CN111503926A - 热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热泵技术领域，具体提供了一种热泵系统，旨在克服现有空气源热泵系统和太阳能热泵系统的缺陷。本发明的热泵系统包括由管路连接的补气增焓压缩机、第一四通换向阀、室内换热器、电子膨胀阀、室外换热器、平板太阳能集热器和第一节流元件，通过切换第一四通换向阀四个接口的连通方式以及电子膨胀阀的开关状态，能够使补气增焓压缩机、室外换热器、室内换热器形成制冷回路，以及能够使补气增焓压缩机、室内换热器、平板太阳能集热器、室外换热器形成制热回路，制热模式下平板太阳能集热器能对压缩机补气，室内换热器配置能与之换热的供水管路。通过平板太阳能集热器和空气源热泵的巧妙结合，高效实现了制冷、制热、供冷/热水。

Description

热泵系统

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，具体提供了一种热泵系统。

背景技术

热泵作为充分利用低品位热能的高效节能装置，被广泛应用于人们的日常生活和工业生产中。热泵主要有三种类型：空气源热泵、水源热泵和地源热泵。其中，空气源热泵系统最为常见，例如人们生活中广泛使用的空调器、公共场所使用的空气源热泵热水器等。不过，在冬季气温较低的地区，空气源热泵的制热效率很低，热泵机组通常无法达到额定的制热量来满足用户的需求，致使用户的使用体验较差。

随着技术的进步和成熟，市场上出现了太阳能热泵系统。太阳能热泵系统包括非直膨式太阳能热泵系统和直膨式太阳能热泵系统。非直膨式太阳能热泵系统中，太阳能集热器与热泵蒸发器彼此独立，太阳能集热器采集到的热量需要通过中间换热器实现换热，利用效率相对较低。直膨式太阳能热泵系统中，太阳能集热器与热泵蒸发器合二为一，太阳能集热器采集到的热量直接与蒸发器内的冷媒接触使冷媒蒸发，太阳能利用效率相对较高。不过，太阳能热泵系统只能实现制热，无法实现制冷。并且太阳能热泵系统的制热效率受天气影响较大。

相应地，本领域需要一种新的热泵系统来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了克服现有空气源热泵系统和太阳能热泵系统的缺陷，本发明提供了一种热泵系统，所述热泵系统包括通过管路连接的补气增焓压缩机、第一四通换向阀、室内换热器、电子膨胀阀、室外换热器、平板太阳能集热器以及第一节流元件，所述第一四通换向阀具有a、b、c、d四个接口，通过切换所述第一四通换向阀的四个接口的连通方式以及所述电子膨胀阀的开关状态，能够使所述补气增焓压缩机、所述室外换热器、所述室内换热器形成制冷回路，以及能够使所述补气增焓压缩机、所述室内换热器、所述平板太阳能集热器、所述室外换热器形成制热回路，并且在制热模式下所述室内换热器内的冷媒分成两部分分别进入所述室外换热器和所述平板太阳能集热器蒸发，所述平板太阳能集热器内蒸发后的冷媒分两路分别流入所述补气增焓压缩机的吸气口和补气口，其中，所述室内换热器还配置有能够与之进行热交换的供水管路，以便在制热模式下制备热水或者在制冷模式下制备冷水。

在上述热泵系统的优选技术方案中，所述补气增焓压缩机的排气口和吸气口分别连接至所述第一四通换向阀的接口a和接口b，所述第一四通换向阀的接口d连接至所述室内换热器的第一接口，所述室内换热器的第二接口连接至所述第一节流元件的第一接口，所述第一节流元件的第二接口连接至所述室外换热器的第一接口，所述室外换热器的第二接口连接至所述第一四通换向阀的接口c，所述电子膨胀阀的第一接口连接至所述室内换热器的第二接口与所述室外换热器的第一接口之间的管路，所述电子膨胀阀的第二接口连接至所述平板太阳能集热器的第一接口，所述平板太阳能集热器的第二接口通过第一支路和第二支路分别连接至所述室外换热器的第二接口与所述第一四通换向阀的接口c之间的管路和所述补气增焓压缩机的补气口。

