CN208254010U - 一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，包括低温级热泵回路、高温级热泵回路和可编程控制系统，低温级热泵回路包括低温级压缩机、第一油分离器、蒸发冷凝器、第一储液器、第一过滤器、第一节流阀、第一蒸发器和第一气液分离器；高温级热泵回路包括高温级压缩机、第二油分离器、水冷冷凝器、第二储液器、第二过滤器、第一电磁阀、第二节流阀、蒸发冷凝器和第二气液分离器；可编程控制系统分别与低温级热泵回路和高温级热泵回路信号连接，且可编程控制系统包括复叠模式和化霜模式。本实用新型的有益效果是机组包括高温级和低温级两套独立系统，可以充分满足用户的需求，并且以空气为热源，环保减排。

Description

一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组

技术领域

本实用新型具体涉及一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组。

背景技术

空气源高温热水热泵机组是利用逆卡诺原理，以制冷剂为介质，将环境中的低品位热能转化为高品位的热能，实现加热高温热水的目的。空气源热泵具有消耗能源少、不污染环境、使用范围广等优点，在当前能源短缺及能源价格上涨的情况下，逐渐受到客户的青睐。

然而，由于寒冷地区冬季很长时间内环境温度都很低，在使用空气源热泵制取高温热水时会出现压缩比过高的问题，这时热泵的制热能力会受到严重的影响，甚至影响机组的正常工作，即使勉强工作，制热效率极低。

目前市场上的热泵机组，在超低温环境下运行不可靠，同时普遍存在制热热水温度不高、制热效率低、能耗高等问题，严重影响客户的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，以解决上述背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，其结构要点在于：包括低温级热泵回路、高温级热泵回路和可编程控制系统，低温级热泵回路包括低温级压缩机、第一油分离器、蒸发冷凝器、第一储液器、第一过滤器、第一节流阀、第一蒸发器和第一气液分离器，低温级压缩机的排气管与第一油分离器相连接，其中第一油分离器的回油口与低温级压缩机的吸气管相连接，且第一油分离器的出口与蒸发冷凝器的入口相连接，蒸发冷凝器的出口依次通过第一储液器、第一过滤器、第一节流阀、第一蒸发器和第一气液分离器与低温级压缩机相连接；高温级热泵回路包括高温级压缩机、第二油分离器、水冷冷凝器、第二储液器、第二过滤器、第一电磁阀、第二节流阀、蒸发冷凝器和第二气液分离器，高温级压缩机的排气管与第二油分离器相连接，其中第二油分离器的回油口与高温级压缩机的吸气管相连接，且第二油分离器的出口与水冷冷凝器的入口相连接，水冷冷凝器的出口依次通过第二储液器、第二过滤器、第一电磁阀、第二节流阀、蒸发冷凝器和第二气液分离器与高温级压缩机相连接；可编程控制系统分别与低温级热泵回路和高温级热泵回路信号连接，且可编程控制系统包括复叠模式和化霜模式。

作为优选的，低温级热泵回路使用的制冷剂为R404A，高温级热泵回路使用的制冷剂为R245fa。

作为优选的，低温级压缩机和高温级压缩机均为带补气接口的压缩机，且低温级压缩机通过管路连接有低温增焓回路，高温级压缩机通过管路连接有高温增焓回路。

作为优选的，低温增焓回路包括第一经济器、第一经济器主路系统和第一经济器辅路系统，其中第一经济器为板式换热器，且第一经济器主路系统的入口连接于第一过滤器之后，第一经济器辅路系统与第一经济器主路系统的进管相连，并且在第一经济器辅路的进管上设有第一经济器节流阀。

作为优选的，高温增焓回路包括第二经济器、第二经济器主路系统和第二经济器辅路系统，其中第二经济器为板式换热器，且第二经济器主路系统的入口连接于第二过滤器之后，第二经济器辅路系统与第二经济器主路系统的进管相连，并且在第二经济器辅路的进管上设有第二经济器节流阀。

