换热器制冷剂管路错排单级热泵模块及梯级热泵系统技术方案

本发明专利技术涉及一种换热器制冷剂管路错排单级热泵模块及梯级热泵系统，其中，所述单级热泵模块由至少两套热泵子系统构成，所述单级热泵模块包括至少两个压缩机、一个冷凝器模块、至少两个节流装置和一个蒸发器模块，所述蒸发器模块和冷凝器模块均包括翅片阵列以及贯穿所述翅片阵列的至少两套制冷剂管路，这至少两套制冷剂管路错排分布；一个所述压缩机、所述冷凝器模块的一套制冷剂管路、一个所述节流装置和所述蒸发器模块的一套制冷剂管路顺序连接构成一套热泵子系统的制冷剂循环回路。

【技术实现步骤摘要】
换热器制冷剂管路错排单级热泵模块及梯级热泵系统
本专利技术涉及热泵设计
，特别涉及换热器制冷剂管路错排单级热泵模块及梯级热泵系统。
技术介绍
在热泵机组应用于谷物烘干等场景下，烘干气流通常自20℃左右的环境温度提升到烘干工艺所需的70℃左右，升温幅度大；如果采用大功率单系统热泵机组的冷凝器执行一次性升温，则热泵机组的循环温升(冷凝温度-蒸发温度)很高，制热能效比COP(COP＝冷凝器制热功率/系统电功率)这一与循环温升成反向关系的热泵机组核心技术指标将变得很低，甚至低于1.5，热泵机组的经济性将因此变得很差，失去商业价值和市场意义。热泵企业为了提高谷物烘干等场景下热泵机组的制热能效比，通常采用多套小功率单机热泵子系统冷凝器梯次配置、对干燥气流实施梯次小功率加热的方法来提高综合制热能效比COP。例如，将热泵蒸发器自20℃环境空气吸热再通过冷凝器加热干燥气流使其自20℃→70℃的50℃大功率大跨度总温升，分解成多套小功率单机热泵子系统蒸发器自环境空气吸热再通过多只冷凝器加热干燥气流的多个小阶段小功率梯次温升，譬如分解成干燥气流自环温20℃→36.7℃、36.7℃→53.4℃、53.4℃→70℃的逐步升温，分段完成这上述3个阶段的小幅温升，用干燥气流在这个3段温升组合中的早期及中期小功率梯次温升阶段20℃→36.7℃(COP≥6)、36.7℃→53.4℃(COP≥4)的“超高COP”、“高COP”，来抵消、中和干燥气流自20℃→70℃一次性大功率50℃总温升的低于1.5的“超低COP”，从而获得热泵机组全系统全程较高(≥2.5)的综合制热能效比。显然，在多套小功率单机热泵子系统冷凝器梯次配置、对干燥气流实施小功率梯次加热来提高综合COP的热泵系统中，热泵子系统的套数越多，小阶梯越多，每个阶梯的温升越小，整个大热泵系统的综合制热能效比就越高。但是，这种由多级小功率单机热泵子系统组成的梯级热泵系统，存在两个问题：1.变负荷适应性差当出现烘干装置投料量减少、环境温度升高等等情况导致烘干装置热负荷需求降低时，上述梯级热泵系统只能通过停止运行其中的部分小功率单机热泵子系统来调低热功率输出，从而“梯级”数量减少，例如使三级梯级热泵系统降为二级梯级热泵系统甚至单级热泵系统，相应的综合COP也随之降低。2.蒸发器清洗困难梯级热泵系统蒸发器在对烘干装置回风实施热量回收时，对回风降温除湿滤除水分的蒸发器翅片上形成冷凝水水膜，只要有吸热降温的地方就有凝露，冷凝水水膜在翅片双面均匀分布并且持续均匀增加；翅片双层冷凝水水膜吸附后续回风中粉尘，混合成为泥浆，部分滑落落入接水盘，部分附着在蒸发器翅片上；因为烘干负荷减小或者环境温度升高等等原因导致烘干装置热负荷需求降低时，梯级热泵系统中那些停止运行的热泵子系统的蒸发器翅片由于停止了降温除湿能力而不能保持翅片双面的冷凝水水膜，致使附着在这部分翅片上的粉尘泥浆发生干化、固化，这些含有大量生物质成分的粉尘泥浆发酵、霉变造成风道堵塞，导致蒸发器翅片腐蚀而难以清洗清理。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种换热器制冷剂管路错排单级热泵模块，由至少两套热泵子系统构成，所述单级热泵模块包括至少两个压缩机、一个冷凝器模块、至少两个节流装置和一个蒸发器模块，所述蒸发器模块和冷凝器模块均包括翅片阵列以及贯穿所述翅片阵列的至少两套制冷剂管路，这至少两套制冷剂管路错排分布；一个所述压缩机、所述冷凝器模块的一套制冷剂管路、一个所述节流装置和所述蒸发器模块的一套制冷剂管路顺序连接构成一套热泵子系统的制冷剂循环回路。较佳地，每套制冷剂管路均包括若干贯穿所述翅片阵列的制冷剂支路，若干所述制冷剂支路并联设置；这些套制冷剂管路的制冷剂支路相间设置，形成错排结构。较佳地，所述翅片阵列由若干平行设置的翅片组成；每一制冷剂支路均为蛇形管，其包括若干分别贯穿若干所述翅片的直管段，若干所述直管段通过其端部的弯管段串联而成蛇形管；相邻两排的制冷剂支路的直管段错开设置。一种梯级热泵系统，包括至少两套上述的单级热泵模块。较佳地，用于对烘干装置的出风热量进行梯级回收和对干燥气流进行梯级加热，所述烘干装置包括干燥气流流入通道、烘干段和干燥气流流出通道，所述干燥气流流入通道和干燥气流流出通道均与所述烘干段连通；所有冷凝器模块均设置在所述干燥气流流入通道内，并从所述干燥气流流入通道的进口侧开始向所述烘干段顺序且间隔排列设置；与各个冷凝器模块相应的各个蒸发器模块均设置在所述干燥气流流出通道内，并从所述干燥气流流出通道的出口侧开始向所述烘干段顺序且间隔排列设置。较佳地，包括若干第一单级热泵模块和若干第二单级热泵模块，所述第一单级热泵模块的压缩机电机功率大于所述第二单级热泵模块的压缩机电机功率。较佳地，所述第一单级热泵模块的压缩机电机功率是所述第二单级热泵模块的压缩机电机功率的两倍。较佳地，还包括至少一由一套热泵子构成的单级热泵机组，所述单级热泵机组的冷凝器位于所述干燥气流流入通道内，所述单级热泵机组的蒸发器位于所述干燥气流流出通道内。较佳地，所述单级热泵机组的压缩机的电机功率是所述单级热泵模块的压缩机的电机功率相同的两倍。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：1.有利于烘干装置热回收蒸发器对回风粉尘的吸附和清洗本专利技术在对烘干装置回风进行降温除湿滤除水分即实施热量回收时，蒸发器设置在回风风道内，在蒸发器全部翅片上形成双面均布冷凝水水膜；双层冷凝水水膜吸附后续回风中粉尘，混合成为泥浆，部分滑落落入接水槽，部分附着在蒸发器翅片上；由于本专利技术各个单级热泵模块两套或两套以上热泵子系统的蒸发器模块的制冷剂管路实施了错排，即便是因为烘干负荷减小而停止运行的热泵子系统的蒸发器翅片也因为翅片热桥作用而具有部分降温除湿能力而保持翅片双面的冷凝水水膜，从而使附着在这部分翅片上的粉尘溶解成为泥浆而不会发生干化、固化导致后期难以清洗清理；当启动喷淋清洗时，高压喷嘴喷出的水雾颗粒在重力和回风气流裹挟下穿越蒸发器翅片间隙，很容易对这些翅片表面附着泥浆完成冲刷清洗；本专利技术实施烘干粉尘蒸发器吸附清洗，既回收了烘干装置回风的高焓值热量又撤销了烘干装置配套的灰房、旋风除尘器、滤筒除尘器等复杂除尘设施，从根本上解决了热泵烘干装置回风粉尘对热回收热泵系统蒸发器的污染问题。2.降负荷时梯级热泵系统的梯级数量不变，防止COP下降当梯级热泵系统供热的烘干装置因为投料量减少、环境温度升高干燥气流温升缩小而出现热负荷需求降低时，本专利技术通过停止运行部分或全部单级热泵模块中的部分热泵子系统来调低热功率输出，从而维持梯级热泵系统的梯级数量不变，使相应的综合COP稳定而不会随之降低。3.降负荷时各单级热泵模块中继续运行热泵子系统COP提升当梯级热泵系统供热因为烘干装置投料量减少、环境温度升高干燥气流温升缩小而出现热负荷需求降低时，通过停止运行部分或全部单级热泵模块中的部分热泵子系统来调低热功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换热器制冷剂管路错排单级热泵模块，其特征在于，由至少两套热泵子系统构成，所述单级热泵模块包括至少两个压缩机、一个冷凝器模块、至少两个节流装置和一个蒸发器模块，所述蒸发器模块和冷凝器模块均包括翅片阵列以及贯穿所述翅片阵列的至少两套制冷剂管路，这至少两套制冷剂管路错排分布；其中，一个所述压缩机、所述冷凝器模块的一套制冷剂管路、一个所述节流装置和所述蒸发器模块的一套制冷剂管路顺序连接构成一套热泵子系统的制冷剂循环回路。/n

