CN102778079A - 太阳能喷射与双级压缩联合热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能喷射与双级压缩联合热泵系统，该系统由太阳能喷射系统和双级蒸汽压缩系统组成，其中太阳能喷射系统由集热系统和喷射系统组成，双级蒸汽压缩系统由一级蒸汽压缩系统和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统组成。在太阳能充足的情况下，采用太阳能喷射系统与一级蒸汽压缩系统的复叠式循环方案；在太阳能不能完全满足系统运行的情况下，采用太阳能喷射系统与一级蒸汽压缩系统的复叠式循环和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统同时运行方案；在没有太阳能的情况下，采用室外侧双级蒸汽压缩辅助系统运行方案。本发明能够实现太阳能高效利用、系统整体运行效率高、低GWP环境友好、能够根据不同的运行模式快速切换。

Description

太阳能喷射与双级压缩联合热泵系统

技术领域

本发明涉及一种热泵系统，更具体的说，是涉及一种太阳能喷射与压缩联合热泵系统。

背景技术

太阳能是一种取之不尽、用之不竭而又没有污染的超洁净可再生能源。在当前石油价格较高、全球变暖加剧的情况下，开发和利用这种可再生能源意义十分重大。利用太阳能完全替代或部分替代常规能源驱动热泵系统，是当前国内外节约能源，缓解能源危机的重要手段，正日益受到世界各国的重视。在1999年召开的世界太阳能大会上就有专家认为，当代世界太阳能科技发展有两大基本趋势，一是光电与光热结合，二是太阳能与建筑的结合作为建筑的冷热源。专家们公认，太阳能是未来人类最适合、最安全、最理想的替代能源，目前太阳能利用转化率约为10%一12%，太阳能的开发利用潜力巨大。

利用太阳能驱动热泵系统对节约常规能源，保护自然环境具有十分重要的意义，太阳能热泵与常规热泵空调相比，具有季节适应性好、绿色环保等优点。太阳能热泵系统以太阳能作为驱动能源，该部分热能又可以视为无偿的，其社会效益和环保意义明显；太阳能热泵系统可以将夏季制冷、冬季采暖和其它季节提供热水结合起来，显著地提高了太阳能系统的利用率和经济性等优点。

太阳能热泵系统在制冷工况下通常有三种方式，太阳能驱动的喷射式制冷、吸收式制冷及吸附式制冷。太阳能喷射式制冷作为其中的一种制冷方式，其应用前景最为明朗，该种制冷方式能够缓解能源短缺和解决环境问题,而且结构简单、安装方便、维护费用低、工作稳定可靠,具有广阔的发展前景。

20世纪70年代，随着能源和环境问题的日益突出，利用和回收废/余热、可再生能源成为了一个重要的课题。在这个过程中，使用氟里昂制冷剂的喷射制冷机又重新引起了人们的关注。由于使用了比容小的氟利昂作为制冷剂，因此可以有效地降低设备的体积，并且可以使用温度更低的热源，而系统效率也得到了改善。随后，许多学者如Kakabaev等(1966)、Anderson等(1975)、Wilbur等(1976)、Stchetinina等(1987)、Korres等(1959)、Petrenko等(1992)、Eames等(1995)、Lallemand等(1995)、Sun等(1996)、Dorantes等(1996)、Huang等(1998)、Nguyen等（2001）、Khattab等（2002）、Pridasawas等（2004）、Alexis等（2005）、Vidal等（2006）、YaPici等（2007）、Ersoy等（2007）、Yapici等（2008）、Meye等（2009）、Latra等（2009）先后对氟里昂喷射制冷系统开展了一系列的研究，研究了各种氟利昂类制冷剂的系统特性，了解了氟里昂喷射系统的系统性能随发生温度、蒸发温度和冷凝温度等参数的变化规律以及喷射器的临界特性等。

