CN107278253A - 空气能双级热泵空调系统 - Google Patents

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CN107278253A CN201680004780.4A CN201680004780A CN107278253A CN 107278253 A CN107278253 A CN 107278253A CN 201680004780 A CN201680004780 A CN 201680004780A CN 107278253 A CN107278253 A CN 107278253A
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Abstract

一种空气能双级热泵空调系统，包括：由室外低温蒸发器(5)、储液罐(8)、低温压缩机(1)、室内低温冷凝器(2)、换热器(3)的第一路和第一膨胀阀(4)依次连接组成的第一回路，由高温压缩机(6)、室内高温冷凝器(10)、第二膨胀阀(7)和换热器(3)的第二路依次相连组成的第二回路，在高温压缩机(6)和室内高温冷凝器(10)之间装有缓冲罐(9)，一个室内低温冷凝器(2)和一个室内高温冷凝器(10)组一组室内冷凝器。该空气能双级热泵空调系统使用空气作能源，冬季为居室供暖、安装二位四通换向阀后，夏季还可为居室制冷，具有能效高、安装简单、使用方便。设备运转没有水路、不怕冻，更安全可靠。

Description

空气能双级热泵空调系统
技术领域
本发明涉及使用热泵为住宅或区域供热系统，特别是涉及一种利用空气能的热泵空调系统。
背景技术
目前在寒冷地区或严寒地区,农村自采暖方式多为土炕烧木材、土暖气烧煤传统的燃烧供暖方式，室内温度局部高、整体舒适性差、需要定时加煤、除煤渣，而且家家冒黑烟环境污染较重。城镇住宅小区也有采用燃气壁挂炉供暖的用户，但世界天然气资源短缺，同时大量天然气燃烧也带来环境污染的问题。而在夏热冬冷的地区，例如中国的长江中下游、华南及西南等地区大多数用户采用普通分体空调供暖，冬季多以电辅助工作为主，电耗大、供暖效果一般。
近几年新兴起的低温空气源热泵，多采用蒸汽喷焓等压缩机改良技术，解决低温条件下持续供热问题，但冬季室外低温蒸发器需采用电棒除霜。又因目前蒸汽喷焓压缩机供应商少，产品供应紧张、机组成本高，且机组供应为热水，冬季存在防冻问题。
发明内容
本发明目的在于解决在环境温度低的条件下，空气能热泵不能正常供暖的难题，而提供一种供暖效果好、价格低廉、节能、安装方便，防冻的空气能双级热泵空调系统。
为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：
一种空气能双级热泵空调系统，包括：由室外低温蒸发器、储液罐、低温压缩机、室内低温冷凝器、换热器的第一路和第一膨胀阀依次连接组成的第一回路，还包括：由高温压缩机、室内高温冷凝器、第二膨胀阀和换热器的第二路依次相连组成的第二回路，在高温压缩机和室内高温冷凝器之间装有缓冲罐，一个室内低温冷凝器和一个室内高温冷凝器组成第一组室内冷凝器。
本发明空气能双级热泵空调系统，其中：在室外低温蒸发器、室内低温冷凝器、低温压缩机和储液罐之间装有二位四通换向阀，二位四通换向阀的a口与室外低温蒸发器的出口相连，二位四通换向阀的b口与室内低温冷凝器的进口相连，二位四通换向阀的c口与低温压缩机出口相连，二位四通换向阀的d口与储液罐相连。
本发明空气能双级热泵空调系统，其中：还包括与所述第一组室内冷凝器并联的第二组室内冷凝器。
本发明空气能双级热泵空调系统，其中：在2个室内低温冷凝器与二位四通换向阀的b口之间分别装有一个电磁阀；在2个室内高温冷凝器与高温压缩机之间分别装有一个电磁阀，在2个室内高温冷凝器与第二膨胀阀之间分别装有一个单向阀。
本发明空气能双级热泵空调系统，其中：所述室内低温冷凝器、室内高温冷凝器和室外低温蒸发器上均装有风机。
一种空气能双级热泵空调系统，包括：由第一压缩机、室内冷凝器、第一膨胀阀、室外第一蒸发器、换热器的第一路和储液罐依次连接组成的第一回路，还包括：由第二压缩机、换热器的第二路、第二膨胀阀、室外第二蒸发器依次相连组成的第二回路，在第二压缩机和换热器的第二路之间还装有缓冲罐。