【技术特征摘要】
20210204 CN 20211015944881.一种换热器制冷剂管路错排单级热泵模块，其特征在于，由至少两套热泵子系统构成，所述单级热泵模块包括至少两个压缩机、一个冷凝器模块、至少两个节流装置和一个蒸发器模块，所述蒸发器模块和冷凝器模块均包括翅片阵列以及贯穿所述翅片阵列的至少两套制冷剂管路，这至少两套制冷剂管路错排分布；其中，一个所述压缩机、所述冷凝器模块的一套制冷剂管路、一个所述节流装置和所述蒸发器模块的一套制冷剂管路顺序连接构成一套热泵子系统的制冷剂循环回路。


2.如权利要求1所述的换热器制冷剂管路错排单级热泵模块，其特征在于，每套制冷剂管路均包括若干贯穿所述翅片阵列的制冷剂支路，若干所述制冷剂支路并联设置；
这些套制冷剂管路的制冷剂支路相间设置，形成错排结构。


3.如权利要求2所述的换热器制冷剂管路错排单级热泵模块，其特征在于，所述翅片阵列由若干平行设置的翅片组成；
每一制冷剂支路均为蛇形管，其包括若干分别贯穿若干所述翅片的直管段，若干所述直管段通过其端部的弯管段串联而成蛇形管；
相邻两排的制冷剂支路的直管段错开设置。


4.一种梯级热泵系统，其特征在于，包括至少两套如权利要求1至3任一项所述的单级热泵模块。


5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛世山，周萍，阎红杰，马骥，周宏，张家元，周孑民，陈有庆，李成伟，诸葛水明，吴飞飞，韦林林，王恒，胡用，徐学冲，王庆伦，
申请(专利权)人：上海伯涵热能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31