CN108444138A - 一种具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组及方法 - Google Patents
一种具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组及方法。其技术方案是低压压缩机的排气口与高压压缩机的进气口连接，高压压缩机的出口连接到油分离器的进口，油分离器通过四通阀连接到水侧换热器，经过水侧换热器后连接到冷媒过滤器，冷媒过滤器的一个出口经过经济器分两路，一路连接到翅片换热器，一路连接到高压压缩机的进口，冷媒过滤器的另一出口经过储液器连接到翅片换热器的进口。有益效果是：本发明在采暖时，既可以在环境温度高时单级压缩运行，也可以在环境温度低时，双级压缩运行，与复叠式或双级压缩系统相比，在环境温度高时制热，具有加热效率更高的优点；另外，本发明采用防冻液化霜，化霜效果好，夏季具有制冷功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气源热泵机组及方法，特别涉及一种具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组及方法，既可在低环境温度下供热，又可在夏季供冷。
背景技术
在环境温度较低时，特别是低于-25℃，还要制取较高温度热水（比如50℃以上）热水用于采暖时，常规的技术方案一般为采用双级压缩技术或者复叠循环技术。双级压缩技术利用一台压缩机或2台压缩机，对同一工质进行2次压缩，实现大的压缩比，达到在低环境温度条件下，制取高温热水的目的。复叠循环技术，通过2个相互独立的制冷系统，对两种工质分别进行压缩，通过蒸发冷凝器进行中间热量交换，达到在低环境温度条件下，制取高温热水的目的。以上两种技术路线，在低环境温度条件下，都可以有较高的效率。但随着环境温度的升高，其制热效率并不能明显增加。同时，由于采用大压缩比设计，一般不适合于夏季制冷。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组及方法，可实现冬季单级压缩供热、双级压缩供热，夏季制冷；在冬季环境温度不太冷时，可以单级压缩运行供热；在冬季环境温度较低时，可以双级压缩运行供热。在夏季可以制冷运行。
本发明提到的一种具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组，其技术方案是：包括低压压缩机（1）、高压压缩机（2）、油分离器（3）、四通阀（4）、水侧换热器（5）、翅片换热器（6）、经济器（7）、气体分离器（8）、油过滤器（9）、冷媒过滤器（10）、化霜水箱（11）、储液器（14），所述低压压缩机（1）的排气口与高压压缩机（2）的进气口连接，高压压缩机（2）的出口连接到油分离器（3）的进口，油分离器（3）通过四通阀（4）连接到水侧换热器（5），经过水侧换热器（5）后连接到冷媒过滤器（10），冷媒过滤器（10）的一个出口经过经济器（7）分两路，一路连接到翅片换热器（6），一路连接到高压压缩机（2）的进口，冷媒过滤器（10），冷媒过滤器（10）的另一出口经过储液器（14）连接到翅片换热器（6）的进口；所述翅片换热器（6）的出口连接到四通阀（4），且翅片换热器（6）的一侧连接化霜水箱（11）；所述低压压缩机（1）的进口端连接气体分离器（8），气体分离器（8）的另一端连接到四通阀（4）。
优选的，上述的化霜水箱（11）内设有化霜电辅助（12），且外侧连接有化霜水泵（13）。
优选的，第一电磁阀（a1）与第一单向阀（b1）与高压压缩机（2）并联，其中第一单向阀（b1）连接高压压缩机（2）的进口，第一电磁阀（a1）连接高压压缩机（2）出口，高压压缩机（2）与油分离器（3）的进口连接。
优选的，上述高压压缩机（2）的一侧通过第一油路电磁阀（a5）连接到油过滤器（9），经过油过滤器（9）后进入油分离器（3）。
