节能热泵单元及节能热泵系统技术方案

本申请提供一种节能热泵单元及节能热泵系统，用以解决压缩式高温热泵系统电能消耗较大的技术问题

【技术实现步骤摘要】
节能热泵单元及节能热泵系统


[0001]本申请涉及余热回收
，尤其涉及一种节能热泵单元及节能热泵系统
。

技术介绍

[0002]当前，我国工业领域能源消耗量约占全国能源消耗总量的
70
％，主要工业产品单位能耗平均比国际先进水平高出
30
％左右
。
除了生产工艺相对落后
、
产业结构不合理的因素外，工业余热利用率低，能源没有得到充分综合利用是造成能耗高的重要原因，至少
50
％的工业耗能以各种形式的余热被直接废弃
。
[0003]在实现现有技术的过程中，专利技术人发现：
[0004]工业生产过程会产出大量余热，通常以废气
、
废水为载体
。
此类余热温度范围较宽，从
20℃
到
160℃。
普通热泵主要用于地热
、
空气热采暖，因此其热源温度通常较低
(50℃
及以下
)
，产热温度也较低
(
不超过
80℃)。
[0005]而压缩式高温热泵可回收较宽温度范围的工业余热，输出较高温度的热量
。
但在热能输出过程中，大规模的压缩式高温热泵系统也有较大的电能消耗
。
[0006]因此，需要提供一种新的节能热泵单元及节能热泵系统，用以解决压缩式高温热泵系统电能消耗较大的技术问题
。