在上述热泵系统的优选技术方案中，所述室内换热器的第二接口与所述室外换热器的第一接口之间的管路上设置有经济器和第二四通换向阀，所述第二四通换向阀的第一接口和第二接口分别连接至所述室内换热器的第二接口和所述室外换热器的第一接口，所述第二四通换向阀的第三接口连接至所述经济器的进口，所述经济器的液态冷媒出口连接至所述第一节流元件的第一接口，所述第一节流元件的第二接口连接至所述第二四通换向阀的第四接口，所述经济器的气态冷媒出口连接至所述补气增焓压缩机的补气口。

在上述热泵系统的优选技术方案中，所述第二四通换向阀包括同向串联的第一单向阀和第二单向阀以及同向串联的第三单向阀和第四单向阀，所述第一单向阀和所述第三单向阀的进口彼此连通，所述第二单向阀和所述第四单向阀的出口彼此连通，其中，所述第二四通换向阀的第一接口位于所述第一单向阀和所述第二单向阀之间的管路上，所述第二四通换向阀的第二接口位于所述第三单向阀和所述第四单向阀之间的管路上，所述第二四通换向阀的第三接口位于所述第二单向阀和所述第四单向阀之间的管路上，所述第二四通换向阀的第四接口位于所述第一单向阀和所述第三单向阀之间的管路上。

在上述热泵系统的优选技术方案中，所述电子膨胀阀的第一接口连接至所述经济器的液态冷媒出口与所述第一节流元件的第一接口之间的管路。

在上述热泵系统的优选技术方案中，通过使所述第一四通换向阀处于第一状态，所述电子膨胀阀处于第一开度，从而形成对应于制热回路，其中，所述第一状态为：所述第一四通换向阀的接口a和接口d连通，所述第一四通换向阀的接口b和接口c连通。

在上述热泵系统的优选技术方案中，通过使所述第一四通换向阀处于第二状态，所述电子膨胀阀处于关闭状态，从而形成制冷回路，其中，所述第二状态为：所述第一四通换向阀的接口a和接口c连通，所述第一四通换向阀的接口b和接口d连通。

在上述热泵系统的优选技术方案中，所述第一支路和/或所述第二支路设置有流量调节阀。

在上述热泵系统的优选技术方案中，所述经济器为配置有第二节流元件的管壳式换热器。

在上述热泵系统的优选技术方案中，所述第一节流元件和/或所述第二节流元件为电子膨胀阀、热力膨胀阀或者毛细管。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的技术方案中，热泵系统包括通过管路连接的补气增焓压缩机、第一四通换向阀、室内换热器、电子膨胀阀、室外换热器、平板太阳能集热器以及第一节流元件，第一四通换向阀具有a、b、c、d四个接口，通过切换第一四通换向阀的四个接口的连通方式以及电子膨胀阀的开关状态，能够使补气增焓压缩机、室外换热器、室内换热器形成制冷回路，以及能够使补气增焓压缩机、室内换热器、平板太阳能集热器、室外换热器形成制热回路，并且在制热模式下室内换热器内的冷媒分成两部分分别进入室外换热器和平板太阳能集热器蒸发，平板太阳能集热器内蒸发后的冷媒分两路分别流入补气增焓压缩机的吸气口和补气口，c，以便在制热模式下制备热水或者在制冷模式下制备冷水。

具体地，补气增焓压缩机的排气口和吸气口分别连接至第一四通换向阀的接口a和接口b，第一四通换向阀的接口d连接至室内换热器的第一接口，室内换热器的第二接口连接至第一节流元件的第一接口，第一节流元件的第二接口连接至室外换热器的第一接口，室外换热器的第二接口连接至第一四通换向阀的接口c，电子膨胀阀的第一接口连接至室内换热器的第二接口与室外换热器的第一接口之间的管路，电子膨胀阀的第二接口连接至平板太阳能集热器的第一接口，平板太阳能集热器的第二接口通过第一支路和第二支路分别连接至室外换热器的第二接口与第一四通换向阀的接口c之间的管路和补气增焓压缩机的补气口。

