CN118517814A - 能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，属于热力学与热泵技术领域。外部有氢气通道、氧气通道与燃烧室连通，蒸发器有蒸汽通道与压缩机连通，第二膨胀机有蒸汽通道连通回热器之后通过中间端口与压缩机连通，压缩机还有蒸汽通道经热源热交换器与燃烧室连通，燃烧室还有蒸汽通道经膨胀机和供热器之后分成两路——第一路与第二膨胀机连通和第二路与回热器连通，回热器还有冷凝水管路分成两路——第一路对外排放和第二路经节流阀与蒸发器连通；热源热交换器有热源介质通道与外部连通，供热器有被加热介质与外部连通，蒸发器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，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

Description

能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵

技术领域：

本发明属于热力学与热泵技术领域。

背景技术：

氢燃料，常规燃料，光热，核能，以工业余热、地热为代表的常规热资源，都可以作为驱动热源实现制冷与制热；采用相同或不同的工作原理，利用不同的系统装置，付出相应建设成本，从而实现上述能源在制冷/制热领域的有效利用。

氢气是高品质和高品位燃料，采用纯氧助燃可以避免任何污染物的产生和排放；受工作原理、工质性质、材料性质、设备等因素所限制，氢气和常规燃料的燃烧过程存在不同的温差不可逆损失；光热、核能在制冷/制热领域的应用价值没有得到充分发挥，以工业余热、地热为代表的常规热资源的制冷/制热性能指数存在提升的空间。

利用燃料或高温热能作为驱动能源进行制冷/制热时，面对低温热资源丰富但温度相对较低的情形，如何高效且充分地利用资源来满足高温热需求在技术上具有很高的挑战性。

本着简单、主动、安全、高效地利用高温热能实现制冷/制热的基本原则，本发明给出了流程合理，结构简单，回热灵活，实现低温和定温型热资源充分利用，满足高温供热需求与实现深度制冷，并能够实现性能指数合理化的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

发明内容：

本发明主要目的是要提供能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，具体发明内容分项阐述如下：

1.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、第二膨胀机、节流阀、回热器、热源热交换器、燃烧室、供热器和蒸发器所组成；外部有氢气通道与燃烧室连通，外部还有氧气通道与燃烧室连通，蒸发器有蒸汽通道与压缩机连通，第二膨胀机有蒸汽通道连通回热器之后通过中间端口与压缩机连通，压缩机还有蒸汽通道经热源热交换器与燃烧室连通，燃烧室还有蒸汽通道与膨胀机连通，膨胀机还有蒸汽通道连通供热器之后分成两路——第一路与第二膨胀机连通和第二路与回热器连通，回热器还有冷凝水管路分成两路——第一路对外排放和第二路经节流阀与蒸发器连通；热源热交换器还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质与外部连通，蒸发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，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

2.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、第二膨胀机、节流阀、回热器、热源热交换器、燃烧室、供热器、蒸发器和第二回热器所组成；外部有氢气通道与燃烧室连通，外部还有氧气通道与燃烧室连通，蒸发器有蒸汽通道经第二回热器与压缩机连通，第二膨胀机有蒸汽通道连通回热器之后通过中间端口与压缩机连通，压缩机还有蒸汽通道经热源热交换器与燃烧室连通，燃烧室还有蒸汽通道与膨胀机连通，膨胀机还有蒸汽通道连通供热器之后分成两路——第一路与第二膨胀机连通和第二路经回热器与第二回热器连通，第二回热器还有冷凝水管路分成两路——第一路对外排放和第二路经节流阀与蒸发器连通；热源热交换器还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质与外部连通，蒸发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，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

3.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在第1或第2项所述的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加高温回热器，将压缩机有蒸汽通道经热源热交换器与燃烧室连通调整为压缩机有蒸汽通道经高温回热器和热源热交换器与燃烧室连通，将膨胀机有蒸汽通道与供热器连通调整为膨胀机有蒸汽通道经高温回热器与供热器连通，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

4.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在第1或第2项所述的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加高温回热器，将压缩机有蒸汽通道经热源热交换器与燃烧室连通调整为压缩机有蒸汽通道经高温回热器和热源热交换器与燃烧室连通，将膨胀机有蒸汽通道与供热器连通调整为膨胀机有蒸汽通道经高温回热器与自身连通之后膨胀机再有蒸汽通道与供热器连通，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

