CN102706031A

CN102706031A - 一种超低温多机分体式风能热泵空调

Info

Publication number: CN102706031A
Application number: CN2012100020330A
Authority: CN
Inventors: 王全龄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-01-05
Also published as: CN102706031B

Abstract

一种超低温多机分体式风能热泵空调，由前级超低温热泵装置和后级超高温热泵装置两级构成，所述的前级超低温热泵和后级超高温热泵由蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器将前后两级连接构成，所述耦合换热器包括盛放制冷剂的密闭的容器和装配于容器内的换热管，在容器上部设置有至少一个气端口且其下部设置有至少一个供液端口，换热管与前级超低温热泵装置连接组成前级循环换热回路，所述气端口和供液端口与后级超高温热泵装置连接组成后级循环换热回路。具备前级独立运行和前后两级共同运行功能实现室外气温环境55℃至-35℃宽温度范围内，夏季极端酷热的环境，高效节能制冷运行；在高寒地区冬季高效制热运行。

Description

一种超低温多机分体式风能热泵空调

技术领域

本发明涉及一种适应超低温环境高效制热和超高温环境高效制冷运行的多机分体式风能热泵空调，具体涉及一种超低温多机分体式风能热泵空调。

背景技术

目前，多机分体式空调具备部分负荷调节方便、系统简洁、施工方便等优点，在中央空调中越来越体现出某些优势而被广泛应用。但是这类空气源热泵空调均存在一个通病即在冬季制热运行的效率随室外气温的降低成正比地下降，就连日本大金公司在世界变频控制的VRV多机分体式空调系统作的最好的厂商也没能解决这一难题，导致无法独立实现冬季采暖运行，必须辅助配置电热丝加热装置或在大型系统中配置电锅炉、燃气锅炉、市政热网、太阳能等辅助热源冬季供热采暖。增加辅助热源又将导致系统投资增大，系统复杂，维护量增多，能耗高等弊病。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种由前级超低温热泵和后级超高温热泵两极构成的风能热泵装置，两级热泵利用蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器可以实现前级单级独立运行，也可以前后两级共同运行，可以实现在室外气温55℃至-35℃宽温度环境下，可靠高效的实现夏季超高气温制冷空调和冬季超低气温制热采暖运行，也可以在10℃至-5℃低温环境单级制热运行，在-5℃至-35℃超低温环境下，双级高效制热采暖运行，室内机最高采暖热风温度在65℃左右。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种超低温多机分体式风能热泵空调，由前级超低温热泵装置和后级超高温热泵装置两级构成，所述的前级超低温热泵装置和后级超高温热泵装置的耦合由蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3构成，所述的耦合换热器3包括盛放制冷剂的密闭容器21、制冷剂20和装配于容器内的换热管15，所述的密闭容器21上部设置有至少一个气端口18且其下部设置有至少一个供液端口，所述换热管15用于与前级超低温热泵装置连接组成前级循环换热回路，所述的气端口18和供液端口19用于与后级超高温热泵装置连接组成后级循环换热回路。

进一步的，所述的蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3的密闭容器21采用立式或卧式结构。

进一步的，所述蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3具有两个供液端口19、22。

进一步的，所述密闭容器可以是多个容器经管路组合而成。

优选的一种超低温多机分体式风能热泵空调，前级超低温热泵装置包括前级制冷压缩机1、前级四通换向阀2、蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3、前级膨胀阀4、室外机空气换热器5、气液分离器6；所述后级超高温热泵装置包括后级制冷压缩机7、后级四通换向阀8、室内机空气换热器9、10、11、后级膨胀阀12、13、14，所述的蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3的换热管15的一端口16与前级四通换向阀2的端口c连接，另一端17依次连接前级膨胀阀4、室外机空气换热器5与前级四通换向阀2的端口a连接，所述前级四通换向阀2的端口b和端口d之间依次连接有前级制冷压缩机1和气液分离器6；蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3的气端口18与后级四通换向阀8的端口e连接，所述后级四通换向阀8的端口g依次连接室内机空气换热器9、10、11、后级膨胀阀12、13、14后与供液端口19相连接，所述后级制冷压缩机7设置于后级四通换向阀8的端口f和端口h之间。