通过这样的设置方式，平板太阳能集热器与空气源热泵巧妙地结合在一起，能够高效地实现制冷和制热，满足了用户的多方面所需，降低了使用成本。

制热模式下，室内换热器内冷凝形成的液态冷媒中的一部分能够进入平板太阳能集热器，该部分冷媒在平板太阳能集热器中吸收太阳能蒸发形成气态冷媒，该气态冷媒中的一部分流入补气增焓压缩机的吸气口，另一部分流入补气增焓压缩机的补气口，这样既能够在低温环境中利用太阳能的热量使冷媒蒸发吸热，又能够对补气增焓压缩机的补气口进行补气，实现二级压缩，增大了循环回路的焓差，极大地提高了补气增焓压缩机的效率，制热能力得到了大幅提升。室内换热器配置有能够与之进行热交换的供水管路，在制热模式或制冷模式下通过向供水管路中供水能够生产热水或冷水，为人们的生活提供了更多的便利。也就是说，通过该热泵系统，既能够高效地实现室内空间的制冷、制热，又能够根据需要制备冷水和热水以满足人们日常生活所需。

优选地，室内换热器和室外换热器之间的管路上设置有经济器和第二四通换向阀，第二四通换向阀的第一接口和第二接口分别连接至室内换热器的第二接口和室外换热器的第一接口，第二四通换向阀的第三接口连接至经济器的进口，经济器的液态冷媒出口连接至第一节流元件的第一接口，第一节流元件的第二接口连接至第二四通换向阀的第四接口，经济器的气态冷媒出口连接至补气增焓压缩机的补气口。通过这样的设置，在第一四通换向阀、第二四通换向阀、经济器、连接管路的协同作用下，能够使作为冷凝器的室内换热器或室外换热器流出的液态冷媒进入经济器的进口，从经济器流出的气态冷媒流入补气增焓压缩机的补气口，从而通过经济器和平板太阳能集热器的共同作用向补气增焓压缩机的补气口进行补气，避免了阴天或者夜晚的时候平板太阳能集热器内的冷媒蒸发量极少而无法满足补气增焓压缩机的补气需求，满足了各种工况下补气增焓压缩机的补气需求，保证了补气增焓压缩机在各种工况下的高效工作。

优选地，通过在第一支路和/或第二支路设置有流量调节阀，调节流量阀的开度，能够使平板太阳能集热器中的液态冷媒更加合理地分流至补气增焓压缩机的补气口和吸气口，进一步提高了压缩机的效率和制热能力。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明一种实施例的热泵系统的结构示意图；

图2是本发明一种实施例的热泵系统处于制热模式时的状态示意图；

图3是本发明一种实施例的热泵系统处于制冷模式时的状态示意图；

图4是本发明另一种实施例的热泵系统的结构示意图；

图5是本发明另一种实施例的热泵系统处于制热模式时的状态示意图；

图6是本发明另一种实施例的热泵系统处于制冷模式时的状态示意图。

附图标记列表:

1、补气增焓压缩机；21、第一四通换向阀；221、第一单向阀；222、第二单向阀；223、第三单向阀；224、第四单向阀；31、室内换热器；32、室外换热器；41、第一电子膨胀阀；42、第二电子膨胀阀；5、平板太阳能集热器；51、第一支路；52、第二支路；53、流量调节阀；

61、气液分离器；62、储液罐；7、供水管路；81、管壳式换热器；82、热力膨胀阀。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然本发明实施例中是以第一节流元件为电子膨胀阀为例来进行阐述的，但是本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如第一节流元件也可以是热力膨胀阀、毛细管等。显然，调整后的技术方案仍将落入本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1至图3，图1是本发明一种实施例的热泵系统的结构示意图，图2是本发明一种实施例的热泵系统处于制热模式时的状态示意图，图3是本发明一种实施例的热泵系统处于制冷模式时的状态示意图。

在本发明的一种实施例中，如图1所示，热泵系统包括：补气增焓压缩机1、第一四通换向阀21、室内换热器31、第一电子膨胀阀41(第一节流元件)、第二电子膨胀阀42、室内换热器32以及平板太阳能集热器5。其中，第一四通换向阀21为电控换向阀。补气增焓压缩机1的排气口和吸气口分别连接至第一四通换向阀的接口a和接口b，第一四通换向阀的接口d连接至室内换热器31的第一接口，室内换热器31的第二接口连接至第一电子膨胀阀41的第一接口，第一电子膨胀阀41的第二接口连接至室外换热器32的第一接口，室外换热器32的第二接口连接至第一四通换向阀21的接口c，第二电子膨胀阀的第一接口连接至室内换热器31的第二接口与室外换热器32的第一接口之间的管路，第二电子膨胀阀42的第二接口连接至平板太阳能集热器5的第一接口，平板太阳能集热器5的第二接口通过第一支路51和第二支路52分别连接至室外换热器32的第二接口与第一四通换向阀21的接口c之间的管路和补气增焓压缩机1的补气口。第一支路51上设置有流量调节阀53，具体地该流量调节阀53为电磁阀。室内换热器31还配置有能够与之进行热交换的供水管路7，在热泵系统工作过程中，供水管路7中的水与室内换热器31进行热交换而制热模式下制备热水或在制冷模式下制备冷水。