优选的，上述低压压缩机（1）的一侧通过第二油路电磁阀（a6）连接到油过滤器（9），再连接到油分离器（3）。
优选的，上述冷媒过滤器（10）的两侧分别安装第四电磁阀（a7）和第五电磁阀（a8）。
优选的，上述经济器（7）的一路通过第二电磁阀（a2）、第二单向阀（b2）、第一膨胀阀（c1）连接到翅片换热器（6）；另一路通过第三电磁阀（a3）、第三膨胀阀（c3），并经过经济器（7）再通过第四单向阀（b4）连接到高压压缩机（2）的进口。
优选的，上述经济器（7）的补气侧出口与第四单向阀（b4）进口连接，第四单向阀（b4）的出口与高压压缩机（2）与低压压缩机（1）之间的连接管相连。
本发明提到的具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组的循环流程方法，其技术方案是包括以下过程：
冬季单级压缩运行时：低压压缩机（1）从气体分离器（8）中吸收制冷剂，经过第一电磁阀（a1）与第一单向阀（b1）进入油分离器（3），分离出制冷剂中的润滑油后，进入四通阀（4），然后进入水侧换热器（5），加热供热用热水后，制冷剂冷凝成液体；制冷剂通过冷媒过滤器（10）后，进入经济器（7），制冷剂从经济器（7）的出口分成两路：一路经第三电磁阀（a3）、第三膨胀阀（c3）进入经济器（7），然后经过补气电磁阀（a4）进入低压压缩机（1）；另一路经过第二电磁阀（a2）、第二单向阀（b2）、第一膨胀阀（c1）进入翅片换热器（6），从翅片换热器（6）出来经过四通阀（4），进入气体分离器（8），然后再被低压压缩机（1）吸收，从油分离器（3）出来的油，经过第二油路电磁阀（a6）进入低压压缩机（1）；
冬季双级压缩运行时：低压压缩机（1）从气体分离器（8）中吸收制冷剂，进入高压压缩机（2），然后进入油分离器（3），分离出制冷剂中的润滑油后，进入四通阀（4），然后进入水侧换热器（5），加热供热用热水后，制冷剂冷凝成液体；制冷剂通过冷媒过滤器（10）后，进入经济器（7），制冷剂从经济器（7）的出口分成两路：一路经第三电磁阀（a3）、第三膨胀阀（c3）进入经济器（7），然后经过第四单向阀（b4）进入低压压缩机和高压压缩机中间的制冷剂管路；另一路经过第二电磁阀（a2）、第二单向阀（b2）、第一膨胀阀（c1）进入翅片换热器（6），从翅片换热器（6）出来经过四通阀（4），进入气体分离器（8），然后再被低压压缩机（1）吸收，从油分离器（3）出来的油，一路经过第二油路电磁阀（a6）进入低压压缩机，一路经过第一油路电磁阀（a6）进入高压压缩机（2）；
冬季融霜运行时：低压压缩机（1）和高压压缩机（2）停止运行，化霜水泵（13）运行，将化霜水箱（11）中的防冻液送入蒸发器内不的化霜管路，释放热量融霜后，防冻液返回化霜水箱（11），化霜水箱（11）内置化霜电辅助（12）将防冻液加热；
夏季制冷运行：低压压缩机（1）从气体分离器（8）中吸收制冷剂，经过第一单向阀（b1）、第一电磁阀（a1）后进入油分离器（3），分离出制冷剂中的润滑油后，进入四通阀（4），然后进入翅片换热器（6），经过储液器（14）、第三单向阀（b3）、第二膨胀阀（c2），进入水侧换热器（5），在水侧换热器（5），吸收水中的热量，变成制冷剂蒸汽，然后经过四通阀（4），进入气体分离器（8），再被低压压缩机（1）吸收。
本发明的有益效果是：本发明在采暖时，既可以在环境温度高时单级压缩运行，也可以在环境温度低时，双级压缩运行，与复叠式或双级压缩系统相比，在环境温度高时制热，具有加热效率更高的优点；另外，本发明采用防冻液化霜，化霜效果好，夏季具有制冷功能。
附图说明
附图1是本发明的流程示意图；
附图2是本发明供热时单级压缩系统流程示意图；
附图3是本发明供热时双级压缩系统流程示意图；
附图4是本发明制冷时系统流程示意图；