虽然国内外学者在太阳能喷射制冷等方面进行了大量的工作，取得了一定的成绩，但是单一太阳能喷射制冷的制冷能力有限，其能量利用的经济性也较低。因此，人们进行了许多喷射制冷与其它制冷形式的复合研究，复合形式主要有喷射/压缩增压器复合形式，喷射/压缩中冷器复合形式，喷射/吸收复合形式以及喷射/吸附复合形式等几种。吸收制冷与吸附制冷系统本身结构较复杂，如果再考虑与喷射系统进行复合，为建筑供冷的可能性较小，况且，现在建筑用空调大部分是电压缩制冷系统，喷射/压缩的复合形式容易实现对己有空调生产线改动不大情况下的新机组批量生产，更具现实意义。

2004年Jorge等对压缩/喷射制冷之中冷器系统进行了详细的建模分析，并用实验数据对计算模型进行了验证。1997年Sun提出了一种全新的喷射/压缩复合系统，其中太阳能集热装置就是喷射制冷系统的发生器，从冷凝器出来的制冷剂经过工质泵和换热器(该换热器主要回收部分冷凝热)直接进入太阳能集热装置，复合系统中喷射蒸发器作为电压缩的冷凝器进行运行，该系统仅是增加了一个换热器，其中，喷射制冷系统中以水作为制冷剂，电压缩系统以1,1,1,2四氟乙烷（R134a）作为制冷剂，文中给出了喷射器详细的设计计算，研究了蒸发温度和发生温度改变时的系统性能以及喷射系数的变化情况，研究表明，同常规电压缩系统相比，同样制冷量情况下，该复合系统可以节能50%以上，该系统的特点是运动部件少，维护费用低。田琦提出了一种新型的喷射/压缩复合系统。该系统在喷射制冷系统的蒸发器与喷射器之间设置了一个变速压缩机，克服了上述复合系统的缺陷，实现了系统的连续制冷，可以实现喷射系统单独运行和当太阳辐射不能满足需要时的电压缩系统单独运行。但是，该系统不能实现太阳能喷射系统与电压缩系统的同时运行制冷，进行系统设计时，太阳能集热面积就会很大，而且两个系统的工作原理不同，当共用一套蒸发器和冷凝器时，就会对运行控制策略提出高的要求，进而产生较高的运行控制费用。当太阳能喷射系统不能单独满足建筑物空调负荷要求时，就只能借助于电压缩制冷系统，太阳能喷射制冷则处于停止状态，造成太阳能的无谓浪费。

综上所述，目前太阳能喷射与压缩联合系统还存在较大问题，系统的形式还很不完善，在很大程度上造成了太阳能资源的浪费。此外随着制冷剂替代的不断进行，常规的喷射系统已经不能够满足制冷工质的发展要求，目前低温室效应势（GWP）工质的不断兴起也为太阳能喷射制冷注入了新的活力，例如2,3,3,3四氟丙烯(HFO1234yf)和1,3,3,3四氟丙烯(HFO1234ze)的应用，其性能与R134a相似，对比R134a在喷射系统中的应用，可知其应用前景较好。

发明内容

本发明要解决的是现有太阳能喷射与压缩联合系统所存在的技术问题，提供一种能够连续运行、充分利用太阳能和高效节能的太阳能喷射与双级压缩联合热泵系统，该系统可以根据不同的太阳能负荷提供不同的运行方案。在太阳能充足的情况下，采用太阳能喷射系统与常规蒸汽压缩系统的复叠式循环方案；在太阳能不能完全满足系统运行的情况下，采用太阳能喷射系统与蒸汽压缩系统的复叠式制冷循环和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统同时运行方案；在没有太阳能的情况下，采用室外侧双级蒸汽压缩辅助系统运行方案。

在实现系统连续、稳定和高效运行的前提下，通过双级压缩和单级压缩同时运行，实现根据冷凝压力确定压缩机压缩比，以此达到节能运行的效果。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种太阳能喷射与双级压缩联合热泵系统，该系统由太阳能喷射系统和双级蒸汽压缩系统组成；

所述太阳能喷射系统由集热系统和喷射系统组成，所述集热系统由太阳能集热器和发生器组成，所述太阳能集热器的出口与发生器的集热系统侧入口连接，所述发生器的集热系统侧出口与太阳能集热器的入口连接；所述喷射系统由工质泵、喷射器、冷凝器、第一电磁阀、第一膨胀阀和第一换热器组成，所述发生器的喷射系统侧出口与喷射器的高压入口连接，所述喷射器出口与冷凝器入口连接，所述冷凝器出口与第一电磁阀入口连接，所述第一电磁阀出口分别与工质泵入口和第一膨胀阀入口连接，所述工质泵出口与发生器的喷射系统侧入口连接，所述第一膨胀阀出口与第一换热器的喷射系统侧一端连接，所述第一换热器的喷射系统侧另一端与喷射器的低压入口连接；