可以理解的是，平板太阳能集热器5也可以通过第二支路5连接至气液分离器61的进口与第一四通换向阀21的接口d之间的管路，平板太阳能集热器5还可以通过第二支路5连接至气液分离器61的出口与补气增焓压缩机1的吸气口之间的管路等。

如图2所示，使第一四通换向阀21处于第一状态，即在第一四通换向阀21内部，第一四通换向阀21的接口a和接口d连通，第一四通换向阀21的接口b和接口c连通，同时使第一电子膨胀阀41处于第一开度，使第二电子膨胀阀42处于第二开度，使流量调节阀53处于第三开度，此时热泵系统处于制热模式。需要说明的是，第一开度、第二开度、第三开度可以相同或不同，其具体的值因不同的工况和负载而不同。补气增焓压缩机1中压缩产生的高温高压气态冷媒流经第一四通换向阀21后进入室内换热器31，高温高压的气态冷媒在室内换热器31中冷凝形成高温高压的液态冷媒，与此同时供水管路7中的水与室内换热器31进行热交换而变成热水。室内换热器31流出的高温高压液态冷媒中一部分流经第一电子膨胀阀41节流降压后形成低温低压的液滴状液态冷媒，液滴状液态冷媒进入室外换热器32内蒸发吸热形成低温低压的气态冷媒，低温低压的气态冷媒依次流经第一四通换向阀21和气液分离器61后从补气增焓压缩机1的吸气口回到补气增焓压缩机1内继续循环。室内换热器31流出的高温高压冷媒中另一部分流经第二电子膨胀阀42节流降压后形成低温低压的液滴状液态冷媒，该部分液滴状液态冷媒进入平板太阳能集热器5并吸收热量蒸发形成低温低压的气态冷媒，该部分气态冷媒中一部分依次流经第一管路51、第一四通换向阀21、气液分离器61后回到补气增焓压缩机1的吸气口，该部分气态冷媒中另一部分流经第二支路52后进入补气增焓压缩机1的补气口。在此过程中，热泵系统实现了制热，通过向供水管路7内通入自来水，能够制备用户所需的热水。

室内换热器31内形成的高温高压液态冷媒分两部分分别经过节流降压后在平板太阳能集热器5和室外换热器32内吸热蒸发形成低温低压的气态冷媒并回到补气增焓压缩机1，提高了冷媒蒸发量和补气增焓压缩机1的回气量。平板太阳能集热器5内产生的低温低压的气态冷媒中的一部分流入补气增焓压缩机1的补气口，进一步增大了循环回路的焓差，在很大程度上提高了补气增焓压缩机1的制热效率，制热能力得到了大幅提升。通过调节流量调节阀53的开度，能够进一步调整平板太阳能集热器5内的低温低压的气态冷媒流向补气增焓压缩机1的吸气口和补气口比例，使补气增焓压缩机1的制热能力进一步提高。可以理解的是，在第一支路51上设置流量调节阀53，是一种示例性的描述，本领域技术人员也可以根据需要对其进行调整，如也可以在第二支路52上设置流量调节阀53，还可以同时在第一支路51和第二支路52上分别设置流量调节阀53。当然，第一支路51和第二支路52上也可以不设置流量调节阀53，此时流量分配比例不能够根据不同工况进行调节，热泵系统的适应性相对差一些。

如图3所示，使第一四通换向阀21处于第二状态，即在第一四通换向阀21内部，第一四通换向阀21的接口a和接口c连通，第一四通换向阀21的接口b和接口d连通，同时使第一电子膨胀阀41处于第一开度，使第二电子膨胀阀42处于完全关闭状态，使流量调节阀53处于关闭状态，此时热泵系统处于制冷模式。