作为优选的，低温级压缩机的排气管与第一蒸发器的入口之间设有热气旁通电磁阀，且低温级压缩机并联有低温级膨胀罐，并在低温级膨胀罐前设有常开型的第三电磁阀。

作为优选的，蒸发冷凝器为板式换热器或壳管式换热器，且蒸发冷凝器并联有第二蒸发器，并在第二蒸发器前设有第二电磁阀和第三节流阀，在第二蒸发器后设有单向阀。

作为优选的，第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀、第一经济器节流阀和第二经机器节流阀均为电子膨胀阀或热力膨胀阀或毛细管。

作为优选的，第一蒸发器和第二蒸发器均为风冷翅片式换热器，且第一蒸发器设有第一蒸发器风机电机，第二蒸发器设有第二蒸发器风机电机。

作为优选的，水冷冷凝器为板式换热器或套管式换热器或壳管式换热器，且水冷冷凝器的水侧接管与用户的高温热水系统相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、本机组含高温级和低温级两套独立系统，两套独立的系统通过复叠技术成为一体。当环境温度较高时，可单独运行高温级系统，能效比较高；当环境温度较低时，高温级系统和低温级系统同时使用，保证系统稳定可靠运行。确保系统能够在全工况(-25℃～43℃)环境范围内制取90℃以上的高温热水，满足用户的需求。

2、本机组以空气能作为热源，空气能作为清洁能源，无有害物质的排放，是一种环保的制取高温热水的方式。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理图；

图2为本实用新型的常温工况运行原理图；

图3为本实用新型的低温工况运行原理图；

图4为本实用新型的超低温工况运行原理图；

图5为本实用新型的第一蒸发器化霜运行原理图；

图中：1-低温级压缩机，2-第一油分离器，3-蒸发冷凝器，4-第一储液器，5-第一过滤器，6-第一经济器，7-第一节流阀，8-第一蒸发器，9-第一蒸发器风机电机，10-第一气液分离器，11-第三电磁阀，12-低温级膨胀罐， 13-热气旁通电磁阀，14-第一经济器节流阀，15-高温级压缩机，16-第二油分离器，17-水冷冷凝器，18-第二储液器，19-第二过滤器，20-第二经济器， 21-第一电磁阀，22-第二节流阀，23-第二气液分离器，24-第二电磁阀，25-第三节流阀，26-第二蒸发器，27-第二蒸发器风机电机，28-单向阀，29-第二经济器节流阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的解释说明，但不限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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实用新型的限制。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案，一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，包括低温级热泵回路、高温级热泵回路和可编程控制系统，所述的低温级热泵回路包括低温级压缩机1、第一油分离器2、蒸发冷凝器3、第一储液器4、第一过滤器5、第一节流阀7、第一蒸发器8和第一气液分离器10，所述的低温级压缩机1的排气管与第一油分离器2相连接，其中第一油分离器2的回油口与低温级压缩机1的吸气管相连接，且第一油分离器2的出口与蒸发冷凝器3的入口相连接，所述的蒸发冷凝器3的出口依次通过、第一储液器4、第一过滤器5、第一节流阀7、第一蒸发器8和第一气液分离器10与低温级压缩机1相连接；所述的高温级热泵回路包括高温级压缩机15、第二油分离器16、水冷冷凝器17、第二储液器18、第二过滤器19、第一电磁阀21、第二节流阀22、蒸发冷凝器3和第二气液分离器23，所述的高温级压缩机15的排气管与第二油分离器16相连接，其中第二油分离器16的回油口与高温级压缩机15的吸气管相连接，且第二油分离器16的出口与水冷冷凝器17的入口相连接，所述的水冷冷凝器17的出口依次通过第二储液器18、第二过滤器19、第一电磁阀21、第二节流阀22、蒸发冷凝器3和第二气液分离器23与高温级压缩机15相连接；所述的可编程控制系统分别与低温级热泵回路和高温级热泵回路信号连接，且可编程控制系统包括复叠模式和化霜模式。

