[发明专利]一种多能源耦合的高温热泵装置

说明书

本发明公开了一种多能源耦合的高温热泵装置，包括太阳能热水回路、低温级热泵制冷剂回路、高温循环水回路和高温级热泵制冷剂回路；利用太阳辐射热加热循环水，将热水输送至低温级热泵蒸发器侧进行利用。低温热泵循环利用工业生产所排出的低品位余热(废水)与太阳能集热加热的热水作为低温热源，通过热泵循环将热量品位提高，再通过低温侧冷凝器加热水进入热水箱储存或利用，可根据工业余热与太阳能的波动对低温热泵循环进行调节。高温热泵循环利用热水箱的热水作为低温热源，通过热泵循环将热量品位进一步提高进而产生低压水蒸气用于工业生产。能够综合利用工业余热与太阳能搭配高温热泵系统生产高品质热能，提高能源利用效率、减少能量损失。

技术领域

本发明属于高温热泵系统，尤其涉及一种为工业生产提供高温热水和低压蒸汽的装置。

背景技术

工业生产需要高温热源，例如食品加工、化工、木材加工等部门的干燥、消毒、蒸馏等过程有大量的80℃以上的热需求。并且工业生产具有能耗较高的特点，目前一般通过燃煤或燃气锅炉、电加热炉来提供。但工业生产产生大量工业余热，许多工艺过程又产生40～50℃的低温余热，往往直接排掉，造成了极大的能源浪费，余热还会有潜在的环境破坏风险。高温热泵可取代现有很多的采暖用水方式和工业高温供水方式，代替现有的燃油、燃煤及燃气等锅炉设备，使用高温热泵代替燃料锅炉、电锅炉是十分有前景的发展方向。但对于高温热泵所利用的低温余热资源，具有不稳定供应、随时间波动的特点，导致了对余热资源利用的困难。同样，作为绿色能源的太阳能，在很大程度上受季节、时间变化影响，很难稳定地输出能量。如果能有效解决工业余热与太阳能这两种能源随时间变化而波动的问题，使之能高效、稳定的提供高温热能，可在一定程度上促进高温热泵的发展与应用，从而达到节能减排目的有效措施。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种基于太阳能-工业余热耦合的高温热泵装置，该装置可以综合利用余热资源与太阳能稳定生产高品位热能，达到能源高效利用、热能稳定输出的目的。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种多能源耦合的高温热泵装置，包括太阳能热水回路、低温级热泵制冷剂回路、高温循环水回路和高温级热泵制冷剂回路；其中：

所述的太阳能热水回路包括通过连接管路自太阳能集热器出口依次经过低温级第一蒸发器的高温侧管路和第一水泵后连接至所述太阳能集热器进口，在所述太阳能集热器的出口至所述低温级第一蒸发器的高温侧管路进口之间的管路上设有第一温度计。

所述的低温级热泵制冷剂回路包括低温级第二蒸发器，并通过连接管路自所述低温级第一蒸发器的低温侧管路出口依次经过低温级压缩机、低温级冷凝器的低温侧管路、第一膨胀阀和电子三通调节阀后连接至所述低温级第一蒸发器的低温侧管路进口，在所述的低温级第一蒸发器的低温侧管路出口与低温级压缩机进口之间的管路上设有第一三通接头，所述第一三通接头与所述电子三通分流调节阀之间通过管路与所述低温级第二蒸发器的低温侧管路串联，所述低温级第二蒸发器的高温侧管路进口连接至工业余热进口管，在所述的工业余热进口管上设有第二温度计，所述的低温级第二蒸发器的高温侧管路的出口连接至工业废水处理单元。

所述第一温度计和第二温度计均与所述的电子三通分流调节阀电联。

所述的高温水回路包括热水换热器，并通过连接管路自所述低温级冷凝器的高温侧管路出口依次经过热水箱的热水进口、所述热水箱的低温出口、三通分流调节阀、高温级蒸发器的高温侧管路、第二三通接头和第二水泵后连接至所述低温级冷凝器的高温侧管路进口，自所述的三通分流调节阀至所述的第二三通接头之间连接有一分流旁路；所述热水箱的热水出口通过闸阀连接至所述热水换热器的高温侧管路进口，所述热水换热器的高温侧管路的出口连接至所述热水箱的低温进口，所述热水换热器的低温侧管路的进口与常温水管路相连，所述热水换热器的低温侧管路的出口连接至生产用高温热水管。