补气增焓压缩机1中压缩产生的高温高压气态冷媒流经第一四通换向阀21后进入室外换热器32，高温高压的气态冷媒在室外换热器32中冷凝形成高温高压的液态冷媒，室外换热器32流出的高温高压冷媒中流经第一电子膨胀阀41节流降压后形成低温低压的液滴状液态冷媒，液滴状液态冷媒进入室内换热器31内蒸发吸热形成低温低压的气态冷媒，与此同时供水管路7中的水与室内换热器31进行热交换而变成冷水，低温低压的气态冷媒依次流经第一四通换向阀21和气液分离器61后从补气增焓压缩机1的吸气口回到补气增焓压缩机1内继续循环。在此过程中，热泵系统实现了制冷，通过向供水管路7内通入自来水，能够制备用户所需的冷水。

平板太阳能集热器5与空气源热泵巧妙地结合在一起，能够高效地实现制冷和制热，满足了用户的多方面所需，降低了使用成本。制热模式下，室内换热器31内冷凝形成的液态冷媒中的一部分能够进入平板太阳能集热器5，该部分冷媒在平板太阳能集热器5中吸收热量蒸发形成低温低压的气态冷媒，该气态冷媒中的一部分通过第一支路51流入补气增焓压缩机1的吸气口，另一部分通过第二支路52流入补气增焓压缩机1的补气口。这样，既能够在低温环境中通过平板太阳能集热器5利用太阳能的热量使冷媒吸热蒸发，提高进入补气增焓压缩机1的吸气口的气态冷媒量，又能够对补气增焓压缩机1的补气口进行补气，实现二级压缩，增大了循环回路的焓差，极大地提高了补气增焓压缩机1的制热效率，制热能力得到了大幅提升。通过水源(如自来水水龙头)向供水管路7内提供自来水，供水管路7内的自来水能够与室内换热器31进行热交换，从而在制热模式下制备热水或在制冷模式下制备冷水以便满足用户的热水需求或冷水需求，给用户提供了极大的便利。

参照图4至图6，图4是本发明另一种实施例的热泵系统的结构示意图；图5是本发明另一种实施例的热泵系统处于制热模式时的状态示意图；图6是本发明另一种实施例的热泵系统处于制冷模式时的状态示意图。

在本发明的一种较为优选的实施例中，如图3所示，室内换热器31的第二接口和室外换热器32的第一接口之间的管路上设置有经济器和第二四通换向阀，第二四通换向阀的第一接口和第二接口分别连接至室内换热器31的第二接口和室外换热器32的第一接口，第二四通换向阀32的第三接口连接至经济器的进口，经济器的液态冷媒出口连接至第一电子膨胀阀41的第一接口，第一电子膨胀阀41的第二接口连接至第二四通换向阀的第四接口，经济器的气态冷媒出口连接至补气增焓压缩机1的补气口。

具体地，第二四通换向阀包括同向串联的第一单向阀221和第二单向阀222以及同向串联的第三单向阀223和第四单向阀224，第一单向阀221和第三单向阀223的进口彼此连通，第二单向阀222和第四单向阀224的出口彼此连通。第二四通换向阀的第一接口位于第一单向阀221和第二单向阀222之间的管路上，第二四通换向阀的第二接口位于第三单向阀223和第四单向阀224之间的管路上，第二四通换向阀的第三接口位于第二单向阀222和第四单向阀224之间的管路上，第二四通换向阀的第四接口位于第一单向阀221和第三单向阀223之间的管路上。经济器为配置有第二节流元件的管壳式换热器81，其中第二节流元件为热力膨胀阀82。

与前述实施例不同的是，室外换热器32的第一接口连接至第二四通换向阀的第二接口，第二四通换向阀的第三接口连接至储液罐62的进口，储液罐62的出口连接至管壳式换热器81的管程的进口(即经济器的进口)；管壳式换热器81的管程的出口(即经济器的液态冷媒出口)一方面连接至第一电子膨胀阀41的第一接口，第一电子膨胀阀41的第二接口连接至第二四通换向阀的第四接口；管壳式换热器81的管程的出口另一方面连接至热力膨胀阀82的进口，热力膨胀阀82的出口连接至管壳式换热器81的壳程的进口，管壳式换热器81的壳程的出口(即经济器的气态冷媒出口)连接至补气增焓压缩机1的补气口；第二四通换向阀的第一接口连接至室内换热器31的第二接口；第二电子膨胀阀42的第一接口连接至管壳式换热器81的管程的出口与第一电子膨胀阀41的第一接口之间的管路。其他部分的连接关系与前述实施例相同，不再赘述。