其中，在本实施例中，所述的低温级热泵回路使用的制冷剂为R404A，高温级热泵回路使用的制冷剂为R245fa。

其中，在本实施例中，所述的低温级压缩机1和高温级压缩机15均为带补气接口的压缩机，且低温级压缩机1通过管路连接有低温增焓回路，高温级压缩机15通过管路连接有高温增焓回路。

其中，在本实施例中，所述的低温增焓回路包括第一经济器6、第一经济器主路系统和第一经济器辅路系统，其中第一经济器6为板式换热器，且第一经济器主路系统的入口连接于第一过滤器5之后，第一经济器辅路系统与第一经济器主路系统的进管相连，并且在第一经济器辅路的进管上设有第一经济器节流阀14。

其中，在本实施例中，所述的高温增焓回路包括第二经济器20、第二经济器主路系统和第二经济器辅路系统，其中第二经济器20为板式换热器，且第二经济器主路系统的入口连接于第二过滤器19之后，第二经济器辅路系统与第二经济器主路系统的进管相连，并且在第二经济器辅路的进管上设有第二经济器节流阀29。

其中，在本实施例中，所述的低温级压缩机1的排气管与第一蒸发器8的入口之间设有热气旁通电磁阀13，且低温级压缩机1并联有低温级膨胀罐12，并在低温级膨胀罐12前设有常开型的第三电磁阀11。

其中，在本实施例中，所述的蒸发冷凝器3为板式换热器或壳管式换热器，且蒸发冷凝器3并联有第二蒸发器26，并在第二蒸发器26前设有第二电磁阀24和第三节流阀25，在第二蒸发器26后设有单向阀28。

其中，在本实施例中，所述的第一节流阀7、第二节流阀22、第三节流阀25、第一经济器节流阀14和第二经机器节流阀29均为电子膨胀阀或热力膨胀阀或毛细管。

其中，在本实施例中，所述的第一蒸发器8和第二蒸发器26均为风冷翅片式换热器，且第一蒸发器8设有第一蒸发器风机电机9，第二蒸发器26设有第二蒸发器风机电机27。

其中，在本实施例中，所述的水冷冷凝器17为板式换热器或套管式换热器或壳管式换热器，且水冷冷凝器17的水侧接管与用户的高温热水系统相连。

可编程控制系统包括自动运行模式和手动运行模式。

可编程控制系统包括用于检测运行环境温度的温度传感器，机组能够根据温度传感器的检测结果，自动切换单独运行高温级系统模式或者高温级和低温级同时运行的复叠模式。

可编程控制系统包括通过检测低温级室外侧蒸发器的结霜情况，自动切换并联的热气旁通电磁阀进入化霜模式。

本实用新型包括常温环境、低温环境和超低温环境三种工况，并可根据环境温度自动切换运行模式。

常温工况：

请参阅图2，在常温工况模式下，高温级压缩机15开启，低温级压缩机 1关闭，第一电磁阀21关闭，第二电磁阀24打开，第三电磁阀11常开，第二蒸发器风机电机27打开。

系统根据检测的热水温度，当热水温度低于设定值时，启动高温系统。

高温级压缩机15启动，高温级压缩机15排出高温高压的制冷剂，进入水冷冷凝器17，在水冷冷凝器17中制冷剂冷凝为高压液体，通过热传递，将进入水冷冷凝器17的水温提高到设定值。水冷冷凝器17出来的液体经过第三节流阀25节流降压后，进入第二蒸发器26，制冷剂在第二蒸发器26中与室外的空气换热蒸发，蒸发后的气态制冷剂回到高温级压缩机15，完成一个循环。

