一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统技术方案

本发明专利技术涉及一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统，包括至少一级零上取热热力单元、至少一级零下取热热力单元、设置在所述零下取热热力单元上的融霜分路单元以及水路单元。本发明专利技术采用排风梯级取热与时空分割原理相结合的综合性技术路线，提出排风取热后低于0℃工况下轮动式融霜技术思路，一方面将空气取热器设置为两级或多级，每个空气取热器设置两个或两个以上蒸发器，以构成两级或多级取热系统；另一方面，对低于0℃工况下取热器设置为多个可独立运行的分路取热与融霜系统，逐一轮动地对每个分路排风蒸发器进行融霜操作，从而实现两级或多级取热、轮动精准融霜和连续供热。

【技术实现步骤摘要】
一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统
本专利技术涉及工业余热回收利用领域，特别是涉及一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统。
技术介绍
随着国内外对节能减排的日益重视，工业余热综合利用技术近几年在国内得到迅速发展。工业排风不仅工况稳定、排风量持续恒定，排风的焓值也很高，是一种可利用的低温热源，如矿井排风、设备机房散热排风等。同时，周边的用热需求较多，如冬季矿井口防冻，职工热水洗浴等。因此，提取排风中的余热供给热需求将起到节能减排的作用。主要提取方式为利用空气源热泵制冷剂经过蒸发器吸收工业排风的低位余热，经压缩机转化为高位热能从而满足热负荷需求。但是，用热需求大和工业排风余热量(0℃以上)回收不足，是工业余热利用项目的实际运行中出现的主要问题。而对工业排风余热进行进一步回收(当排风温度低于0℃时)，又会出现结霜结冰现象，严重影响其回收效果。目前应对方式有自然融霜法、逆循环融霜法、电融霜法等。而在实际效果来看，这些常规的方法都存在着不足和缺陷，无法实现连续供热，余热利用效率低，影响供热效果等。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提出一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统，采用排风梯级取热与时空分割原理相结合的综合性技术路线，提出排风取热后低于0℃工况下轮动式融霜技术思路，一方面将空气取热器设置为两级或多级，每个空气取热器设置两个或两个以上蒸发器，以构成两级或多级取热系统；另一方面，对二级(或低于0℃工况)取热器设置为多个可独立运行的分路取热与融霜系统。对每一路独立的排风取热系统均单独分别设置一个取热回路和融霜回路，通过电磁阀和膨胀阀的开闭、单向阀等管路和管件实现融霜工况和制热工况的切换。其中一路排风蒸发器进行融霜的同时不影响其他分路排风蒸发器分路制热工况的运行，逐一轮动地对每个分路排风蒸发器进行融霜操作，从而实现两级或多级取热、轮动精准融霜和连续供热。为实现上述目的，本专利技术提供了一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统，包括至少一级零上取热热力单元、至少一级零下取热热力单元、设置在所述零下取热热力单元上的融霜分路单元以及水路单元；所述零上取热热力单元包括依次连接的一级压缩机、一级经济器、至少两组并联设置的一级排风蒸发器，每一组一级排风蒸发器与一级经济器之间均设有一级膨胀阀，所述一级经济器上还并联设有一级补气膨胀阀与一级补气电磁阀；所述零下取热热力单元包括依次连接的二级压缩机、二级经济器、至少两组并联设置的二级排风蒸发器，每一组二级排风蒸发器与二级经济器之间均设有二级电磁阀与二级膨胀阀，所述二级经济器上还并联设有二级补气膨胀阀与二级补气电磁阀；所述融霜分路单元包括与所述二级压缩机、二级排风蒸发器、二级经济器依次相连形成的融霜通路，所述融霜通路包括设置在所述二级压缩机与二级排风蒸发器之间管路上的融霜电磁阀以及设置在所述二级排风蒸发器与二级经济器之间的单向阀；所述水路单元包括设置在一级压缩机与一级经济器之间的一级冷凝器、所述二级压缩机与二级经济器之间的二级冷凝器，所述一级冷凝器与二级冷凝器串联或并联设置在进水口与出水口之间；当所述热泵系统在融霜时，每次仅对其中一组二级排风蒸发器进行融霜，其余二级排风蒸发器仍进行蒸发取热。