一种用于供暖的超低温热泵系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种用于供暖的超低温热泵系统，包括复叠相接的第一热泵系统和第二热泵系统，其中第一热泵系统为高温级，其包括第一压缩机(11)、冷凝器(12)和第一节流装置(13)；第二热泵系统为低温级，包括第二压缩机(21)、气体冷却器(22)、高压蒸发器(23)和第二节流装置高压蒸发器(24)；所述第一热泵系统与所述第二热泵系统通过蒸发冷凝器(3)复叠组合在一起，其中所述第一热泵系统通过所述蒸发冷凝器(3)吸热，所述第二热泵系统通过所述蒸发冷凝器(3)放热。通过本实用新型专利技术能克服现有技术中的热泵供暖系统在低温环境温度下尤其是‑25℃以下性能衰减严重的缺陷，使系统性能稳定且不会发生衰减、系统能效始终维持在较高的水平。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于热能转换和利用
，具体涉及一种用于供暖的超低温热泵系统。
技术介绍
现有技术中的热泵供水系统多数采用空气源或水源热泵热水器(也称空气能或水能热水器)，通常是把空气中或水中的低温热量吸收进来，然后通过压缩机压缩后升温增压，再通过换热器转化给水加热，压缩后的高温热能以此来加热冷水使其升温从而达到制取热水的目的。但是如果室外环境空气温度较低时，空气源热泵蒸发器内的制冷剂质量流量会降到很低的值，造成空气源热泵从室外环境空气温度中能吸收的热量很有限，最终导致热泵的工作效率降低，研究表明，当室外环境温度低于-15℃时，空气源热泵性能衰减明显，以冷媒为R410A为例，其热泵系统只能适应-25℃以上的环境温度，并且在该温度条件下能制出的热水只能达到55℃，在-15℃时性能便衰减为原来的一半，空气源热泵在低温温度条件下能制出的热量满足不了恒温热水供应的需求。由于现有技术中的热泵供水系统存在在低温环境温度下性能衰减严重，制取出的热水温度不高等的技术问题，因此本技术研究设计出一种用于供暖的超低温热泵系统。
技术实现思路
因此，本技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的热泵供水系统存在在低温环境温度下性能衰减严重的缺陷，从而提供一种用于供暖的超低温热泵系统。本技术提供一种用于供暖的超低温热泵系统，其包括复叠相接的第一热泵系统和第二热泵系统，其中所述第一热泵系统为高温级，其包括第一压缩机、冷凝器和第一节流装置；所述第二热泵系统为低温级，其包括第二压缩机、气体冷却器、高压蒸发器和第二节流装置；所述第一热泵系统与所述第二热泵系统通过蒸发冷凝器复叠组合在一起，其中所述第一热泵系统通过所述蒸发冷凝器吸热，所述第二热泵系统通过所述蒸发冷凝器放热。优选地，所述气体冷却器设置在所述蒸发冷凝器的制冷剂上游端。优选地，所述冷凝器设置为与低温水管路进行换热；所述气体冷却器设置为与中温水管路进行换热。优选地，所述低温水管路包括低温进水端和中温出水端，其中所述中温出水端分支为第一路和第二路两个支路，所述第二路与所述中温水管路的中温进水端相连。优选地，所述中温水管路的高温出水端与所述第一路通过混水阀连接至高温水用水需求端。优选地，所述中温出水端通过设置分水阀将其分支为第一路和第二路两个支路；且在所述低温水管路上还设置有水泵。优选地，所述第二热泵系统中还设置有除霜支路，所述除霜支路的一端连接至所述气体冷却器和所述蒸发冷却器之间，另一端连接至所述高压蒸发器。优选地，在所述气体冷却器和蒸发冷凝器所在的管路上还设置有第一电磁阀；在所述除霜支路上还设置有第二电磁阀。优选地，所述除霜支路为为具有节流作用的管，且化霜时冷媒还通过气体冷却器从中温水管路中吸热。优选地，所述第一热泵系统中采用R134A作为制冷剂，所述第二热泵系统中采用R744作为制冷剂。优选地，当室外环境温度T环≥-10℃时，控制所述第二热泵系统在跨临界状态下循环；当室外环境温度T环≤-10℃时，控制所述第二热泵系统在亚临界状态下循环。本技术提供的一种用于供暖的超低温热泵系统具有如下有益效果：1.通过本技术提供的一种用于供暖的超低温热泵系统，能够克服现有技术中的热泵供暖系统在低温环境温度下性能衰减严重的缺陷，使得系统性能稳定且不会发生衰减、系统能效始终维持在较高的水平；2.通过本技术提供的一种用于供暖的超低温热泵系统，能够使得系统可适应-40℃以下的超低温环境温度且还能保持原有的性能；3.通过本技术提供的一种用于供暖的超低温热泵系统，能够制取高达95℃以上的超高温热水；4.通过本技术提供的一种用于供暖的超低温热泵系统，能够同时制取中温水和高温水，充分地利用了R744系统的高温热量，利用率可达95％；5.通过本技术提供的一种用于供暖的超低温热泵系统，还能够有效地对系统中由于低温带来的结霜进行除霜作用，保证了超低温热泵供暖系统在超低温状态下仍能安全可靠地运行，提高了系统的运行性能。附图说明图1是本技术的一种用于供暖的超低温热泵系统的结构示意图。