如图5所示，使第一四通换向阀21处于第一状态，即在第一四通换向阀21内部，第一四通换向阀21的接口a和接口d连通，第一四通换向阀21的接口b和接口c连通，同时使第一电子膨胀阀41处于第一开度，使第二电子膨胀阀42处于第二开度，使流量调节阀53处于第三开度，此时热泵系统处于制热模式。需要说明的是，第一开度、第二开度、第三开度可以相同或不同，其具体的值因不同的工况和负载而不同。补气增焓压缩机1中压缩产生的高温高压气态冷媒流经第一四通换向阀21后进入室内换热器31，高温高压的气态冷媒在室内换热器31中冷凝形成高温高压的液态冷媒，与此同时供水管路7中的水与室内换热器31进行热交换而变成热水。室内换热器31流出的高温高压液态冷媒依次流经第二单向阀222、储液罐62、管壳式换热器81的管程后从管壳式换热器81的管程的出口(即经济器的液态冷媒出口)流出，流出的液态冷媒中一部分流经热力膨胀阀82节流降压后进入管壳式换热器81的壳程并在壳程内吸热蒸发成为气态冷媒，该气态冷媒从管壳式换热器81的壳程的出口(即经济器的气态冷媒出口)流入补气增焓压缩机1的补气口，与此同时，壳程内冷媒蒸发吸收管程内冷媒的热量使管程内的冷媒的温度降低。管程的出口流出的液态冷媒中另一部分分成两路：一路流经第一电子膨胀阀41节流降压后形成低温低压的液滴状液态冷媒，液滴状液态冷媒流经第三单向阀223后进入室外换热器32内蒸发吸热形成低温低压的气态冷媒，低温低压的气态冷媒依次流经第一四通换向阀21和气液分离器61后从补气增焓压缩机1的吸气口回到补气增焓压缩机1内继续循环，另一路流经第二电子膨胀阀42节流降压后形成低温低压的液滴状液态冷媒，该部分液滴状液态冷媒进入平板太阳能集热器5并吸收热量蒸发形成低温低压的气态冷媒，该部分气态冷媒中一部分依次流经第一管路51、第一四通换向阀21、气液分离器61后回到补气增焓压缩机1的吸气口，该部分气态冷媒中另一部分流经第二支路52后进入补气增焓压缩机1的补气口。

在此过程中，热泵系统实现了制热，通过向供水管路7内通入自来水，能够制备用户所需的热水。室内换热器31流出的高温高压液态冷媒流经管壳式换热器81的管程的过程中，伴随着壳程内流动的冷媒蒸发吸热而进一步降温，进一步降温后的冷媒分两部分分别流入室外换热器32和平板太阳能换热器5并吸热蒸发变成低温低压的气态冷媒，极大地提高了循环回路中冷媒的焓差，增大了冷媒蒸发过程中吸收的热量，极大程度上提高了补气增焓压缩机1的制热效率和制热能力。经济器流出的低温低压气态冷内进入补气增焓压缩机1的补气口，同时平板太阳能集热器5中吸热蒸发产生的低温低压气态冷媒的一部分也进入补气增焓压缩机1的补气口，保证了补气增焓压缩机1的补气量。也就是说，通过这样的设置方式，既保证了补气增焓压缩机1的补气量，又提高了补气增焓压缩机1的回气量，在整体上提高了补气增焓压缩机1的制热效率和能力。通过平板集热器与经济器的协同促进作用，无论是在较低的环境温度下，还是在阴天、夜晚等光照不足或没有光照的情况下，本发明的热泵系统均能够保持极高的制热效率，满足制热需求。也就是说，室内换热器内冷凝产生的液态冷媒经过经济器二次冷凝，冷凝后的液态冷媒分别进入室外换热器和太阳能集热器进行蒸发，来提高冷媒的蒸发量，并且通过太阳能集热器和经济器共同向补气增焓压缩机进行补气，既提高了冷媒的蒸发量，又提高了回路中冷媒的焓差，提高了极端工况下热泵系统的制热能力。

如图6所示，使第一四通换向阀21处于第二状态，即在第一四通换向阀21内部，第一四通换向阀21的接口a和接口c连通，第一四通换向阀21的接口b和接口d连通，同时使第一电子膨胀阀41处于第一开度，使第二电子膨胀阀42处于完全关闭状态，使流量调节阀53处于关闭状态，此时热泵系统处于制冷模式。