优选地，所述一级排风蒸发器与二级排风蒸发器均为4～8组并联设置，所述一级排风蒸发器与二级排风蒸发器数量相同，且排风依次经过一级排风蒸发器、二级排风蒸发器进行热交换。优选地，所述一级排风蒸发器与二级排风蒸发器一一对应设置在同一外壳内，并且每一外壳内仅设有一组一级排风蒸发器与一组二级排风蒸发器，且外壳内的一级排风蒸发器与二级排风蒸发器共用排风风机。优选地，所述一级排风蒸发器与二级排风蒸发器均为6组并联设置，所述一级排风蒸发器与二级排风蒸发器数量相同，且排风依次经过一级排风蒸发器、二级排风蒸发器进行热交换。优选地，所述一级排风蒸发器与二级排风蒸发器一一对应设置在同一外壳内，并且每一外壳内仅设有一组一级排风蒸发器与一组二级排风蒸发器，且外壳内的一级排风蒸发器与二级排风蒸发器共用排风风机。优选地，所述热泵系统在融霜时，每次对其中一组二级排风蒸发器进行融霜，逐一轮动地对每一组二级排风蒸发器进行融霜操作。基于上述技术方案，本专利技术的优点是：本专利技术的工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统采用梯级排风取热、补气增焓与分路轮动融霜技术的结合，至少具有以下优势：1、采用分路轮动融霜方式，可使此系统在执行融霜操作时，不影响系统供热效果，实现连续供热；2、采用串联式风路两级或多级排风余热回收装置，最大限度地全面回收工业排风中的余热，余热利用效率增加，提高机组的运行稳定性和能效；3、随热用户的需求可以选择采用并联式或串联式两级水路换热装置，提高机组运行随热负荷需求变化的灵活性，实现按需供热；4、采用相互独立的氟路循环系统，有效保障机组在不同工况下的制热量和稳定性；5、融霜工况时，补气增焓系统与分路轮动融霜系统相耦合，有助于平滑压缩机吸排气量的波动，可避免因吸气压力过低而出现的保护性停机，进一步保障排风余热利用机组的运行稳定性；6、排风取热部分增设的融霜换热回路使系统的换热面积增大，排风余热利用机组制热的能效比高。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统示意图。图2为工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统局部详图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本专利技术提供了一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统，如图1、图2所示，其中示出了本专利技术的一种优选实施方式。本专利技术热泵系统分为四个部分，分别为0℃以上(一级或多级)取热热力系统部分、0℃以下(二级或多级)取热及其融霜热力系统部分和水路部分。例如，0℃以上取热热力系统为一级，0℃以下取热热力系统为二级。具体地，所述热泵系统包括至少一级零上取热热力单元、至少一级零下取热热力单元、设置在所述零下取热热力单元上的融霜分路单元以及水路单元。优选地，所述一级排风蒸发器与二级排风蒸发器均为6组并联设置。本专利技术中的0℃以上取热热力系统部分可采用一级设置，但当取热量较大时，一级取热导致蒸发温度过高，影响取热效率，此时可采用多级零上取热热力单元进行取热，以提高系统效率。