图中附图标记表示为：11-第一压缩机，12-冷凝器，13-第一节流装置，14-第一电子油位平衡器，15-低压储液罐，16-第一气液分离器，21-第二压缩机，22-气体冷却器，23-高压蒸发器，24-第二节流装置，25-第一电磁阀，26-第二电子油位平衡器，27-回热器，28-第二气液分离器，3-蒸发冷凝器，4-低温水管路，41-低温进水端，42-中温出水端，421-第一路，422-第二路，5-中温水管路，51-中温进水端，52-高温出水端，6-除霜支路，61-第二电磁阀，7-水泵，8-分水阀，9-混水阀。具体实施方式如图1所示，本技术提供一种用于供暖的超低温热泵系统，其包括复叠相接的第一热泵系统和第二热泵系统，其中所述第一热泵系统为高温级，其包括第一压缩机11、冷凝器12和第一节流装置13；所述第二热泵系统为低温级，其包括第二压缩机21、气体冷却器22、高压蒸发器23和第二节流装置24；所述第一热泵系统与所述第二热泵系统通过蒸发冷凝器3复叠组合在一起，其中所述第一热泵系统通过所述蒸发冷凝器3蒸发吸热，所述第二热泵系统通过所述蒸发冷凝器3冷却放热(即第一热泵系统与第二热泵循环系统共用所述蒸发冷凝器3)。通过本技术的超低温热泵系统，采用复叠式的第一热泵系统和第二热泵系统，并在第二热泵系统中采用气体冷却器和蒸发冷凝器两级式放热的连接方式，能够克服现有技术中的热泵供暖系统在低温环境温度下性能衰减严重的缺陷，使得系统性能稳定且不会发生衰减、系统能效始终维持在较高的水平；能够使得系统可适应-40℃以下的超低温环境温度且还能保持原有的性能。优选地，所述气体冷却器22设置在所述蒸发冷凝器3的制冷剂上游端。这样使得气体冷却器构成为第一级冷却器，蒸发冷凝器构成为第二级冷却器，形成二级串联式的冷却放热方式，能够有效利用第二热泵系统的高排气温度从而产生高温热水，同时降低了蒸发冷凝器的功率和第一热泵系统的能耗；能够通过第一级冷却器(气体冷却器)释放高温热量对需要热量部位(如室内、冷水水管等)进行放热，以提高室内环境气温或是制取热水的水温，且能够通过蒸发冷凝器(第二级冷却器)与第一热泵循环系统进行换热，具体地，由于第一热泵系统的蒸发温度足够低，从而有效降低了第二热泵系统制冷剂的温度，进而进过节流膨胀后能够到达更低的温度和保证制冷剂干度足够低。优选地，所述冷凝器12设置为与低温水管路4进行换热；所述气体冷却器22设置为与中温水管路5进行换热。通过上述的设置方式能够通过冷凝器对低温水管路进行加热从而制取中温的水、通过气体冷却器对中温水管路进行加热从而制取高温的水，从而能够同时制取中温水和高温水，能够适应实际情况中各种对不同热水温度的需要。优选地，所述低温水管路4包括低温进水端41和中温出水端42，其中所述中温出水端42分支为第一路421和第二路422两个支路，所述第一路421连接至中温水用户需求端，第二路422与所述中温水管路5的中温进水端51相连。将复叠系统中的第一热泵中的供水管路经换热后的中温热水通过第一路连接至中温水用户需求端能够对需求中温水的用户提供相应温度的中温热水，同时将第一热泵中经换热后的中温热水通过第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于供暖的超低温热泵系统，其特征在于：包括复叠相接的第一热泵系统和第二热泵系统，其中所述第一热泵系统为高温级，其包括第一压缩机(11)、冷凝器(12)和第一节流装置(13)；所述第二热泵系统为低温级，其包括第二压缩机(21)、气体冷却器(22)、高压蒸发器(23)和第二节流装置高压蒸发器(24)；所述第一热泵系统与所述第二热泵系统通过蒸发冷凝器(3)复叠组合在一起，其中所述第一热泵系统通过所述蒸发冷凝器(3)吸热，所述第二热泵系统通过所述蒸发冷凝器(3)放热。

【技术特征摘要】
1.一种用于供暖的超低温热泵系统，其特征在于：包括复叠相接的第一热泵系统和第二热泵系统，其中所述第一热泵系统为高温级，其包括第一压缩机(11)、冷凝器(12)和第一节流装置(13)；所述第二热泵系统为低温级，其包括第二压缩机(21)、气体冷却器(22)、高压蒸发器(23)和第二节流装置高压蒸发器(24)；所述第一热泵系统与所述第二热泵系统通过蒸发冷凝器(3)复叠组合在一起，其中所述第一热泵系统通过所述蒸发冷凝器(3)吸热，所述第二热泵系统通过所述蒸发冷凝器(3)放热。2.根据权利要求1所述的超低温热泵系统，其特征在于：所述气体冷却器(22)设置在所述蒸发冷凝器(3)的制冷剂上游端。3.根据权利要求1-2之一所述的超低温热泵系统，其特征在于：所述冷凝器(12)设置为与低温水管路(4)进行换热；所述气体冷却器(22)设置为与中温水管路(5)进行换热。4.根据权利要求3所述的超低温热泵系统，其特征在于：所述低温水管路(4)包括低温进水端(41)和中温出水端(42)，其中所述中温出水端(42)分支为第一路(421)和第二路(422)两个支路，所述第二路(422)与所述中温水管路(5)的中温进水端(51)相连。5.根据权利要求4所述的超低温热泵系统，其特征在于：所述中温水管路(5)的高温出水端(52)与所述第一路(421)通过混水阀(9)...

【专利技术属性】
技术研发人员：田幼华，
申请(专利权)人：燕园德普科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11