优选的另一种超低温多机分体式风能热泵空调，所述前级超低温热泵装置包括前级制冷压缩机1、前级四通换向阀2、蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3、前级膨胀阀4、室外机空气换热器5、气液分离器6；所述的后级超高温热泵装置包括后级制冷压缩机7、止回阀23、24、后级四通换向阀8、室内机空气换热器9、10、11、后级膨胀阀12、13、14、制冷剂液泵25构成，所述的耦合换热器3的换热管15的一端口16与前级四通换向阀2的端口c连接，另一端口17依次连接前级膨胀阀4、室外机空气换热器5与前级四通换向阀2的端口a，所述前级四通换向阀2的端口b和端口d之间依次连接有前级制冷压缩机1和气液分离器6；蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3的气端口18与后级制冷压缩机7的吸气端相连接，后级制冷压缩机7的排气端与止回阀23的一端相连接，止回阀23的另一端依次连接室内机空气换热器9、10、11的一端和后级四通换向阀8的端口g、室内机空气换热器9、10、11另一端连接后级膨胀阀12、13、14与后级四通换向阀8端口e，后级四通换向阀8端口h与耦合换热器3供液端口19相连接，后级四通换向阀8端口f依次与止回阀24、制冷剂液泵25和耦合换热器3的供液端口22相连接。

优选的另一种超低温多机分体式风能热泵空调，前级超低温热泵装置包括前级制冷压缩机1、前级四通换向阀2、蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3、前级膨胀阀4、室外机空气换热器5、气液分离器6；所述的后级超高温热泵装置包括后级制冷压缩机7、止回阀23、24、后级四通换向阀8、室内机空气换热器9、10、11、后级膨胀阀12、13、14、制冷剂液泵25和制冷剂液泵四通换向阀26；所述的耦合换热器3的换热管15的一端口16与前级四通换向阀2的端口c相连接，另一端口17依次连接前级膨胀阀4、室外机空气换热器5与前级四通换向阀2的a端，所述的前级四通换向阀2的端口b和端口d之间依次连接有前级制冷压缩机1和气液分离器6；蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3的气端口18与后级四通换向阀8的端口e相连接，后级四通换向阀8的端口h和端口f之间依次连接后级制冷压缩机7和止回阀23，后级四通换向阀8的端口g依次与制冷剂液泵四通换向阀26的端口k和室内机空气换热器9、10、11的一端相连接，室内机空气换热器9、10、11另一端与后级膨胀阀12、13、14的一端相连接，后级膨胀阀12、13、14的另一端与耦合换热器3的供液端口19相连接，制冷剂液泵四通换向阀26的端口l和j之间依次连接制冷剂液泵25和止回阀24，制冷剂液泵四通换向阀26的端口i与耦合换热器3的供液端口22相连接。

优选的另一种超低温多机分体式风能热泵空调，所述前级超低温热泵装置包括前级制冷压缩机1、前级四通换向阀2、蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3、前级膨胀阀4、室外机空气换热器5、气液分离器6；所述后级超高温热泵装置包括后级制冷压缩机7、止回阀23、后级四通换向阀8、室内机空气换热器9、10、11、后级膨胀阀12、13、14、制冷剂液泵25和阀门27、28、29、30，所述耦合换热器3换热管15的一端口16与前级四通换向阀2的端口c相连接，另一端口17依次连接前级膨胀阀4、室外机空气换热器5与前级四通换向阀2的端口a，所述的前级四通换向阀2的端口b和端口d之间依次连接有前级制冷压缩机1和气液分离器6；蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3的气端口18与后级四通换向阀8的端口e和阀门28的一端相连接，阀门28的另一端连接着室内机空气换热器9、10、11和后级四通换向阀8的g端以及阀门29的一端，室内机空气换热器9、10、11经后级膨胀阀门(12、13、14)后连接阀门27和阀门30的一端，阀门30另一端连接供液端口19，阀门27的另一端经制冷剂液泵25与供液端口22相连，后级四通换向阀8的端口h和端口f之间依次连接后级制冷压缩机7和止回阀23。

