CN107940806B - 一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统 - Google Patents

一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于热泵空调领域，是一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，包括喷气增焓压缩机、四通换向阀、室内换热器、电子膨胀阀、室外换热器和第一气液分离器，其特点是，还包括冷却器、辅助压缩机和第一电磁阀。冷却器内的液态制冷剂与室外换热器的入口端，冷却器内的气态制冷剂与辅助压缩机的吸气口连通，辅助压缩机的排气口与冷却器内的中压盘管的入口端连通，中压盘管的出口端通过第一电磁阀与喷气增焓压缩机的喷气口连通。本发明在热负荷较大时启动辅助压缩机，通过增加喷气路的制冷剂流量来大幅增加机组的制热量，同时降低排气温度，使机组稳定运行。

Description

一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统
技术领域
本发明涉及热泵空调领域，是一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统。
背景技术
空气源热泵在低温（如低于-10℃）运行时，由于蒸发压力的下降会导致压缩机的压缩比增大，排气温度过高，致使机组无法有效运行。同时制热量也会大幅度衰减，无法满足用户的供热需求。
传统的喷气增焓及双级压缩技术在一定程度上能够提高机组的制热量，使机组稳定运行，但当室外空气温度很低（如低于-20℃）时，传统技术由于冷却不足致使机组依然无法稳定运行，大大限制了空气源热泵在我国严寒地区的推广使用。
复叠式空气源热泵技术虽然能够使机组在低温下稳定运行，但其制热量依然不足，而且该技术由两套空气源热泵系统组成，系统极其复杂，不仅造价高，而且维护保养费用高。
因此，有必要对现有的空气源热泵技术做出改善，研究出制热量更大，许用环境温度更低，效率更高的空气源热泵系统，以扩大空气源热泵的使用范围。
发明内容
本发明的目的是解决现有空气源热泵在环境温度很低时无法稳定运行，制热量严重不足的问题，提供一种结构简单，成本低，效果佳，特别是在环境很低时依然能稳定运行，且能大幅提高机组的制热量，能效比高的双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统。
解决其发明目的采用的技术方案之一是：一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，它包括：喷气增焓压缩机1、四通换向阀2、室内换热器3、电子膨胀阀8、第一室外换热器9和第一气液分离器10，其特征在于，还包括冷却器6、辅助压缩机7和第一电磁阀11，所述冷却器6内包含中压盘管4和高压盘管5并存有气态和液态制冷剂，喷气增焓压缩机1的排气口与四通换向阀2的第一通孔连通，四通换向阀2的第二通孔与室内换热器3的入口端连通，室内换热器3的出口端与冷却器6的高压盘管5的入口端连通，高压盘管5的出口端与电子膨胀阀8的入口端连通，电子膨胀阀8的出口端与第一室外换热器9的入口端连通，第一室外换热器9的出口端与四通换向阀2的第三通孔连通，四通换向阀2的第四通孔与第一气液分离器10的入口端连通，第一气液分离器10的出口端与喷气增焓压缩机1的吸气口连通，冷却器6内的液态制冷剂与电子膨胀阀8的出口端连通，冷却器6内的气态制冷剂与辅助压缩机7的吸气口连通，辅助压缩机7的排气口与冷却器6内的中压盘管4的入口端连通，中压盘管4的出口端通过第一电磁阀11与喷气增焓压缩机1的喷气口连通。
进一步，所述冷却器6的高压盘管5的出口端通过第二电子膨胀阀15与冷却器6内的液态制冷剂连通。
进一步，所述所述第二电子膨胀阀15的出口端通过辅助换热器13与冷却器6内的液态制冷剂连通。
进一步，所述辅助压缩机7的吸气口通过第二电磁阀12与第一气液分离器10的出口端连通。
进一步，所述辅助压缩机7的排气口通过第三电磁阀16与室内换热器3的入口端连通。
