CN110701664A - 宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统，包括低温级系统和高温级系统，其中，所述低温级系统包括低温级R22变频压缩机、四通阀、蒸发冷凝器、低温级冷凝器、储液器、低温经济器、低温级膨胀阀、低温级蒸发器、气液分离器、低温级电子膨胀阀、轴流风机、三通比例调节阀、回油器。本发明能够适应环境温度从零下30℃到零上40℃持续温度出具低中高三种水温的水。本发明的热机系统由低温级系统和高温级系统复叠而成，通过不同的启停方式以及系统间的相互关联最终实现所需的出水温度要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种热机系统，具体涉及一种宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统及其工作方法。
背景技术
国家大力提倡使用新能源来取缔现有的燃煤、燃油锅炉以实现绿色环保，空气源的推广使用正如火如荼的进行。但北方冬季根据不同的用热场所亦当分为地板采暖用水、暖气片用水、旧热网改造系统分别需要提供35℃、55℃、80℃的水，而一般机器无法满足三种水温，需提供一种能够适应环境温度、从零下到零上持续温度出具低中高三种水温的水的热机系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统及其工作方法，通过不同的启停方式以及系统间的相互关联最终实现所需的出水温度要求，能够适应环境温度从零下30℃到零上40℃持续温度出具低中高三种水温的水。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统，包括低温级系统和高温级系统，其中，
所述低温级系统包括低温级R22变频压缩机、四通阀、蒸发冷凝器、低温级冷凝器、储液器、低温经济器、低温级膨胀阀、低温级蒸发器、气液分离器、低温级电子膨胀阀、轴流风机、三通比例调节阀、回油器，所述低温级R22变频压缩机的出口与气液分离器相连，所述气液分离器的出口与四通阀的第一阀口相连，所述四通阀的第二阀口与低温级蒸发器相连，所述四通阀的第三阀口与回油器的进口相连，所述四通阀的第四阀口与三通比例调节阀的第一阀口相连，所述三通比例调节阀的第二阀口与低温级冷凝器相连，所述低温级冷凝器上设有低温级进水口和低温级出水口；
所述回油器的出口与低温级R22变频压缩机的回油口相连，所述低温级蒸发器上设有轴流风机；
所述低温级R22变频压缩机的进口与低温经济器相连，所述低温经济器的进口与储液器相连，所述低温经济器的出口通过低温级膨胀阀与低温级蒸发器相连；
所述低温级冷凝器的出口与三通比例调节阀的第一阀口相连，所述三通比例调节阀的第二阀口与储液器的进口相连；
所述三通比例调节阀的第三阀口与低温级冷凝器的第一进水口相连，所述三通比例调节阀的第三阀口与低温级冷凝器的第二进水口相连。
其中，所述高温级系统包括高温级R134a变频压缩机、四通阀、高温级冷凝器、储液器、高温级经济器、经济器电子膨胀阀、高温级电子膨胀阀、气液分离器，所述高温级R134a变频压缩机的出口通过气液分离器与四通阀的第一阀口相连，所述四通阀的第二阀口与高温级冷凝器相连，所述高温级冷凝器的高温级制冷剂进入储液器；
所述储液器内的高温级制冷剂进入高温级经济器后，小部分进入补气回路，由高温级电子膨胀阀的节流降压后再次进入高温级经济器，蒸发吸热后进入高温级R134a变频压缩机的补气吸入口；
大部分经过高温级电子膨胀阀的节流后流入蒸发冷凝器；
所述蒸发冷凝器的出口与四通阀的第三阀口相连，所述四通阀的第四阀口与高温级R134a变频压缩机的第一入口相连；
所述高温级冷凝器上设有高温级进水口和高温级出水口。
本发明还提供一种宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统的工作方法，包括低水温运行动作、中水温运行动作和高水温运行动作，其中，低水温运行动作为：水温要求35℃，经过设定程序，热机系统仅启动采暖模式：低温级系统启动，高温级系统处于待机状态，通过低温级系统的低温级冷凝器直接将地板采暖出来的循环水加热到设定的温度值，循环动作；