5.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在第1-4项所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加第二压缩机，将热源热交换器有蒸汽通道与燃烧室连通调整为热源热交换器有蒸汽通道经第二压缩机与燃烧室连通，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

6.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在第1-4项所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，取消热源热交换器与外部连通的热源介质通道，增加加热炉并取代热源热交换器，外部有燃料通道与加热炉连通，增加热源回热器，外部有空气通道经热源回热器与加热炉连通，加热炉还有燃气通道经热源回热器与外部连通，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

7.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在第1-5项所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，取消热源热交换器与外部连通的热源介质通道，增加太阳能集热系统并取代热源热交换器，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

8.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在第1-5项所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，取消热源热交换器与外部连通的热源介质通道，增加核反应堆并取代热源热交换器，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

9.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在第1-8项所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加双能压缩机并取代压缩机，增加膨胀增速机并取代第二膨胀机，增加喷管并取代节流阀，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

10.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在第1-8项所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加双能压缩机并取代压缩机，增加膨胀增速机并取代膨胀机，增加喷管并取代节流阀，增加第二膨胀增速机并取代第二膨胀机，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

11.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在第1-8项所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加涡轮机并取代节流阀，涡轮机连接压缩机并传输动力，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

附图说明：

图1是依据本发明所提供的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵第1种原则性热力系统图。

图2是依据本发明所提供的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵第2种原则性热力系统图。

图3是依据本发明所提供的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵第3种原则性热力系统图。

图4是依据本发明所提供的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵第4种原则性热力系统图。

图5是依据本发明所提供的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵第5种原则性热力系统图。

图6是依据本发明所提供的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵第6种原则性热力系统图。

图7是依据本发明所提供的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵第7种原则性热力系统图。

图8是依据本发明所提供的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵第8种原则性热力系统图。

图9是依据本发明所提供的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵第9种原则性热力系统图。

图10是依据本发明所提供的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵第10种原则性热力系统图。

图11是依据本发明所提供的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵第11种原则性热力系统图。

图中，1-膨胀机，2-压缩机，3-第二膨胀机，4-节流阀，5-回热器，6-热源热交换器，7-燃烧室，8-供热器，9-蒸发器，10-第二回热器，11-高温回热器，12-第二压缩机，13-加热炉，14-热源回热器，15-太阳能集热系统，16-核反应，A-双能压缩机，B-膨胀增速机，C-喷管，D-第二膨胀增速机，E-涡轮机。

※关于太阳能集热系统，这里给出如下简要说明：

(1)太阳能集热系统，又称太阳能供热系统，是指利用集热器将太阳辐射能转换成高温热能(简称光热)，能够用来向热力循环系统提供驱动热负荷的供热系统；其主要由集热器及相关必要辅助设施构成。

(2)太阳能集热系统的类型，包括但不限于：①聚光型太阳能集热系统，当前主要有槽式、塔式和蝶式三种系统；②非聚光型太阳能集热系统，现阶段有太阳池、太阳能烟筒等系统。

(3)太阳能集热系统的供热方式，当前主要有两种：①将太阳能转换成的高温热能直接提供给流经太阳能集热系统的被加热介质；②将太阳能转换成的高温热能，首先提供给自身循环回路工作介质，然后由工作介质通过热交换器提供给流经太阳能集热系统的被加热介质。

※关于核能和核反应堆，这里给出如下简要说明：

本发明申请中的核反应堆，是利用核能直接或间接向工作介质提供高温热负荷的供热装置，一般包含两种情况：

(1)核燃料通过核反应释放的热能，直接提供给流经核反应堆的循环工质。

(2)核燃料通过核反应释放的热能，首先提供给一回路冷却介质，然后由一回路冷却介质依靠自然对流或强制对流，通过热交换器提供给流经核反应堆的循环工质——这意味着该热交换器被视为核反应堆16的组成部分。

