CN208567203U

CN208567203U - 多工况制冷制热的空气源热泵热风机

Info

Publication number: CN208567203U
Application number: CN201821083030.3U
Authority: CN
Inventors: 尹应德; 朱冬生; 涂爱民; 刘世杰; 李修真
Original assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Current assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2019-03-01
Anticipated expiration: 2028-07-09

Abstract

本实用新型提出了一种多工况制冷制热的空气源热泵热风机，主要包括变频双级涡旋式压缩机、风冷冷凝器、风冷蒸发器、汽液分离器、大容量闪蒸器、四通阀、电子膨胀阀、电磁阀以及连接上述设备的各制冷剂管路。主要解决了超高温环境下，普通空气源热泵热风机的制冷能力急剧下降，超低温环境下，普通空气源热泵热风机的制热能力急剧下降的问题；以及室外低温、空气相对湿度大的环境下，空气源热泵热风机如何快速除霜，且不影响正常制热的难题，可实现空气源热泵热风机在全工况环境温度条件下的长期高效、稳定运行。

Description

多工况制冷制热的空气源热泵热风机

技术领域

本实用新型涉及暖通空调技术领域，具体涉及一种多工况制冷制热的空气源热泵热风机。

背景技术

空气能热泵可从环境大气中吸取丰富的低品位能量、使用便利，因而成为应用最为广泛的热泵空调。随着地球气候环境的日益恶化以及我国城市化建设中的对环境的人为破坏越来越严重，高效节能的空气能热泵有着更广阔的发展空间，也面临着巨大挑战。

热泵在长江中下游流域夏热冬冷地区得到广泛应用，采用热泵能很好地满足该地区冬季因室外温度较高的制热要求和夏季制冷要求。但在某些特定环境工况(高环境温度工况、低环境温度工况)下，现有设备机组仍存在安全隐患和性能系数低下等问题。

实用新型内容

本实用新型克服了上述现有技术的不足，在准二级压缩循环理论的基础上，提供一种结构简单、工作效率高、可实现多工况制冷制热的空气源热泵热风机。

一种多工况制冷制热的空气源热泵热风机，包括变频双级涡旋式压缩机1、四通阀2、风冷冷凝器3、大容量闪蒸器5、第一电子膨胀阀4、第二电子膨胀阀6、风冷蒸发器7、汽液分离器8、第一电磁阀9、第二电磁阀10、第三电磁阀11和第四电磁阀12，以及连接上述设备的各制冷剂管路；

变频双级涡旋式压缩机1分别连接有第一制冷剂管路101、第二制冷剂管路 102及第三制冷剂管路103，第一制冷剂管路101的另一端连接四通阀2的第一端口，四通阀2的第二、三、四端口分别连接第四制冷剂管路201、第五制冷剂管路202及第六制冷剂管路203，第四制冷剂管路201的另一端分别连接第二电磁阀10和第三电磁阀11，再通过第十三制冷剂管路1101、第十四制冷剂管路 1201连接风冷冷凝器3，第五制冷剂管路202的另一端连接汽液分离器8，汽液分离器8通过第二制冷剂管路102连接在变频双级涡旋式压缩机1的吸气口上；第六制冷剂管路203的另一端连接风冷蒸发器7；风冷冷凝器3的另一端连接有第七制冷剂管路301；

大容量闪蒸器5上设a、b、c三个端口，第八制冷剂管路401一端连接第一电子膨胀阀4，另一端连接大容量闪蒸器5的a端口，第九制冷剂管路501一端连接大容量闪蒸器5的b端口，另一端连接第二电子膨胀阀6，第十制冷剂管路 502一端连接大容量闪蒸器5的c端口，另一端连接第一电磁阀9和第二电磁阀 10，第一电磁阀9的另一端通过第三制冷剂管路103，连接到变频双级涡旋式压缩机1的补气口；第十一制冷剂管路601的一端连接第二电子膨胀阀6，另一端连接风冷蒸发器7；第十二制冷剂管路1001的一端连接第二电磁阀10，另一端连接第三电磁阀11，第四电磁阀12分别连接第六制冷剂管路203和第十四制冷剂管路1201。