所述双级蒸汽压缩系统由一级蒸汽压缩系统和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统组成，所述一级蒸汽压缩系统与所述太阳能喷射系统构成复叠式循环系统，所述一级蒸汽压缩系统由第一换热器、第二膨胀阀、第二换热器、第一四通换向阀、单向阀和第一压缩机组成，其中第一四通换向阀的左端口和上端口或下端口连通、右端口和上端口或下端口连通，所述第一换热器的一级蒸汽压缩系统侧一端与第二膨胀阀的一端连接，所述第二膨胀阀的另一端分别与第二换热器的一端和第三膨胀阀的一端连接；所述第二换热器的另一端与第一四通换向阀的左端口连接，所述第一四通换向阀的上端口与单向阀连接，所述单向阀分别与第三电磁阀的一端和第一压缩机的入口连接，所述第一压缩机的出口分别与第一四通换向阀的下端口和第二电磁阀的一端连接，所述第一四通换向阀的右端口与第一换热器的一级蒸汽压缩系统侧另一端连接；

所述室外侧双级蒸汽压缩辅助系统由第二换热器、第一四通换向阀、单向阀、第一压缩机、第二电磁阀、第三电磁阀、第二四通换向阀、第二压缩机、第三换热器和第三膨胀阀组成，其中第二四通换向阀的左端口和上端口或下端口连通、右端口和上端口或下端口连通，所述第二电磁阀的另一端分别与第三电磁阀的另一端和第二四通换向阀的左端口连接，所述第二四通换向阀的下端口与第二压缩机的入口连接，所述第二压缩机的出口与第二四通换向阀的上端口连接，所述第二四通换向阀的右端口与第三换热器的一端连接，所述第三换热器的另一端与第三膨胀阀的另一端连接。

所述冷凝器、所述第二换热器和所述第三换热器为风冷式换热器或者水冷式换热器。

所述冷凝器、所述第二换热器和所述第三换热器为普通换热器或微通道换热器。

所述第一换热器为套管式换热器、板式换热器或者微通道换热器。

所述太阳能喷射系统循环采用的工质为2,3,3,3四氟丙烯或1,3,3,3四氟丙烯。

所述双级蒸汽压缩系统循环采用的工质为1,1,1,2四氟乙烷、二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷混合物、一氟乙烷、丙烷或丙烯。

本发明的有益效果是：

（一）本发明的太阳能喷射与压缩联合热泵系统通过控制电磁阀的启闭实现不同太阳能负荷下的系统切换，从而使空间制冷和供热过程连续。

（二）本发明的太阳能喷射与压缩联合热泵系统可以在太阳能不足时，太阳能喷射系统与一级蒸汽压缩系统的复叠式制冷循环和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统同时运行，此时第一级压缩机和第二级压缩机分别运行在不同的压缩比下，实现压缩机高效运行，提高系统效率。

（三）本发明的太阳能喷射与压缩联合热泵系统通过两个四通换向阀实现两个压缩机工作方向的快速切换，使系统控制简单方便。

（四）本发明的太阳能喷射与压缩联合热泵系统中，太阳能喷射循环采用新型低GWP工质，在实现系统高效运行的同时，使得系统更加绿色环保。

（五）本发明的太阳能喷射与压缩联合热泵系统将太阳能作为清洁能源充分利用，实现了与现有热泵系统的有机组合。

附图说明

图1是本发明所提供的太阳能喷射与压缩联合热泵系统的原理图；

图2是本发明在制冷工况下采用太阳能喷射系统与一级蒸汽压缩系统复叠循环的方案原理图；

图3是本发明在制冷工况下采用太阳能喷射系统与一级蒸汽压缩系统复叠循环和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统同时运行的方案原理图；

