[发明专利]热泵系统

说明书

本发明提供一种热泵系统，该热泵系统包括：第一级回路，在第一级回路上沿着制冷剂流动方向依次布置有第一级压缩机、冷凝蒸发器、第一级主路膨胀阀和第一级蒸发器；第二级回路，在第二级回路上沿着制冷剂流动方向依次布置有第二级压缩机、第二级冷凝器、喷气增焓换热器、第二级主路膨胀阀和冷凝蒸发器，其中，冷凝蒸发器既在第一级回路中用作冷凝器，又在第二级回路中用作蒸发器；以及喷气增焓支路，其中，所第一级压缩机具有第一制冷剂补充口，并且，喷气增焓支路从第一级回路上的位于冷凝蒸发器下游的第一分支点开始延伸、经过喷气增焓换热器、并且连接至第一制冷剂补充口。

技术领域

本发明涉及热泵系统领域，更具体地，涉及一种针对工业热泵应用的复叠系统。

背景技术

本部分提供了与本发明相关的背景信息，这些信息并不必然构成现有技术。

在工业应用中100℃以上的高温热源的需求很大，例如转轮除湿的再生、锂电池烘干、水泥烘干等。目前这种高温热源通常采用电加热、燃气、燃油等传统方式实现，但存在耗能严重、高污染等问题。热泵系统作为高效、环保的新能源技术，能够在很在很多场合应用从而改善传统的高温热源供应方式中存在的问题。例如在北方煤改电工程中使用热泵系统，通过热泵系统从空气中吸收热量传递给热水，能够使效率达到3.0。

当前典型的热泵系统，冷凝温度大概在65℃左右，然而在工业热泵应用中对冷凝温度要求很高，通常超过100℃，甚至可达135℃。一方面，这意味着系统压比很高，因此通常采用复叠系统来实现。另一方面，高冷凝温度也导致对膨胀阀的高耐温要求，而一般膨胀阀的最高耐受温度为70℃。如果采用特制的膨胀阀，则会导致成本的增加。因此，膨胀阀的耐受温度限制了高温热泵系统的大规模推广应用。

因此，需要提供一种改进的热泵系统，一方面能够降低膨胀阀前的制冷剂温度，保证系统运行的可靠性，另一方面能够提高系统能效和可控性。

发明内容

在本部分中提供本发明的总体概要，而不是本发明完全范围或本发明所有特征的全面公开。

本发明的目的是提供一种可靠且高效的热泵系统，该热泵系统采用复叠系统设计，一方面，该热泵系统利用第一级回路中的制冷剂对第二级回路中的膨胀阀前的制冷剂进行冷却，从而降低第二级回路中的阀前温度，解决了现有的热泵系统中膨胀阀的耐温要求的问题；另一方面，第一级回路中的制冷剂对第二级回路中的膨胀阀前的制冷剂进行冷却之后作为喷气增焓流体喷入第一级压缩机，从而提高系统能效；又一方面，该热泵系统还可以在第二级回路中设置冷却支路，从而以少量的喷液实现高温压缩机的排气温度控制要求，提高系统的可控性和效率。

根据本发明的一个方面，提供了一种热泵系统，该热泵系统包括：第一级回路，在第一级回路上沿着制冷剂流动方向依次布置有第一级压缩机、冷凝蒸发器、第一级主路膨胀阀和第一级蒸发器；第二级回路，在第二级回路上沿着制冷剂流动方向依次布置有第二级压缩机、第二级冷凝器、喷气增焓换热器、第二级主路膨胀阀和冷凝蒸发器，其中，冷凝蒸发器既在第一级回路中用作冷凝器，又在第二级回路中用作蒸发器；以及喷气增焓支路，其中，所第一级压缩机具有第一制冷剂补充口，并且，喷气增焓支路从第一级回路上的位于冷凝蒸发器下游的第一分支点开始延伸、经过喷气增焓换热器、并且连接至第一制冷剂补充口。

可选地，热泵系统构造成使得经由喷气增焓支路供给至第一制冷剂补充口的第一制冷剂为纯气态。

可选地，在喷气增焓支路上，在第一分支点与喷气增焓换热器之间设置有第一支路膨胀阀。

可选地，第二级压缩机具有第二制冷剂补充口，热泵系统还包括冷却支路，冷却支路从第二级回路上的位于喷气增焓换热器与第二级主路膨胀阀之间的第二分支点开始延伸并且连接至第二制冷剂补充口。

可选地，热泵系统构造成使得经由冷却支路供给至第二制冷剂补充口的第二制冷剂为纯液态。

可选地，在冷却支路上设置有节流阀。