※关于燃料，这里给出简要说明：

对固体燃料来说，燃烧产物的气态物质是构成热源的核心，是热力系统的重要组成部分；而燃烧产物中的固态物质，如废渣，在其含有热能得到利用(利用流程及设备包含在燃烧室内或在燃烧室本体之外预热空气)之后被排出，不单独列出，其作用不单独表述；另外，空气和燃气通过进出燃烧室带走的小部分热量，在流程表述时常被忽略。

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所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、压缩机、第二膨胀机、节流阀、回热器、热源热交换器、燃烧室、供热器和蒸发器所组成；外部有氢气通道与燃烧室7连通，外部还有氧气通道与燃烧室7连通，蒸发器9有蒸汽通道与压缩机2连通，第二膨胀机3有蒸汽通道连通回热器5之后通过中间端口与压缩机2连通，压缩机2还有蒸汽通道经热源热交换器6与燃烧室7连通，燃烧室7还有蒸汽通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有蒸汽通道连通供热器8之后分成两路——第一路与第二膨胀机3连通和第二路与回热器5连通，回热器5还有冷凝水管路分成两路——第一路对外排放和第二路经节流阀4与蒸发器9连通；热源热交换器6还有热源介质通道与外部连通，供热器8还有被加热介质与外部连通，蒸发器9还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1和第二膨胀机3连接压缩机2并传输动力。

(2)流程上，循环工质为水蒸气，外部较高压力的氢气和氧气进入燃烧室7，氢气和氧气在燃烧室7内混合并生成高压高温蒸汽；压缩机2排放的蒸汽流经热源热交换器6吸热升温，之后进入燃烧室7与高温蒸汽混合、吸热和升温，燃烧室7排放的蒸汽提供给膨胀机1；高温高压蒸汽流经膨胀机1降压作功，流经供热器8放热降温，之后分成两路——第一路流经第二膨胀机3降压作功、流经回热器5吸热升温和通过中间进气端口进入压缩机2升压升温，第二路进入回热器5放热冷凝；回热器5排放的冷凝液分成两路——第一路对外排放，第二路流经节流阀4降压降温、流经蒸发器9吸热蒸发或进一步过热之后进入压缩机2升压升温；膨胀机1和第二膨胀机3共同向压缩机2提供动力，或膨胀机1和第二膨胀机3共同向压缩机2和外部提供动力，或膨胀机1、第二膨胀机3和外部共同向压缩机2提供动力；热源介质通过热源热交换器6提供驱动热负荷，氢气通过燃烧室7提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器8获得中温热负荷，低温热介质通过蒸发器9提供低温热负荷，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

图2所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，它主要由膨胀机、压缩机、第二膨胀机、节流阀、回热器、热源热交换器、燃烧室、供热器、蒸发器和第二回热器所组成；外部有氢气通道与燃烧室7连通，外部还有氧气通道与燃烧室7连通，蒸发器9有蒸汽通道经第二回热器10与压缩机2连通，第二膨胀机3有蒸汽通道连通回热器5之后通过中间端口与压缩机2连通，压缩机2还有蒸汽通道经热源热交换器6与燃烧室7连通，燃烧室7还有蒸汽通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有蒸汽通道连通供热器8之后分成两路——第一路与第二膨胀机3连通和第二路经回热器5与第二回热器10连通，第二回热器10还有冷凝水管路分成两路——第一路对外排放和第二路经节流阀4与蒸发器9连通；热源热交换器6还有热源介质通道与外部连通，供热器8还有被加热介质与外部连通，蒸发器9还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机1和第二膨胀机3连接压缩机2并传输动力。

(2)流程上，与图1所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵流程相比较，不同之处在于：蒸发器9排放的蒸汽流经第二回热器10吸热升温，之后进入压缩机2升压升温；供热器8排放的第二路蒸汽流经回热器5和第二回热器10放热、降温和冷凝，之后分成两路——第一路对外排放和第二路进入节流阀4节流降压，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

图3所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，在图2所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加高温回热器，将压缩机2有蒸汽通道经热源热交换器6与燃烧室7连通调整为压缩机2有蒸汽通道经高温回热器11和热源热交换器6与燃烧室7连通，将膨胀机1有蒸汽通道与供热器8连通调整为膨胀机1有蒸汽通道经高温回热器11与供热器8连通。

