热器4并逐步放热，之后进入第二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入压缩机3升压升温；压缩机3排放的热源介质流经回热器14吸热，之后对外排放；膨胀机1和第二膨胀机2输出的功提供给压缩机3作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图16所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器和回热器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有热源介质通道经供热器4和回热器14与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有热源介质通道经低温热交换器5和回热器14与压缩机3连通，压缩机3还有热源介质通道与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器5还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1和第二膨胀机2连接压缩机3并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入膨胀机1降压作功，依次流经供热器4和回热器14并逐步放热，之后进入第二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质依次流经低温热交换器5和回热器并逐步吸热，之后进入压缩机3升压升温并对外排放；膨胀机1和第二膨胀机2输出的功提供给压缩机3作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图17所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

在图2所示第一类热驱动压缩式热泵中，增加第二供热器，将压缩机3有热源介质通道与外部连通调整为压缩机3有热源介质通道经第二供热器11与外部连通，第二供热器11还有被加热介质通道与外部连通；压缩机3排放的热源介质流经第二供热器11并放热于被加热介质，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图18所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

在图2所示第一类热驱动压缩式热泵中，增加第二供热器，取消低温热交换器5与外部连通的低温热介质通道，将压缩机3有热源介质通道与外部连通调整为压缩机3有热源介质通道依次连通第二供热器11和低温热交换器5之后低温热交换器5再有热源介质通道与外部连通，第二供热器11还有被加热介质通道与外部连通；压缩机3排放的热源介质流经第二供热器11并放热于被加热介质，之后流经低温热交换器5并放热，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图19所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，在图2所示第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器5与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机、新增膨胀机和新增低温热交换器，新增压缩机A有循环工质通道经低温热交换器5与新增膨胀机B连通，新增膨胀机B还有循环工质通道经新增低温热交换器D与新增压缩机A连通，新增低温热交换器D还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2和新增膨胀机B连接压缩机3和新增压缩机A并传输动力。

(2)流程上，新增压缩机A排放的循环工质流经低温热交换器5并放热，之后进入新增膨胀机B降压作功；新增膨胀机B排放的循环工质流经新增低温热交换器D并吸热，之后进入新增压缩机A升压升温；膨胀机1、第二膨胀机2和新增膨胀机B输出的功提供给压缩机3和新增压缩机A作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过新增低温热交换器D提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图20所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，在图2所示第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器5与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机、新增膨胀机、新增低温热交换器和新增回热器，新增压缩机A有循环工质通道经低温热交换器5和新增回热器E与新增膨胀机B连通，新增膨胀机B还有循环工质通道经新增低温热交换器D和新增回热器E与新增压缩机A连通，新增低温热交换器D还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2和新增膨胀机B连接压缩机3和新增压缩机A并传输动力。

(2)流程上，新增压缩机A排放的循环工质依次流经低温热交换器5和新增回热器E并逐步放热，之后进入新增膨胀机B降压作功；新增膨胀机B排放的循环工质依次流经新增低温热交换器D和新增回热器E并逐步吸热，之后进入新增压缩机A升压升温；热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过新增低温热交换器D提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，膨胀机1、第二膨胀机2和新增膨胀机B输出的功提供给压缩机3和新增压缩机A作动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图21所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，在图2所示第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器5与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机和新增膨胀机，外部有低温热介质通道与新增压缩机A连通，新增压缩机A还有低温热介质通道经低温热交换器5与新增膨胀机B连通，新增膨胀机B还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2和新增膨胀机B连接压缩机3和新增压缩机A并传输动力。

(2)流程上，外部低温热介质进入新增压缩机A升压升温，新增压缩机A排放的低温热介质流经低温热交换器5并放热，之后进入新增膨胀机B降压作功并对外排放；膨胀机1、第二膨胀机2和新增膨胀机B输出的功提供给压缩机3和新增压缩机A作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过进出流程提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图22所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，在图2所示第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器5与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机、新增膨胀机和新增回热器，外部有低温热介质通道经新增回热器E与新增压缩机A连通，新增压缩机A还有低温热介质通道经低温热交换器5和新增回热器E与新增膨胀机B连通，新增膨胀机B还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2和新增膨胀机B连接压缩机3和新增压缩机A并传输动力。