具体流程为：从低温级R22变频压缩机流出的高温制冷剂气体经过四通阀后在三通比例调节阀的动作下全部进入低温级冷凝器，给地板回水进行升温，低温级冷凝器内的低温级制冷剂冷凝后，低温制冷剂液体进入储液器，储液器内的低温制冷剂液体进入低温级经济器后，经低温级电子膨胀阀的节流后流入低温级蒸发器，在低温级蒸发器内蒸发吸热变为高温制冷剂气体，高温制冷剂气体再经四通阀和气液分离器回流至低温级R22变频压缩机。
其中，所述中水温运行动作为：对于暖气片用热场所，所需的温度为50～58℃，通过混合低温级和高温级冷凝出水最终以达到设计温度需求；所述中水温运行动作包括流程a和流程b，其中，
流程a的具体流程为：当环境温度降低至零下时，低温级系统开启补气回路，将一部分冷剂液体进经济器，增加系统中冷剂液体的过冷度，从而提升制热量，具体流程为：从低温级R22变频压缩机流出的高温制冷剂气体经过四通阀后在三通比例调节阀的动作下，一部分进入低温级冷凝器给地板回水进行升温，另一部分进入蒸发冷凝器，蒸发冷凝器和低温级冷凝器内的低温级制冷剂冷凝后，低温制冷剂液体进入储液器，储液器内的低温制冷剂液体进入低温级经济器后，经低温级电子膨胀阀的节流后进入低温级蒸发器，在低温级蒸发器内蒸发吸热变为高温制冷剂气体，高温制冷剂气体再经四通阀和气液分离器回流至低温级R22变频压缩机；
流程b的具体流程为：从高温级R134a变频压缩机排出的高温制冷剂气体通过四通阀进入高温级冷凝器，冷凝后的低温制冷剂液体进入储液器后进入高温级经济器，然后经高温级电子膨胀阀节流降压后一部分进入蒸发冷凝器和经济器回路蒸发成气体后经四通阀和气液分离器回到高温级R134a变频压缩机；
合并流程a和b：
通过调节低温级系统中三通比例调节阀和三通比例调节阀以调整分配至蒸发冷凝器和低温级冷凝器中的流量，低温级冷凝器产出的低温热水与高温级冷凝器产出的高温热水相混合后变为50～58℃的热水再送至用热场所。
其中，所述高水温运行动作为：当环温度较低，低温级无法达到出水80℃要求时，必须通过低温级系统与高温级系统复叠式运行才能达到设定要求并稳定运行，此时热机系统开启过程设定为先开启低温级系统回路，再开启高温级系统回路，通过蒸发冷凝器将低温级系统中的冷凝热转移至高温级系统。
其中，合并流程a和b时，当环境温度升高时机组内部低温级冷凝器的负荷变大，当降低频率仍旧满足不了要求，可通过开启低温经济器2-5以达到内部卸载的目的。
进一步，当气候转暖时通过降低低温级系统中压缩机的运行频率从而降低系统的蒸发冷凝负荷以起到一定平衡能量的目的；当遇到严寒天气时，开启低温级系统中的补气回路，增大系统中冷剂液体的焓值，从而起到增大制热量的效果；同时升高高、低温级压缩机的频率，通过升高频率直接增加系统制冷剂质量流速从而增大换热效率以达到增大换热量的目的。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明能够适应环境温度从零下30℃到零上40℃持续温度出具低中高三种水温的水。本发明的热机系统由低温级系统和高温级系统复叠而成，通过不同的启停方式以及系统间的相互关联最终实现所需的出水温度要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中低水温运作的流程示意图；
图3为本发明的中水温运作中流程a的流程示意图；
图4为本发明的中水温运作中流程b的流程示意图；
图5为本发明的中水温运作中流程a和流程b合并的流程示意图。
附图标记说明：
1-1、低温级R22变频压缩机；1-2、四通阀；1-3-1、蒸发冷凝器；1-3-2、低温级冷凝器；1-4、储液器；1-5、低温经济器；1-6、低温级膨胀阀；1-7、低温级蒸发器；1-8、气液分离器；1-9、低温级电子膨胀阀；1-10、轴流风机；1-11、三通比例调节阀；1-12、三通比例调节阀；1-13、回油器；2-1、高温级R134a变频压缩机；2-2、四通阀；2-3、高温级冷凝器；2-4、储液器；2-5、高温级经济器；2-6、经济器电子膨胀阀；2-7、高温级电子膨胀阀；2-8、气液分离器。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明提供一种宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统，根据用热场所所需温度要求的差异，通过改变系统内部的动作逻辑最终实现机组的多功能用途，包括低温级系统和高温级系统，其中，
