带套管翅片式换热器的热泵系统技术方案

本实用新型专利技术公开了带套管翅片式换热器的热泵系统，由若干个压缩机、四通阀和节流元件，以及两个套管翅片式换热器等组成，套管翅片式换热器套管外侧有翅片，套管的管间侧和内管侧为工质或液体流道，且分别设有一个或多个工质流路，其各自的一个工质流路与压缩机，四通阀和节流元件联接成独立的热泵回路并充注适量的工质，液体流路与配置的外部管路连通。该热泵系统中工质同时与水和空气换热，将供热和供生活热水的功能集成于一套装置，有效降低了造价和安装空间，还能构成二个以上的热泵回路，有效地改善了热泵在大换热温差工况下的能效比。比。比。

【技术实现步骤摘要】
带套管翅片式换热器的热泵系统


[0001]本技术主要涉及建筑物供热、供热水用热泵系统的
，特别是一种带套管翅片式换热器及其热泵系统，属于热泵


技术介绍

[0002]区域供热系统是一种将热量从一个集中热源统一分配给用户的集中供热网络，多用于解决个人、家庭住宅、商业供暖以及工业加工过程的热需求问题。为了节约能源，区域供热的温度一降再降，目前广泛使用的第三代区域供热系统供应热水的温度在90℃左右；为了进一步回收利用锅炉排烟等中低余热资源达到节能减排的目的，进入21世纪之后人们一直在研究或大力推广第四代区域供热系统，其供应热水的温度可以降低到70℃或者更低至50℃，大大减少了系统的热损失、提高了供热效率。但是，第四代区域供热系统供热温度降低后只能直接供暖，而无法通过换热方式提供洗浴等需求的生活热水，还需要配备增温设备来提供生活热水，以供应热水为热源的增温热泵成为首选的增温热泵并广泛应用于第四代系统。近年来，在“双碳”目标的推动下，人们提出了第五代区域供热系统，即超低温区域供热系统，供水温度低于50℃，甚至可低至25℃，这样就能充分利用过去较难利用的低品位热源，如：太阳能、环境热源、数据中心余热，工艺冷却水等。相较于第四代系统，第五代系统的特点如下：1)热网供水无法直接用于供暖，再加上供暖和供热水的温度相差较大且生活热水需要随机性强，因而需要设置二套增温热泵；2)热网同时能够制冷，制冷时集中产生的余热可以加以利用，也可以用冷却塔等设备集中散掉。因此，对于第五代系统来说，节能减排及节省管网造价等方面优势非常明显，带来的问题也比较突出，例如，用户配置二套增温系统会带来造价和安装空间的较大增加，在制取生活热水或寒冷天气时供热时，热泵温升较大，即换热温差较大，会严重降低热泵的能效比。
[0003]为解决上述区域供热系统增温热泵存在的问题，设计出本技术的技术方案。