为进一步提高节能效果，所述制冷压缩机均为变频控制压缩机。

为实现自动控制，所述的膨胀阀为电子膨胀阀，所述的阀门为为电动阀或气动阀。

本发明所述的蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器，将前级超低温热泵的低温性能和后级超高温热泵的高温性能有机相结合，实现室外气温环境55℃至-35℃宽温度范围内，夏季极端酷热的环境，高效节能制冷运行；在高寒地区的冬季高效制热运行，在-35℃气温环境可供出65℃左右强劲的热水或热风采暖供热。耦合换热器保证了前级超低温热泵和后级超高温热泵有效地耦合传递能量和蒸发吸热及冷凝放热。蒸发、冷凝、耦合和换热的介质是制冷剂液体，在这里制冷剂又是载冷剂，这些制冷剂液体不但保证高效地传热，而且又保证系统有一定制冷剂液体的储备，提高了前后级运行的稳定并可扩展更多的室内机和更远的连接管道；另外为了适应后级超高温热泵需要气液分离器的需求，又将储液器兼做成气液分离器的结构与功能，以满足后级超高温热泵稳定可靠的运行，将蒸发、冷凝、传热、换热、制冷剂液体储备和气液分离多功能综合地集成为一体。

采用双级同时运行，可满足超低温环境和极端高温环境下的采暖和制冷。

亦可实现单级独立运行和双机同时运行功能，当室外气温升至0℃以上时，由双级运行变为单级运行，单级双级运行的控制点温度可以自由地设定，并采用了制冷剂液体经液泵强迫在室内机空气换热器内循环，其循环量约为制冷剂蒸发量的4～6倍，因此沸腾放热系数较高，而且制冷剂不易积存在室内机内，具有更高的能效比。另外应用液泵不但提高了制冷和制热能力，同时还可增加室内机数量，而且室内机的安装位置不受建筑物和装修高低的影响，使多机分体式空调安装更轻松。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例所述蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器的结构示意图；

图2为本发明实施例1所述一种双级同时运行的超低温多机分体式风能热泵空调的系统结构示意图；

图3为本发明实施例2所述一种可单级独立制冷、制热和双级制热运行的超低温多机分体式风能热泵空调的系统结构示意图；

图4为本发明实施例3所述一种可单级独立、双级同时运行的超低温多机分体式风能热泵空调的系统结构示意图；

图5为本发明实施例4所述一种可单级独立、双级同时运行的超低温多机分体式风能热泵空调的系统结构示意图。

图中：

1、前级制冷压缩机；2、前级四通换向阀；3、蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器；4、前级膨胀阀；5、室外机空气换热器；6、气液分离器；7、后级制冷压缩机；8、后级四通换向阀；9、10、11、室内机空气换热器；12、13、14、后级膨胀阀；15、换热管；16、17、端口；18、气端口；19、供液端口；20、制冷剂；21、密闭容器；22、供液端口；23、24、止回阀；25、制冷剂液泵；26、制冷剂液泵四通换向阀；27、28、29、30、阀门。

具体实施方式

如图1所示，给出了本发明所述蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器的结构示意图，其包括盛放制冷剂的密闭容器21和装配于容器内的换热管15及制冷剂20，密闭容器21上部设置有一个气端口18，且其下部设置有两个供液端口19、22，所述换热管15用于与前级低温热泵装置连接组成前级循环换热回路，所述气端口18和供液端口19、22用于与后级高温热泵装置连接组成后级循环换热回路。

以下给出了本发明所述超低温多机分体式风能热泵空调的几个具体实施例。

实施例1：

图2给出了一种双级同时运行的超低温多机分体式风能热泵空调的系统结构示意图。

该超低温多机分体式风能热泵空调，由前级超低温热泵装置和后级超高温热泵装置两级构成，所述的前级超低温热泵装置和后级超高温热泵装置的耦合由蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3构成，所述的耦合换热器3包括盛放制冷剂的密闭容器21、制冷剂20和装配于容器内的换热管15，所述的密闭容器21上部设置有一个气端口18，且其下部设置有一个供液端口19，所述换热管15用于与前级超低温热泵装置连接组成前级循环换热回路，所述的气端口18和供液端口19用于与后级超高温热泵装置连接组成后级循环换热回路。前级超低温热泵装置包括前级制冷压缩机1、前级四通换向阀2、蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3、前级膨胀阀4、室外机空气换热器5、气液分离器6；所述后级超高温热泵装置包括后级制冷压缩机7、后级四通换向阀8、室内机空气换热器9、10、11、后级膨胀阀12、13、14，所述的蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3的换热管15的一端口16与前级四通换向阀2的端口c连接，另一端17依次连接前级膨胀阀4、室外机空气换热器5与前级四通换向阀2的端口a连接，所述前级四通换向阀2的端口b和端口d之间依次连接有前级制冷压缩机1和气液分离器6；蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3的气端口18与后级四通换向阀8的端口e连接，所述后级四通换向阀8的端口g依次连接室内机空气换热器9、10、11、后级膨胀阀12、13、14后与供液端口19相连接，所述后级制冷压缩机7设置于后级四通换向阀8的端口f和端口h之间。