所述低温级系统包括低温级R22变频压缩机1-1、四通阀1-2、蒸发冷凝器1-3-1、低温级冷凝器1-3-2、储液器1-4、低温经济器1-5、低温级膨胀阀1-6、低温级蒸发器1-7、气液分离器1-8、低温级电子膨胀阀1-9、轴流风机1-10、三通比例调节阀1-11/1-12、回油器1-13，所述低温级R22变频压缩机1-1的出口通过气液分离器1-8与四通阀1-2的第一阀口相连，所述四通阀1-2的第二阀口通过三通比例调节阀1-12的第一、第二阀口与蒸发冷凝器1-3-1和低温级冷凝器1-3-2相连接；
自蒸发冷凝器1-3-1和低温级冷凝器1-3-2流出的低温级制冷剂在三通比列调节阀1-11的汇合下进入储液器1-4；
所述储液器1-4内的低温级制冷剂进入低温级经济器1-5后，小部分进入补气回路，由低温级电子膨胀阀1-9的节流降压后再次进入低温级经济器1-5，蒸发吸热后进入低温级R22变频压缩机1-1补气吸入口；
大部分经过低温级电子膨胀阀1-6的节流后流入低温级蒸发器1-7；
所述四通阀1-2的第三阀口通过回油器1-13与低温级R22变频压缩机1-1的回油口相连，所述四通阀1-2的第四阀口与低温级蒸发器1-7相连；
所述低温级蒸发器1-7上设有轴流风机1-10；
所述低温级冷凝器1-3-2上设有低温级进水口和低温级出水口。
上述所用低温级R22变频压缩机、四通阀、蒸发冷凝器、低温级冷凝器、储液器、低温经济器、低温级膨胀阀、低温级蒸发器、气液分离器、低温级电子膨胀阀、轴流风机、三通比例调节阀、回油器均为市场可购的常规产品。
所述高温级系统包括高温级R134a变频压缩机2-1、四通阀2-2、高温级冷凝器2-3、储液器2-4、高温级经济器2-5、经济器电子膨胀阀2-6、高温级电子膨胀阀2-7、气液分离器2-8，所述高温级R134a变频压缩机2-1的出口通过气液分离器2-8与四通阀2-2的第一阀口相连，所述四通阀1-2的第二阀口与高温级冷凝器2-3相连，所述高温级冷凝器2-3的高温级制冷剂进入储液器2-4；
所述储液器2-4内的高温级制冷剂进入高温级经济器2-5后，小部分进入补气回路，由高温级电子膨胀阀2-6的节流降压后再次进入高温级经济器2-5，蒸发吸热后进入高温级R134a变频压缩机2-1的补气吸入口；
大部分经过高温级电子膨胀阀2-7的节流后流入蒸发冷凝器1-3-1；
所述蒸发冷凝器1-3-1的出口与四通阀2-2的第三阀口相连，所述四通阀2-2的第四阀口与高温级R134a变频压缩机2-1的第一入口相连；
所述高温级冷凝器2-3上设有高温级进水口和高温级出水口。
上述所用高温级R134a变频压缩机、四通阀、高温级冷凝器、储液器、高温级经济器、经济器电子膨胀阀、高温级电子膨胀阀、气液分离器均为市场可购的常规产品。
本发明还提供一种宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统的工作方法，包括低水温运行动作、中水温运行动作和高水温运行动作，其中，低水温运行动作为：该运行方式较为适合新造且保温性能较好的用热场所，如客户需要用于地板采暖时，水温的要求在35℃(采暖行业有标准，地板采暖温度为35℃)左右。经过设定程序系统仅仅启动采暖模式：低温级启动，高温级处于待机状态，通过低温级的冷凝器直接将地板采暖出来的循环水加热到设定的温度值，如此循环。当环境温度持续降低时，机组开启升频模式以提升系统的制热量。
具体流程为：从低温级R22变频压缩机1-1流出的高温制冷剂气体经过四通阀1-2后在三通比例调节阀1-12的动作下全部进入低温级冷凝器1-3-2，给地板回水进行升温，低温级冷凝器1-3-2内的低温级制冷剂冷凝后，低温制冷剂液体进入储液器1-4，储液器1-4内的低温制冷剂液体进入低温级经济器1-5后，经低温级电子膨胀阀1-6的节流后流入低温级蒸发器1-7，在低温级蒸发器1-7内蒸发吸热变为高温制冷剂气体，高温制冷剂气体再经四通阀1-2和气液分离器1-8回流至低温级R22变频压缩机1-1。流程图如图2所示，图2中的低温级电子膨胀阀1-9在运行过程主要作用是将从制冷剂主路分出的部分制冷剂节流降压后进入低温级经济器1-5蒸发吸热。
所述中水温运行动作为：对于暖气片用热场所，所需的温度为50～58℃，通过混合低温级和高温级冷凝出水最终以达到设计温度需求；所述中水温运行动作包括流程a和流程b，其中，