图4是本发明在制冷工况下采用室外侧双级蒸汽压缩辅助系统运行的方案原理图；

图5是本发明在供热工况下采用太阳能喷射系统与一级蒸汽压缩系统复叠循环的方案原理图；

图6是本发明在供热工况下采用太阳能喷射系统与一级蒸汽压缩系统复叠循环和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统同时运行的方案原理图；

图7是本发明在供热工况下采用室外侧双级蒸汽压缩辅助系统运行的方案原理图。

其中：实线表示开启管路，虚线表示关闭管路；

图中：1，太阳能集热器；2，发生器；3，工质泵；4，喷射器；5，冷凝器；6，第一电磁阀；7，第一膨胀阀；8，第一换热器；9，第二膨胀阀；10，第二换热器；11，第一四通换向阀；12，第一压缩机；13，第二电磁阀；14，第三电磁阀；15，第二四通换向阀；16，第二压缩机；17，第三换热器；18，第三膨胀阀；19，单向阀。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本实施例披露了一种太阳能喷射与双级压缩联合热泵系统，该系统由太阳能喷射系统和双级蒸汽压缩系统组成。

太阳能喷射系统由集热系统和喷射系统组成。

集热系统由太阳能集热器1和发生器2组成。太阳能集热器1的出口与发生器2的集热系统侧入口连接，发生器2的集热系统侧出口与太阳能集热器1的入口连接，从而构成循环。

喷射系统由工质泵3、喷射器4、冷凝器5、第一电磁阀6、第一膨胀阀7和第一换热器8组成。其中，冷凝器5可以为风冷式换热器或者水冷式换热器，其结构形式可以为普通换热器或微通道换热器。其中，第一换热器8的结构形式可以为套管式换热器、板式换热器或者微通道换热器。

发生器2的喷射系统侧出口与喷射器4的高压入口连接，喷射器4出口与冷凝器5入口连接，冷凝器5出口与第一电磁阀6入口连接，第一电磁阀6出口分别与工质泵3入口和第一膨胀阀7入口连接，工质泵3出口与发生器2的喷射系统侧入口连接，第一膨胀阀7出口与第一换热器8的喷射系统侧一端连接，第一换热器8的喷射系统侧另一端与喷射器4的低压入口连接，从而构成循环。

太阳能喷射系统循环采用新型环保低GWP工质，例如2,3,3,3四氟丙烯（HFO1234yf）或1,3,3,3四氟丙烯(HFO1234ze)。

双级蒸汽压缩系统由一级蒸汽压缩系统和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统组成，一级蒸汽压缩系统与太阳能喷射系统构成复叠式循环系统。

一级蒸汽压缩系统由第一换热器8、第二膨胀阀9、第二换热器10、第一四通换向阀11、单向阀19和第一压缩机12组成。其中，第一四通换向阀11的左端口可以分别与上端口或下端口连通、右端口也可以分别与上端口和下端口连通，但左端口和右端口不相通，上端口和下端口不相通；并且左端口不能同时与上端口或下端口连通，右端口不能同时与上端口或下端口连通。其中，第二换热器10可以为风冷式换热器或者水冷式换热器，其结构形式可以为普通换热器或微通道换热器。

第一换热器8的一级蒸汽压缩系统侧一端与第二膨胀阀9的一端连接，第二膨胀阀9的另一端分别与第二换热器10的一端和第三膨胀阀18的一端连接。第二换热器10的另一端与第一四通换向阀11的左端口连接，第一四通换向阀11的上端口与单向阀19连接，单向阀19分别与第三电磁阀14的一端和第一压缩机12的入口连接，第一压缩机12的出口分别与第一四通换向阀11的下端口和第二电磁阀13的一端连接，第一四通换向阀11的右端口与第一换热器8的一级蒸汽压缩系统侧另一端连接，从而构成循环。

室外侧双级蒸汽压缩辅助系统由第二换热器10、第一四通换向阀11、第一压缩机12、第二电磁阀13、第三电磁阀14、第二四通换向阀15、第二压缩机16、第三换热器17和第三膨胀阀18组成。其中，第二四通换向阀15的的左端口可以分别与上端口或下端口连通、右端口也可以分别与上端口和下端口连通，但左端口和右端口不相通，上端口和下端口不相通；并且左端口不能同时与上端口或下端口连通，右端口不能同时与上端口或下端口连通。其中，第三换热器17可以为风冷式换热器或者水冷式换热器，其结构形式可以为普通换热器或微通道换热器。