补气增焓压缩机1中压缩产生的高温高压气态冷媒流经第一四通换向阀21后进入室外换热器32，高温高压的气态冷媒在室外换热器32中冷凝形成高温高压的液态冷媒，室外换热器32流出的高温高压冷媒依次流经第四单向阀224、储液罐62、管壳式换热器81的管程后从管壳式换热器81的管程的出口(即经济器的液态冷媒出口)流出，流出的液态冷媒中一部分流经热力膨胀阀82节流降压后进入管壳式换热器81的壳程并在壳程内吸热蒸发成为气态冷媒，该气态冷媒从管壳式换热器81的壳程的出口(即经济器的气态冷媒出口)流入补气增焓压缩机1的补气口，与此同时，壳程内冷媒蒸发吸收管程内冷媒的热量使管程内的冷媒的温度降低。管程的出口流出的液态冷媒中另一部分流经第一电子膨胀阀41节流降压后形成低温低压的液滴状液态冷媒，液滴状液态冷媒流经第一单向阀221后进入室内换热器31内蒸发吸热形成低温低压的气态冷媒，低温低压的气态冷媒依次流经第一四通换向阀21和气液分离器61后从补气增焓压缩机1的吸气口回到补气增焓压缩机1内继续循环。在此过程中，热泵系统实现了制冷，通过向供水管路7内通入自来水，能够制备用户所需的冷水。

经济器流出的低温低压气态冷内进入补气增焓压缩机1的补气口，保证了补气增焓压缩机1的补气量，提高了热泵系统的制冷能力。第二四通换向阀设置成包括同向串联的第一单向阀221和第二单向阀222以及同向串联的第三单向阀223和第四单向阀224，第一单向阀221和第三单向阀223的进口彼此连通，第二单向阀222和第四单向阀224的出口彼此连通，在第一四通换向阀21的状态改变使冷媒的流向改变时，冷媒流经第二四通换向阀的流向自然就发生了改变，无需对第二四通换向阀进行调节，消除了使用需要调节的四通换向阀在使用过程中易出故障的情况，保证了换向的可靠性。本领域技术人员可以理解的是，也可以将第二四通换向阀设置成跟第一四通换向阀相同的电控换向阀。

经济器为配置有第二节流元件的管壳式换热器81，并按照上述实施例的设置方式进行连接，能够对冷凝散热后形成的高温高压液态冷媒进一步进行散热降温，提高回路中冷媒的焓差，很大程度上提高了补气增焓压缩机1的效率。本领域技术人员可以理解的是，经济器也可以设置成闪蒸器，闪蒸器的进口、液态冷媒出口、气态冷媒出口与上述实施例的设置方式相同。这样同样能够对补气增焓压缩机1进行补气，只不过对提高回路中冷媒的焓差的效果不如配置有第二节流元件的管壳式换热器。可以理解的是，第二节流元件也可以是电子膨胀阀、毛细管等。

第二电子膨胀阀42的第一接口连接至管壳式换热器81的管程的出口与第一电子膨胀阀41的第一接口之间的管路的设置方式是一种较为优选的实施方式，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，如可以将第二电子膨胀阀42的第一接口连接至管壳式换热器81的管程的进口(即经济器的进口)与储液罐62的出口之间的管路，或者连接至储液罐62的进口与第二四通换向阀的第三接口之间的管路等。

通过以上描述可以看出，在本发明的技术方案中，平板太阳能集热器与空气源热泵巧妙地结合在一起，能够高效地实现制冷和制热，满足了用户的多方面所需，降低了使用成本。制热模式下，室内换热器内冷凝形成的液态冷媒分两部分分别进入平板太阳能集热器和室外换热器吸热蒸发形成低温低压的气态冷媒，二者相互协作提高了补气增焓压缩机的回气量。平板太阳能集热器内形成的低温低压气态冷媒一部分流入补气增焓压缩机的吸气口，另一部分流入补气增焓压缩机的补气口，既能够在低温环境中利用太阳能的热量使冷媒蒸发吸热保证回气量，又能够对补气增焓压缩机的补气口进行补气，实现二级压缩，增大了循环回路的焓差，极大地提高了补气增焓压缩机的效率，制热能力得到了大幅提升。室内换热器配置有能够与之进行热交换的供水管路，在制热模式或制冷模式下通过向供水管路中供水能够制备热水或冷水，为人们的生活提供了更多的便利。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热泵系统，其特征在于，所述热泵系统包括通过管路连接的补气增焓压缩机、第一四通换向阀、室内换热器、电子膨胀阀、室外换热器、平板太阳能集热器以及第一节流元件，所述第一四通换向阀具有a、b、c、d四个接口，

