CN2740971Y - 高寒地带用空气源热泵制冷机组 - Google Patents

Abstract

一种高寒地带用空气源热泵制冷机组。涉及一种热泵制冷机组。它可以在环境温度为35℃至－ 30℃区间内进行供热和制冷，机组的结构简单，体积小，成本低，节约能源。它包括压缩机A和压缩机B，热交换器，制冷与供暖切换阀，控制系统，控制器件和附属设备，构成单级压缩热泵制冷机组和两级压缩热泵制冷机组自动切换的系统。压缩机A为低压级压缩机，压缩机B为高压级压缩机；控制系统为热感应自动控制系统，控制系统可以使压缩机A和压缩机B呈互锁状态或同时工作状态，实现单双级自动切换；压缩机A和压缩机B的进气口处分别设有可控闭锁阀。它适用于高寒地带中央空调，单元式房间空调，尤其是别墅型建筑等单机组使用的单元式中、小型空调的供热和制冷。

Description

高寒地带用空气源热泵制冷机组

技术领域：

本实用新型涉及一种热泵制冷机组。特别是一种高寒地带用空气源热泵制冷机组。

背景技术：

热泵制冷技术，是以制冷机和制冷压缩机的工作原理发展起来的，它应用于食品加工，空气调节等诸多领域。

热泵制冷机组可以用于中央空调和房间空间的供暖和制冷。目前使用的热泵制冷机组，多采用单级压缩热泵制冷机组，它可以制冷，也可以供热。但是，由于受到压缩机的压缩比、压缩终了温度的限制，使得单级压缩热泵制冷机组在供暖时，只能在大气环境温度-5℃以上的条件下使用，温度过低时便不能运行供热。

按目前的热泵制冷技术，若采用双级压缩热泵制冷机组，可以在环境温度-5℃以下的条件使用、供暖，但在较高的环境温度条件下不能使用，故目前未见双级压缩热泵机组的实际应用。

当环境温度从35℃至-30℃时，环境的温度的变化包括从35℃至-30℃的全过程，在这种环境下，采用热泵制冷机组进行制冷和供暖，必须由单级压缩热泵制冷机组和双级压缩热泵制冷机组两套机组组成的热泵制冷机组，或者，必须同时配置一套单级压缩热泵制冷机组和另一套双级压缩热泵制冷机组。当需要制冷时，控制系统和“制冷开关”使单级压缩热泵制冷机组处于工作状态；当环境温度在-5℃以上的条件下，需要供暖时，控制系统和“供暖开关”使单级压缩热泵制冷机组处于工作状态；当环境温度在-5℃至-30℃的条件下需要供暖时，控制系统和“供暖开关”使单级压缩热泵制冷机组停止工作，双级压缩热泵制冷机组投入运行，继续供暖。这样，热泵制冷机组必须同时配置单级压缩热泵制冷机组和双级压缩热泵制冷机组各一台，不仅成本高，体积大，占地多，而且单级压缩热泵制冷机组和双级压缩热泵制冷机组必须交替地，分阶段地分别工作，当单级压缩热泵制冷机组工作时，双级压缩热泵制冷机组闲置；当双级压缩热泵制冷机组工作时，单级压缩热泵制冷机组闲置，造成设备的浪费。

实用新型“宽温带空气源热泵制冷机组”提供了一种可以在35℃至-30℃的环境下进行制冷和供暖的空气源热泵制冷机组，其机组可以组合为单级压缩热泵制冷机组，或组合为双级压缩热泵制冷机组，单级压缩热泵制冷机组和双级压缩热泵制冷机组可以相互切换，构成单级压缩热泵制冷机组可以实现35℃至-5℃的供热和制冷，双级压缩热泵机组可以实现-5℃至-30℃低温环境下的制热供暖单、双级压缩热泵制冷机组一机化的空气源热泵制冷机组。但是，在该机组中，单级压缩热泵制冷循环机组的工作时，有时两台压缩机同时并连工作，因此，机组中的蒸发器，冷凝器，四通阀，管件及管道等组件的规格均按照两台压缩机的容量配置，因此，热交换器的传热面大，管件、管道的管径体积相对较大，成本相对较高，相应的单级压缩制冷热泵循环时，能量调节为三档，更加适用于中央空调的制冷和供暖，而不大适宜于家庭空调或别墅空调的制冷和供暖。

发明内容：

本实用新型旨在提供一种高寒地带空气源热泵制冷机组，它可以在环境温度为35℃至-30℃区间内进行供热和制冷，它适用于中央空调，单元式房间空调，尤其是别墅型建筑等单机组使用的单元式中、小型空调的供热和制冷。而且机组的结构简单，体积小，成本低，节约能源，是一种新的热泵制冷机组。

本实用新型包括两台压缩机，即压缩机A和压缩机B，热交换器，制冷与供暖切换阀，控制系统，控制器件和附属设备，构成单级压缩热泵制冷机组和两级压缩热泵制冷机组互相自动切换的系统。如图1所示。

压缩机A为低压级压缩机，压缩机B为高压级压缩机；压缩机A输气量与压缩机B输气量的比值为(1∶3)-(1∶2)；控制系统为热感应自动控制系统，控制系统可以使压缩机A和压缩机B呈互锁状态或同时工作状态，即系统为单级压缩热泵制冷工作状态或两级压缩热泵制冷工作状态，实现单级和两级的自动切换；压缩机A和压缩机B的进气口处分别设有可控闭锁阀。