解决其发明目的采用的技术方案之二是：一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，它包括喷气增焓压缩机1、四通换向阀2、室内换热器3、电子膨胀阀8、第二室外换热器18和第一气液分离器10，其特征在于，还包括辅助压缩机7、第二气液分离器21和第四电磁阀22，所述第二室外换热器18内包含低压盘管19和中压盘管20，中压盘管20设置在第二室外换热器18的最底部，喷气增焓压缩机1的排气口与四通换向阀2的第一通孔连通，四通换向阀2的第二通孔与室内换热器3的入口端连通，室内换热器3的出口端通过电子膨胀阀8与第二室外换热器18内的低压盘管19的入口端连通，第二室外换热器18的出口端与四通换向阀2的第三通孔连通，四通换向阀2的第四通孔与第一气液分离器10的入口端连通，第一气液分离器10的出口端与喷气增焓压缩机1的吸气口连通，辅助压缩机7的吸气口与第一气液分离器10的出口端连通，辅助压缩机7的排气口与第二室外换热器18内的中压盘管20的入口端连通，中压盘管20的出口端与第二气液分离器21的入口端连通，第二气液分离器21的出口端通过第四电磁阀22与喷气增焓压缩机1的喷气口连通。
本发明提供的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，在环境很低时依然能稳定运行，且能大幅提高机组的制热量，提高机组的能效比，具有结构简单、成本低、效果佳、易于推广使用等优点。
附图说明
图1是本发明实施例1的整体结构连接示意图；
图2是本发明实施例2的整体结构连接示意图；
图3是本发明实施例3的整体结构连接示意图；
图4是本发明实施例4的整体结构连接示意图；
图5是本发明实施例5的整体结构连接示意图；
图6是本发明实施例6的整体结构连接示意图。
具体实施方式
参照图1，实施例1的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，包括喷气增焓压缩机1、四通换向阀2、室内换热器3、电子膨胀阀8、第一室外换热器9和第一气液分离器10，还包括冷却器6、辅助压缩机7和第一电磁阀11。所述冷却器6内包含中压盘管4和高压盘管5并存有气态和液态制冷剂。喷气增焓压缩机1的排气口与四通换向阀2的第一通孔连通，四通换向阀2的第二通孔与室内换热器3的入口端连通，室内换热器3的出口端与冷却器6的高压盘管5的入口端连通，高压盘管5的出口端通过电子膨胀阀8与第一室外换热器9的入口端连通，第一室外换热器9的出口端与四通换向阀2的第三通孔连通，四通换向阀2的第四通孔与第一气液分离器10的入口端连通，第一气液分离器10的出口端与喷气增焓压缩机1的吸气口连通。冷却器6内的液态制冷剂与第一室外换热器9的入口端连通，冷却器6内的气态制冷剂与辅助压缩机7的吸气口连通，辅助压缩机7的排气口与冷却器6内的中压盘管4的入口端连通，中压盘管4的出口端通过第一电磁阀11与喷气增焓压缩机1的喷气口连通。
当建筑物的热负荷较小时，机组的工作原理如下：辅助压缩机7和第一电磁阀11关闭，制冷剂的流程如下：从喷气增焓压缩机1出来的高温高压气体制冷剂经四通换向阀2进到室内换热器3中冷凝放热，实现向室内的供热，出来的制冷剂进到冷却器6内的高压盘管5中冷却降温，之后被电子膨胀阀8节流变成低温低压的液体后进到第一室外换热器9中吸收室外空气的热量蒸发变成气体后经四通换向阀2、第一气液分离器10回到喷气增焓压缩机1的吸气口。
当建筑物的热负荷较大时，机组的工作原理如下：辅助压缩机7和第一电磁阀11开启，制冷剂的流程如下：从喷气增焓压缩机1出来的高温高压气体制冷剂经四通换向阀2进到室内换热器3中冷凝放热，实现向室内的供热，出来的制冷剂进到冷却器6内的高压盘管（5）中冷却降温，之后被电子膨胀阀8节流变成低温低压的液体后分为两路，一路制冷剂进到第一室外换热器9中吸收室外空气的热量蒸发变成气体后经四通换向阀2、第一气液分离器10回到喷气增焓压缩机1的吸气口。另一路制冷剂进到冷却器6中吸收高压盘管5和中压盘管4中制冷剂的热量后蒸发变成气体被辅助压缩机7吸入，辅助压缩机7的中温过热排气进到冷却器6内的中压盘管4中冷却降温后，经第一电磁阀11进到喷气增焓压缩机1的喷气口。
制冷运行时，辅助压缩机7和第一电磁阀11关闭，从喷气增焓压缩机1出来的高温高压气体制冷剂经四通换向阀2进到第一室外换热器9中冷凝放热，放出的热量被室外空气带走，之后被电子膨胀阀8节流变成低温低压的液体经冷却器6进到室内换热器3中，吸收室内空气的热量蒸发变成气体后经四通换向阀2、第一气液分离器10回到喷气增焓压缩机1的吸气口。
本实施例1的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统在低温环境（热负荷较大）运行时，喷气路制冷剂的质量流量大，冷却效果好，而且主路制冷剂的过冷度很大，机组的能效比提高，同时制热量也会大大提高。
本实施例1中的喷气增焓压缩机1和辅助压缩机7可以是变频压缩机。
本实施例1中的喷气增焓压缩机1和辅助压缩机7可以是用一个电机驱动的两个气缸。
本实施例1的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统同样适用于高温热泵系统。