(2)流程上，与图2所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵流程相比较，不同之处在于：压缩机2排放的蒸汽流经高温回热器11吸热升温，之后提供给热源热交换器6；膨胀机1排放的蒸汽流经高温回热器11放热降温，之后提供给供热器8，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

图4所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，在图2所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加高温回热器，将压缩机2有蒸汽通道经热源热交换器6与燃烧室7连通调整为压缩机2有蒸汽通道经高温回热器11和热源热交换器6与燃烧室7连通，将膨胀机1有蒸汽通道与供热器8连通调整为膨胀机1有蒸汽通道经高温回热器11与自身连通之后膨胀机1再有蒸汽通道与供热器8连通。

(2)流程上，与图2所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵流程相比较，不同之处在于：压缩机2排放的蒸汽流经高温回热器11吸热升温，之后提供给热源热交换器6；燃烧室7排放的蒸汽进入膨胀机1降压作功，至一定程度之后流经高温回热器11放热降温，进入膨胀机1继续降压作功，再之后提供给供热器8，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

图5所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，在图1所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加第二压缩机，将热源热交换器6有蒸汽通道与燃烧室7连通调整为热源热交换器6有蒸汽通道经第二压缩机12与燃烧室7连通。

(2)流程上，与图1所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵流程相比较，不同之处在于：压缩机2排放的蒸汽流经热源热交换器6吸热升温，流经第二压缩机12升压升温，之后进入燃烧室7与高温蒸汽混合、吸热和升温，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

图6所示的回热型蒸汽动力装置是这样实现的：

(1)结构上，在图1所示的回热型蒸汽动力装置中，取消热源热交换器6与外部连通的热源介质通道，增加加热炉13并取代热源热交换器6，外部有燃料通道与加热炉13连通，增加热源回热器，外部有空气通道经热源回热器14与加热炉13连通，加热炉13还有燃气通道经热源回热器14与外部连通。

(2)流程上，与图1所示的回热型蒸汽动力装置相比较，不同之处在于：外部燃料进入加热炉13，外部空气流经热源回热器14吸热升温之后进入加热炉13，燃料和空气在加热炉13内混合并燃烧生成燃气，燃气放热于流经加热炉13的蒸汽，之后流经热源回热器14放热降温和对外排放；压缩机2排放的蒸汽流经加热炉13吸热升温，之后进入燃烧室7与高温蒸汽混合、吸热和升温；增加的燃料通过加热炉13提供驱动热负荷，增加的空气和燃气通过进出加热炉13带走排放热负荷，形成回热型蒸汽动力装置。

图7所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，在图1所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，取消热源热交换器6与外部连通的热源介质通道，增加太阳能集热系统15并取代热源热交换器6。

(2)流程上，与图1所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵流程相比较，不同之处在于：压缩机2排放的蒸汽流经太阳能集热系统15吸热升温，之后进入燃烧室7与高温蒸汽混合、吸热和升温；太阳能通过太阳能集热系统15提供驱动热负荷，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

图8所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，在图1所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，取消热源热交换器6与外部连通的热源介质通道，增加核反应堆16并取代热源热交换器6。

(2)流程上，与图1所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵流程相比较，不同之处在于：压缩机2排放的蒸汽流经核反应堆16吸热升温，之后进入燃烧室7与高温蒸汽混合、吸热和升温；核燃料通过核反应堆16提供驱动热负荷，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

图9所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，在图1所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加双能压缩机A并取代压缩机2，增加膨胀增速机B并取代第二膨胀机3，增加喷管C并取代节流阀4。

(2)流程上，循环工质为水蒸气，外部较高压力的氢气和氧气进入燃烧室7，氢气和氧气在燃烧室7内混合并生成高压高温蒸汽；双能压缩机A排放的蒸汽流经热源热交换器6吸热升温，之后进入燃烧室7与高温蒸汽混合、吸热和升温，燃烧室7排放的蒸汽提供给膨胀机1；高温高压蒸汽流经膨胀机1降压作功，流经供热器8放热降温，之后分成两路——第一路流经膨胀增速机B降压作功并增速、流经回热器5吸热升温和通过中间进气端口进入双能压缩机A升压升温并降速，第二路进入回热器5放热冷凝；回热器5排放的冷凝液分成两路——第一路对外排放，第二路流经喷管C降压增速、流经蒸发器9吸热蒸发或进一步过热之后进入双能压缩机A升压升温并降速；膨胀机1和膨胀增速机B共同向双能压缩机A提供动力，或膨胀机1和膨胀增速机B共同向双能压缩机A和外部提供动力，或膨胀机1、膨胀增速机B和外部共同向双能压缩机A提供动力；热源介质通过热源热交换器6提供驱动热负荷，氢气通过燃烧室7提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器8获得中温热负荷，低温热介质通过蒸发器9提供低温热负荷，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