(2)流程上，外部低温热介质流经新增回热器E并吸热，之后进入新增压缩机A升压升温；新增压缩机A排放的低温热介质依次流经低温热交换器5和新增回热器E并逐步放热，之后进入新增膨胀机B降压作功并对外排放；膨胀机1、第二膨胀机2和新增膨胀机B输出的功提供给压缩机3和新增压缩机A作动力，热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过进出流程提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图23所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，在图2所示第一类热驱动压缩式热泵中，增加新增压缩机、新增膨胀机、新增高温热交换器和新增供热器，将外部有热源介质通道与膨胀机1连通和压缩机3有热源介质通道与外部连通一并调整为压缩机3有热源介质通道经新增高温热交换器C与膨胀机1连通，将第二膨胀机2有热源介质通道经低温热交换器5与压缩机3连通调整为第二膨胀机2有热源介质通道经低温热交换器5与新增压缩机A连通，新增压缩机A还有热源介质通道与外部连通，外部还有热源介质通道与新增膨胀机B连通，新增膨胀机B还有热源介质通道经新增供热器F与压缩机3连通，新增高温热交换器C还有热源介质通道与外部连通，新增供热器F还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机1、第二膨胀机2和新增膨胀机B连接压缩机3和新增压缩机A并传输动力。

(2)流程上，热源介质进入新增膨胀机B降压作功，流经新增供热器F并放热，之后进入压缩机3升压升温；压缩机3排放的热源介质流经新增高温热交换器C并吸热，之后进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的热源介质流经供热器4并放热，之后进入第二膨胀机2降压作功；第二膨胀机2排放的热源介质流经低温热交换器5并吸热，之后进入新增压缩机A升压升温并对外排放；热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，高温热介质通过新增高温热交换器C提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器5提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4和新增供热器F获取中温热负荷，膨胀机1、第二膨胀机2和新增膨胀机B输出的功提供给压缩机3和新增压缩机A作动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

图24所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，在图2所示第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器5与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机、新增低温热交换器和新增节流阀，新增压缩机A有循环工质通道与低温热交换器5连通，低温热交换器5还有循环工质通道经新增节流阀G与新增低温热交换器D连通，新增低温热交换器D还有循环工质通道与新增压缩机A连通，新增低温热交换器D还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1和第二膨胀机2连接压缩机3和新增压缩机A并传输动力。

(2)流程上，新增压缩机A排放的循环工质进入低温热交换器5并放热冷凝，之后经新增节流阀G节流进入新增低温热交换器D并吸热汽化，之后进入新增压缩机A升压升温；热源介质通过进出流程提供驱动热负荷，低温热介质通过新增低温热交换器D提供低温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，膨胀机1和第二膨胀机2输出的功提供给压缩机3和新增压缩机A作动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

这里顺便指出的是，当仅采用温差(热能)驱动时，为方便启动，可考虑在第一类热驱动压缩式热泵中设置启动电机。

本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的开式双向热力循环与第一类热驱动压缩式热泵，具有如下效果和优势：

(1)提出了温差利用的新思路和新技术。

(2)热能(温差)驱动，实现供热/制冷，或可选择同时对外提供动力。

(3)流程合理，能够实现热能(温差)的充分和高效利用。

(4)必要时，借助外部动力实现供热/制冷，方式灵活，适应性好。

(5)以压缩机、膨胀机和热交换器为压缩式热泵组成部件，结构简单。

(6)热源介质——高温热介质直接用作工质，制热或制冷的性能指数更高。

(7)给出多种具体技术方案，能够应对众多不同的实际状况，有较宽的适用范围。

(8)扩展了热泵技术，丰富了压缩式热泵的类型，有利于更好地实现热能的高效利用。

Claims (26)

1.开式双向热力循环，是在工作于高温热源、中温热源和低温热源之间，并依序进行的六个过程组成的闭合过程1234561——热源介质自高温开始的降压过程12，向中温热源放热过程23，自中温开始的降压过程34，自低温热源吸热过程45，自低温开始的升压过程56，自高温热源吸热过程61——中，取消自高温热源吸热过程61之后形成的非闭合过程123456。

2.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器和低温热交换器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经供热器(4)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)还有热源介质通道与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(2)连接压缩机(3)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

3.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机和高温热交换器所组成；外部有热源介质通道与第二压缩机(8)连通，第二压缩机(8)还有热源介质通道经高温热交换器(9)与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经供热器(4)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)还有热源介质通道与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器(9)还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(2)连接压缩机(3)和第二压缩机(8)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

4.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机和高温热交换器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经供热器(4)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)还有热源介质通道经高温热交换器(9)与的第二压缩机(8)连通，第二压缩机(8)还有热源介质通道与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器(9)还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(2)连接压缩机(3)和第二压缩机(8)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