通过切换所述第一四通换向阀的四个接口的连通方式以及所述电子膨胀阀的开关状态，能够使所述补气增焓压缩机、所述室外换热器、所述室内换热器形成制冷回路，以及

能够使所述补气增焓压缩机、所述室内换热器、所述平板太阳能集热器、所述室外换热器形成制热回路，并且在制热模式下所述室内换热器内的冷媒分成两部分分别进入所述室外换热器和所述平板太阳能集热器蒸发，所述平板太阳能集热器内蒸发后的冷媒分两路分别流入所述补气增焓压缩机的吸气口和补气口，

其中，所述室内换热器还配置有能够与之进行热交换的供水管路，以便在制热模式下制备热水或者在制冷模式下制备冷水。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述补气增焓压缩机的排气口和吸气口分别连接至所述第一四通换向阀的接口a和接口b，

所述第一四通换向阀的接口d连接至所述室内换热器的第一接口，所述室内换热器的第二接口连接至所述第一节流元件的第一接口，所述第一节流元件的第二接口连接至所述室外换热器的第一接口，所述室外换热器的第二接口连接至所述第一四通换向阀的接口c，

所述电子膨胀阀的第一接口连接至所述室内换热器的第二接口与所述室外换热器的第一接口之间的管路，所述电子膨胀阀的第二接口连接至所述平板太阳能集热器的第一接口，所述平板太阳能集热器的第二接口通过第一支路和第二支路分别连接至所述室外换热器的第二接口与所述第一四通换向阀的接口c之间的管路和所述补气增焓压缩机的补气口。

3.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述室内换热器的第二接口与所述室外换热器的第一接口之间的管路上设置有经济器和第二四通换向阀，

所述第二四通换向阀的第一接口和第二接口分别连接至所述室内换热器的第二接口和所述室外换热器的第一接口，所述第二四通换向阀的第三接口连接至所述经济器的进口，所述经济器的液态冷媒出口连接至所述第一节流元件的第一接口，所述第一节流元件的第二接口连接至所述第二四通换向阀的第四接口，所述经济器的气态冷媒出口连接至所述补气增焓压缩机的补气口。

4.根据权利要求3所述的热泵系统，其特征在于，所述第二四通换向阀包括同向串联的第一单向阀和第二单向阀以及同向串联的第三单向阀和第四单向阀，所述第一单向阀和所述第三单向阀的进口彼此连通，所述第二单向阀和所述第四单向阀的出口彼此连通，

其中，所述第二四通换向阀的第一接口位于所述第一单向阀和所述第二单向阀之间的管路上，所述第二四通换向阀的第二接口位于所述第三单向阀和所述第四单向阀之间的管路上，所述第二四通换向阀的第三接口位于所述第二单向阀和所述第四单向阀之间的管路上，所述第二四通换向阀的第四接口位于所述第一单向阀和所述第三单向阀之间的管路上。

5.根据权利要求4所述的热泵系统，其特征在于，所述电子膨胀阀的第一接口连接至所述经济器的液态冷媒出口与所述第一节流元件的第一接口之间的管路。

6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，通过使所述第一四通换向阀处于第一状态，所述电子膨胀阀处于第一开度，从而形成对应于制热回路，

其中，所述第一状态为：所述第一四通换向阀的接口a和接口d连通，所述第一四通换向阀的接口b和接口c连通。

7.根据权利要求6所述的热泵系统，其特征在于，通过使所述第一四通换向阀处于第二状态，所述电子膨胀阀处于关闭状态，从而形成制冷回路，

其中，所述第二状态为：所述第一四通换向阀的接口a和接口c连通，所述第一四通换向阀的接口b和接口d连通。

8.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述第一支路和/或所述第二支路设置有流量调节阀。

9.根据权利要求3至7中任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述经济器为配置有第二节流元件的管壳式换热器。

10.根据权利要求9所述的热泵系统，其特征在于，所述第一节流元件和/或所述第二节流元件为电子膨胀阀、热力膨胀阀或者毛细管。

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