一种中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵的制作方法

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1.本实用新型涉及一种热泵，特别涉及一种中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵。

背景技术：

2.随着节能减排工作的稳步推进，热泵作为一种高效节能的装置也受到了大力推广。双级耦合热泵目前是解决复叠式热泵压缩机功率不匹配、低温热源难以制热和难以制取高温热水最有效、可行的方式。双级耦合热泵利用中间水环路将低品位热源/水的初级热泵和水/水的次级热泵进行结合，并且可以根据热源侧温度和需要制取的温度进行单/双级切换，实现最高的制热效率。缓冲水箱作为中间水环路的主要装置，也有一定的工作温度要求。在初级热泵提供的热量不能满足次级热泵吸收的热量时，水箱温度会随着设备的运行缓慢下降，待次级热泵由于蒸发温度低而触发停机，初级热泵继续运行提升缓冲水箱温度，待水箱达到一定温度后，次级热泵再次启动，而压缩机的频繁启动会显著缩短压缩机寿命，并且在次级热泵停机期间会停止供热，另外在初级热泵除霜后，中间水环路升温时间较长，导致次级热泵启动时间间隔长，不能及时供热。

技术实现要素：

3.本实用新型实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种通过管道上的阀门启停，对缓冲水箱及时进行补热升温，实现次级热泵不停，供热不断的中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵。
4.为了实现上述目的本实用新型采取的技术方案是：
5.一种中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵，包括中间水环路和使用侧；
6.所述使用侧的回水管道通过补水管道连接中间水环路；
7.所述补水管道上设有旁通阀。
8.进一步地，还包括：热源侧、初级热泵和次级热泵；
9.所述热源侧、初级热泵、中间水环路、次级热泵和使用侧依次设置；
10.所述中间水环路包括缓冲水箱、初级冷凝器一侧和次级蒸发器一侧；所述初级冷凝器一侧的出口连接所述次级蒸发器一侧的进口，所述次级蒸发器一侧的出口通过第一管道连接缓冲水箱，所述缓冲水箱连接初级冷凝器一侧的进口；
11.所述使用侧包括次级冷凝器，所述次级冷凝器一侧的出口连接第二管道，所述第二管道连接供水管道，所述次级冷凝器一侧的进口连接第三管道，所述第三管道连接回水管道，所述回水管道上设有回水泵；
12.所述第三管道通过补水管道连接第一管道。
13.所述旁通阀为电动阀，通过所述缓冲水箱中水的温度来控制开启或关闭。
14.所述次级热泵包括依次相连的次级蒸发器另一侧的出口、次级压缩机、次级冷凝器另一侧、次级膨胀阀和次级蒸发器另一侧的进口。
15.所述初级热泵包括依次相连的初级冷凝器另一侧的出口、初级膨胀阀、初级蒸发器、初级压缩机和初级冷凝器另一侧的进口。
16.所述热源侧输入的介质为水、空气或低品位热源。
17.所述初级冷凝器一侧的出口连接所述的管路上设有第一阀门和内循环泵。
18.所述次级冷凝器一侧的进口通过第二阀门连接第三管道。
19.所述第三管道通过第三阀门连接所述初级冷凝器一侧的进口；所述初级冷凝器一侧的出口通过单向阀连接供水管道。
20.本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
21.采用本实用新型的双级耦合热泵，能够让次级压缩机持续工作，延长了压缩机的使用寿命，并且能够稳定供热，有效避免了传统双级耦合热泵在中间水环路温度较低时次级热泵频繁启停、供热断断续续和启动时间长的缺点，并且该旁通阀的操作简单，仅和中间水环路的温度有关，同时还可以缩短初级热泵除霜后中间水环路升温的时间，让次级热泵尽快运行供热。
附图说明
22.图1是本实用新型实施例提供的中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵的结构示意图。
23.图中：