5.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机、高温热交换器和第三膨胀机所组成；外部有热源介质通道与膨胀机(1)连通，第三膨胀机(10)有热源介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经供热器(4)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)还有热源介质通道与外部连通，压缩机(3)还有热源介质通道与第二压缩机(8)连通，第二压缩机(8)还有热源介质通道经高温热交换器(9)与第三膨胀机(10)连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器(9)还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)、第二膨胀机(2)和第三膨胀机(10)连接压缩机(3)和第二压缩机(8)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

6.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机、高温热交换器和第三膨胀机所组成；外部有热源介质通道与第三膨胀机(10)连通，第三膨胀机(10)还有热源介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经供热器(4)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)还有热源介质通道经高温热交换器(9)与膨胀机(1)连通，压缩机(3)还有热源介质通道与第二压缩机(8)连通，第二压缩机(8)还有热源介质通道与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器(9)还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)、第二膨胀机(2)和第三膨胀机(10)连接压缩机(3)和第二压缩机(8)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

7.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、高温热交换器和第三膨胀机所组成；外部有热源介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经供热器(4)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)有热源介质通道经高温热交换器(9)与第三膨胀机(10)连通，第三膨胀机(10)还有热源介质通道与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器(9)还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)、第二膨胀机(2)和第三膨胀机(10)连接压缩机(3)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

8.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、高温热交换器和第三膨胀机所组成；外部有热源介质通道与第三膨胀机(10)连通，第三膨胀机(10)还有热源介质通道经高温热交换器(9)与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经供热器(4)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)有热源介质通道与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)还有低温热介质通道与外部连通，高温热交换器(9)还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)、第二膨胀机(2)和第三膨胀机(10)连接压缩机(3)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

9.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第三膨胀机和第二供热器所组成；外部有热源介质通道与第三膨胀机(10)连通，第三膨胀机(10)还有热源介质通道经第二供热器(11)与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经供热器(4)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)还有热源介质通道与外部连通，供热器(4)和第二供热器(11)还分别有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)、第二膨胀机(2)和第三膨胀机(10)连接压缩机(3)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

10.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第三膨胀机、第二供热器和第四膨胀机所组成；外部有热源介质通道与第三膨胀机(10)连通，第三膨胀机(10)还有热源介质通道与膨胀机(1)连通，第三膨胀机(10)还有热源介质通道经供热器(4)与第四膨胀机(12)连通，第四膨胀机(12)还有热源介质通道与第二膨胀机(2)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经第二供热器(11)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)还有热源介质通道与外部连通，供热器(4)和第二供热器(11)还分别有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)、第二膨胀机(2)、第三膨胀机(10)和第四膨胀机(12)连接压缩机(3)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

11.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器和第二压缩机所组成；外部有热源介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经供热器(4)与第二压缩机(8)连通，第二压缩机(8)还有热源介质通道经供热器(4)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)还有热源介质通道与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(2)连接压缩机(3)和第二压缩机(8)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

12.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机和第二供热器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经第二供热器(11)与第二压缩机(8)连通，第二压缩机(8)还有热源介质通道经供热器(4)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)还有热源介质通道与外部连通，供热器(4)和第二供热器(11)还分别有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(2)连接压缩机(3)和第二压缩机(8)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

13.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第三膨胀机和第二低温热交换器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经供热器(4)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经第二低温热交换器(13)与第三膨胀机(10)连通，第三膨胀机(10)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)还有热源介质通道与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)和第二低温热交换器(13)还分别有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)、第二膨胀机(2)和第三膨胀机(10)连接压缩机(3)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

14.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器、第二压缩机、第三膨胀机和第二低温热交换器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经供热器(4)与第三膨胀机(10)连通，第三膨胀机(10)还有热源介质通道与第二膨胀机(2)连通，第三膨胀机(10)还有热源介质通道经第二低温热交换器(13)与第二压缩机(8)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)有热源介质通道与第二压缩机(8)连通，第二压缩机(8)还有热源介质通道与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)和第二低温热交换器(13)还分别有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)、第二膨胀机(2)和第三膨胀机(10)连接压缩机(3)和第二压缩机(8)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

15.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器和回热器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经回热器(14)和供热器(4)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通，压缩机(3)还有热源介质通道经回热器(14)与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(2)连接压缩机(3)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

16.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、供热器、低温热交换器和回热器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有热源介质通道经供热器(4)和回热器(14)与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有热源介质通道经低温热交换器(5)和回热器(14)与压缩机(3)连通，压缩机(3)还有热源介质通道与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(5)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(2)连接压缩机(3)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