处于夏季制冷工况时换热管15与耦合换热器3构成蒸发器，后级高温热泵连接气端口18和供液端口19与耦合换热器3构成冷凝器，耦合换热器3的气端口18对后级高温热泵又构成气液分离器，耦合换热器3的供液端口19对后级高温热泵还构成储液器。

如图2，夏季制冷时，前级超低温热泵和后级超高温热泵同时制冷运行，前级制冷压缩机1排气经前级四通换向阀2的b实线通路至a经室外机空气换热器5冷凝放热后，制冷剂液体经前级膨胀阀4节流后经换热管15的端口17至端口16，蒸发吸收制冷剂20中的热量；后级制冷压缩机7的排气经后级四通换向阀8的f至e端经气端口18进入耦合换热器3向制冷剂20放热冷凝，冷凝后过冷的制冷剂液体20由耦合换热器3端口19向膨胀阀12、13、14供液，节流后经室内机空气换热器9、10、11向室内空气蒸发吸热制冷，气态制冷剂经四通换向阀8的g实线通路至h送入后级制冷压缩机7，经压缩后的气态制冷剂经后级四通换向阀8的另一实线通路f至e经气端口18再进入耦合换热器3被制冷剂液20冷却，冷凝后的液体再经供液端口19重复供液循环。本循环制冷方式可应用于极端酷热环境下高效制冷运行。

冬季两级热泵都处于制热运行时，前级制冷压缩机1排出的高温制冷剂气体经前级四通换向阀2的虚线通路b至c，经由耦合换热器3的端口16至17，经换热管15向制冷剂液体20冷凝放热，冷凝后的制冷剂经端口17至膨胀阀4节流后经室外机空气换热器5向室外空气蒸发吸热，气体经前级四通换向阀2的a至d另一虚线通路至气液分离器6经制冷压缩机1的吸气端吸入，被压缩机压缩后重复上述制热换热运行。过热后的制冷剂20气体经耦合换热器3的气端口18至后级四通换向阀8的e至h虚线通路，被后级的制冷压缩机7吸入压缩，经压缩排出的高温气体经后级四通换向阀8的f至g另一虚线通路至室内机空气换热器9、10、11，向室内放热采暖，冷凝放热后的液体经膨胀阀12、13、14节流后返回耦合换热器3的体供液端口19，蒸发吸收换热管15的冷凝热继续重复上述制热运行。

本系统采用双级同时运行，可满足一般环境气温和超低温环境下的高效采暖运行。

实施例2：

图3给出了一种可单级独立制冷、制热和双级制热运行的超低温多机分体式风能热泵空调的系统结构示意图。

该超低温多机分体式风能热泵空调，由前级超低温热泵装置和后级超高温热泵装置两级构成，所述的前级超低温热泵装置和后级超高温热泵装置的耦合由蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3构成，所述的耦合换热器3包括盛放制冷剂的密闭容器21、制冷剂20和装配于容器内的换热管15，所述的密闭容器21上部设置有一个气端口18，且其下部设置有两个供液端口19、22，所述换热管15用于与前级超低温热泵装置连接组成前级循环换热回路，所述的气端口18和供液端口19、22用于与后级超高温热泵装置连接组成后级循环换热回路。所述前级超低温热泵装置包括前级制冷压缩机1、前级四通换向阀2、蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3、前级膨胀阀4、室外机空气换热器5、气液分离器6；所述的后级超高温热泵装置包括后级制冷压缩机7、止回阀23、24、后级四通换向阀8、室内机空气换热器9、10、11、后级膨胀阀12、13、14、制冷剂液泵25构成，所述的耦合换热器3的换热管15的一端口16与前级四通换向阀2的端口c连接，另一端口17依次连接前级膨胀阀4、室外机空气换热器5与前级四通换向阀2的端口a，所述前级四通换向阀2的端口b和端口d之间依次连接有前级制冷压缩机1和气液分离器6；蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3的气端口18与后级制冷压缩机7的吸气端相连接，后级制冷压缩机7的排气端与止回阀23的一端相连接，止回阀23的另一端依次连接室内机空气换热器9、10、11的一端和后级四通换向阀8的端口g、室内机空气换热器9、10、11另一端连接后级膨胀阀12、13、14与后级四通换向阀8端口e，后级四通换向阀8端口h与耦合换热器3供液端口19相连接，后级四通换向阀8端口f依次与止回阀24、制冷剂液泵25和耦合换热器3的供液端口22相连接。