本发明空气能双级热泵空调系统，其中：它还包括：小换热器，它装在第二压缩机、换热器、第二膨胀阀和室外第二蒸发器之间，所述第二压缩机、换热器的第二路、小换热器的第一路、第二膨胀阀、室外第二蒸发器和小换热器的第二路依次相连。
本发明空气能双级热泵空调系统，其中：所述室内冷凝器、室外第一蒸发器和室外第二蒸发器上均装有风机。
本发明空气能双级热泵空调系统，解决了环境温度低的条件下空气能热泵不能正常供暖的难题。本发明空气能双级热泵空调系统采用双机压缩工作方式，室外环境温度高时启动一个压缩机工作，低温供暖；室外环境温度低时启动2个压缩机工作，提高冷凝温度即室内送风温度，即满足了采暖要求，又降低了能耗。将一个室内低温冷凝器和一个室内高温冷凝器装配成一个能量释放模块、组成一组室内冷凝器，安装维修简单、分房间使用方便；该空调系统运转没有水路、不怕冻更安全可靠。
本发明空气能双级热泵空调系统与现有的空气能单级热泵相比，还具有以下特点：
1、室外低温蒸发器采用增加片距防止结霜,可将蒸发器片距加大至6～7mm；
2、低温压缩机吸入口设有储液罐实现气液分离提高压缩机效率；
3、高温压缩机排气口设有缓冲罐平衡冷媒量；
4、室内能并联一个及以上室内冷凝器实现一拖多系统产品；
5、系统产品设有各温度控制点能判断启动1个压缩机还是2个压缩机，实现全自动运行。
附图说明
图1为本发明空气能双级热泵空调系统第一实施例示意图；
图2为本发明空气能双级热泵空调系统第二实施例示意图；
图3为本发明空气能双级热泵空调系统第三实施例示意图；
图4为本发明空气能双级热泵空调系统第四实施例示意图；
图5为换热器的结构示意图。
换热器3右侧标注为A的回路为换热器3的第一路，换热器3左侧标注为B的回路为换热器3的第二路。
在图1至图3中，标号1为低温压缩机；标号2为室内低温冷凝器；标号3为换热器；标号4为第一膨胀阀；标号5为室外低温蒸发器；标号6为高温压缩机；标号7为第二膨胀阀；标号8为储液罐；标号9为缓冲罐；标号10为室内高温冷凝器；标号11为二位四通换向阀；标号12为单向阀；标号13为电磁阀；标号14为风机；在图4中，标号15为室外第一蒸发器；标号16为小换热器；标号17为第一压缩机；标号18为第二压缩机；标号19为室外第二蒸发器。
具体实施方式
第一实施例
如图1所示，空气能双级热泵空调系统包括：室外低温蒸发器5、储液罐8、低温压缩机1、室内低温冷凝器2、换热器3、第一膨胀阀4、高温压缩机6、室内高温冷凝器10和第二膨胀阀7。室外低温蒸发器5、储液罐8、低温压缩机1、室内低温冷凝器2、换热器3的第一路和第一膨胀阀4依次连接组成第一回路，高温压缩机6、室内高温冷凝器10、第二膨胀阀7和换热器3的第二路依次相连组成第二回路，在高温压缩机6和室内高温冷凝器10之间还装有缓冲罐9；一个室内低温冷凝器2和一个室内高温冷凝器10装配成一个能量释放模块组成一组室内冷凝器，用于向一个空间提供能量，室内高温冷凝器10、室内低温冷凝器2和室外低温蒸发器5上均设有风机14。如图5所示，换热器3右侧回路为换热器3的第一路，换热器3左侧回路为换热器3的第二路，
何时需要启动高温压缩机6为居室提供更高的温度，可根据人们自己对环境温度的要求来决定。
通常，室外温度在0℃以上时，启动低温压缩机1，由低温压缩机1排出的高温高压制冷剂蒸汽，流入室内低温冷凝器(室内空气换热器)2，制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将室内空气加热，达到室内取暖目的。冷凝后的液态制冷剂，流过换热器3的第一路和第一膨胀阀4进入室外低温蒸发器5，吸收室外空气能的热量而蒸发，蒸发后的蒸汽经过储液罐8气液分离后被低温压缩机1吸入，完成制热循环。
室外温度低于0℃时，在启动低温压缩机1的同时启动高温压缩机6。由低温压缩机1排出的高温高压制冷剂蒸汽，流过室内低温冷凝器2，此时室内低温冷凝器2上的风机14不启动，制冷剂蒸汽在换热器3与高温压缩机6冷媒换热，冷凝放出潜热，供给高温压缩机6冷媒热量使其蒸发。冷凝后的液态制冷剂，流过换热器3第一路和第一膨胀阀4进入室外低温蒸发器5，吸收室外空气能的热量而蒸发，蒸发后的蒸汽经过储液罐8气液分离后被低温压缩机1吸入，完成低温压缩机1制热热源供给循环。
