CN218328370U - 热泵系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种热泵系统，包括热源换热器、蒸发器和生活用水换热器。热源换热器具有热源通道和出口侧与用户侧连通的供暖水通道；蒸发器具有热源通道，蒸发器的热源通道的进口侧与热源换热器的热源通道的出口侧连通，使热源流体先流经热源换热器降温后再流经蒸发器降温；生活用水换热器具有冷媒通道和出口侧与用户侧连通的生活用水通道，生活用水换热器的冷媒通道与第二换热机组的冷媒通道连通，以利用第二换热机组的冷媒使生活用水升温。该热泵系统能高效地利用生产过程中产生的高温流体的热量来满足用户对热的生活用水的需求和采暖需求，解决了现有热泵系统无法以高温流体作为热源的弊端。

Description

热泵系统

技术领域

本申请涉及热泵技术领域，特别是一种热泵系统。

背景技术

热泵系统用于满足用户侧的用热需求，目前的热泵系统一般只能以不高于40℃的流体作为系统热源，而无法以高温流体(80℃及80℃以上的流体)作为系统热源，若以高温流体作为系统热源将导致系统无法运行。

而实际生产过程中，常会产生高温流体，若能利用这些高温流体的热量来满足用户侧用热需求，将极大地节约用热能耗，带来很好的节能效果和经济效益。

有鉴于此，如何设计一种能够以高温流体作为系统热源的热泵系统，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种热泵系统，所述热泵系统包括：

第一换热机组，包括热源换热器，所述热源换热器具有热源通道；

第二换热机组，包括蒸发器，所述蒸发器具有热源通道，所述蒸发器的热源通道的进口侧与所述热源换热器的热源通道的出口侧连通，使热源流体先流经所述热源换热器降温后再流经所述蒸发器降温；

生活用水供给机组，包括生活用水换热器，所述生活用水换热器具有冷媒通道和生活用水通道，所述生活用水换热器的冷媒通道与所述第二换热机组的冷媒通道连通，以利用所述第二换热机组的冷媒使生活用水升温，所述生活用水换热器的生活用水通道的出口侧与用户侧连通，以向用户侧供给热的生活用水。

热泵系统的一种实施方式，所述热源换热器的热源通道的进口侧与外界生产设备的高温流体通道连通，以直接将外界生产设备排出的高温流体作为热泵系统的热源流体，所述高温流体的温度不低于80℃。

热泵系统的一种实施方式，所述热源换热器的热源通道的进口侧与外界生产设备的高温流体通道之间设有流量调节阀。

热泵系统的一种实施方式，所述热泵系统包括余热回收器，所述余热回收器设有高温流体通道和热源通道，所述余热回收器的高温流体通道用于引入外界生产设备排出的高温流体，所述高温流体的温度不低于80℃，所述热源换热器的热源通道的进口侧与所述余热回收器的热源通道的出口侧连通，所述蒸发器的热源通道的出口侧与所述余热回收器的热源通道的进口侧连通。

热泵系统的一种实施方式，所述热源换热器具有供暖水通道，以利用供暖水使流经所述热源换热器的热源流体降温，所述热源换热器的供暖水通道的出口侧与用户侧连通，以向用户侧供给热的供暖水。

热泵系统的一种实施方式，所述第二换热机组包括冷凝器，所述冷凝器具有供暖水通道；

所述冷凝器的供暖水通道的出口侧与所述热源换热器的供暖水通道的出口侧连通，使两者的供暖水通道并联；或者，所述冷凝器的供热通道的出口侧与所述热源换热器的供暖水通道的进口侧连通，使两者的供暖水通道串联。

热泵系统的一种实施方式，所述第二换热机组为压缩式换热机组，包括压缩机、冷凝器以及连在所述冷凝器的冷媒出口和所述蒸发器的冷媒进口之间的节流元件，所述生活用水换热器的冷媒通道连在所述压缩机的冷媒出口和所述冷凝器的冷媒进口之间。

热泵系统的一种实施方式，所述第二换热机组还包括连在所述冷凝器的冷媒出口和所述蒸发器的冷媒进口之间的干燥器。

热泵系统的一种实施方式，所述生活用水供给机组包括水箱和生活用水循环泵，所述生活用水换热器的生活用水通道的进口侧和出口侧均与所述水箱连通，以在所述生活用水换热器和所述水箱之间形成生活用水循环，所述生活用水循环泵用于给生活用水提供循环动力。