低温工况：

请参阅图3，在低温工况模式下，高温级压缩机15开启，低温级压缩机 1开启，第一电磁阀21开启，第二电磁阀24关闭，第三电磁阀11关闭，第一蒸发器风机电机9打开，第二蒸发器风机电机27打开。

系统根据检测的热水温度，当热水温度低于设定值时，启动高温级系统和低温级系统。

高温级压缩机15启动，高温级压缩机15排出高温高压的制冷剂，进入水冷冷凝器17，在水冷冷凝器17中制冷剂冷凝为高压液体，通过热传递，将进入水冷冷凝器17的水温提高到设定值。水冷冷凝器17出来的液体经过第二节流阀22节流降压后，进入蒸发冷凝器3，制冷剂在蒸发冷凝器3中与低温级系统换热蒸发，蒸发后的气态制冷剂回到高温级压缩机15，完成高温级循环。

低温级压缩机1启动，低温级压缩机1排出高温高压的制冷剂，进入蒸发冷凝器3，在蒸发冷凝器3中制冷剂与高温级系统换热冷凝为高压液体，蒸发冷凝器3出来的液体经过第一节流阀7节流降压后，进入第一蒸发器8，制冷剂在第一蒸发器8中与室外的空气换热蒸发，蒸发后的气态制冷剂回到低温级压缩机1，完成低温级循环。

该工况下第一蒸发器8结霜时，请参阅图5，打开热气旁通电磁阀13，低温级压缩机1排出的高温高压制冷剂通入第一蒸发器8，利用系统蓄热及压缩机做功消耗的热量融化第一蒸发器8表面的霜。

超低温工况：

请参阅图4，在超低温工况模式下，高温级压缩机15开启，低温级压缩机1开启，第一电磁阀21开启，第二电磁阀24开启，第三电磁阀11关闭，第一蒸发器风机电机9打开，第二蒸发器风机电机27打开。

系统根据检测的热水温度，当热水温度低于设定值时，启动高温级系统和低温级系统。

高温级压缩机15启动，高温级压缩机15排出高温高压的制冷剂，进入水冷冷凝器17，在水冷冷凝器17中制冷剂冷凝为高压液体，通过热传递，将进入水冷冷凝器17的水温提高到设定值。水冷冷凝器17出来的液体分为两路，其中一路制冷剂通过第二节流阀22节流降压后，进入蒸发冷凝器3，制冷剂在蒸发冷凝器3中与低温级系统换热蒸发，另一路制冷剂通过第三节流阀25节流降压后，进入第二蒸发器26，制冷剂在第二蒸发器26中与室外的空气换热蒸发，蒸发冷凝器3和第二蒸发器26蒸发后的气态制冷剂混合回到高温级压缩机15，完成高温级循环。

低温级压缩机1启动，低温级压缩机1排出高温高压的制冷剂，进入蒸发冷凝器3，在蒸发冷凝器3中制冷剂与高温级系统换热冷凝为高压液体，蒸发冷凝器3出来的液体经过第一节流阀7节流降压后，进入第一蒸发器8，制冷剂在第一蒸发器8中与室外的空气换热蒸发，蒸发后的气态制冷剂回到低温级压缩机1，完成低温级循环。

该工况下第一蒸发器8结霜时，请参阅图5，打开热气旁通电磁阀13，低温级压缩机1排出的高温高压制冷剂通入第一蒸发器8，利用系统蓄热及压缩机做功消耗的热量融化第一蒸发器8表面的霜。

本实用新型的有益效果：

1、本机组含高温级和低温级两套独立系统，两套独立的系统通过复叠技术成为一体。当环境温度较高时，可单独运行高温级系统，能效比较高；当环境温度较低时，高温级系统和低温级系统同时使用，保证系统稳定可靠运行。确保系统能够在全工况(-25℃～43℃)环境范围内制取90℃以上的高温热水，满足用户的需求。