24.1-初级压缩机，2-初级蒸发器，3-初级膨胀阀,4-初级冷凝器，5-缓冲水箱，6-第一阀门，7-内循环泵，8-次级蒸发器，9-次级压缩机，10-次级冷凝器，11-次级膨胀阀，12-单向阀，13-第三阀门，14-旁通阀，15-第二阀门，16-回水泵，17-第一管道，18-第二管道，19-供水管道，20-第三管道，21-回水管道，22-补水管道，23-热源侧，24-初级热泵，25-中间水环路，26-次级热泵，27-使用侧。
具体实施方式
25.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
26.参见图1，一种中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵，包括中间水环路25和使用侧27；
27.使用侧27的回水管道21通过补水管道22连接中间水环路25；
28.所述补水管道22上设有旁通阀14。
29.本实用新型增加了补热回水，利用旁通阀的开启将部分回水补充到中间水环路中，给中间水环路补热，维持中间水环路的温度，从而保证次级热泵能够持续工作并供热。
30.进一步地，热源侧23、初级热泵24、中间水环路25、次级热泵26和使用侧27依次设置；
31.中间水环路25包括缓冲水箱5、初级冷凝器4一侧和次级蒸发器8一侧；初级冷凝器4一侧的出口连接次级蒸发器8一侧的进口，次级蒸发器8一侧的出口通过第一管道17连接缓冲水箱5，缓冲水箱5连接初级冷凝器4一侧的进口；
32.使用侧27包括次级冷凝器10，次级冷凝器10一侧的出口连接第二管道18，第二管
道18连接供水管道19，次级冷凝器10一侧的进口连接第三管道20，第三管道20连接回水管道21，回水管道21上设有回水泵16；
33.第三管道20通过补水管道22连接第一管道17。
34.采用本实用新型的双级耦合热泵，解决了双级耦合热泵的次级热泵频繁启停、停止供热、启动时间长的难题，通过补水管道上的旁通阀的启停，对缓冲水箱及时进行补热升温，实现次级热泵不停，供热不断的效果。本实用新型具有操作简单、连续供热、延长压缩机寿命的优点。
35.优选地，为了实现自动控制，旁通阀14为电动阀，通过缓冲水箱5中水的温度来控制开启或关闭。
36.在双级模式下，当中间水环路的缓冲水箱内的温度下降到一定值时，补热的旁通阀开启，构成一个补热旁通，将一部分回水补到缓冲水箱，对缓冲水箱进行补热升温，即热量补充到中间水环路，使中间水环路的温度能够上升，从而保证次级热泵能够持续运行。
37.进一步地，次级热泵26包括依次相连的次级蒸发器8另一侧的出口、次级压缩机9、次级冷凝器10另一侧、次级膨胀阀11和次级蒸发器8另一侧的进口。
38.进一步地，初级热泵24包括依次相连的初级冷凝器4另一侧的出口、初级膨胀阀4、初级蒸发器2、初级压缩机1和初级冷凝器4另一侧的进口。
39.进一步地，热源侧23输入的介质为水、空气或低品位热源。低品位热源可以是土壤或工业废水等。
40.进一步地，初级冷凝器4一侧的出口连接次级蒸发器8一侧进口的管路上设有第一阀门6和内循环泵7。
41.进一步地，次级冷凝器10一侧的进口通过第二阀门15连接第三管道20。
42.进一步地，第三管道20通过第三阀门13连接初级冷凝器4一侧的进口；初级冷凝器4一侧的出口通过单向阀12连接供水管道19，即第三管道18上设有单向阀12。
43.本实用新型的工作原理：
44.在热源侧23温度比较高时或使用侧27需求温度较低时，启动单级模式，次级热泵26不启动，初级热泵24在初级蒸发器2从热源侧27吸收热量，通过初级冷凝器4将热量传递给中间水环路25，关闭第一阀门6、旁通阀14、第二阀门15、内循环泵7，开启回水泵16，打开第三阀门13进行回水，直接向使用侧27供热。
45.在热源侧23温度比较低或者使用侧27温度需求温度较高时，启动双级模式，初级热泵24和次级热泵26都启动，初级热泵24在初级蒸发器2从热源侧27吸收热量，通过初级冷凝器4将热量传递给中间水环路25，开启第一阀门6、第二阀门15、内循环泵7，关闭第三阀门13和旁通阀14，中间水环路25通过次级蒸发器8再将热量传递到次级热泵26中，通过次级冷凝器10将热量传递到回水泵16供给的回水中，从而实现低温热源或高温需求情况下供热。
46.在双级模式下，在热源温度较低导致初级热泵24的供热量满足不了次级热泵26的吸热量时，中间水环路25温度会持续降低，直至次级热泵26停机，此时初级热泵24会继续工作给缓冲水箱5加热升温。本实用新型在传统的双级耦合热泵增加了附带旁通阀14的支管水路，即增加了补水管道22，当缓冲水箱5温度降到一定值时，旁通阀14开启，从而有一部分回水通过旁通阀14的支管水路进入缓冲水箱5，给缓冲水箱5内的水进行升温，当缓冲水箱5内的水温度上升到一定值时，关闭旁通阀14，从而维持中间水环路25的温度在一定范围，保