本实用新型采用热泵增焓技术，即利用压缩机的两次吸气结构特点，实现在同一气缸中可实现两次吸气，且二次吸气压力大于蒸发压力，并不影响压缩机的第一次吸气过程，因而带闪蒸器的压缩制冷循环较常规制冷循环的热力性能得到了显著的改进，适用于多种工况，可实现热泵机组快速除霜的同时，正常制热，克服了传统制冷剂反向流动除霜造成的风冷冷凝器温度波动大、抵消热量、严重影响舒适性的诸多弊端，并具有非常好的经济效益和节能减排的社会意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型多工况制冷制热的空气源热泵热风机的结构示意图；

图2为本实用新型多工况制冷制热的空气源热泵热风机在常温制冷工况下制冷剂的流程示意图；

图3为本实用新型多工况制冷制热的空气源热泵热风机在超高温制冷工况下制冷剂的流程示意图；

图4为本实用新型多工况制冷制热的空气源热泵热风机在常温制热工况下制冷剂的流程示意图；

图5为本实用新型多工况制冷制热的空气源热泵热风机在超低温制热工况下制冷剂的流程示意图；

图6为本实用新型多工况制冷制热的空气源热泵热风机在除霜工况下制冷剂的流程示意图。

附图标记说明：

1、变频双级涡旋式压缩机；101、第一制冷剂管路；102、第二制冷剂管路； 103、第三制冷剂管路；2、四通阀；201、第四制冷剂管路；202、第五制冷剂管路；203、第六制冷剂管路；3、风冷冷凝器；301、第七制冷剂管路；4、第一电子膨胀阀；401、第八制冷剂管路；5、大容量闪蒸器；501、第九制冷剂管路；502、第十制冷剂管路；6、第二电子膨胀阀；601、第十一制冷剂管路；7、风冷蒸发器；8、汽液分离器9、第一电磁阀；10、第二电磁阀；1001、第十二制冷剂管路；11、第三电磁阀；12、第四电磁阀；1101、第十三制冷剂管路； 1201、第十四制冷剂管路。

具体实施方式

热泵在高温环境下的制冷、低温环境下制热能力显著下降实际上也就是热泵的两器(蒸发器和冷凝器)的工作环境温度差大大超出了压缩机工作范围，需要调整热泵压缩机与系统循环，本实用新型对现有系统设计进行喷气增焓改进，以满足现阶段的在高温或低温工况用冷用热要求。下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见图1，本实用新型提供的一种多工况制冷制热的空气源热泵热风机，包括变频双级涡旋式压缩机1，所述变频双级涡旋式压缩机1分别连接有第一制冷剂管路101、第二制冷剂管路102及第三制冷剂管路103，第一制冷剂管路101 的另一端连接四通阀2的第一端口A，四通阀2的第二B、三C、四D端口分别连接第四制冷剂管路201、第五制冷剂管路202及第六制冷剂管路203，第四制冷剂管路201的另一端连接第二电磁阀10、第三电磁阀11，再通过第十三制冷剂管路1101、第十四制冷剂管路1201连接风冷冷凝器3，第五制冷剂管路202 的另一端连接汽液分离器8，汽液分离器8通过第二制冷剂管路102连接在变频双级涡旋式压缩机1的吸气口上；第六制冷剂管路203的另一端连接风冷蒸发器7；风冷冷凝器3的另一端连接有第七制冷剂管路301。所述热泵机组还包括大容量闪蒸器5，大容量闪蒸器5上设a、b、c三个端口，第八制冷剂管路401 上一端连接第一电子膨胀阀4，另一端连接大容量闪蒸器5的a端口，第九制冷剂管路501上一端连接大容量闪蒸器5的b端口，另一端连接第二电子膨胀阀6，第十制冷剂管路502上一端连接大容量闪蒸器5的c端口，另一端连接第一电磁阀9和第二电磁阀10，第一电磁阀9的另一端通过第三制冷剂管路103，连接到变频双级涡旋式压缩机1的补气口；第十一制冷剂管路601的一端连接第二电子膨胀阀6，另一端连接风冷蒸发器7；第十二制冷剂管路1001的一端连接第二电磁阀10，另一端连接第三电磁阀11，第四电磁阀12分别连接第六制冷剂管路203和第十四制冷剂管路1201。