图10所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵是这样实现的：

(1)结构上，在图1所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加双能压缩机A并取代压缩机2，增加膨胀增速机B并取代膨胀机1，增加喷管C并取代节流阀4，增加第二膨胀增速机D并取代第二膨胀机3。

(2)流程上，循环工质为水蒸气，外部较高压力的氢气和氧气进入燃烧室7，氢气和氧气在燃烧室7内混合并生成高压高温蒸汽；双能压缩机A排放的蒸汽流经热源热交换器6吸热升温，之后进入燃烧室7与高温蒸汽混合、吸热和升温，燃烧室7排放的蒸汽提供给膨胀增速机B；高温高压蒸汽流经膨胀增速机B降压作功并增速，流经供热器8放热降温，之后分成两路——第一路流经第二膨胀增速机D降压作功并增速、流经回热器5吸热升温和通过中间进气端口进入双能压缩机A升压升温并降速，第二路进入回热器5放热冷凝；回热器5排放的冷凝液分成两路——第一路对外排放，第二路流经喷管C降压增速、流经蒸发器9吸热蒸发或进一步过热之后进入双能压缩机A升压升温并降速；膨胀增速机B和第二膨胀增速机D共同向双能压缩机A提供动力，或膨胀增速机B和第二膨胀增速机D共同向双能压缩机A和外部提供动力，或膨胀增速机B、第二膨胀增速机D和外部共同向双能压缩机A提供动力；热源介质通过热源热交换器6提供驱动热负荷，氢气通过燃烧室7提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器8获得中温热负荷，低温热介质通过蒸发器9提供低温热负荷，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

图11所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵是这样实现的：

在图1所示的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加涡轮机E并取代节流阀4，涡轮机E连接压缩机2并传输动力；回热器5排放的第二路冷凝水流经涡轮机E降压作功，之后进入蒸发器9吸热蒸发；涡轮机E输出的功提供给压缩机2作动力，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，具有如下效果和优势：

(1)在保持装置性能指数合理化的前提下实现高温供热和深度制冷，能源利用率高。

(2)针对变温供热需求或高温供热需求，能够实现定温型低温热资源的充分利用，且实现性能指数合理化。

(3)定温获取低温热负荷，有利于充分利用环境低温热资源，实现性能指数合理化。

(4)循环蒸汽工作压力低，吸热环节温度高，温差损失小，热泵系统性能指数高。

(5)针对变温供热需求或高温供热需求，对于丰富的环境热资源或低温型热资源，能够充分发挥高温热能的利用价值，并实现性能指数合理化。

(6)氢能携同低品位能源，共用一体化热泵系统，节省热泵体系建设成本，性价比高。

(7)氢能与低品位能源之间，实现跨类型、跨品位携同，衔接灵活，热力学完善度高。

(8)低品位能源借助于氢能发挥更大作用，显著提升氢能制冷/制热的利用价值。

(9)流程合理，结构简单，装置制造成本低，显著提高系统经济性。

(10)工作原理先进，方法得当，回热措施灵活，能够充分发挥氢能的高价值利用。

(11)提供合理回热技术手段，有效提升装置在负荷、性能指数、升压比等方面的协调性。

(12)提供多种具体技术方案，有利于提升能源高效利用水平，有利于扩展能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵技术的应用范围和价值。

Claims (11)