流程a的具体流程为：当环境温度降低至零下时，低温级系统开启补气回路，将一部分冷剂液体进经济器1-5，增加系统中冷剂液体的过冷度，从而提升制热量，具体流程为：从低温级R22变频压缩机1-1流出的高温制冷剂气体经过四通阀1-2后在三通比例调节阀1-12的动作下，一部分进入低温级冷凝器1-3-2给地板回水进行升温，另一部分进入蒸发冷凝器1-3-1，蒸发冷凝器1-3-1和低温级冷凝器1-3-2内的低温级制冷剂冷凝后，低温制冷剂液体进入储液器1-4，储液器1-4内的低温制冷剂液体进入低温级经济器1-5后，经低温级电子膨胀阀1-6的节流后进入低温级蒸发器1-7，在低温级蒸发器1-7内蒸发吸热变为高温制冷剂气体，高温制冷剂气体再经四通阀1-2和气液分离器1-8回流至低温级R22变频压缩机1-1。流程图如图3所示。
流程b的具体流程为从高温级R134a变频压缩机2-1排出的高温制冷剂气体通过四通阀2-2进入高温级冷凝器2-3，冷凝后的低温制冷剂液体进入储液器2-4后进入高温级经济器2-5，然后经高温级电子膨胀阀2-7节流降压后一部分进入蒸发冷凝器1-3-1和经济器回路蒸发成气体后经四通阀1-2和气液分离器1-8回到高温级R134a变频压缩机2-1。流程图如图4所示。
合并流程a和b：
通过调节低温级系统中三通比例调节阀1-11和三通比例调节阀1-12以调整分配至蒸发冷凝器1-3-1和低温级冷凝器1-3-2中的流量，低温级冷凝器1-3-2产出的低温热水与高温级冷凝器2-3产出的高温热水相混合后变为50～58℃的热水再送至用热场所。当环境温度升高时机组内部低温级冷凝器的负荷变大，当降低频率仍旧满足不了要求，可通过开启低温经济器2-5以达到内部卸载的目的。流程图如图5所示。
所述高水温运行动作为：当环温度较低，低温级无法达到出水80℃要求时，必须通过低温级系统与高温级系统复叠式运行才能达到设定要求并稳定运行，此时热机系统开启过程设定为先开启低温级系统回路，再开启高温级系统回路，通过蒸发冷凝器1-3-1将低温级系统中的冷凝热转移至高温级系统，从而大大的提升了高温级系统在低环境温度下运行的可靠性和稳定性。当气候转暖时通过降低低温级系统中压缩机的运行频率从而降低系统的蒸发冷凝负荷以起到一定平衡能量的目的；当遇到严寒天气时，开启低温级系统中的补气回路，增大系统中冷剂液体的焓值，从而起到增大制热量的效果；同时升高高、低温级压缩机的频率，通过升高频率直接增加系统制冷剂质量流速从而增大换热效率以达到增大换热量的目的。此外，压缩机在极大的压缩比工况下能够安全运行、稳定出力。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统，其特征在于，包括低温级系统和高温级系统，其中，
所述低温级系统包括低温级R22变频压缩机、四通阀、蒸发冷凝器、低温级冷凝器、储液器、低温经济器、低温级膨胀阀、低温级蒸发器、气液分离器、低温级电子膨胀阀、轴流风机、三通比例调节阀、回油器，所述低温级R22变频压缩机的出口通过气液分离器与四通阀的第一阀口相连，所述四通阀的第二阀口通过三通比例调节阀的第一、第二阀口与蒸发冷凝器和低温级冷凝器相连接；
自蒸发冷凝器和低温级冷凝器流出的低温级制冷剂在三通比列调节阀的汇合下进入储液器；
所述储液器内的低温级制冷剂进入低温级经济器后，小部分进入补气回路，由低温级电子膨胀阀的节流降压后再次进入低温级经济器，蒸发吸热后进入低温级R22变频压缩机补气吸入口；
大部分经过低温级电子膨胀阀的节流后流入低温级蒸发器；
所述四通阀的第三阀口通过回油器与低温级R22变频压缩机的回油口相连，所述四通阀的第四阀口与低温级蒸发器相连；
所述低温级蒸发器上设有轴流风机；
所述低温级冷凝器上设有低温级进水口和低温级出水口。
2.根据权利要求1所述的宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统，其特征在于，所述高温级系统包括高温级R134a变频压缩机、四通阀、高温级冷凝器、储液器、高温级经济器、经济器电子膨胀阀、高温级电子膨胀阀、气液分离器，所述高温级R134a变频压缩机的出口通过气液分离器与四通阀的第一阀口相连，所述四通阀的第二阀口与高温级冷凝器相连，所述高温级冷凝器的高温级制冷剂进入储液器；
所述储液器内的高温级制冷剂进入高温级经济器后，小部分进入补气回路，由高温级电子膨胀阀的节流降压后再次进入高温级经济器，蒸发吸热后进入高温级R134a变频压缩机的补气吸入口；