高温压缩机6冷媒在换热器3吸收热量蒸发，蒸发后的低温低压蒸汽被高温压缩机6吸入，经高温压缩机6压缩排出高温高压制冷剂蒸汽，流入室内高温冷凝器(室内侧空气换热器)10，制冷剂蒸汽冷凝时放出潜热，此时室内高温冷凝器(室内侧空气换热器)10的温度可达70℃左右，将室内空气加热，达到室内取暖目的。冷凝放热后的液态制冷剂，经过第二膨胀阀7进入换热器3的第二路，吸收低温压缩机1供给的热量而蒸发，完成高温压缩机6制热热源供给循环。
第二实施例
如图2所示，第二实施例与第一实施例基本相同，相同部分不再赘述，所不同的在于：在室外低温蒸发器5、室内低温冷凝器2、低温压缩机1和储液罐8之间装有二位四通换向阀11，二位四通换向阀11的a口与室外低温蒸发器5的出口相连，二位四通换向阀11的b口与室内低温冷凝器2的进口相连，二位四通换向阀11的c口与低温压缩机1的出口相连，二位四通换向阀11的d口与储液罐8相连。由低温压缩机1、二位四通换向阀11的c口、二位四通换向阀11的b口、室内低温冷凝器2、换热器3的第一路、第一膨胀阀4、室外低温蒸发器5、二位四通换向阀11的a口、二位四通换向阀11的d口和储液罐8依次连接组成第一回路。
冬季采暖时，第二实施例的制热原理与第一实施例的制热原理相同。
夏季，需要制冷时，二位四通换向阀11换向，其a口与c口相通，b口与d口相通。制冷原理如下：
由低温压缩机1排出的高压蒸汽，经二位四通换向阀11的c口和二位四通换向阀11的a口后，进入室外低温蒸发器5(此时，蒸发器起冷凝器作用)，向四周空气排放热量而冷凝，制冷剂蒸汽被冷凝成液体，经第一膨胀阀4和换热器3的第一路进入室内低温冷凝器(蒸发器)2，并在蒸发器中吸热，将室内空气冷却，蒸发后的制冷剂蒸汽，经二位四通换向阀11的b口、二位四通换向阀11的d口进入储液罐8进行气液分离后，被低温压缩机1吸入，这样周而复始，实现制冷循环。
第三实施例
如图3所示，第三实施例与第二实施例基本相同。不同之处在于：室内冷凝器为二组。即室内高温冷凝器10和室内低温冷凝器2分别有2个，2个室内高温冷凝器10相互并联，2个室内低温冷凝器2相互并联。该实施方式可实现同时向二个房间供暖。在2个室内低温冷凝器2与二位四通换向阀11的b口之间分别装有一个电磁阀13，在2个室内高温冷凝器10与高温压缩机6之间分别装有一个电磁阀13，在2个室内高温冷凝器10与第二膨胀阀7之间分别装有一个单向阀12。
第三实施例的制热、制冷原理与第二实施例的制热、制冷原理基本相同。不同之处在于室内并联两个室内低温冷凝器2和室内高温冷凝器10，装在连接管上的电磁阀13与室内低温冷凝器2和室内高温冷凝器10内的风机14联动开启切换各房间的供热状态，同时设有的单向阀12确保冷媒量的平衡。
实施例4
如图4所示，空气能双级热泵空调系统,包括：室外第一蒸发器15、储液罐8、第一压缩机17、室内冷凝器20、换热器3、第一膨胀阀4、第二压缩机18、室外第二蒸发器19、小换热器16和第二膨胀阀7。第一压缩机17、室内冷凝器20、第一膨胀阀4、室外第一蒸发器15、换热器3的第一路和储液罐8依次连接组成第一回路；第二压缩机18、换热器3的第二路、小换热器16的第一路(位于小换热器下面的一路)、第二膨胀阀7、室外第二蒸发器19和小换热器16的第二路(位于小换热器上面的一路)依次相连组成第二回路。在第二压缩机18和换热器3的第二路之间装有缓冲罐9。
第四实施例的制热、制冷原理与第一实施例的制热原理基本相同，所不同在于室外设置二个蒸发器，即室外第一蒸发器15和室外第二蒸发器19，增加了蒸发器面积，冷媒流过第一膨胀阀4后,再经过室外第一蒸发器15进入换热器3的第一路，将热量传递给第二压缩机的冷媒，提高第二压缩机的入口温度，以吸收更多的空气能，提高机组效率。
一般情况下，室外温度在0℃以上时，第一压缩机17启动，由第一压缩机17排出的高温高压制冷剂蒸汽，流入室内冷凝器20进行室内空气换热，制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将室内空气加热，达到取暖目的。冷凝后的液态制冷剂，流过第一膨胀阀4进入室外第一蒸发器15，吸收室外空气能的热量而蒸发，蒸发后的蒸汽经过换热器3的第一路和储液罐8气液分离后被第一压缩机17吸入，再压缩升温，完成制热循环。