图3前级超低温热泵装置与图2前级超低温热泵装置工作原理完全相同，不再重复，只对后级超高温热泵装置的工作过程进行讲述。

夏季制冷时，当气温低于30℃时，由前级超低温热泵单级制冷运行，换热管15此时是前级超低温热泵的蒸发器的蒸发管，蒸发吸收制冷剂20中的热量，过冷的液体20由供液端口22经制冷剂液泵25、止回阀24经后级四通换向阀8的端口f至端口e，经后级膨胀阀12、13、14节流后至室内机空气换热器9、10、11蒸发吸收室内空气热量而制冷，气体经后级四通换向阀8的端口g至端口h返回耦合换热器3的供液端口19，与制冷剂20混合后继续被换热管15冷却，再由制冷剂液泵25重复上述单级制冷空调运行。

冬季当室外气温≥0℃以上时，由前级超低温单级制热运行，换热管15为冷凝放热管，将冷凝热释放给制冷剂20，过热的制冷剂20由制冷剂液泵25、止回阀24经后级四通换向阀8的端口f至端口g经室内机空气换热器9、10、11向室内空气放热采暖运行，冷凝后的液体经后级膨胀阀12、13、14节流后经后级四通换向阀8的端口e至端口h返回供液端口19继续被换热管加热，过热制冷剂20继续由制冷剂液泵25重复上述单级制热运行。

冬季当室外气温≤0℃以下时，由后级制冷压缩机7与前级制冷压缩机1组成两级制热运行。后级制冷压缩机7排气经止回阀23至室内机空气换热器9、10、11向室内空气放热，冷凝后的制冷剂经后级膨胀阀12、13、14节流后经后级四通换向阀8的端口e至端口h，经供液端口19进入耦合换热器3继续被换热管15加热，过热气体经气端口18至后级制冷压缩机7的吸气端，经压缩后继续重复上述双级制热运行。

实施例3：

图4给出了另一种可单级独立、双级同时运行的超低温多机分体式风能热泵空调的系统结构示意图。

该超低温多机分体式风能热泵空调，由前级超低温热泵装置和后级超高温热泵装置两级构成，所述的前级超低温热泵装置和后级超高温热泵装置的耦合由蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3构成，所述的耦合换热器3包括盛放制冷剂的密闭容器21、制冷剂20和装配于容器内的换热管15，所述的密闭容器21上部设置有一个气端口18，且其下部设置有两个供液端口19、22，所述换热管15用于与前级超低温热泵装置连接组成前级循环换热回路，所述的气端口18和供液端口19、22用于与后级超高温热泵装置连接组成后级循环换热回路。前级超低温热泵装置包括前级制冷压缩机1、前级四通换向阀2、蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3、前级膨胀阀4、室外机空气换热器5、气液分离器6；所述的后级超高温热泵装置包括后级制冷压缩机7、止回阀23、24、后级四通换向阀8、室内机空气换热器9、10、11、后级膨胀阀12、13、14、制冷剂液泵25和制冷剂液泵四通换向阀26；所述的耦合换热器3的换热管15的一端口16与前级四通换向阀2的端口c相连接，另一端口17依次连接前级膨胀阀4、室外机空气换热器5与前级四通换向阀2的a端，所述的前级四通换向阀2的端口b和端口d之间依次连接有前级制冷压缩机1和气液分离器6；蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3的气端口18与后级四通换向阀8的端口e相连接，后级四通换向阀8的端口h和端口f之间依次连接后级制冷压缩机7和止回阀23，后级四通换向阀8的端口g依次与制冷剂液泵四通换向阀26的端口k和室内机空气换热器9、10、11的一端相连接，室内机空气换热器9、10、11另一端与后级膨胀阀12、13、14的一端相连接，后级膨胀阀12、13、14的另一端与耦合换热器3的供液端口19相连接，制冷剂液泵四通换向阀26的端口l和j之间依次连接制冷剂液泵25和止回阀24，制冷剂液泵四通换向阀26的端口i与耦合换热器3的供液端口22相连接。