上图中：低压压缩机（1）、高压压缩机（2）、油分离器（3）、四通阀（4）、水侧换热器（5）、翅片换热器（6）、经济器（7）、气体分离器（8）、油过滤器（9）、冷媒过滤器（10）、化霜水箱（11）、化霜电辅助（12）、化霜水泵（13）、储液器（14），第一电磁阀（a1）、第二电磁阀（a2）、第三电磁阀（a3）、补气电磁阀（a4）、第一油路电磁阀（a5）、第二油路电磁阀（a6）、第四电磁阀（a7）、第五电磁阀（a8），第一单向阀（b1）、第二单向阀（b2）、第三单向阀（b3）、第四单向阀（b4），第一膨胀阀（c1）、第二膨胀阀（c2）、第三膨胀阀（c3）。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
参照附图1，本发明提到的一种具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组，其技术方案是：包括低压压缩机（1）、高压压缩机（2）、油分离器（3）、四通阀（4）、水侧换热器（5）、翅片换热器（6）、经济器（7）、气体分离器（8）、油过滤器（9）、冷媒过滤器（10）、化霜水箱（11）、储液器（14），所述低压压缩机（1）的排气口与高压压缩机（2）的进气口连接，高压压缩机（2）的出口连接到油分离器（3）的进口，油分离器（3）通过四通阀（4）连接到水侧换热器（5），经过水侧换热器（5）后连接到冷媒过滤器（10），冷媒过滤器（10）的一个出口经过经济器（7）分两路，一路连接到翅片换热器（6），一路连接到高压压缩机（2）的进口，冷媒过滤器（10），冷媒过滤器（10）的另一出口经过储液器（14）连接到翅片换热器（6）的进口；所述翅片换热器（6）的出口连接到四通阀（4），且翅片换热器（6）的一侧连接化霜水箱（11）；所述低压压缩机（1）的进口端连接气体分离器（8），气体分离器（8）的另一端连接到四通阀（4）。
其中，化霜水箱（11）内设有化霜电辅助（12），且外侧连接有化霜水泵（13）。
第一电磁阀（a1）与第一单向阀（b1）与高压压缩机（2）并联，其中第一单向阀（b1）连接高压压缩机（2）的进口，第一电磁阀（a1）连接高压压缩机（2）出口，高压压缩机（2）与油分离器（3）的进口连接；
高压压缩机（2）的一侧通过第一油路电磁阀（a5）连接到油过滤器（9），经过油过滤器（9）后进入油分离器（3）。
低压压缩机（1）的一侧通过第二油路电磁阀（a6）连接到油过滤器（9），再连接到油分离器（3）。
优选的，上述冷媒过滤器（10）的两侧分别安装第四电磁阀（a7）和第五电磁阀（a8）。
优选的，上述经济器（7）的一路通过第二电磁阀（a2）、第二单向阀（b2）、第一膨胀阀（c1）连接到翅片换热器（6）；另一路通过第三电磁阀（a3）、第三膨胀阀（c3），并经过经济器（7）再通过第四单向阀（b4）连接到高压压缩机（2）的进口。
优选的，上述经济器（7）的补气侧出口与第四单向阀（b4）进口连接，第四单向阀（b4）的出口与高压压缩机（2）与低压压缩机（1）之间的连接管相连。
本发明提到的具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组的循环流程方法，其技术方案是包括以下过程：
冬季单级压缩运行时：低压压缩机（1）从气体分离器（8）中吸收制冷剂，经过第一电磁阀（a1）与第一单向阀（b1）进入油分离器（3），分离出制冷剂中的润滑油后，进入四通阀（4），然后进入水侧换热器（5），加热供热用热水后，制冷剂冷凝成液体；制冷剂通过冷媒过滤器（10）后，进入经济器（7），制冷剂从经济器（7）的出口分成两路：一路经第三电磁阀（a3）、第三膨胀阀（c3）进入经济器（7），然后经过补气电磁阀（a4）进入低压压缩机（1）；另一路经过第二电磁阀（a2）、第二单向阀（b2）、第一膨胀阀（c1）进入翅片换热器（6），从翅片换热器（6）出来经过四通阀（4），进入气体分离器（8），然后再被低压压缩机（1）吸收，从油分离器（3）出来的油，经过第二油路电磁阀（a6）进入低压压缩机（1）；