室外温度低于0℃时，在第一压缩机17启动的同时第二压缩机18也启动。第二压缩机18排出的高温高压制冷剂蒸汽，流过换热器3的第二路释放大量潜热给流经第一路的制冷剂，再流经小换热器16的第一路释放部份潜热给流过小换热器16第二路的制冷剂，冷凝成液态制冷剂后，流过第二膨胀阀7进入室外第二蒸发器19，吸收室外空气能的热量而蒸发，蒸发后的蒸汽经过小换热器16的第二路提高回汽温度，被第二压缩机18吸入，完成第二压缩机18制热热源供给循环。第一压缩机17系统冷媒在换热器3吸收大量热量蒸发，蒸发后的低温低压蒸汽经过储液罐8气液分离后被第一压缩机17吸入，压缩做功后排出的高温高压制冷剂蒸汽，流入室内冷凝器20放热，将室内空气加热，达到室内取暖目的。冷凝放热后的液态制冷剂，经过第一膨胀阀4进入室外第一蒸发器15吸热，再经换热器3的第一路吸收第二压缩机18供给的热量进入储液罐8气液分离后被第一压缩机17吸入，完成第一压缩机15制热热源供给循环。这样设计的目的是为了吸收外界更多的能量来向室内冷凝器(室内侧空气换热器)20供热。
工业实用性
本发明空气能双级热泵空调系统,使用空气作能源，冬季为居室供暖、夏季为居室制冷，具有能效高、安装简单、分房间使用方便。设备运转没有水路、不怕冻，更安全可靠。

Claims (8)

1.一种空气能双级热泵空调系统，包括：由室外低温蒸发器(5)、储液罐(8)、低温压缩机(1)、室内低温冷凝器(2)、换热器(3)的第一路和第一膨胀阀(4)依次连接组成的第一回路，其特征在于：它还包括：由高温压缩机(6)、室内高温冷凝器(10)、第二膨胀阀(7)和换热器(3)的第二路依次相连组成的第二回路，在高温压缩机(6)和室内高温冷凝器(10)之间还装有缓冲罐(9)，一个室内低温冷凝器(2)和一个室内高温冷凝器(10)组成第一组室内冷凝器。
2.如权利要求1所述的空气能双级热泵空调系统，其特征在于：在室外低温蒸发器(5)、室内低温冷凝器(2)、低温压缩机(1)和储液罐(8)之间装有二位四通换向阀(11)，二位四通换向阀(11)的a口与室外低温蒸发器(5)的出口相连，二位四通换向阀(11)的b口与室内低温冷凝器(2)的进口相连，二位四通换向阀(11)的c口与低温压缩机(1)出口相连，二位四通换向阀(11)的d口与储液罐(8)相连。
3.如权利要求2所述的空气能双级热泵空调系统，其特征在于：还包括与所述第一组室内冷凝器并联的第二组室内冷凝器。
4.如权利要求3所述的空气能双级热泵空调系统，其特征在于：在2个室内低温冷凝器(2)与二位四通换向阀(11)的b口之间分别装有一个电磁阀(13),在2个室内高温冷凝器(10)与高温压缩机(6)之间分别装有一个电磁阀(13)，在2个室内高温冷凝器(10)与第二膨胀阀(7)之间分别装有一个单向阀(12)。
5.如权利要求1至4之一所述的空气能双级热泵空调系统，其特征在于：所述室内低温冷凝器(2)、室内高温冷凝器(10)和室外低温蒸发器(5)上均装有风机(14)。
6.一种空气能双级热泵空调系统，包括：由第一压缩机(17)、室内冷凝器(20)、第一膨胀阀(4)、室外第一蒸发器(15)、换热器(3)的第一路和储液罐(8)依次连接组成的第一回路；其特征在于：还包括：由第二压缩机(18)、换热器(3)的第二路、第二膨胀阀(7)、室外第二蒸发器(19)依次相连组成的第二回路，在第二压缩机(18)和换热器(3)的第二路之间还装有缓冲罐(9)。
7.如权利要求6所述的空气能双级热泵空调系统，其特征在于：它还包括：小换热器(16)，它装在第二压缩机(18)、换热器(3)、第二膨胀阀(7)和室外第二蒸发器(19)之间，所述第二压缩机(18)、换热器(3)的第二路、小换热器(16)的第一路、第二膨胀阀(7)、室外第二蒸发器(19)和小换热器(16)的第二路依次相连。
8.如权利要求7所述的空气能双级热泵空调系统，其特征在于：所述室内冷凝器(2)、室外第一蒸发器(15)和室外第二蒸发器(19)上均装有风机(14)。
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