图4前级超低温热泵装置的工作原理与图2和图3一样，不作重复叙述，后级超高温热泵装置的工作原理与图2完全一样，其工作原理就不作重复讲述。制冷剂液泵25构成的运行回路与图3液泵25原理一样，也不作叙述了。

实施例4：

图5给出了另一种可单级独立、双级同时运行的超低温多机分体式风能热泵空调的系统结构示意图。

该超低温多机分体式风能热泵空调，由前级超低温热泵装置和后级超高温热泵装置两级构成，所述的前级超低温热泵装置和后级超高温热泵装置的耦合由蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3构成，所述的耦合换热器3包括盛放制冷剂的密闭容器21、制冷剂20和装配于容器内的换热管15，所述的密闭容器21上部设置有一个气端口18，且其下部设置有两个供液端口19、22，所述换热管15用于与前级超低温热泵装置连接组成前级循环换热回路，所述的气端口18和供液端口19、22用于与后级超高温热泵装置连接组成后级循环换热回路。所述前级超低温热泵装置包括前级制冷压缩机1、前级四通换向阀2、蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3、前级膨胀阀4、室外机空气换热器5、气液分离器6；所述后级超高温热泵装置包括后级制冷压缩机7、止回阀23、后级四通换向阀8、室内机空气换热器9、10、11、后级膨胀阀12、13、14、制冷剂液泵25和阀门27、28、29、30，所述耦合换热器3换热管15的一端口16与前级四通换向阀2的端口c相连接，另一端口17依次连接前级膨胀阀4、室外机空气换热器5与前级四通换向阀2的端口a，所述的前级四通换向阀2的端口b和端口d之间依次连接有前级制冷压缩机1和气液分离器6；蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器3的气端口18与后级四通换向阀8的端口e和阀门28的一端相连接，阀门28的另一端连接着室内机空气换热器9、10、11和后级四通换向阀8的g端以及阀门29的一端，室内机空气换热器9、10、11经后级膨胀阀门(12、13、14)后连接阀门27和阀门30的一端，阀门30另一端连接供液端口19，阀门27的另一端经制冷剂液泵25与供液端口22相连，后级四通换向阀8的端口h和端口f之间依次连接后级制冷压缩机7和止回阀23。

夏季制冷时，当气温低于30℃时，由前级超低温热泵单级运行制冷，阀门27、28开启，阀门29、30关闭，换热管15此时是前级超低温热泵的蒸发器的蒸发管，蒸发吸收制冷剂20中热量，过冷制冷剂20由供液端口22经制冷剂液泵25至阀门27经后级膨胀阀12、13、14节流后，至室内机空气换热器9、10、11蒸发吸收室内空气中的热量，向室内强迫循环制冷空调，气液混合状态的制冷剂经阀门28至耦合换热器3的气端口18进入耦合换热器3，混合后继续被换热管15蒸发吸热，重复上述强迫单级制冷运行。本实施例可以实现制冷剂管路加长和室内机增多的效果，使多机分体空调更具发挥其优势。

夏季当室外气温高于30℃时，后级制冷压缩机7开始运行，阀门27、28、29关闭，阀门30开启，液泵25停止运行。制冷剂20经供液端口19经阀门30至膨胀阀12、13、14节流后至室内机空气换热器9、10、11蒸发吸收室内空气热量，气体经四通换向阀8的端口g至h，被后级制冷压缩机7吸入，后级制冷压缩机7的排气经止回阀23至四通换向阀8的端口f至e经气端口18进入耦合换热器3冷凝放热，并重复上述循环实现双级制冷运行。

冬季采暖时，当冬季室外气温≥0℃，后级制冷压缩机7停止运行，由前级低温热泵单级运行，阀门27、28关闭，阀门29、30开启，过热的制冷剂20经供液端口22经液泵25至阀门29至室内机空气换热器9、10、11向室内供热采暖，放热后的制冷剂经膨胀阀12、13、14节流后，经阀门30至供液端口19返回耦合换热器3继续被换热管15加热，吸热后的制冷剂20继续由供液端口22至液泵25重复上述强迫供热循环。