证次级热泵26可以持续工作并供热，另外在初级热泵24进行除霜工作时，会通过初级冷凝器2向中间水环路25吸热，待除霜结束后，中间水环路25的温度可能会低于次级热泵26的启动温度，此时旁通阀14开启，可以缩短中间水环路25的升温时间，让次级热泵26尽快启动供热。
47.本实用新型的中间水环路作为耦合热泵的关键一环，不仅可以解决压缩机功率不匹配、低温热源难以制热、难以制取高温热水等难题，而且可以解决传统双级耦合热泵存在中间水环路温度不断降低直至次级热泵停机、除霜工作后次级热泵启动时间长等问题。本实用新型通过增加补热旁通阀，利用部分回水给中间水环路补热，来维持中间水环路的温度，从而保证次级热泵能够持续工作并供热，保证了供热不间断，且避免了压缩机的频繁启动，延长压缩机的使用寿命。
48.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵，其特征在于，包括中间水环路和使用侧；所述使用侧的回水管道通过补水管道连接中间水环路；所述补水管道上设有旁通阀；还包括：热源侧、初级热泵和次级热泵；所述热源侧、初级热泵、中间水环路、次级热泵和使用侧依次设置；所述中间水环路包括缓冲水箱、初级冷凝器一侧和次级蒸发器一侧；所述初级冷凝器一侧的出口连接所述次级蒸发器一侧的进口，所述次级蒸发器一侧的出口通过第一管道连接缓冲水箱，所述缓冲水箱连接初级冷凝器一侧的进口；所述使用侧包括次级冷凝器，所述次级冷凝器一侧的出口连接第二管道，所述第二管道连接供水管道，所述次级冷凝器一侧的进口连接第三管道，所述第三管道连接回水管道，所述回水管道上设有回水泵；所述第三管道通过补水管道连接第一管道。2.根据权利要求1所述的中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵，其特征在于，所述旁通阀为电动阀，通过所述缓冲水箱中水的温度来控制开启或关闭。3.根据权利要求1所述的中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵，其特征在于，所述次级热泵包括依次相连的次级蒸发器另一侧的出口、次级压缩机、次级冷凝器另一侧、次级膨胀阀和次级蒸发器另一侧的进口。4.根据权利要求1所述的中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵，其特征在于，所述初级热泵包括依次相连的初级冷凝器另一侧的出口、初级膨胀阀、初级蒸发器、初级压缩机和初级冷凝器另一侧的进口。5.根据权利要求1所述的中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵，其特征在于，所述热源侧输入的介质为水、空气或低品位热源。6.根据权利要求1-5任一项所述的中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵，其特征在于，所述初级冷凝器一侧的出口连接次级蒸发器一侧进口的管路上设有第一阀门和内循环泵。7.根据权利要求6所述的中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵，其特征在于，所述次级冷凝器一侧的进口通过第二阀门连接第三管道。8.根据权利要求7所述的中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵，其特征在于，所述第三管道通过第三阀门连接所述初级冷凝器一侧的进口；所述初级冷凝器一侧的出口通过单向阀连接供水管道。

技术总结

本实用新型公开了一种中间水环路带补热旁通的双级耦合热泵，包括依次设置的热源侧、初级热泵、中间水环路、次级热泵和使用侧；中间水环路包括缓冲水箱、初级冷凝器一侧和次级蒸发器一侧；初级冷凝器一侧的出口连接次级蒸发器一侧的进口，次级蒸发器一侧的出口通过第一管道连接缓冲水箱，缓冲水箱连接初级冷凝器一侧的进口；使用侧包括次级冷凝器，次级冷凝器一侧的进口连接第二管道，第二管道连接供水管道，次级冷凝器一侧的出口连接第三管道，第三管道连接回水管道，回水管道上设有回水泵；第三管道通过补水管道连接第一管道，补水管道上设有旁通阀。通过设置旁通阀，对缓冲水箱及时进行补热升温，达到次级热泵不停，供热不断的效果。效果。效果。