本实施例1的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统同样适用于双级压缩系统。
参照图2，实施例2的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，在实施例1的系统基础上，还包括第二电子膨胀阀15，第二电子膨胀阀15的入口端与高压盘管5的出口端连通，第二电子膨胀阀15的出口端与冷却器6内的液态制冷剂连通。
本实施例2的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，通过调节第二电子膨胀阀15的开度来调节喷气路的制冷剂流量进而控制辅助压缩机7的排气过热度，从而保证机组的稳定运行。其它与实施例1相同。
实施例3的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，在实施例2的基础上，还包括第二电磁阀12，辅助压缩机7的吸气口通过第二电磁阀12与喷气增焓压缩机1的吸气口连通。在热负荷较大且实施例1无法满足供热需求时，第二电磁阀12打开，辅助压缩机7的吸气口同时抽吸第一气液分离器10和冷却器6内的气态制冷剂，辅助压缩机7的排气经冷却器6和第一电磁阀11进到喷气增焓压缩机1的喷气口。其它与实施例2相同。
实施例3的辅助压缩机7的吸气口不仅能抽吸冷却器6内的气态制冷剂，还能抽吸第一气液分离器10内的气态制冷剂，从而可大大增加喷气路的制冷剂流量，增加机组的制热量，使喷气增焓压缩机1的冷却效果更好，运行更加稳定。
实施例4的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，在实施例3的基础上，还包括辅助换热器13，辅助换热器13的入口端与第二电子膨胀阀15的出口端连通，辅助换热器13的出口端与冷却器6内的液态制冷剂连通。在热负荷较大且实施例2无法满足供热需求时，辅助换热器13的风机关闭，低温低压的液态制冷剂先经过辅助换热器13再进到冷却器6中，此时辅助换热器13内的制冷剂与室外空气通过自然对流的形式换热；当热负荷进一步增加时，辅助换热器13的风机打开，低温低压的液态制冷剂先经过辅助换热器13再进到冷却器6中，此时辅助换热器13内的制冷剂与室外空气通过强制对流的形式换热。其它与具体实施例3相同。
本实施例4通过增加一个辅助换热器来增加喷气路制冷剂的吸热量及质量流量，可使得机组的制热量更大，冷却效果更好（保证机组稳定运行），大大拓宽了其在低温下的使用范围，同时也能提高机组的能效比。
参照图5，实施例5的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，在实施例4的系统基础上，还包括第三电磁阀16，辅助压缩机7的排气口通过第三电磁阀16与室内换热器3的入口端连通。
本实施例5在热负荷较小时，第二电磁阀12和第三电磁阀16打开，喷气增焓压缩机1关闭，辅助压缩机7的吸气口抽吸第一气液分离器10内的气态制冷剂，辅助压缩机7的高温排气直接进到室内换热器3中用于供热。在热负荷较大时，第三电磁阀16关闭。其它与具体实施例4相同。
本实施例5在热负荷较小时通过运行辅助压缩机7（喷气增焓压缩机1关闭）来满足制热需求，可大大提高机组在部分负荷下的效率。相比于使用喷气增焓压缩机1供热来说，有利于提高喷气增焓压缩机1的使用寿命。
参照图6，实施例6的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统与实施例1的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统是在一个总体构思下的两种技术方案。它包括喷气增焓压缩机1、四通换向阀2、室内换热器3、电子膨胀阀8、第二室外换热器18和第一气液分离器10，还包括辅助压缩机7、第二气液分离器21和第四电磁阀22，所述第二室外换热器18内包含低压盘管19和中压盘管20，中压盘管20设置在第二室外换热器18的最底部，喷气增焓压缩机1的排气口与四通换向阀2的第一通孔连通，四通换向阀2的第二通孔与室内换热器3的入口端连通，室内换热器3的出口端通过电子膨胀阀8与第二室外换热器18内的低压盘管19的入口端连通，第二室外换热器18的出口端与四通换向阀2的第三通孔连通，四通换向阀2的第四通孔与第一气液分离器10的入口端连通，第一气液分离器10的出口端与喷气增焓压缩机1的吸气口连通，辅助压缩机7的吸气口与第一气液分离器10的出口端连通，辅助压缩机7的排气口与第二室外换热器18内的中压盘管20的入口端连通，中压盘管20的出口端与第二气液分离器21的入口端连通，第二气液分离器21的出口端通过第四电磁阀22与喷气增焓压缩机1的喷气口连通。