同理，零下取热热力单元亦可采用一级或多级，以保证较高的系统效率。所述零上取热热力单元包括依次连接的一级压缩机1-1、一级经济器2-1、至少两组并联设置的一级排风蒸发器，每一组一级排风蒸发器与一级经济器2-1之间均设有一级膨胀阀，所述一级经济器2-1上还并联设有一级补气膨胀阀5-1与一级补气电磁阀4-1。具体地，所述零上取热热力单元包括压缩机1-1、一级经济器2-1、一级补气膨胀阀5-1、一级补气电磁阀4-1、多个独立的一级排风蒸发器、一级膨胀阀。例如:第一分路一级排风蒸发器6-1、第一分路一级膨胀阀5-3；第二分路一级排风蒸发器6-2，第二分路一级膨胀阀5-4；第三分路一级排风蒸发器6-3、第三分路一级膨胀阀5-5；第四分路一级排风蒸发器6-4、第四分路一级膨胀阀5-6；第五分路一级排风蒸发器6-5、第五分路一级膨胀阀5-7；第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统，其特征在于：包括至少一级零上取热热力单元、至少一级零下取热热力单元、设置在所述零下取热热力单元上的融霜分路单元以及水路单元；所述零上取热热力单元包括依次连接的一级压缩机1‑1、一级经济器2‑1、至少两组并联设置的一级排风蒸发器，每一组一级排风蒸发器与一级经济器2‑1之间均设有一级膨胀阀，所述一级经济器2‑1上还并联设有一级补气膨胀阀5‑1与一级补气电磁阀4‑1；所述零下取热热力单元包括依次连接的二级压缩机1‑2、二级经济器2‑2、至少两组并联设置的二级排风蒸发器，每一组二级排风蒸发器与二级经济器2‑2之间均设有二级电磁阀与二级膨胀阀，所述二级经济器2‑2上还并联设有二级补气膨胀阀5‑2与二级补气电磁阀4‑2；所述融霜分路单元包括与所述二级压缩机1‑2、二级排风蒸发器、二级经济器2‑2依次相连形成的融霜通路，所述融霜通路包括设置在所述二级压缩机1‑2与二级排风蒸发器之间管路上的融霜电磁阀以及设置在所述二级排风蒸发器与二级经济器2‑2之间的单向阀；所述水路单元包括设置在一级压缩机1‑1与一级经济器2‑1之间的一级冷凝器3‑1、所述二级压缩机1‑2与二级经济器2‑2之间的二级冷凝器3‑2，所述一级冷凝器3‑1与二级冷凝器3‑2串联或并联设置在进水口9与出水口10之间；当所述热泵系统在融霜时，每次仅对其中一组二级排风蒸发器进行融霜，其余二级排风蒸发器仍进行蒸发取热。...

【技术特征摘要】
1.一种工业排风梯级取热式连续供热的热泵系统，其特征在于：包括至少一级零上取热热力单元、至少一级零下取热热力单元、设置在所述零下取热热力单元上的融霜分路单元以及水路单元；所述零上取热热力单元包括依次连接的一级压缩机1-1、一级经济器2-1、至少两组并联设置的一级排风蒸发器，每一组一级排风蒸发器与一级经济器2-1之间均设有一级膨胀阀，所述一级经济器2-1上还并联设有一级补气膨胀阀5-1与一级补气电磁阀4-1；所述零下取热热力单元包括依次连接的二级压缩机1-2、二级经济器2-2、至少两组并联设置的二级排风蒸发器，每一组二级排风蒸发器与二级经济器2-2之间均设有二级电磁阀与二级膨胀阀，所述二级经济器2-2上还并联设有二级补气膨胀阀5-2与二级补气电磁阀4-2；所述融霜分路单元包括与所述二级压缩机1-2、二级排风蒸发器、二级经济器2-2依次相连形成的融霜通路，所述融霜通路包括设置在所述二级压缩机1-2与二级排风蒸发器之间管路上的融霜电磁阀以及设置在所述二级排风蒸发器与二级经济器2-2之间的单向阀；所述水路单元包括设置在一级压缩机1-1与一级经济器2-1之间的一级冷凝器3-1、所述二级压缩机1-2与二级经济器2-2之间的二级冷凝器3-2，所述一级冷凝器3-1与二级冷凝器3-2串联或并联设置在进水口9与出水口10之间；当所述热泵系统在融霜时，每次仅对...

【专利技术属性】
技术研发人员：连红军，谢屹高，
申请(专利权)人：连红军，
类型：发明
国别省市：河南,41