技术实现思路

[0007]本申请实施例提供一种新的节能热泵单元及节能热泵系统，用以解决压缩式高温热泵系统电能消耗较大的技术问题
。
[0008]具体的，一种节能热泵单元，包括：
[0009]产热源；
[0010]与产热源通过管道连接的压缩机；
[0011]与压缩机通过管道连接的换热源；
[0012]与换热源通过管道连接的涡轮机；
[0013]所述涡轮机与所述产热源通过管道连接；
[0014]驱动所述压缩机做机械功的电动机；
[0015]所述电动机与所述涡轮机通过联轴器配接；
[0016]其中，所述管道内部流通制冷剂；所述制冷剂在流通过程中表现为液相制冷剂或气相制冷剂；
[0017]所述节能热泵单元被配置为：
[0018]产热源温度低于换热源温度；液相制冷剂温度低于产热源，气相制冷剂温度高于换热源；
[0019]则将流经产热源的液相制冷剂记为低温低压液相制冷剂，将流经换热源的气相制冷剂记为高温高压液相制冷剂；
[0020]当低温低压液相制冷剂流经产热源，吸收来自产热源的热量，低温低压液相制冷
剂转化为低温低压气相制冷剂；
[0021]当低温低压气相制冷剂流经压缩机，压缩机受电动机驱动，对低温低压气相制冷剂做机械功，产生热量；低温低压气相制冷剂吸收来自压缩机的热量，转换为高温高压气相制冷剂；
[0022]当高温高压气相制冷剂流经换热源，高温高压气相制冷剂释放热量至换热源，转换为高温高压液相制冷剂；
[0023]当高温高压液相制冷剂流经涡轮机，高温高压液相制冷剂驱动涡轮机做机械功，转换为低温低压液相制冷剂；
[0024]当低温低压液相制冷剂再次流经产热源，制冷剂完成热力循环；
[0025]当涡轮机受高温高压液相制冷剂驱动做机械功，联轴器将涡轮机所做机械功传输至电动机，以减少压缩机做机械功时电动机对电能的消耗
。
[0026]进一步的，所述节能热泵单元应用于工业余热回收
。
[0027]进一步的，所述制冷剂为
R1234yf、134a、R601、R717、R744、R718
中至少一种
。
[0028]进一步的，所述电动机与所述涡轮机通过变速器配接
。
[0029]进一步的，所述压缩机为多级压缩机
。
[0030]本申请实施例还提供一种节能热泵系统
。
[0031]具体的，一种节能热泵系统，至少包括若干级联的节能热泵单元；
[0032]所述节能热泵单元包括：
[0033]产热源；
[0034]与产热源通过管道连接的压缩机；
[0035]与压缩机通过管道连接的换热源；
[0036]与换热源通过管道连接的涡轮机；
[0037]所述涡轮机与所述产热源通过管道连接；
[0038]驱动所述压缩机做机械功的电动机；
[0039]所述电动机与所述涡轮机配接；
[0040]其中，所述管道内部流通制冷剂；所述制冷剂在流通过程中表现为液相制冷剂或气相制冷剂；
[0041]所述节能热泵单元被配置为：
[0042]产热源温度低于换热源温度；液相制冷剂温度低于产热源，气相制冷剂温度高于换热源；
[0043]则将流经产热源的液相制冷剂记为低温低压液相制冷剂，将流经换热源的气相制冷剂记为高温高压液相制冷剂；
[0044]当低温低压液相制冷剂流经产热源，吸收来自产热源的热量，低温低压液相制冷剂转化为低温低压气相制冷剂；
[0045]当低温低压气相制冷剂流经压缩机，压缩机受电动机驱动，对低温低压气相制冷剂做机械功，产生热量；低温低压气相制冷剂吸收来自压缩机的热量，转换为高温高压气相制冷剂；
[0046]当高温高压气相制冷剂流经换热源，高温高压气相制冷剂释放热量至换热源，转换为高温高压液相制冷剂；
[0047]当高温高压液相制冷剂流经涡轮机，高温高压液相制冷剂驱动涡轮机做机械功，转换为低温低压液相制冷剂；
[0048]当低温低压液相制冷剂再次流经产热源，制冷剂完成热力循环；
[0049]当涡轮机受高温高压液相制冷剂驱动做机械功，联轴器将涡轮机所做机械功传输至电动机，以减少压缩机做机械功时电动机对电能的消耗
。
[0050]进一步的，所述节能热泵系统应用于工业余热回收
。
[0051]进一步的，所述节能热泵系统至少包括第一节能热泵和第二节能热泵；所述第一节能热泵的换热源配接所述第二节能热泵的产热源
。
[0052]进一步的，所述制冷剂为
R1234yf、134a、R601、R717、R744、R718
中至少一种
。
[0053]进一步的，所述电动机与所述涡轮机通过变速器配接
。
[0054]本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：
[0055]通过制冷剂驱动涡轮机对电动机做机械功，从而以这部分能量用来驱动压缩机对制冷剂做机械功，减少了压缩机对电能的需求
。
节能热泵单元可以极少的电能，深度回收工业余热的显热和潜热，余热利用效率高，效能指数
COP
可达6‑8，较传统热泵有约一倍的提升
。
附图说明
[0056]此处所说明的附图用来提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种节能热泵单元，其特征在于，包括：产热源；与产热源通过管道连接的压缩机；与压缩机通过管道连接的换热源；与换热源通过管道连接的涡轮机；所述涡轮机与所述产热源通过管道连接；驱动所述压缩机做机械功的电动机；所述电动机与所述涡轮机通过联轴器配接；其中，所述管道内部流通制冷剂；所述制冷剂在流通过程中表现为液相制冷剂或气相制冷剂；所述节能热泵单元被配置为：产热源温度低于换热源温度；液相制冷剂温度低于产热源，气相制冷剂温度高于换热源；则将流经产热源的液相制冷剂记为低温低压液相制冷剂，将流经换热源的气相制冷剂记为高温高压液相制冷剂；当低温低压液相制冷剂流经产热源，吸收来自产热源的热量，低温低压液相制冷剂转化为低温低压气相制冷剂；当低温低压气相制冷剂流经压缩机，压缩机受电动机驱动，对低温低压气相制冷剂做机械功，产生热量；低温低压气相制冷剂吸收来自压缩机的热量，转换为高温高压气相制冷剂；当高温高压气相制冷剂流经换热源，高温高压气相制冷剂释放热量至换热源，转换为高温高压液相制冷剂；当高温高压液相制冷剂流经涡轮机，高温高压液相制冷剂驱动涡轮机做机械功，转换为低温低压液相制冷剂；当低温低压液相制冷剂再次流经产热源，制冷剂完成热力循环；当涡轮机受高温高压液相制冷剂驱动做机械功，联轴器将涡轮机所做机械功传输至电动机，以减少压缩机做机械功时电动机对电能的消耗
。2.
如权利要求1所述节能热泵单元，其特征在于，所述节能热泵单元应用于工业余热回收
。3.
如权利要求1所述节能热泵单元，其特征在于，所述制冷剂为
R1234yf、134a、R601、R717、R744、R718
中至少一种
。4.
如权利要求1所述节能热泵单元，其特征在于，所述电动机与所述涡轮机通过变速器配接
。5.
如权利要求1所述节能热泵单元，其特征在于，所述压缩机为多级压缩机
。6.
一种节能热泵系统，其特征在于，至少包括若干级联的节能热泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘业奎，裴力，王本龙，
申请(专利权)人：北京宇航推进科技有限公司，
类型：发明
国别省市：