冬季当室外气温≤0℃之后，后级制冷压缩机7运行，阀门27、28、29关闭，阀门30开启，组成双级高效制热采暖，其运行过程为：后级制冷压缩机7排气经止回阀23至后级四通换向阀8端口f至端口g，经室内机空气换热器9、10、11向室内空气放热采暖运行，冷凝后的液体经后级膨胀阀12、13、14节流后至阀门30由供液端口19返回耦合换热器3，继续被换热管15加热，过热的气体经气端口18至四通换向阀8的端口e至端口h至后级制冷压缩机7的吸气端，被压缩机7吸入继续压缩重复上述双级制热运行。

以上给出了本发明的4个实施例，所组成的空调系统具有单级运行和/或双机运行功能，当室外气温升至0℃以上时，由双级运行变为单级运行，并采用了制冷剂液体经液泵强迫在室内机内循环，其循环量约为制冷剂蒸发量的4～6倍，因此沸腾放热系数较高，而且制冷剂不易积存在室内机内，具有更高的能效比。

本发明超低温多机分体式风能热泵空调的蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器也适应构成室内机为一台式的家用超低温分体式空调器或多台室内机大型商用风能热泵空调。

Claims

1.一种超低温多机分体式风能热泵空调，其特征在于：由前级超低温热泵装置和后级超高温热泵装置两级构成，所述的前级超低温热泵装置和后级超高温热泵装置的耦合由蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器(3)构成，所述的耦合换热器(3)包括盛放制冷剂的密闭容器(21)、制冷剂(20)和装配于容器内的换热管(15)，所述的密闭容器(21)上部设置有至少一个气端口(18)且其下部设置有至少一个供液端口(19)，所述换热管(15)用于与前级超低温热泵装置连接组成前级循环换热回路，所述的气端口(18)和供液端口(19)用于与后级超高温热泵装置连接组成后级循环换热回路。

2.根据权利要求1所述的一种超低温多机分体式风能热泵空调，其特征在于：所述的蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器(3)的密闭容器(21)采用立式或卧式结构。

3.根据权利要求1所述的一种超低温多机分体式风能热泵空调，其特征在于：所述蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器(3)具有两个供液端口(19、22)。

4.根据权利要求1所述的一种超低温多机分体式风能热泵空调，其特征在于：所述密闭容器可以是多个容器经管路组合而成。

5.根据权利要求1所述的一种超低温多机分体式风能热泵空调，其特征在于：前级超低温热泵装置包括前级制冷压缩机(1)、前级四通换向阀(2)、蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器(3)、前级膨胀阀(4)、室外机空气换热器(5)、气液分离器(6)；所述后级超高温热泵装置包括后级制冷压缩机(7)、后级四通换向阀(8)、室内机空气换热器(9、10、11)、后级膨胀阀(12、13、14)，所述的蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器(3)的换热管(15)的一端口(16)与前级四通换向阀(2)的端口c连接，另一端口(17)依次连接前级膨胀阀(4)、室外机空气换热器(5)与前级四通换向阀(2)的端口a，所述前级四通换向阀(2)的端口b和端口d之间依次连接有前级制冷压缩机(1)和气液分离器(6)；蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器(3)的气端口(18)与后级四通换向阀(8)的端口e连接，所述后级四通换向阀(8)的端口g依次连接室内机空气换热器(9、10、11)、后级膨胀阀(12、13、14)后与供液端口(19)相连接，所述后级制冷压缩机(7)设置于后级四通换向阀(8)的端口f和端口h之间。

6.根据权利要求3所述的一种超低温多机分体式风能热泵空调，其特征在于：所述前级超低温热泵装置包括前级制冷压缩机(1)、前级四通换向阀(2)、蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器(3)、前级膨胀阀(4)、室外机空气换热器(5)、气液分离器(6)；所述的后级超高温热泵装置包括后级制冷压缩机(7)、止回阀(23、24)、后级四通换向阀(8)、室内机空气换热器(9、10、11)、后级膨胀阀(12、13、14)、制冷剂液泵(25)构成，所述的耦合换热器(3)的换热管(15)的一端口(16)与前级四通换向阀(2)的端口c连接，另一端口(17)依次连接前级膨胀阀(4)、室外机空气换热器(5)与前级四通换向阀(2)的端口a，所述前级四通换向阀(2)的端口b和端口d之间依次连接有前级制冷压缩机(1)和气液分离器(6)；蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器(3)的气端口(18)与后级制冷压缩机(7)的吸气端相连接，后级制冷压缩机(7)的排气端与止回阀(23)的一端相连接，止回阀(23)的另一端依次连接室内机空气换热器(9、10、11)的一端和后级四通换向阀(8)的端口g、室内机空气换热器(9、10、11)另一端连接后级膨胀阀(12、13、14)与后级四通换向阀(8)端口e，后级四通换向阀(8)端口h与耦合换热器(3)供液端口(19)相连接，后级四通换向阀(8)端口f依次与止回阀(24)、制冷剂液泵(25)和耦合换热器(3)的供液端口(22)相连接。

