一種換熱系統多級串聯置換模塊技術方案

本發明專利技術涉及熱交換技術領域，尤其涉及一種換熱系統多級串聯置換模塊。其特征在于：包括隔離部件以及設置在隔離部件內的至少兩個熱量置換子系統構成的串聯熱量置換系統；隔離部件包括隔離入口、低熱量隔離出口、以及高熱量隔離出口；串聯熱量置換系統連接隔離入口、低熱量隔離出口和高熱量隔離出口。隔熱部件減少隔熱空間內部與外界環境之間的熱交換。熱量置換子系統將通過隔離入口進入其中的氣液混合態工質分成兩部分，在隔熱部件內部形的隔熱空間中將其中一部分氣液態工質的熱量轉移至另一部分氣液混合態工質中，提供熱量的那部分工質變為溫度更低的液態工質經低熱量隔離出口，使得進入蒸發器的工質溫度更低，調節蒸發壓力，提高蒸發器的吸熱能力。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及熱交換
，尤其涉及一種換熱系統多級串聯置換模塊。
技術介紹
如圖1，傳統空調及熱泵制熱/制冷系統包括壓縮機、冷凝器、節流件、以及蒸發器，制熱/冷系統內的低溫低壓工質流經蒸發器吸收熱量氣化，在壓縮機中被壓縮為高溫高壓的液體，流經冷凝器釋放熱量冷卻為高壓液體，最后經節流件降壓后再次進入蒸發器。工質在系統內的循環過程中不斷的吸熱、放熱，實現系統制熱/制冷。上述制熱/制冷系統在室外低溫的工況下，尤其當所需的冷凝溫度比較高時，制熱量衰減十分嚴重，甚至無法正常啟動運行。原因在于，制熱/制冷系統在用于制熱時，將冷凝器安裝于需要制熱的環境中，工質在蒸發器中吸收蒸發器所處環境中的熱量，并經工質流道輸送至冷凝器中釋放熱量，以提高冷凝器所處環境的溫度，達到制熱效果。制熱/制冷系統在用于制冷時，將蒸發器安裝于需要制冷的環境中，工質在蒸發器中吸收蒸發器所處環境中的熱量以降低蒸發器所處環境的溫度，并經工質流道輸送至冷凝器中將吸收到的熱量釋放到冷凝器所處的環境中，達到制冷效果。如圖2所示，傳統空調及熱泵制冷/制熱系統的應用場景被劃分為了兩個區域：工質釋放熱量的冷凝區和工質吸收熱量的蒸發區，實際應用場所中冷凝區和蒸發區之間并不是隔離的，它們相互之間的溫度是漸變的，并沒有一條明顯的溫度界限能夠將冷凝區和蒸發區劃分開來。在極端環境中（如室外溫度很低時），經冷凝器出來的高溫高壓工質在未完全冷凝之前會以氣液兩相態的形式進入節流件,在冷凝區散熱量減少的同時,極大的影響節流件的節流效率,由于進入蒸發區的可蒸發液態工質量的減少和質的下降,進而影響蒸發區蒸發器的吸熱效率，使得整個制熱/制冷系統的制熱/制冷能力大打折扣。如申請公布號為CN 101165438，申請公布日為2008年04月23日的專利技術專利申請公開了一種超低溫熱泵空調系統。該系統包括壓縮機、主節流部件、室內外換熱器、氣液分離器、四通閥、電磁閥，各個零部件之間通過管線連接；所述系統還包括至少一閃蒸器組件，所述閃蒸器組件的一出口通過管線與所述壓縮機的吸氣口相連。采用增強型噴氣渦旋壓縮機以及蒸氣噴射系統。在低溫工況制熱運行時，利用閃蒸器噴射制冷劑，使壓縮機能吸入更多制冷劑，實現準雙級壓縮，提高制熱量和能效比，同時又保持較低的壓縮比和排氣溫度，空調運行穩定可靠。但是，由于該空調系統中增加增強型噴氣渦旋壓縮機以及蒸汽噴射系統，制作成本大大提高，整個空調系統運行時需要的能耗也大大增加。而在此同時，工質由冷凝區流向蒸發區的過程中，工質熱量狀態的損失仍然存在，整個制熱/制冷系統的能量總有一部分會浪費在這個過程中，使得制熱/制冷系統的能效無法達到最優，在制冷/制熱原理上并沒有本質的改變。