1.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、第二膨胀机、节流阀、回热器、热源热交换器、燃烧室、供热器和蒸发器所组成；外部有氢气通道与燃烧室(7)连通，外部还有氧气通道与燃烧室(7)连通，蒸发器(9)有蒸汽通道与压缩机(2)连通，第二膨胀机(3)有蒸汽通道连通回热器(5)之后通过中间端口与压缩机(2)连通，压缩机(2)还有蒸汽通道经热源热交换器(6)与燃烧室(7)连通，燃烧室(7)还有蒸汽通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有蒸汽通道连通供热器(8)之后分成两路——第一路与第二膨胀机(3)连通和第二路与回热器(5)连通，回热器(5)还有冷凝水管路分成两路——第一路对外排放和第二路经节流阀(4)与蒸发器(9)连通；热源热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通，供热器(8)还有被加热介质与外部连通，蒸发器(9)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(3)连接压缩机(2)并传输动力，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

2.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、第二膨胀机、节流阀、回热器、热源热交换器、燃烧室、供热器、蒸发器和第二回热器所组成；外部有氢气通道与燃烧室(7)连通，外部还有氧气通道与燃烧室(7)连通，蒸发器(9)有蒸汽通道经第二回热器(10)与压缩机(2)连通，第二膨胀机(3)有蒸汽通道连通回热器(5)之后通过中间端口与压缩机(2)连通，压缩机(2)还有蒸汽通道经热源热交换器(6)与燃烧室(7)连通，燃烧室(7)还有蒸汽通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有蒸汽通道连通供热器(8)之后分成两路——第一路与第二膨胀机(3)连通和第二路经回热器(5)与第二回热器(10)连通，第二回热器(10)还有冷凝水管路分成两路——第一路对外排放和第二路经节流阀(4)与蒸发器(9)连通；热源热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通，供热器(8)还有被加热介质与外部连通，蒸发器(9)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(3)连接压缩机(2)并传输动力，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

3.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在权利要求1或权利要求2所述的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加高温回热器，将压缩机(2)有蒸汽通道经热源热交换器(6)与燃烧室(7)连通调整为压缩机(2)有蒸汽通道经高温回热器(11)和热源热交换器(6)与燃烧室(7)连通，将膨胀机(1)有蒸汽通道与供热器(8)连通调整为膨胀机(1)有蒸汽通道经高温回热器(11)与供热器(8)连通，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

4.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在权利要求1或权利要求2所述的能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加高温回热器，将压缩机(2)有蒸汽通道经热源热交换器(6)与燃烧室(7)连通调整为压缩机(2)有蒸汽通道经高温回热器(11)和热源热交换器(6)与燃烧室(7)连通，将膨胀机(1)有蒸汽通道与供热器(8)连通调整为膨胀机(1)有蒸汽通道经高温回热器(11)与自身连通之后膨胀机(1)再有蒸汽通道与供热器(8)连通，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

5.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在权利要求1-4所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加第二压缩机，将热源热交换器(6)有蒸汽通道与燃烧室(7)连通调整为热源热交换器(6)有蒸汽通道经第二压缩机(12)与燃烧室(7)连通，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

6.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在权利要求1-4所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，取消热源热交换器(6)与外部连通的热源介质通道，增加加热炉(13)并取代热源热交换器(6)，外部有燃料通道与加热炉(13)连通，增加热源回热器，外部有空气通道经热源回热器(14)与加热炉(13)连通，加热炉(13)还有燃气通道经热源回热器(14)与外部连通，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

7.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在权利要求1-5所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，取消热源热交换器(6)与外部连通的热源介质通道，增加太阳能集热系统(15)并取代热源热交换器(6)，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

8.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在权利要求1-5所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，取消热源热交换器(6)与外部连通的热源介质通道，增加核反应堆(16)并取代热源热交换器(6)，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

9.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在权利要求1-8所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加双能压缩机(A)并取代压缩机(2)，增加膨胀增速机(B)并取代第二膨胀机(3)，增加喷管(C)并取代节流阀(4)，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

10.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在权利要求1-8所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加双能压缩机(A)并取代压缩机(2)，增加膨胀增速机(B)并取代膨胀机(1)，增加喷管(C)并取代节流阀(4)，增加第二膨胀增速机(D)并取代第二膨胀机(3)，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。

11.能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵，是在权利要求1-8所述的任一一款能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵中，增加涡轮机(E)并取代节流阀(4)，涡轮机(E)连接压缩机(2)并传输动力，形成能源携同回热型第一类蒸汽压缩式热泵。