7.根据权利要求3所述的一种超低温多机分体式风能热泵空调，其特征是：前级超低温热泵装置包括前级制冷压缩机(1)、前级四通换向阀(2)、蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器(3)、前级膨胀阀(4)、室外机空气换热器(5)、气液分离器(6)；所述的后级超高温热泵装置包括后级制冷压缩机(7)、止回阀(23、24)、后级四通换向阀(8)、室内机空气换热器(9、10、11)、后级膨胀阀(12、13、14)、制冷剂液泵(25)和制冷剂液泵四通换向阀(26)；所述的耦合换热器(3)的换热管(15)的一端口(16)与前级四通换向阀(2)的端口c相连接，另一端口(17)依次连接前级膨胀阀(4)、室外机空气换热器(5)与前级四通换向阀(2)的a端，所述的前级四通换向阀(2)的端口b和端口d之间依次连接有前级制冷压缩机(1)和气液分离器(6)；蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器(3)的气端口(18)与后级四通换向阀(8)的端口e相连接，后级四通换向阀(8)的端口h和端口f之间依次连接后级制冷压缩机(7)和止回阀(23)，后级四通换向阀(8)的端口g依次与制冷剂液泵四通换向阀(26)的端口k和室内机空气换热器(9、10、11)的一端相连接，室内机空气换热器(9、10、11)另一端与后级膨胀阀(12、13、14)的一端相连接，后级膨胀阀(12、13、14)的另一端与耦合换热器(3)的供液端口(19)相连接，制冷剂液泵四通换向阀(26)的端口l和j之间依次连接制冷剂液泵(25)和止回阀(24)，制冷剂液泵四通换向阀(26)的端口i与耦合换热器(3)的供液端口(22)相连接。

8.根据权利要求3所述的一种超低温多机分体式风能热泵空调，其特征在于：所述前级超低温热泵装置包括前级制冷压缩机(1)、前级四通换向阀(2)、蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器(3)、前级膨胀阀(4)、室外机空气换热器(5)、气液分离器(6)；所述后级超高温热泵装置包括后级制冷压缩机(7)、止回阀(23)、后级四通换向阀(8)、室内机空气换热器(9、10、11)、后级膨胀阀(12、13、14)、制冷剂液泵(25)和阀门(27、28、29、30)，所述耦合换热器(3)换热管(15)的一端口(16)与前级四通换向阀(2)的端口c相连接，另一端口(17)依次连接前级膨胀阀(4)、室外机空气换热器(5)与前级四通换向阀(2)的端口a，所述的前级四通换向阀(2)的端口b和端口d之间依次连接有前级制冷压缩机(1)和气液分离器(6)；蒸发、冷凝、储液、气液分离式耦合换热器(3)的气端口(18)与后级四通换向阀(8)的端口e和阀门(28)的一端相连接，阀门(28)的另一端连接着室内机空气换热器(9、10、11)和后级四通换向阀(8)的g端以及阀门(29)的一端，室内机空气换热器(9、10、11)经后级膨胀阀门(12、13、14)后连接阀门(27)和阀门(30)的一端，阀门(30)另一端连接供液端口(19)，阀门(27)的另一端经制冷剂液泵(25)与供液端口(22)相连，后级四通换向阀(8)的端口h和端口f之间依次连接后级制冷压缩机(7)和止回阀(23)。

9.根据权利要求1至8所述的任一种超低温多机分体式风能热泵空调，其特征在于：所述制冷压缩机均为变频控制压缩机。

10.根据权利要求1至8所述的任一种超低温多机分体式风能热泵空调，其特征在于：所述的膨胀阀(4、12、13、14)为电子膨胀阀，所述阀门(27、28、29、30)为电动阀或气动阀。