热泵系统的一种实施方式，所述水箱设有补水口和出水口，所述水箱配置有增压器。

本申请提供的热泵系统能高效地利用生产过程中产生的高温流体的热量来满足用户侧对热的生活用水的需求，解决了现有热泵系统无法以高温流体作为热源的弊端，降低了用户侧的热水使用成本，具有较好的经济效益。

当“热源换热器具有供暖水通道，以利用供暖水使流经所述热源换热器的热源流体降温，所述热源换热器的供暖水通道的出口侧与用户侧连通，以向用户侧供给热的供暖水”时，热泵系统还兼具向用户侧提供热的供暖水的功能，这样能进一步降低用户侧的用热成本。

附图说明

图1为本申请提供的热泵系统第一实施例的示意图；

图2为本申请提供的热泵系统第二实施例的示意图；

图3为本申请提供的热泵系统第三实施例的示意图；

图4为本申请提供的热泵系统第四实施例的示意图。

附图标记说明如下：

1热源换热器，2蒸发器，3冷凝器，4压缩机，5节流元件，6干燥器，7生活用水换热器，8流量调节阀，9余热回收器，10水箱，10a补水口，10b出水口，10c增压器，11生活用水循环泵。

具体实施方式

本申请提供一种热泵系统，为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请的技术方案作进一步的详细说明。

如图1-图4所示，本申请提供的热泵系统至少包括第一换热机组、第二换热机组和生活用水供给机组。

其中，第一换热机组包括热源换热器1，热源换热器1具有热源通道，应用状态下，热源流体在热源通道中流动。在此，对热源换热器1的结构形式不作限制，例如可以是管壳式换热器、板式换热器等。

其中，第二换热机组具有冷媒通道，应用状态下，冷媒在冷媒通道中流动。第二换热机组至少包括蒸发器2，蒸发器2具有热源通道。蒸发器2的热源通道的进口侧与热源换热器1的热源通道的出口侧连通，使热源流体先流经热源换热器1的热源通道，在热源换热器1内实现一次降温，然后再流经蒸发器2的热源通道，在蒸发器2内与冷媒换热实现二次降温。

其中，生活用水供给机组至少包括生活用水换热器7。生活用水换热器7具有冷媒通道，生活用水换热器7的冷媒通道与第二换热机组的冷媒通道连通，使得第二换热机组中的冷媒在循环的过程中会流经生活用水换热器7的冷媒通道。并且，生活用水换热器7具有生活用水通道，生活用水流经生活用水换热器7时与冷媒相互换热，换热后，生活用水温度升高。生活用水换热器7的生活用水通道的出口侧与用户侧连通，使得升温后的生活用水能够供给到用户侧，满足用户侧对热的生活用水的需求。

上述热泵系统，由于设置有热源换热器1、蒸发器2并让热源换热器1的热源通道出口侧与蒸发器2的热源通道进口侧连通，这样热源在进入蒸发器2前会先经热源换热器1进行一次降温，所以即便以高温流体(温度不低于80℃的流体)作为系统热源，也能保障热源进入蒸发器2时温度已经相对较低，从而避免了蒸发器2内热源温度过高导致系统无法运行的问题，使得该热泵系统在以高温流体作为系统热源时也能顺畅运行，并且，高温流体进入蒸发器2后还会与蒸发器2内的冷媒换热实现二次降温，因此，经过两次降温后高温流体的热量得以高效利用，使得该热泵系统的供热能力相比以往的热泵系统提升了30％左右。

并且，上述热泵系统，由于设置有生活用水换热器7并让生活用水换热器7的冷媒通道与第二换热机组的冷媒通道连通，因此，生活用水与吸收了高温流体热量的冷媒换热后温度能够升高，从而能利用高温流体的热量满足用户侧对热的生活用水的需求，使得用户的生活用水成本降。采用该热泵系统提供热的生活用水，相比采用电热水器提供热的生活用水，成本降低了70％左右。

简言之，上述热泵系统能高效地利用生产过程中产生的高温流体的热量来满足用户侧对热的生活用水的需求，解决了现有热泵系统无法以高温流体作为热源的弊端，降低了用户侧的热水使用成本，具有较好的经济效益。

具体的，本申请提供的热泵系统可以直接以外界生产设备排出的高温流体作为热泵系统的热源流体，例如图1和图2所示的实施例。或者，本申请提供的热泵系统也可将回收了外界生产设备排出的高温流体的热量的热流体作为热泵系统的热源流体，例如图3和图4所示的实施例。