本实用新型提供的一种空气源热泵热风机，具有多工况工作模式，具体分为：常温制冷工况、超高温制冷工况、常温制热工况、超低温制热工况和除霜工况。

常温制冷工况和超高温制冷工况的工况切换温度点可根据具体情况设置，通常在35℃到40℃之间。通过控制第一电磁阀9的开闭来进行两种制冷工况的转换。

常温制冷工况下，第一电磁阀9、第二电磁阀10和第四电磁阀12关闭，第三电磁阀11开启，制冷剂的流程参见图2(以下“→”符号均代表制冷剂的流动方向)：变频双级涡旋式压缩机1→第一制冷剂管路101→四通阀2→第六制冷剂管路203→风冷蒸发器7(制冷剂在风冷蒸发器7内完成热交换)→第十一制冷剂管路601→第二电子膨胀阀6→第九制冷剂管路501→大容量闪蒸器5→第八制冷剂管路401→第一电子膨胀阀4→第七制冷剂管路301→风冷冷凝器3(制冷剂在风冷冷凝器3内完成热交换)→第十四制冷剂管路1201→第三电磁阀11→第四制冷剂管路201→四通阀2→第五制冷剂管路202→汽液分离器8→第二制冷剂管路102→变频双级涡旋式压缩机1。

超高温制冷工况下，第二电磁阀10和第四电磁阀12关闭，第一电磁阀9 和第三电磁阀11开启，制冷剂在大容量闪蒸器后分为两个回路，即主路制冷剂回路和辅路制冷剂回路，制冷剂的流程参见图3。主路制冷剂回路同常温制冷工况下的制冷剂流程；辅路制冷剂流程为：大容量闪蒸器5→第十制冷剂管路502 →第一电磁阀9→第三制冷剂管路103→变频双级涡旋式压缩机1。

常温制热工况和超低温制热工况的工况切换温度点可根据具体情况设置，通常在-3℃到0℃之间。通过控制第一电磁阀9的开闭来进行两种制热工况的转换。

常温制热工况下，第一电磁阀9、第二电磁阀10和第四电磁阀12关闭，第三电磁阀11开启，制冷剂的流程参见图4(以下“→”符号均代表制冷剂的流动方向)：变频双级涡旋式压缩机1→第一制冷剂管路101→四通阀2→第四制冷剂管路201→第四电磁阀11→第十三制冷剂管路1101→第十四制冷剂管路1201→风冷冷凝器3(制冷剂在风冷冷凝器3内完成热交换)→第七制冷剂管路301→第一电子膨胀阀4→第八制冷剂管路401→大容量闪蒸器5→第九制冷剂管路501→第二电子膨胀阀6→第十一制冷剂管路601→风冷蒸发器7(制冷剂在风冷蒸发器7内完成热交换)→第六制冷剂管路203→四通阀2→第五制冷剂管路202→汽液分离器8→第二制冷剂管路102→变频双级涡旋式压缩机1。

超低温制热工况下，第二电磁阀10和第四电磁阀12关闭，第一电磁阀9 和第三电磁阀11开启，制冷剂在大容量闪蒸器后分为两个回路，即主路制冷和辅路制冷剂回路，制冷剂的流程参见图5。主路制冷剂回路同常温制热工况下的制冷剂流程；辅路制冷剂流程为：大容量闪蒸器5→第十制冷剂管路502→第一电磁阀9→第三制冷剂管路103→变频双级涡旋式压缩机1。

除霜工况下，第一电磁阀(9)、第二电磁阀(10)和第四电磁阀(12)开启，第三电磁阀11关闭，变频压缩机转入高速运行，制冷剂分为2个回路，制冷剂的流程参见图6(以下“→”符号均代表制冷剂的流动方向)：第一回路为：变频双级涡旋式压缩机1→第一制冷剂管路101→四通阀2→第六制冷剂管路203→风冷蒸发器7→第十一制冷剂管路601→第二电子膨胀阀6→第九制冷剂管路501→大容量闪蒸器5→第十制冷剂管路502→第一电磁阀9→第三制冷剂管路103→变频双级涡旋式压缩机1；在大容量闪蒸器5之后，制冷剂另一路流程为：第二电磁阀10→第十二制冷剂管路1001→第四制冷剂管路201→四通阀2→第五制冷剂管路202→汽液分离器8→第二制冷剂管路102→变频双级涡旋式压缩机 1。

第二回路为：变频双级涡旋式压缩机1→第一制冷剂管路101→四通阀2→第六制冷剂管路203→第四电磁阀12→第十四制冷剂管路1201→风冷冷凝器3 (制冷剂在风冷冷凝器3内完成热交换)→第七制冷剂管路301→第一电子膨胀阀4 →第八制冷剂管路401→大容量闪蒸器5→第十制冷剂管路502→第一电磁阀9 →第三制冷剂管路103→变频双级涡旋式压缩机1；在大容量闪蒸器5之后，制冷剂另一路流程为：第二电磁阀10→第十二制冷剂管路1001→第四制冷剂管路 201→四通阀2→第五制冷剂管路202→汽液分离器8→第二制冷剂管路102→变频双级涡旋式压缩机1。