本实施例6在热负荷较大时，辅助压缩机7和第四电磁阀22开启，辅助压缩机7的中温过热排气进到第二室外换热器18内的中压盘管20中被室外空气冷却降温后经第二气液分离器21和第四电磁阀22进到喷气增焓压缩机1的喷气口。
当第二室外换热器18发生结霜除霜时，中压盘管20内的中温过热排气还能起到加快蒸干化霜水和防止盘管结冰的作用。其它与具体实施例1相同。
本具体实施方式不仅能大幅提高喷气路制冷剂的质量流量，提高机组的制热量，而且冷却效果好，机组运行稳定，同时系统结构简单，易于加工制作，生产成本低，易于推广使用。
本发明的实施例仅用于对本发明作进一步的说明，并非穷举，并不构成对权利要求保护范围的限定，本领域技术人员根据本发明实施例获得的启示，不经过创造性劳动就能够想到其它实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (6)

1.一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，它包括：喷气增焓压缩机（1）、四通换向阀（2）、室内换热器（3）、电子膨胀阀（8）、第一室外换热器（9）和第一气液分离器（10），其特征在于，还包括冷却器（6）、辅助压缩机（7）和第一电磁阀（11），所述冷却器（6）内包含中压盘管（4）和高压盘管（5）并存有气态和液态制冷剂，喷气增焓压缩机（1）的排气口与四通换向阀（2）的第一通孔连通，四通换向阀（2）的第二通孔与室内换热器（3）的入口端连通，室内换热器（3）的出口端与冷却器（6）的高压盘管（5）的入口端连通，高压盘管（5）的出口端与电子膨胀阀（8）的入口端连通，电子膨胀阀（8）的出口端与第一室外换热器（9）的入口端连通，第一室外换热器（9）的出口端与四通换向阀（2）的第三通孔连通，四通换向阀（2）的第四通孔与第一气液分离器（10）的入口端连通，第一气液分离器（10）的出口端与喷气增焓压缩机（1）的吸气口连通，冷却器（6）内的液态制冷剂与电子膨胀阀（8）的出口端连通，冷却器（6）内的气态制冷剂与辅助压缩机（7）的吸气口连通，辅助压缩机（7）的排气口与冷却器（6）内的中压盘管（4）的入口端连通，中压盘管（4）的出口端通过第一电磁阀（11）与喷气增焓压缩机（1）的喷气口连通。
2.根据权利要求1所述的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，其特征在于，所述冷却器（6）的高压盘管（5）的出口端通过第二电子膨胀阀（15）与冷却器（6）内的液态制冷剂连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，其特征在于，所述辅助压缩机（7）的吸气口通过第二电磁阀（12）与第一气液分离器（10）的出口端连通。
4.根据权利要求2所述的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，其特征在于，所述第二电子膨胀阀（15）的出口端通过辅助换热器（13）与冷却器（6）内的液态制冷剂连通。
5.根据权利要求4所述的一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，其特征在于，所述辅助压缩机（7）的排气口通过第三电磁阀（16）与室内换热器（3）的入口端连通。
6.一种双压缩机喷气增焓型空气源热泵系统，它包括喷气增焓压缩机（1）、四通换向阀（2）、室内换热器（3）、电子膨胀阀（8）、第二室外换热器（18）和第一气液分离器（10），其特征在于，还包括辅助压缩机（7）、第二气液分离器（21）和第四电磁阀（22），所述第二室外换热器（18）内包含低压盘管（19）和中压盘管（20），中压盘管（20）设置在第二室外换热器（18）的最底部，喷气增焓压缩机（1）的排气口与四通换向阀（2）的第一通孔连通，四通换向阀（2）的第二通孔与室内换热器（3）的入口端连通，室内换热器（3）的出口端通过电子膨胀阀（8）与第二室外换热器（18）内的低压盘管（19）的入口端连通，第二室外换热器（18）的出口端与四通换向阀（2）的第三通孔连通，四通换向阀（2）的第四通孔与第一气液分离器（10）的入口端连通，第一气液分离器（10）的出口端与喷气增焓压缩机（1）的吸气口连通，辅助压缩机（7）的吸气口与第一气液分离器（10）的出口端连通，辅助压缩机（7）的排气口与第二室外换热器（18）内的中压盘管（20）的入口端连通，中压盘管（20）的出口端与第二气液分离器（21）的入口端连通，第二气液分离器（21）的出口端通过第四电磁阀（22）与喷气增焓压缩机（1）的喷气口连通。
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