第二换热器10的另一端与第一四通换向阀11的左端口连接，第一四通换向阀11的上端口与单向阀19连接，单向阀19分别与第三电磁阀14的一端和第一压缩机12的入口连接，第一压缩机12的出口分别与第一四通换向阀11的下端口和第二电磁阀13的一端连接，第二电磁阀13的另一端分别与第三电磁阀14的另一端和第二四通换向阀15的左端口连接。第二四通换向阀15的下端口与第二压缩机16的入口连接，第二压缩机16的出口与第二四通换向阀15的上端口连接。第二四通换向阀15的右端口与第三换热器17的一端连接，第三换热器17的另一端与第三膨胀阀18的另一端连接，从而构成循环。

双级蒸汽压缩系统采用新型环保工质或者自然工质，例如1,1,1,2四氟乙烷（R134a）、二氟甲烷（R32）、二氟甲烷和五氟乙烷混合物（R410A）、一氟乙烷（R161）、丙烷（R290）或丙烯（R1270）。

本发明新型所提供的太阳能喷射与压缩联合热泵系统的的工作原理如下：

在太阳能充足的情况下，采用太阳能喷射系统与一级蒸汽压缩系统的复叠式循环方案；在太阳能不能完全满足系统运行的情况下，采用太阳能喷射系统与一级蒸汽压缩系统的复叠式循环和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统同时运行方案；在没有太阳能的情况下，采用室外侧双级蒸汽压缩辅助系统运行方案。

（一）制冷工况

A．在太阳能充足的情况下，如图2所示，第一电磁阀6开启，第二电磁阀13和第三电磁阀14关闭，采用太阳能喷射系统与一级蒸汽压缩系统复叠循环方案。

太阳能喷射式系统循环由两个系统循环组成：一个是集热系统循环，由集热器1和发生器2组成；另一个是喷射系统循环，由发生器2、喷射器4、冷凝器5、第一电磁阀6、第一膨胀阀7、第一换热器8和工质泵3组成。

经太阳能集热器1加热后的高温流体，进入发生器2进行热量交换，变为低温流体，然后再进入太阳能集热器1吸收太阳能变为高温流体，完成集热系统循环。喷射循环中的制冷剂液体在发生器2中与太阳能集热器1产生的高温流体进行热交换并气化变成蒸汽。蒸汽流经喷射器4中的缩放喷嘴，压力降低、流速增加，成为超音速流，由此形成低压抽吸第一换热器8中的蒸汽。两股蒸汽混合后，经过喷射器的扩压段，离开喷射器；排出喷射器的蒸汽在冷凝器5中冷凝为液体。冷凝器5出口的液体经第一电磁阀6分为两路，一路经过第一膨胀阀7进入第一换热器8，进行蒸发换热；另一路经由工质泵3增压后进入发生器2，进行热量交换。至此，制冷工况下的太阳能喷射循环完成。

在一级蒸汽压缩系统中，经第一换热器8后的一级蒸汽压缩系统中的工质变为高温高压液态制冷剂，经第二膨胀阀9节流降压变为低温低压液态制冷剂进入第二换热器10蒸发换热，为供冷空间提供冷量。蒸发换热后的气态工质经第一四通换向阀11和单向阀19进入第一压缩机12，经压缩后的低温气态制冷剂变为高温高压气态制冷剂，而后进入第一换热器8进行能量交换，变为高温高压液态制冷剂，完成制冷工况下的蒸汽压缩系统循环，实现空间供冷。

B．在太阳能不能完全满足系统运行的情况下，如图3所示，第一电磁阀6和第二电磁阀13开启，第三电磁阀14关闭，采用太阳能喷射系统与一级蒸汽压缩系统的复叠式制冷循环和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统同时运行方案。