冬季双级压缩运行时：低压压缩机（1）从气体分离器（8）中吸收制冷剂，进入高压压缩机（2），然后进入油分离器（3），分离出制冷剂中的润滑油后，进入四通阀（4），然后进入水侧换热器（5），加热供热用热水后，制冷剂冷凝成液体；制冷剂通过冷媒过滤器（10）后，进入经济器（7），制冷剂从经济器（7）的出口分成两路：一路经第三电磁阀（a3）、第三膨胀阀（c3）进入经济器（7），然后经过第四单向阀（b4）进入低压压缩机和高压压缩机中间的制冷剂管路；另一路经过第二电磁阀（a2）、第二单向阀（b2）、第一膨胀阀（c1）进入翅片换热器（6），从翅片换热器（6）出来经过四通阀（4），进入气体分离器（8），然后再被低压压缩机（1）吸收，从油分离器（3）出来的油，一路经过第二油路电磁阀（a6）进入低压压缩机，一路经过第一油路电磁阀（a6）进入高压压缩机（2）；
冬季融霜运行时：低压压缩机（1）和高压压缩机（2）停止运行，化霜水泵（13）运行，将化霜水箱（11）中的防冻液送入蒸发器内不的化霜管路，释放热量融霜后，防冻液返回化霜水箱（11），化霜水箱（11）内置化霜电辅助（12）将防冻液加热；
夏季制冷运行：低压压缩机（1）从气体分离器（8）中吸收制冷剂，经过第一单向阀（b1）、第一电磁阀（a1）后进入油分离器（3），分离出制冷剂中的润滑油后，进入四通阀（4），然后进入翅片换热器（6），经过储液器（14）、第三单向阀（b3）、第二膨胀阀（c2），进入水侧换热器（5），在水侧换热器（5），吸收水中的热量，变成制冷剂蒸汽，然后经过四通阀（4），进入气体分离器（8），再被低压压缩机（1）吸收。
可实现冬季单级压缩供热、双级压缩供热，夏季制冷。本发明专利涉及到的空气源热泵机组可以在温度低于-25℃的超低环境温度中运行，同时夏季可以制冷。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组，其特征是：包括低压压缩机（1）、高压压缩机（2）、油分离器（3）、四通阀（4）、水侧换热器（5）、翅片换热器（6）、经济器（7）、气体分离器（8）、油过滤器（9）、冷媒过滤器（10）、化霜水箱（11）、储液器（14），所述低压压缩机（1）的排气口与高压压缩机（2）的进气口连接，高压压缩机（2）的出口连接到油分离器（3）的进口，油分离器（3）通过四通阀（4）连接到水侧换热器（5），经过水侧换热器（5）后连接到冷媒过滤器（10），冷媒过滤器（10）的一个出口经过经济器（7）分两路，一路连接到翅片换热器（6），一路连接到高压压缩机（2）的进口，冷媒过滤器（10），冷媒过滤器（10）的另一出口经过储液器（14）连接到翅片换热器（6）的进口；所述翅片换热器（6）的出口连接到四通阀（4），且翅片换热器（6）的一侧连接化霜水箱（11）；所述低压压缩机（1）的进口端连接气体分离器（8），气体分离器（8）的另一端连接到四通阀（4）。
2.根据权利要求1所述的具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组，其特征是：所述的化霜水箱（11）内设有化霜电辅助（12），且外侧连接有化霜水泵（13）。
3.根据权利要求1所述的具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组，其特征是：第一电磁阀（a1）与第一单向阀（b1）与高压压缩机（2）并联，其中第一单向阀（b1）连接高压压缩机（2）的进口，第一电磁阀（a1）连接高压压缩机（2）出口，高压压缩机（2）与油分离器（3）的进口连接。
4.根据权利要求1所述的具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组，其特征是：所述高压压缩机（2）的一侧通过第一油路电磁阀（a5）连接到油过滤器（9），经过油过滤器（9）后进入油分离器（3）。
5.根据权利要求1所述的具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组，其特征是：所述低压压缩机（1）的一侧通过第二油路电磁阀（a6）连接到油过滤器（9），再连接到油分离器（3）。