本实用新型为实现热泵技术的高效、大范围推广使用，对现有系统设计进行喷气增焓改进，主要解决了超高温环境下，普通空气源热泵热风机的制冷能力急剧下降，超低温环境下，普通空气源热泵热风机的制热能力急剧下降的问题。采用大容量闪蒸器补气回路的除霜方法，可实现热泵机组快速除霜的同时，正常制热，克服了传统制冷剂反向流动除霜造成的风冷冷凝器温度波动大、抵消热量、严重影响舒适性的诸多弊端，可实现空气源热泵热风机在全工况环境温度条件下的长期高效、稳定运行。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种多工况制冷制热的空气源热泵热风机，其特征在于：

包括变频双级涡旋式压缩机(1)、四通阀(2)、风冷冷凝器(3)、大容量闪蒸器(5)、第一电子膨胀阀(4)、第二电子膨胀阀(6)、风冷蒸发器(7)、汽液分离器(8)、第一电磁阀(9)、第二电磁阀(10)、第三电磁阀(11)和第四电磁阀(12)，以及连接上述设备的各制冷剂管路；

变频双级涡旋式压缩机(1)分别连接有第一制冷剂管路(101)、第二制冷剂管路(102)及第三制冷剂管路(103)，第一制冷剂管路(101)的另一端连接四通阀(2)的第一端口，四通阀(2)的第二、三、四端口分别连接第四制冷剂管路(201)、第五制冷剂管路(202)及第六制冷剂管路(203)，第四制冷剂管路(201)的另一端分别连接第二电磁阀(10)和第三电磁阀(11)，再通过第十三制冷剂管路(1101)、第十四制冷剂管路(1201)连接风冷冷凝器(3)，第五制冷剂管路(202)的另一端连接汽液分离器(8)，汽液分离器(8)通过第二制冷剂管路(102)连接在变频双级涡旋式压缩机(1)的吸气口上；第六制冷剂管路(203)的另一端连接风冷蒸发器(7)；风冷冷凝器(3)的另一端连接有第七制冷剂管路(301)；

大容量闪蒸器(5)上设a、b、c三个端口，第八制冷剂管路(401)一端连接第一电子膨胀阀(4)，另一端连接大容量闪蒸器(5)的a端口，第九制冷剂管路(501)一端连接大容量闪蒸器(5)的b端口，另一端连接第二电子膨胀阀(6)，第十制冷剂管路(502)一端连接大容量闪蒸器(5)的c端口，另一端连接第一电磁阀(9)和第二电磁阀(10)，第一电磁阀(9)的另一端通过第三制冷剂管路(103)，连接到变频双级涡旋式压缩机(1)的补气口；第十一制冷剂管路(601)的一端连接第二电子膨胀阀(6)，另一端连接风冷蒸发器(7)；第十二制冷剂管路(1001)的一端连接第二电磁阀(10)，另一端连接第三电磁阀(11)，第四电磁阀(12)分别连接第六制冷剂管路(203)和第十四制冷剂管路(1201)。

2.根据权利要求1所述的多工况制冷制热的空气源热泵热风机，其特征在于：

本机具有多工况工作模式，具体分为：常温制冷工况、超高温制冷工况、常温制热工况、超低温制热工况和除霜工况。

3.根据权利要求2所述的多工况制冷制热的空气源热泵热风机，其特征在于：

常温制冷工况下，第一电磁阀(9)、第二电磁阀(10)和第四电磁阀(12)关闭，第三电磁阀(11)开启，制冷剂的流程为：变频双级涡旋式压缩机(1)→第一制冷剂管路(101)→四通阀(2)→第六制冷剂管路(203)→风冷蒸发器(7)→第十一制冷剂管路(601)→第二电子膨胀阀(6)→第九制冷剂管路(501)→大容量闪蒸器(5)→第八制冷剂管路(401)→第一电子膨胀阀(4)→第七制冷剂管路(301)→风冷冷凝器(3)→第十四制冷剂管路(1201)→第三电磁阀(11)→第四制冷剂管路(201)→四通阀(2)→第五制冷剂管路(202)→汽液分离器(8)→第二制冷剂管路(102)→变频双级涡旋式压缩机(1)。