图1和图2所示的实施例中，热源换热器1的热源通道的进口侧与外界生产设备的高温流体通道连通，从而能将外界生产设备排出的高温流体引入热源换热器1，使其作为热泵系统的热源流体。引入热源换热器1的高温流体的温度以80℃～120℃为宜，这个温度的高温流体经热源换热器1后能降温到40℃～50℃左右，经蒸发器2后能降温到5℃～10℃左右，适于向用户侧提供适温的生活用水。

另外，可以在热源换热器1的热源通道的进口侧和外界生产设备的高温流体通道之间设置流量调节阀8，一般外界生产设备的高温流体通道内的高温流体的流量不固定，所以设置流量调节阀8，可以根据实际需要灵活调整引入热泵系统的高温流体量，从而能避免高温流体流量过大或过小导致无法向用户侧提供适温的生活用水的问题。

图3和图4所示的实施例中，设有余热回收器9，余热回收器9具有高温流体通道和热源通道。余热回收器9的高温流体通道用于引入外界生产设备排出的高温流体，所述高温流体的温度不低于80℃，图中，引入的高温流体为烟气，当然，实际实施中，不局限于烟气。余热回收器9的热源通道的进口侧与蒸发器2的热源通道的出口侧连通，余热回收器9的热源通道的出口侧与热源换热器1的热源通道的进口侧连通。

热源流体流经余热回收器9时，与引入的高温流体换热，换热后，热源流体回收了高温流体的热量从而温度升高，升温后的热源流体进入热源换热器1，在热源换热器1内进行一次降温，然后再进入蒸发器2，在蒸发器2内进行二次降温，然后再回流至余热回收器9。

具体的，如图所示，第二换热机组可以采用压缩式换热机组，包括压缩机4、冷凝器3、节流元件5，另外还可以选择性地设置干燥器6。节流元件5和干燥器6连在冷凝器3的冷媒出口和蒸发器2的冷媒进口之间。生活用水换热器7的冷媒通道连在压缩机4的冷媒出口和冷凝器3的冷媒进口之间。

压缩式换热机组工作时，压缩机4将气态冷媒压缩为高温高压气态，之后高温高压气态冷媒进入冷凝器3中，在冷凝器3中高温高压气态冷媒与生活用水换热变成中温高压液态，同时使生活用水的温度升高，之后中温高压液态冷媒经节流部件节流降压变成低温低压气液混合态，之后低温低压气液混合态冷媒进入蒸发器2中，在蒸发器2中低温低压气液混合态冷媒与热源流体换热变成气态，同时使热源流体的温度降低，之后，气态冷媒回流至压缩机4，继续下一循环。

当然，实际实施中，第二换热机组不局限于压缩式换热机组，例如也可以是吸收式换热机组。

进一步的，如图所示，热源换热器1还可以设置供暖水通道。热源换热器1的供暖水通道的出口侧与用户侧连通，当供暖水流经热源换热器1时，与流经热源换热器1的热源流体换热，换热后，供暖水升温、热源流体降温，升温后的供暖水供给到用户侧的供暖设备，以满足用户的采暖需求。这样设置，热源流体流经热源换热器1进行一次降温时释放的热量被用于满足用户的采暖需求，热源流体流经蒸发器2进行二次降温时释放的热量被用于满足用户对热的生活用水的需求，因此热源流体的热量被高效利用，使得该热泵系统兼具供给供暖水和热的生活用水的功能。

具体的，冷凝器3也可以设置供暖水通道。冷凝器3的供暖水通道可以与热源换热器1的供暖水通道并联，例如图1和图3所示的实施例。冷凝器3的供暖水通道也可以与热源换热器1的供暖水通道串联，例如图2和图4所示的实施例。

图1和图3所示的实施例中，冷凝器3的供暖水通道的出口侧与热源换热器1的供暖水通道的出口侧连通，从而使两者的供暖水通道并联。并联设置时，自冷凝器3排出的供暖水不流经热源换热器1，而直接供给到用户侧。

图2和图4所示的实施例中，冷凝器3的供热通道的出口侧与热源换热器1的供暖水通道的进口侧连通，从而使两者的供暖水通道串联。串联设置时，自冷凝器3排出的供暖水还会再流经热源换热器1进行二次升温，二次升温后再供给到用户侧。