2、本机组以空气能作为热源，空气能作为清洁能源，无有害物质的排放，是一种环保的制取高温热水的方式。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，其特征在于：包括

低温级热泵回路，所述的低温级热泵回路包括低温级压缩机、第一油分离器、蒸发冷凝器、第一储液器、第一过滤器、第一节流阀、第一蒸发器和第一气液分离器，所述的低温级压缩机的排气管与第一油分离器相连接，其中第一油分离器的回油口与低温级压缩机的吸气管相连接，且第一油分离器的出口与蒸发冷凝器的入口相连接，所述的蒸发冷凝器的出口依次通过第一储液器、第一过滤器、第一节流阀、第一蒸发器和第一气液分离器与低温级压缩机相连接；

高温级热泵回路，所述的高温级热泵回路包括高温级压缩机、第二油分离器、水冷冷凝器、第二储液器、第二过滤器、第一电磁阀、第二节流阀、蒸发冷凝器和第二气液分离器，所述的高温级压缩机的排气管与第二油分离器相连接，其中第二油分离器的回油口与高温级压缩机的吸气管相连接，且第二油分离器的出口与水冷冷凝器的入口相连接，所述的水冷冷凝器的出口依次通过第二储液器、第二过滤器、第一电磁阀、第二节流阀、蒸发冷凝器和第二气液分离器与高温级压缩机相连接；

可编程控制系统，所述的可编程控制系统分别与低温级热泵回路和高温级热泵回路信号连接，且可编程控制系统包括复叠模式和化霜模式。

2.根据权利要求1所述的一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，其特征在于：所述的低温级热泵回路使用的制冷剂为R404A，高温级热泵回路使用的制冷剂为R245fa。

3.根据权利要求1所述的一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，其特征在于：所述的低温级压缩机和高温级压缩机均为带补气接口的压缩机，且低温级压缩机通过管路连接有低温增焓回路，高温级压缩机通过管路连接有高温增焓回路。

4.根据权利要求3所述的一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，其特征在于：所述的低温增焓回路包括第一经济器、第一经济器主路系统和第一经济器辅路系统，其中第一经济器为板式换热器，且第一经济器主路系统的入口连接于第一过滤器之后，第一经济器辅路系统与第一经济器主路系统的进管相连，并且在第一经济器辅路的进管上设有第一经济器节流阀。

5.根据权利要求3所述的一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，其特征在于：所述的高温增焓回路包括第二经济器、第二经济器主路系统和第二经济器辅路系统，其中第二经济器为板式换热器，且第二经济器主路系统的入口连接于第二过滤器之后，第二经济器辅路系统与第二经济器主路系统的进管相连，并且在第二经济器辅路的进管上设有第二经济器节流阀。

6.根据权利要求1所述的一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，其特征在于：所述的低温级压缩机的排气管与第一蒸发器的入口之间设有热气旁通电磁阀，且低温级压缩机并联有低温级膨胀罐，并在低温级膨胀罐前设有常开型的第三电磁阀。

7.根据权利要求1所述的一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，其特征在于：所述的蒸发冷凝器为板式换热器或壳管式换热器，且蒸发冷凝器并联有第二蒸发器，并在第二蒸发器前设有第二电磁阀和第三节流阀，在第二蒸发器后设有单向阀。

8.根据权利要求1所述的一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，其特征在于：所述的第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀、第一经济器节流阀和第二经机器节流阀均为电子膨胀阀或热力膨胀阀或毛细管。

9.根据权利要求1所述的一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，其特征在于：所述的第一蒸发器和第二蒸发器均为风冷翅片式换热器，且第一蒸发器设有第一蒸发器风机电机，第二蒸发器设有第二蒸发器风机电机。

10.根据权利要求1所述的一种全工况空气源复叠式高温热水热泵机组，其特征在于：所述的水冷冷凝器为板式换热器或套管式换热器或壳管式换热器，且水冷冷凝器的水侧接管与用户的高温热水系统相连。