技術實現思路
本專利技術為解決上述技術問題提供一種用于換熱系統的多級串聯置換模塊。該置換模塊在換熱系統的冷凝區和蒸發區之間形成多級串聯隔離置換區。本專利技術的技術方案如下：一種換熱系統多級串聯置換模塊，其特征在于：包括隔離部件以及設置在所述隔離部件內的至少兩個熱量置換子系統構成的串聯熱量置換系統；所述隔離部件包括隔離入口、低熱量隔離出口、以及高熱量隔離出口；所述串聯熱量置換系統連接所述隔離入口、所述低熱量隔離出口和所述高熱量隔離出口。所述隔熱部件的內部形成隔熱空間，減少隔熱空間內部與外界環境之間的熱交換。所述熱量置換子系統將通過所述隔離入口進入其中的氣液混合態工質分成兩部分，在隔熱部件內部形的隔熱空間中將其中一部分氣液態工質的熱量轉移至另一部分氣液混合態工質中，提供熱量的那部分工質變為溫度更低的液態工質經低熱量隔離出口，并經制熱/制冷系統的節流件送至蒸發器的入口。使得進入蒸發器的工質溫度更低，調節蒸發壓力，使得蒸發器的吸熱能力更高。作為優選，所述熱量置換子系統包括供熱單元、吸熱單元和置換單元；所述吸熱單元的入口連接所述隔離入口或者上一級熱量置換子系統的吸熱單元的出口，所述吸熱單元的出口連接下一級熱量置換子系統的吸熱單元的入口或者所述低熱量隔離出口，所述供熱單元的入口連接所述置換單元的出口，所述供熱單元的出口連接所述高熱量隔離出口，所述置換單元的入口連接所述低熱量隔離出口。經所述隔離入口進入所述串聯熱量置換系統的工質，先后經過該系統的內多個熱量置換子系統，在所述熱量置換子系統的吸熱單元內被吸收熱量，溫度逐漸降低，變為溫度低于經所述隔離入口流入工質溫度的低熱量工質。這部分低熱量工質一部分流經換熱系統的節流件進入蒸發器吸收熱量被蒸發，由于其溫度更低，提高了蒸發器入口和出口之間的溫度差，提高了蒸發器的工作性能，從而提高了整個系統的工作能力。剩余的一部分工質回流入各熱量置換子系統的供熱單元，吸收所述吸熱單元內的工質的熱量。因此，多級串聯隔離置換區利用流出冷凝器的工質在流向蒸發器過程中散發的熱量對工質再次進行熱量置換，可以使得經換熱系統的節流件流向蒸發器的工質的溫度更低。而在此過程中，由于利用的是系統內工質本身釋放的熱量（該部分熱量在傳統卡諾式循環應用系統中是無法再利用的低品質熱能），因此不需要額外的功耗，整體來講提升整個了換熱系統的能效。串聯的熱量置換子系統的級數越多，換熱系統的制冷/制熱能力會越強。可以根據應用環境的需求選擇所述熱量置換子系統的數量，環境溫差越大，采用越多的熱量置換子系統串聯；環境溫差較小時，可以僅采用較少數量的熱量置換系統串聯。作為優選，所述隔離入口設置節流件。所述節流件相當于將原來換熱系統中蒸發器前端的節流件前移，可以有效的將有用熱量散發在冷凝區，提高系統的有效產熱量，避免熱量浪費。作為優選，所述吸熱單元包括第一換熱板片，所述第一換熱板片包括第一工質入口、第一工質出口、吸熱工質流道以及集液管，所述吸熱工質流道與所第一工質入口連通，所述集液管與所述吸熱工質流道連通；所述供熱單元包括第二換熱板片，所述第二換熱板片包括第二工質入口、第二工質出口、供熱工質流道、以及集氣管，所述供熱工質流道與所述第二工質入口連通，所述集氣管與所述供熱工質流道連通；所述置換單元包括連流量調節件。