太阳能喷射式系统循环由两个系统循环组成：一个是集热系统循环，由集热器1和发生器2组成；另一个是喷射系统循环，由发生器2、喷射器4、冷凝器5、第一电磁阀6、第一膨胀阀7、第一换热器8和工质泵3组成。

经太阳能集热器1加热后的高温流体，进入发生器2进行热量交换，变为低温流体，然后再进入太阳能集热器1吸收太阳能变为高温流体，完成集热系统循环。喷射系统循环中的制冷剂液体在发生器2中与太阳能集热器1产生的高温流体进行热交换并气化变成蒸汽。蒸汽流经喷射器4中的缩放喷嘴，压力降低、流速增加，成为超音速流，由此形成低压抽吸第一换热器8中的蒸汽。两股蒸汽混合后，经过喷射器4的扩压段，离开喷射器4；排出喷射器4的蒸汽在冷凝器5中冷凝为液体。出冷凝器5的液体经第一电磁阀6分为两路，一路经过第一膨胀阀7进入第一换热器8，进行蒸发换热；另一路经由工质泵3增压后进入发生器2，进行热量交换。至此，制冷工况下的太阳能喷射循环完成。

在一级蒸汽压缩系统中，经第一换热器8后的一级蒸汽压缩系统工质变为高温高压液态制冷剂，经第二膨胀阀9节流降压变为低温低压液态制冷剂与来自第三膨胀阀18的低温低压液态制冷剂汇合，进入第二换热器10蒸发换热，为供冷空间提供冷量。蒸发换热后的气态工质经第一四通换向阀11和单向阀19进入第一压缩机12，经压缩后的低温气态制冷剂变为高温高压气态制冷剂分为两路，其中一路经第一四通换向阀11进入第一换热器8进行能量交换，变为高温高压液态制冷剂，完成制冷工况下的蒸汽压缩系统循环。另一路经第二电磁阀13和第二四通换向阀15进入第二压缩机16进行压缩，第二压缩机16的出口与第二四通换向阀15的上端连接，经第二四通换向阀15的右端进入第三换热器17进行冷凝，变为高温高压液态制冷剂，而后经第三膨胀阀18节流降压为低温低压液态制冷剂与来自第二膨胀阀9的液态制冷剂汇合，进入第二换热器10进行蒸发换热为空间提供冷量，完成制冷工况下的室外侧蒸汽压缩辅助系统循环。

C．在没有太阳能的情况下，如图4所示，第二电磁阀13开启，第一电磁阀6和第三电磁阀14关闭，第二膨胀阀9完全关闭，采用室外侧双级蒸汽压缩辅助系统运行方案。

在第二换热器10进行蒸发吸热后的低温低压气态制冷剂经第一四通换向阀11和单向阀19进入第一压缩机12，经压缩后的低温气态制冷剂变为高温高压气态制冷剂，经第二电磁阀13和第二四通换向阀15的左端口进入第二压缩机16进行压缩，第二压缩机16的出口与第二四通换向阀15的上端口连接，经第二四通换向阀15的右端口进入第三换热器17进行冷凝，变为高温高压液态制冷剂，而后经第三膨胀阀18节流降压为低温低压液态制冷剂，进入第二换热器10进行蒸发换热，完成制冷工况下的室外侧蒸汽压缩辅助系统循环。

（2）供热工况

A．在太阳能充足的情况下，如图5所示，第一电磁阀6、第二电磁阀13和第三电磁阀14关闭，采用太阳能喷射系统与一级蒸汽压缩系统复叠循环方案。

太阳能喷射式系统循环由两个系统循环组成：一个是集热系统循环，由集热器1和发生器2组成；另一个是喷射系统循环，由发生器2、喷射器4、冷凝器5、第一电磁阀6、第一膨胀阀7、第一换热器8和工质泵3组成。