具体的，图示实施例中，生活用户供给组件还包括水箱10和生活用水循环泵11。生活用水换热器7的生活用水通道的进口侧和出口侧均与水箱10连通，以在生活用水换热器7和所述水箱10之间形成生活用水循环。生活用水循环泵11用于给生活用水提供循环动力。设置水箱10，升温后的生活用水能暂存在水箱10内，这样能满足用户短时间内大量使用热的生活用水的需求。当然，实际实施中，也可不设水箱10。

具体的，图示实施例中，水箱10设有补水口10a和出水口10b，通过补水口10a及时向水箱10内补水，升温后的生活用水通过出水口10b供给到用户侧。另外，水箱10还可以选择性地配置增压器10c。

一般，日间用户对热的生活用水的需求较高，而采暖需求较低，夜间则相反，本申请提供的热泵系统可以通过改变压缩机的输出功率和/或改变生活用水循环泵的流量设定来适应日间和夜间的需求差异。

以上对应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.热泵系统，其特征在于，所述热泵系统包括：

第一换热机组，包括热源换热器(1)，所述热源换热器(1)具有热源通道；

第二换热机组，包括蒸发器(2)，所述蒸发器(2)具有热源通道，所述蒸发器(2)的热源通道的进口侧与所述热源换热器(1)的热源通道的出口侧连通，使热源流体先流经所述热源换热器(1)降温后再流经所述蒸发器(2)降温；

生活用水供给机组，包括生活用水换热器(7)，所述生活用水换热器(7)具有冷媒通道和生活用水通道，所述生活用水换热器(7)的冷媒通道与所述第二换热机组的冷媒通道连通，以利用所述第二换热机组的冷媒使生活用水升温，所述生活用水换热器(7)的生活用水通道的出口侧与用户侧连通，以向用户侧供给热的生活用水。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述热源换热器(1)的热源通道的进口侧与外界生产设备的高温流体通道连通，以直接将外界生产设备排出的高温流体作为热泵系统的热源流体，所述高温流体的温度不低于80℃。

3.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述热源换热器(1)的热源通道的进口侧与外界生产设备的高温流体通道之间设有流量调节阀(8)。

4.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统包括余热回收器(9)，所述余热回收器(9)设有高温流体通道和热源通道，所述余热回收器(9)的高温流体通道用于引入外界生产设备排出的高温流体，所述高温流体的温度不低于80℃，所述热源换热器(1)的热源通道的进口侧与所述余热回收器(9)的热源通道的出口侧连通，所述蒸发器(2)的热源通道的出口侧与所述余热回收器(9)的热源通道的进口侧连通。

5.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述热源换热器(1)具有供暖水通道，以利用供暖水使流经所述热源换热器(1)的热源流体降温，所述热源换热器(1)的供暖水通道的出口侧与用户侧连通，以向用户侧供给热的供暖水。

6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，所述第二换热机组包括冷凝器(3)，所述冷凝器(3)具有供暖水通道；

所述冷凝器(3)的供暖水通道的出口侧与所述热源换热器(1)的供暖水通道的出口侧连通，使两者的供暖水通道并联；或者，所述冷凝器(3)的供热通道的出口侧与所述热源换热器(1)的供暖水通道的进口侧连通，使两者的供暖水通道串联。

7.根据权利要求1-6任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述第二换热机组为压缩式换热机组，包括压缩机(4)、冷凝器(3)以及连在所述冷凝器(3)的冷媒出口和所述蒸发器(2)的冷媒进口之间的节流元件(5)，所述生活用水换热器(7)的冷媒通道连在所述压缩机(4)的冷媒出口和所述冷凝器(3)的冷媒进口之间。

8.根据权利要求7所述的热泵系统，其特征在于，所述第二换热机组还包括连在所述冷凝器(3)的冷媒出口和所述蒸发器(2)的冷媒进口之间的干燥器(6)。

9.根据权利要求1-6任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述生活用水供给机组包括水箱(10)和生活用水循环泵(11)，所述生活用水换热器(7)的生活用水通道的进口侧和出口侧均与所述水箱(10)连通，以在所述生活用水换热器(7)和所述水箱(10)之间形成生活用水循环，所述生活用水循环泵(11)用于给生活用水提供循环动力。

10.根据权利要求9所述的热泵系统，其特征在于，所述水箱(10)设有补水口(10a)和出水口(10b)，所述水箱(10)配置有增压器(10c)。

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