6.根据权利要求1所述的具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组，其特征是：所述冷媒过滤器（10）的两侧分别安装第四电磁阀（a7）和第五电磁阀（a8）。
7.根据权利要求1所述的具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组，其特征是：所述经济器（7）的一路通过第二电磁阀（a2）、第二单向阀（b2）、第一膨胀阀（c1）连接到翅片换热器（6）；另一路通过第三电磁阀（a3）、第三膨胀阀（c3），并经过经济器（7）再通过第四单向阀（b4）连接到高压压缩机（2）的进口。
8.根据权利要求2所述的具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组，其特征是：所述经济器（7）的补气侧出口与第四单向阀（b4）进口连接，第四单向阀（b4）的出口与高压压缩机（2）与低压压缩机（1）之间的连接管相连。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的具有制冷功能的双级压缩低温空气源热泵机组的循环流程方法，其特征是包括以下过程：
冬季单级压缩运行时：低压压缩机（1）从气体分离器（8）中吸收制冷剂，经过第一电磁阀（a1）与第一单向阀（b1）进入油分离器（3），分离出制冷剂中的润滑油后，进入四通阀（4），然后进入水侧换热器（5），加热供热用热水后，制冷剂冷凝成液体；制冷剂通过冷媒过滤器（10）后，进入经济器（7），制冷剂从经济器（7）的出口分成两路：一路经第三电磁阀（a3）、第三膨胀阀（c3）进入经济器（7），然后经过补气电磁阀（a4）进入低压压缩机（1）；另一路经过第二电磁阀（a2）、第二单向阀（b2）、第一膨胀阀（c1）进入翅片换热器（6），从翅片换热器（6）出来经过四通阀（4），进入气体分离器（8），然后再被低压压缩机（1）吸收，从油分离器（3）出来的油，经过第二油路电磁阀（a6）进入低压压缩机（1）；
冬季双级压缩运行时：低压压缩机（1）从气体分离器（8）中吸收制冷剂，进入高压压缩机（2），然后进入油分离器（3），分离出制冷剂中的润滑油后，进入四通阀（4），然后进入水侧换热器（5），加热供热用热水后，制冷剂冷凝成液体；制冷剂通过冷媒过滤器（10）后，进入经济器（7），制冷剂从经济器（7）的出口分成两路：一路经第三电磁阀（a3）、第三膨胀阀（c3）进入经济器（7），然后经过第四单向阀（b4）进入低压压缩机和高压压缩机中间的制冷剂管路；另一路经过第二电磁阀（a2）、第二单向阀（b2）、第一膨胀阀（c1）进入翅片换热器（6），从翅片换热器（6）出来经过四通阀（4），进入气体分离器（8），然后再被低压压缩机（1）吸收，从油分离器（3）出来的油，一路经过第二油路电磁阀（a6）进入低压压缩机，一路经过第一油路电磁阀（a6）进入高压压缩机（2）；
冬季融霜运行时：低压压缩机（1）和高压压缩机（2）停止运行，化霜水泵（13）运行，将化霜水箱（11）中的防冻液送入蒸发器内不的化霜管路，释放热量融霜后，防冻液返回化霜水箱（11），化霜水箱（11）内置化霜电辅助（12）将防冻液加热；
夏季制冷运行：低压压缩机（1）从气体分离器（8）中吸收制冷剂，经过第一单向阀（b1）、第一电磁阀（a1）后进入油分离器（3），分离出制冷剂中的润滑油后，进入四通阀（4），然后进入翅片换热器（6），经过储液器（14）、第三单向阀（b3）、第二膨胀阀（c2），进入水侧换热器（5），在水侧换热器（5），吸收水中的热量，变成制冷剂蒸汽，然后经过四通阀（4），进入气体分离器（8），再被低压压缩机（1）吸收。
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