大部分经过高温级电子膨胀阀的节流后流入蒸发冷凝器；
所述蒸发冷凝器的出口与四通阀的第三阀口相连，所述四通阀的第四阀口与高温级R134a变频压缩机的第一入口相连；
所述高温级冷凝器上设有高温级进水口和高温级出水口。
3.一种宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统的工作方法，其特征在于，包括低水温运行动作、中水温运行动作和高水温运行动作，其中，低水温运行动作为：水温要求35℃，经过设定程序，热机系统仅启动采暖模式：低温级系统启动，高温级系统处于待机状态，通过低温级系统的低温级冷凝器直接将地板采暖出来的循环水加热到设定的温度值，循环动作；
具体流程为：从低温级R22变频压缩机流出的高温制冷剂气体经过四通阀后在三通比例调节阀的动作下全部进入低温级冷凝器，给地板回水进行升温，低温级冷凝器内的低温级制冷剂冷凝后，低温制冷剂液体进入储液器，储液器内的低温制冷剂液体进入低温级经济器后，经低温级电子膨胀阀的节流后流入低温级蒸发器，在低温级蒸发器内蒸发吸热变为高温制冷剂气体，高温制冷剂气体再经四通阀和气液分离器回流至低温级R22变频压缩机。
4.根据权利要求3所述的宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统的工作方法，其特征在于，所述中水温运行动作为：对于暖气片用热场所，所需的温度为50～58℃，通过混合低温级和高温级冷凝出水最终以达到设计温度需求；所述中水温运行动作包括流程a和流程b，其中，
流程a的具体流程为：当环境温度降低至零下时，低温级系统开启补气回路，将一部分冷剂液体进经济器，增加系统中冷剂液体的过冷度，从而提升制热量，具体流程为：从低温级R22变频压缩机流出的高温制冷剂气体经过四通阀后在三通比例调节阀的动作下，一部分进入低温级冷凝器给地板回水进行升温，另一部分进入蒸发冷凝器，蒸发冷凝器和低温级冷凝器内的低温级制冷剂冷凝后，低温制冷剂液体进入储液器，储液器内的低温制冷剂液体进入低温级经济器后，经低温级电子膨胀阀的节流后进入低温级蒸发器，在低温级蒸发器内蒸发吸热变为高温制冷剂气体，高温制冷剂气体再经四通阀和气液分离器回流至低温级R22变频压缩机；
流程b的具体流程为：从高温级R134a变频压缩机排出的高温制冷剂气体通过四通阀进入高温级冷凝器，冷凝后的低温制冷剂液体进入储液器后进入高温级经济器，然后经高温级电子膨胀阀节流降压后一部分进入蒸发冷凝器和经济器回路蒸发成气体后经四通阀和气液分离器回到高温级R134a变频压缩机；
合并流程a和b：
通过调节低温级系统中三通比例调节阀和三通比例调节阀以调整分配至蒸发冷凝器和低温级冷凝器中的流量，低温级冷凝器产出的低温热水与高温级冷凝器产出的高温热水相混合后变为50～58℃的热水再送至用热场所。
5.根据权利要求3所述的宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统的工作方法，其特征在于，所述高水温运行动作为：当环温度较低，低温级无法达到出水80℃要求时，必须通过低温级系统与高温级系统复叠式运行才能达到设定要求并稳定运行，此时热机系统开启过程设定为先开启低温级系统回路，再开启高温级系统回路，通过蒸发冷凝器将低温级系统中的冷凝热转移至高温级系统。
6.根据权利要求4所述的宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统的工作方法，其特征在于，合并流程a和b时，当环境温度升高时机组内部低温级冷凝器的负荷变大，当降低频率仍旧满足不了要求，可通过开启低温经济器2-5以达到内部卸载的目的。
7.根据权利要求5所述的宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统的工作方法，其特征在于，当气候转暖时通过降低低温级系统中压缩机的运行频率从而降低系统的蒸发冷凝负荷以起到一定平衡能量的目的；当遇到严寒天气时，开启低温级系统中的补气回路，增大系统中冷剂液体的焓值，从而起到增大制热量的效果；同时升高高、低温级压缩机的频率，通过升高频率直接增加系统制冷剂质量流速从而增大换热效率以达到增大换热量的目的。
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