4.根据权利要求3所述的多工况制冷制热的空气源热泵热风机，其特征在于：

超高温制冷工况下，第二电磁阀(10)和第四电磁阀(12)关闭，第一电磁阀(9)和第三电磁阀(11)开启，制冷剂在大容量闪蒸器(5)后分为两个回路，即主路制冷剂回路和辅路制冷剂回路，主路制冷剂回路同常温制冷工况下的制冷剂流程；辅路制冷剂流程为：大容量闪蒸器(5)→第十制冷剂管路(502)→第一电磁阀(9)→第三制冷剂管路(103)→变频双级涡旋式压缩机(1)。

5.根据权利要求4所述的多工况制冷制热的空气源热泵热风机，其特征在于：

常温制热工况下，第一电磁阀(9)、第二电磁阀(10)和第四电磁阀(12)关闭，第三电磁阀(11)开启，制冷剂的流程为：变频双级涡旋式压缩机(1)→第一制冷剂管路(101)→四通阀(2)→第四制冷剂管路(201)→第三电磁阀(11)→第十三制冷剂管路(1101)→第十四制冷剂管路(1201)→风冷冷凝器(3)→第七制冷剂管路(301)→第一电子膨胀阀(4)→第八制冷剂管路(401)→大容量闪蒸器(5)→第九制冷剂管路(501)→第二电子膨胀阀(6)→第十一制冷剂管路(601)→风冷蒸发器(7)→第六制冷剂管路(203)→四通阀(2)→第五制冷剂管路(202)→汽液分离器(8)→第二制冷剂管路(102)→变频双级涡旋式压缩机(1)。

6.根据权利要求5所述的多工况制冷制热的空气源热泵热风机，其特征在于：

超低温制热工况下，第二电磁阀(10)和第四电磁阀(12)关闭，第一电磁阀(9)和第三电磁阀(11)开启，制冷剂在大容量闪蒸器(5)后分为两个回路，即主路制冷剂回路和辅路制冷剂回路，主路制冷剂回路同常温制热工况下的制冷剂流程；辅路制冷剂流程为：大容量闪蒸器(5)→第十制冷剂管路(502)→第一电磁阀(9)→第三制冷剂管路(103)→变频双级涡旋式压缩机(1)。

7.根据权利要求6所述的多工况制冷制热的空气源热泵热风机，其特征在于：

除霜工况下，第三电磁阀(11)关闭，第一电磁阀(9)、第二电磁阀(10)和第四电磁阀(12)开启，变频双级涡旋式压缩机(1)转入高速运行，制冷剂分为2个回路，第一回路为：变频双级涡旋式压缩机(1)→第一制冷剂管路(101)→四通阀(2)→第六制冷剂管路(203)→风冷蒸发器(7)→第十一制冷剂管路(601)→第二电子膨胀阀(6)→第九制冷剂管路(501)→大容量闪蒸器(5)→第十制冷剂管路(502)→第一电磁阀(9)→第三制冷剂管路(103)→变频双级涡旋式压缩机(1)；在第十制冷剂管路(502)之后，制冷剂另一路流程为：第十制冷剂管路(502)→第二电磁阀(10)→第十二制冷剂管路(1001)→第四制冷剂管路(201)→四通阀(2)→第五制冷剂管路(202)→汽液分离器(8)→第二制冷剂管路(102)→变频双级涡旋式压缩机(1)；

第二回路为：变频双级涡旋式压缩机(1)→第一制冷剂管路(101)→四通阀(2)→第六制冷剂管路(203)→第四电磁阀(12)→第十四制冷剂管路(1201)→风冷冷凝器(3)→第七制冷剂管路(301)→第一电子膨胀阀(4)→第八制冷剂管路(401)→大容量闪蒸器(5)→第十制冷剂管路(502)→第一电磁阀(9)→第三制冷剂管路(103)→变频双级涡旋式压缩机(1)；在第十制冷剂管路(502)之后，制冷剂另一路流程为：第十制冷剂管路(502)→第二电磁阀(10)→第十二制冷剂管路(1001)→第四制冷剂管路(201)→四通阀(2)→第五制冷剂管路(202)→汽液分离器(8)→第二制冷剂管路(102)→变频双级涡旋式压缩机(1)。