经太阳能集热器1加热后的高温流体，进入发生器2进行热量交换，变为低温流体，然后再进入太阳能集热器1吸收太阳能变为高温流体，完成集热系统循环。喷射循环中的制冷剂液体在发生器2中与太阳能集热器1产生的高温流体进行热交换并气化变成蒸汽。蒸汽流由喷射器4的高压口端经低压口端进入第一换热器8，此时喷射器4已不存在喷射作用。蒸汽在第一换热器8中进行凝结换热变为液态制冷剂，流经完全打开的第一膨胀阀7，而后流体经工质泵3进入发生器2继续蒸发吸热，完成供热工况下的喷射循环。在常规蒸汽压缩系统中，经第一换热器8后的一级蒸汽压缩系统中的工质变为低温低压气态制冷剂，经第一四通换向阀11和单向阀19进入第一压缩机12，压缩后低温低压气态制冷剂变为高温高压气态制冷剂，经第一四通换向阀11进入第二换热器10，对空间进行供热，制冷剂变为高温高压液态制冷剂后经第二膨胀阀9进行节流降温降压，最后流入第一换热器8继续蒸发吸热，完成供热工况下的蒸汽压缩循环。

B．在太阳能不能完全满足系统运行的情况下，如图6所示，第一电磁阀6和第二电磁阀13关闭，第三电磁阀14开启，采用太阳能喷射系统与一级蒸汽压缩系统的复叠式制冷循环和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统同时运行方案。

太阳能喷射式系统循环由两个系统循环组成：一个是集热系统循环，由集热器1和发生器2组成；另一个是喷射系统循环，由发生器2、喷射器4、冷凝器5、第一电磁阀6、第一膨胀阀7、第一换热器8和工质泵3组成。

经太阳能集热器1加热后的高温流体，进入发生器2进行热量交换，变为低温流体，然后再进入太阳能集热器1吸收太阳能变为高温流体，完成太阳能集热器子循环；喷射循环中的制冷剂液体在发生器2中与太阳能集热器1产生的高温流体进行热交换并气化变成蒸汽。蒸汽流由喷射器4的高压口端经低压口端进入第一换热器8，此时喷射器4已不存在喷射作用。蒸汽在第一换热器8中进行凝结换热变为液态制冷剂，流经完全打开的第一膨胀阀7，而后流体经工质泵3进入发生器2继续蒸发吸热，完成供热工况下的喷射循环。

在供热工况下，一级蒸汽压缩系统的复叠式制冷循环和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统同时的流程为：高温高压气态制冷剂经第二换热器10变为高温高压液态制冷剂，为空间供热，高温高压液态制冷剂流经换热器二后分为两路，其中的一路经第二膨胀阀9节流降压变为低温低压液态制冷剂，进入第一换热器8进行蒸发换热，变为低温低压气态制冷剂，经第一四通换向阀11和单向阀19，与来自第三电磁阀14的流体汇合，进入第一压缩机12并经第一压缩机12压缩后变为高温高压气态制冷剂，经第一四通换向阀11的左端口进入第二换热器10进行放热，为空间供热。从第二换热器10分出来的另一路高温高压液态制冷剂经第三膨胀阀18节流降压后进入第三换热器17进行蒸发换热，吸收室外侧热量，变为低温低压气态制冷剂，经第二四通换向阀15进入第二压缩机16，经压缩后的高温高压气态制冷剂经第二四通换向阀15，流经第三电磁阀14进入第一压缩机12，经第一压缩机12压缩后变为高温高压气态制冷剂经第一四通换向阀11进入第二换热器10进行热量交换，为空间供热，完成供热工况下一级蒸汽压缩系统的复叠式制冷循环和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统同时运行。

C．在没有太阳能的情况下，如图7所示，第三电磁阀14开启，第一电磁阀6和第二电磁阀13关闭，第二膨胀阀9完全关闭，采用室外侧双级蒸汽压缩辅助系统运行方案。

高温高压液态制冷剂经第三膨胀阀18节流降压后进入第三换热器17进行蒸发换热，吸收室外侧热量，变为低温低压气态制冷剂，经第二四通换向阀15进入第二压缩机16，经压缩后的气态制冷剂流经第二四通换向阀15与第三电磁阀14，进入第一压缩机12，气态制冷剂经第一压缩机12二次压缩后变为高温高压气态制冷剂，经第一四通换向阀11进入第二换热器10进行热量交换，为空间供热，完成室外侧蒸汽压缩辅助系统循环。

尽管上面结合附图和优选实施例对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种太阳能喷射与双级压缩联合热泵系统，其特征在于，该系统由太阳能喷射系统和双级蒸汽压缩系统组成；