通過所述流量調節件控制流向供熱單元的工質的流量，實現對吸熱單元和供熱單元內工質密度的調節。通過所述流量調節件使得所述第一換熱板片內的吸熱工質流道內的工質的總焓值大于所述供熱工質流道內工質的總焓值。從而實現所述第一換熱板和所述第二換熱板在所述隔離部件形成的隔熱空間內的熱量交換，吸熱工質流道內的工質熱量被轉移至供熱工質流道內的工質中。作為優選，所述集液管和所述吸熱工質流道通過第一回流通道連通，所述對回流通道與所述集液管的連接點的位置高于所述第一回流通道與所述吸熱工質流道的連接點的位置。作為優選，所述吸熱單元設置氣相回流管，所述氣相回流管和所述吸熱單元之間通過第二回流通道連通，所述第二回流通道與所述吸熱工質流道的連接點的位置低于所述第二回流通道與所述氣相回流管的連接點的位置。作為優選，所述集氣管和所述供熱工質流道通過第三回流通道連通，所述第三回流通道與所述集氣管的連接點的位置高于所述第三回流通道與所述供熱工質流道的連接點的位置。作為優選，所述供熱單元設置液相回流管，所述液相回流管和所述供熱工質流道通過第四回流通道連通，所述第四回流通道與所述液相回流管的連接點的位置低于所述第四回流通道與所述供熱工質流道的連本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種換熱系統多級串聯置換模塊，其特征在于：包括隔離部件以及設置在所述隔離部件內的至少兩個熱量置換子系統構成的串聯熱量置換系統；所述隔離部件包括隔離入口、低熱量隔離出口、以及高熱量隔離出口；所述多級串聯熱量置換系統連接所述隔離入口、所述低熱量隔離出口和所述高熱量隔離出口。

【技術特征摘要】
1.一種換熱系統多級串聯置換模塊，其特征在于：包括隔離部件以及設置在所述隔離部件內的至少兩個熱量置換子系統構成的串聯熱量置換系統；所述隔離部件包括隔離入口、低熱量隔離出口、以及高熱量隔離出口；所述多級串聯熱量置換系統連接所述隔離入口、所述低熱量隔離出口和所述高熱量隔離出口。2.根據權利要求1所述的一種換熱系統多級串聯置換模塊，其特征在于：所述熱量置換子系統包括供熱單元、吸熱單元和置換單元；所述吸熱單元的入口連接所述隔離入口或者上一級熱量置換子系統的吸熱單元的出口，所述吸熱單元的出口連接下一級熱量置換子系統的吸熱單元的入口或者所述低熱量隔離出口，所述供熱單元的入口連接所述置換單元的出口，所述供熱單元的出口連接所述高熱量隔離出口，所述置換單元的入口連接所述低熱量隔離出口。3.根據權利要求2所述的一種換熱系統多級串聯置換模塊，其特征在于：所述隔離入口設置節流件。4.根據權利要求3所述的一種換熱系統多級串聯置換模塊，其特征在于：所述吸熱單元包括第一換熱板片，所述第一換熱板片包括第一工質入口、第一工質出口、吸熱工質流道以及集液管，所述吸熱工質流道與所述第一工質入口連通，所述集液管與所述吸熱工質流道連通；所述供熱單元包括第二換熱板片，所述第二換熱板片包括第二工質入口、第二工質出口、供熱工質流道、以及集氣管，所述供熱工質流道與所述第二工質入口連通，所述集氣管與所述供熱工質流道連通；所述置換單元包括流量調節件。5....

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐玉敏，虞紅偉，朱科，劉巍，孫瑩瑩，田張新，張明亮，
申請(專利權)人：唐玉敏，虞紅偉，
類型：發明
國別省市：浙江;33