技术实现思路

[0004]本技术的目的，是针对上述现有技术中存在的问题，提供一种水和空气同时与热泵工质换热且结构紧凑、能效比显著改善的一种套管翅片式换热器及其热泵系统。本技术设计出套管翅片式换热器，工质与水和空气可以同时换热，能将供暖热泵和生活热水热泵两个增温系统集成到一套装置中，解决了供暖热泵和供生活热水热泵分置带来的造价高、安装尺寸大的问题；套管翅片式换热器上设置两个以上的工质流路，并与热泵其它部件构成两个以上的热泵回路，使每个回路承受的换热温差得以减少，解决了热泵在大温升工况能效比低的问题。
[0005]为了实现上述的技术目的，本技术的技术方案通过以下方式实现：
[0006]一种带套管翅片式换热器及其热泵系统，由若干的压缩机1、四通阀2和节流元件3，以及两个套管翅片式换热器等组成；所述的套管翅片式换热器的套管外侧设有翅片，套管的管间侧和内管侧为工质或液体流道；所述的套管翅片式换热器分别设有一个或多个工
质流路及液体流路，每个工质或液体流路均汇集到其进、出集管上；两个套管翅片式换热器各自的一个工质流路通过其进集管、出集管与压缩机1、四通阀2和节流元件3联接成独立的热泵回路，热泵回路充注适量的工质；两个套管翅片式换热器设置的工质流路数与相应构成的热泵回路数相同，液体流路通过其进集管、出集管与配置的液体管路连通。
[0007]两个套管翅片式换热器包括第一套管翅片式换热器4和第二套管翅片式换热器5；第一套管翅片式换热器4上设有两个工质流路及一个液体流路，由外管401、内管402、内管弯管403、外管弯管A404、液体上集管405和下集管414、翅片406、工质流路一上集管407和下集管416、右边框408、上边框409、外管弯管B410、左边框411、下边框412、工质流路二下集管413和上集管415等组成，其结构构成如下：所述外管401按照一定规则排成管阵列，外管401的外部串有若干翅片406；所述外管401的管阵列支撑在左边框411和右边框408之间并紧密连接在一起；内管402预制成U型管穿入外管401内并构成套管，外管弯管B410预先套入内管402的U型管弯部；U型管的张口部的内管402贯穿外管弯管A404；外管弯管A404和外管弯管B410按照要求的规则将外管401连接成若干支路，并分别汇集于工质流路一的上集管407和下集管416及工质流路二的上集管415和下集管413；所述的内管弯管403按照要求的规则将内管402连接成若干支路并汇集于液体上集管405和下集管414；上边框409、上边框412分别与右边框408和左边框411连接起来，并构成安装框架。第二套管翅片式换热器5的组成和构成，与套管翅片式换热器4类同或类似。
[0008]两个热泵回路中，由第一压缩机1A和第二压缩机1B、第一四通阀2A和第二四通阀2B、第一节流元件3A和第二节流元件3B、第一套管翅片式换热器4、第二套管翅片式换热器5、分配器a6、分配器b7、分配器c8、分配器d9、风机A10和风机B11等组成。第一套管翅片式换热器4和第二套管翅片式换热器5的翅片侧装有风机A10和风机B11，第一套管翅片式换热器4工质流路一、第二套管翅片式换热器5工质流路二分别通过分配器a6和分配器d9后，与第一压缩机1A、第一四通阀2A、第一节流元件3A连接为热泵回路A；第一套管翅片式换热器4的工质流路二、第二套管翅片式换热器5工质流路一分别通过分配器b7和分配器c8后，与第二压缩机1B、第二四通阀2B、第二节流元件3B连接为热泵回路B；第一套管翅片式换热器4、第二套管翅片式换热器5配置一个或两个液体流路，其液体流路可以相同或不同。
[0009]一种带套管翅片式换热器及其热泵系统，其套管翅片式换热器的套管可以是管套翅片式、管轧翅片式或管绕片式等适合强制对流或自然对流的结构；所述翅片也可以省去，外管可以是单管按规则排列后用弯管连接成流路，也可先加工成U型管或S型管后再用弯管连接成流路，而翅片管内置的内管可以是单根管或多根管，其两端的连接方式应适应于翅片管的连接方式。
[0010]一种带套管翅片式换热器及其热泵系统，其两个套管翅片式换热器的流路排布可以相同、也可以不同。
[0011]一种带套管翅片式换热器及其热泵系统，其四通阀可以省去，节流元件可以是节流管、节流孔、节流阀或膨胀阀，压缩机可以是独立的压缩机或具有独立吸排气的压缩机气缸。
[0012]一种带套管翅片式换热器及其热泵系统，其套管翅片式换热器的内管和管间流道可以分别走液体和工质，也可以分别走工质和液体；工质是符合环保要求的R134a、R410A、R32、R290或R600a，流体可以是水、防冻液或合成流体等，不同热泵回路使用的工质可以相
同、也可以不同，不同液体流路使用的流体可以相同、也可以不同。
[0013]一种带套管翅片式换热器及其热泵系统，其第一套管翅片式换热器4中，外管401能够预制成U型管，这时可以省去外管弯管B410，内管402的U型管张口部贯穿外管401的U型管弯部，外管401另一端贯穿外管弯管A404。
[0014]一种带套本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.带套管翅片式换热器的热泵系统，其特征在于：该热泵系统由若干压缩机（1）、四通阀（2）和节流元件（3），以及两个套管翅片式换热器组成；所述套管翅片式换热器的套管外侧设有翅片，套管的管间侧和内管侧为工质或液体流道；两个套管翅片式换热器上分别设有一个或多个工质流路及液体流路，每个工质流路或液体流路均汇集到其进、出集管上；每个套管翅片式换热器各自的一个工质流路通过进集管、出集管与压缩机（1），四通阀（2）和节流元件（3）联接成独立的热泵回路。2.根据权利要求1所述的带套管翅片式换热器的热泵系统，其特征在于：热泵回路充注工质；两个套管翅片式换热器上设置的工质流路数与相应构成的热泵回路数相同，液体流路通过其进、出集管与配置的液体管路连通。3.根据权利要求1所述的带套管翅片式换热器的热泵系统，其特征在于：第一套管翅片式换热器（4）上设有两个工质流路及一个液体流路，由外管（401）、内管（402）、内管弯管（403）、外管弯管A （404）、液体上集管（405）和下集管（414）、翅片（406）、工质流路一上集管（407）和工质流路一下集管（416）、右边框（408）、上边框（409）、外管弯管B（410）、左边框（411）、下边框（412）、工质流路二下集管（413）和工质流路二上集管（415）组成；外管（401）按照一定规则排成管阵列，外串有若干翅片（406），外管（401）的管阵列支撑在左边框（411）和右边框（408）之间并紧密连接在一起；内管（402）预制成U型管穿入外管（401）内并构成套管，外管弯管B（410）预先套入内管（402）的U型管弯部，U型管张口部的内管（402）贯穿外管弯管A（404）；外管弯管A（404）和弯管B（410）按照要求的规则将外管（401）连接成若干支路并分别汇集于工质流路一的上集管（407）和下集管（416）及工质流路二的上集管（415）和下集管（413），内管弯管（403）按照要求的规则将内管（402）连接成若干支路并汇集于液体上集管（405）和下集管（414）；上边框（409）、下边框（412）分别与右边框（408）和左边框（411）连接起来构成安装框架。4.根据权利要求1所述的带套管翅片式换热器的热泵系统，其特征在于：该热泵系统有两个热泵回路，由第一压缩机（1A）和第二压缩机（1B）、第一四通阀（2A）和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国远，宮悦轩，许树学，李富平，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：新型
国别省市：