所述太阳能喷射系统由集热系统和喷射系统组成，所述集热系统由太阳能集热器（1）和发生器（2）组成，所述太阳能集热器（1）的出口与发生器（2）的集热系统侧入口连接，所述发生器（2）的集热系统侧出口与太阳能集热器（1）的入口连接；所述喷射系统由工质泵（3）、喷射器（4）、冷凝器（5）、第一电磁阀（6）、第一膨胀阀（7）和第一换热器（8）组成，所述发生器（2）的喷射系统侧出口与喷射器（4）的高压入口连接，所述喷射器（4）出口与冷凝器（5）入口连接，所述冷凝器（5）出口与第一电磁阀（6）入口连接，所述第一电磁阀（6）出口分别与工质泵（3）入口和第一膨胀阀（7）入口连接，所述工质泵（3）出口与发生器（2）的喷射系统侧入口连接，所述第一膨胀阀（7）出口与第一换热器（8）的喷射系统侧一端连接，所述第一换热器（8）的喷射系统侧另一端与喷射器（4）的低压入口连接；

所述双级蒸汽压缩系统由一级蒸汽压缩系统和室外侧双级蒸汽压缩辅助系统组成，所述一级蒸汽压缩系统与所述太阳能喷射系统构成复叠式循环系统，所述一级蒸汽压缩系统由第一换热器（8）、第二膨胀阀（9）、第二换热器（10）、第一四通换向阀（11）、单向阀（19）和第一压缩机（12）组成，其中第一四通换向阀（11）的左端口和上端口或下端口连通、右端口和上端口或下端口连通，所述第一换热器（8）的一级蒸汽压缩系统侧一端与第二膨胀阀（9）的一端连接，所述第二膨胀阀（9）的另一端分别与第二换热器（10）的一端和第三膨胀阀（18）的一端连接；所述第二换热器（10）的另一端与第一四通换向阀（11）的左端口连接，所述第一四通换向阀（11）的上端口与单向阀（19）连接，所述单向阀（19）分别与第三电磁阀（14）的一端和第一压缩机（12）的入口连接，所述第一压缩机（12）的出口分别与第一四通换向阀（11）的下端口和第二电磁阀（13）的一端连接，所述第一四通换向阀（11）的右端口与第一换热器（8）的一级蒸汽压缩系统侧另一端连接；

所述室外侧双级蒸汽压缩辅助系统由第二换热器（10）、第一四通换向阀（11）、单向阀（19）、第一压缩机（12）、第二电磁阀（13）、第三电磁阀（14）、第二四通换向阀（15）、第二压缩机（16）、第三换热器（17）和第三膨胀阀（18）组成，其中第二四通换向阀（15）的左端口和上端口或下端口连通、右端口和上端口或下端口连通，所述第二电磁阀（13）的另一端分别与第三电磁阀（14）的另一端和第二四通换向阀（15）的左端口连接，所述第二四通换向阀（15）的下端口与第二压缩机（16）的入口连接，所述第二压缩机（16）的出口与第二四通换向阀（15）的上端口连接，所述第二四通换向阀（15）的右端口与第三换热器（17）的一端连接，所述第三换热器（17）的另一端与第三膨胀阀（18）的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能喷射与双级压缩联合热泵系统，其特征在于，所述冷凝器（5）、所述第二换热器（10）和所述第三换热器（17）为风冷式换热器或者水冷式换热器。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能喷射与双级压缩联合热泵系统，其特征在于，所述冷凝器（5）、所述第二换热器（10）和所述第三换热器（17）为普通换热器或微通道换热器。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能喷射与双级压缩联合热泵系统，其特征在于，所述第一换热器（8）为套管式换热器、板式换热器或者微通道换热器。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能喷射与双级压缩联合热泵系统，其特征在于，所述太阳能喷射系统循环采用的工质为2,3,3,3四氟丙烯或1,3,3,3四氟丙烯。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能喷射与双级压缩联合热泵系统，其特征在于，所述双级蒸汽压缩系统循环采用的工质为1,1,1,2四氟乙烷、二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷混合物、一氟乙烷、丙烷或丙烯。

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