17.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求2所述的第一类热驱动压缩式热泵中，增加第二供热器，将压缩机(3)有热源介质通道与外部连通调整为压缩机(3)有热源介质通道经第二供热器(11)与外部连通，第二供热器(11)还有被加热介质通道与外部连通，形成第一类热驱动压缩式热泵。

18.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求2所述的第一类热驱动压缩式热泵中，增加第二供热器，取消低温热交换器(5)与外部连通的低温热介质通道，将压缩机(3)有热源介质通道与外部连通调整为压缩机(3)有热源介质通道依次连通第二供热器(11)和低温热交换器(5)之后低温热交换器(5)再有热源介质通道与外部连通，第二供热器(11)还有被加热介质通道与外部连通，形成第一类热驱动压缩式热泵。

19.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求2所述的第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器(5)与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机、新增膨胀机和新增低温热交换器，新增压缩机(A)有循环工质通道经低温热交换器(5)与新增膨胀机(B)连通，新增膨胀机(B)还有循环工质通道经新增低温热交换器(D)与新增压缩机(A)连通，新增低温热交换器(D)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)、第二膨胀机(2)和新增膨胀机(B)连接压缩机(3)和新增压缩机(A)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

20.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求2所述的第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器(5)与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机、新增膨胀机、新增低温热交换器和新增回热器，新增压缩机(A)有循环工质通道经低温热交换器(5)和新增回热器(E)与新增膨胀机(B)连通，新增膨胀机(B)还有循环工质通道经新增低温热交换器(D)和新增回热器(E)与新增压缩机(A)连通，新增低温热交换器(D)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)、第二膨胀机(2)和新增膨胀机(B)连接压缩机(3)和新增压缩机(A)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

21.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求2所述的第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器(5)与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机和新增膨胀机，外部有低温热介质通道与新增压缩机(A)连通，新增压缩机(A)还有低温热介质通道经低温热交换器(5)与新增膨胀机(B)连通，新增膨胀机(B)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)、第二膨胀机(2)和新增膨胀机(B)连接压缩机(3)和新增压缩机(A)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

22.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求2所述的第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器(5)与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机、新增膨胀机和新增回热器，外部有低温热介质通道经新增回热器(E)与新增压缩机(A)连通，新增压缩机(A)还有低温热介质通道经低温热交换器(5)和新增回热器(E)与新增膨胀机(B)连通，新增膨胀机(B)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)、第二膨胀机(2)和新增膨胀机(B)连接压缩机(3)和新增压缩机(A)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

23.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求2所述的第一类热驱动压缩式热泵中，增加新增压缩机、新增膨胀机、新增高温热交换器和新增供热器，将外部有热源介质通道与膨胀机(1)连通和压缩机(3)有热源介质通道与外部连通一并调整为压缩机(3)有热源介质通道经新增高温热交换器(C)与膨胀机(1)连通，将第二膨胀机(2)有热源介质通道经低温热交换器(5)与压缩机(3)连通调整为第二膨胀机(2)有热源介质通道经低温热交换器(5)与新增压缩机(A)连通，新增压缩机(A)还有热源介质通道与外部连通，外部还有热源介质通道与新增膨胀机(B)连通，新增膨胀机(B)还有热源介质通道经新增供热器(F)与压缩机(3)连通，新增高温热交换器(C)还有热源介质通道与外部连通，新增供热器(F)还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机(1)、第二膨胀机(2)和新增膨胀机(B)连接压缩机(3)和新增压缩机(A)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

24.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求2所述的第一类热驱动压缩式热泵中，取消低温热交换器(5)与外部连通的低温热介质通道，增加新增压缩机、新增低温热交换器和新增节流阀，新增压缩机(A)有循环工质通道与低温热交换器(5)连通，低温热交换器(5)还有循环工质通道经新增节流阀(G)与新增低温热交换器(D)连通，新增低温热交换器(D)还有循环工质通道与新增压缩机(A)连通，新增低温热交换器(D)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(2)连接压缩机(3)和新增压缩机(A)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

25.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求2-24所述的任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加动力机，动力机(6)连接压缩机(3)并向压缩机(3)提供动力，形成附加外部动力驱动的第一类热驱动压缩式热泵。

26.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求2-24所述的任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加工作机，膨胀机(1)连接工作机(7)并向工作机(7)提供动力，形成附加对外提供动力负荷的第一类热驱动压缩式热泵。