其中：

压缩机A和压缩机B可以是任意两种容积式压缩机的组合配置。可以是螺杆式制冷压缩机，活塞式制冷压缩机，转子式制冷压缩机，涡旋式制冷压缩机等容积式制冷压缩机。

当本实用新型作为空调制冷或供暖机组使用时，它可以具有单级压缩制冷循环工作状态，单级压缩热泵循环工作状态，或是两级压缩热泵循环工作状态，还可以具有热泵融霜工作状态。

其中，

单级压缩制冷循环工作状态可以在夏季用于空调器的制冷，并且具有制冷量分段调节的功能。

单级压缩热泵循环工作状态用于在冬季环境温度不低-5℃的区域内的空调供暖，具有制热量分段调节的功能。

两级压缩热泵循环工作状态用于在冬季环境温度较低，在-30℃以上地区的空调供暖。

热泵融霜工作状态用于融化、清除空调器中蒸发器表面上的积霜。在低温环境温度时，还可以起到促进润滑回流作用。

本实用新型可以进行参数信号的设定，也可以用人工设定，开启“制冷开关”或“供暖开关”，实现制冷和供暖的切换。

当本实用新型用于供暖时，当设定单级压缩制冷循环和两级压缩热泵循环的切换环境温度为-5℃时，控制系统根据外界温度的高低变化，将讯号传递到压缩机A和压缩机B，自动进行单级热泵循环工作状态(一台压缩机工作)和两级热泵循环工作状态(两台压缩机同时工作)的自动切换。

当环境温度在-5℃以上时，本实用新型处于单级压缩热泵循环工作状态，压缩机A和压缩机B中只有一台处于工作状态。当环境温度下降至-5℃以下至-30℃以上时，控制系统将温度讯号传递到压缩机A和压缩机B，将单级热泵循环的工作状态切换到两级热泵循环工作状态；当环境温度由低温升到-5℃以上时，控制系统将温度讯号传递到压缩机A和压缩机B，将两级热泵循环的工作状态切换到单级热泵循环工作状态。

本实用新型的一台压缩机工作状态或两台压缩机同时工作状态的切换，由控制系统的热感热感应自动控制系统自动控制，自动切换成单级压缩系统或两级压缩系统，

以上说明中，是设定-5℃的环境温度为单级和两级切换的温度界限情况下的切换状态，实际上单级压缩热泵机组在-5℃的低温使用极限时运行，制热循环的性能系数较低，实际使用时，根据机组配套情况，可以设定高于-5℃的环境温度为切换温度，在高于-5℃的环境温度时进行单、两级切换，以利提高制热循环的性能系数。

在本实用新型的机组配套中，可以使机组在单级压缩热泵制冷循环运转时，高压级的压缩机B和低压级的压缩机A两台压缩机中只有一台运转，因此，在机组中除压缩机外的蒸发器、冷凝器、制冷与供暖切换阀、管件及管道等均按照低压级压缩机A的容量配置。因此，本实用新型的结构简单，体积小，成本低，节约能源。本实用新型不同于在先技术“宽温带空气源热泵制冷机组”在单级压缩热泵制冷循环运转时，具有两台压缩机同时并连工作的情况，改变了机组中的蒸发器，冷凝器，四通阀，管件及管道等组件的规格必须按照两台压缩机的容量配置，体积相对较大，成本相对较高的情况。

综上所述，本实用新型是一种高寒地带空气源热泵制冷机组，它可以在环境温度为35℃至-30℃区间内进行供热和制冷，它适用于中央空调，单元式房间空调，尤其是别墅型建筑等单机组使用的单元式中、小型空调的供热和制冷。而且机组的结构简单，体积小，成本低，节约能源。

附图说明：

图1为本实用新型实施例的系统流程示意图。

图中：

1-压缩机A，2-翅片式热交换器，3-板式热交换器，4-制冷与供暖切换阀，5-压缩机B，6-经济器热交换器，7-中间冷却汽-液热交换器，8-制冷膨胀阀，9-热泵、融霜电磁阀，10-热泵膨胀阀，11，12，13-单向阀，14-经济器喷液电磁阀，15-经济器喷液膨胀阀，16-中间冷却器电磁阀，17-中间冷却器喷液膨胀阀，18，19-可控闭锁阀，20-控制系统。

具体实施方式：

以实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例；

1，当本实用新型在环境温度在35℃以下时，以四通阀作为制冷与供暖切换阀4，将本实用新型的制冷与供暖切换阀4调整到“制冷循环”位置时，控制系统17使系统处于单级压缩制冷循环工作状态。此时，只有一台压缩机处于运转状态，即压缩机A1运转而压缩机B5停止，或是压缩机B5运转而压缩机A1停止，可以用于夏季的空调器制冷。

在此工作状态下，假设压缩机A1工作而压缩机B5停止，翅片式热交换器2作为冷凝器，板式热交换器3作为蒸发器，板式热交换器3中蒸发形成的制冷剂蒸汽经制冷与供暖切换阀4，进入压缩机A1；在压缩机A1中，制冷剂蒸汽经过压缩后，通过单向阀13并经制冷与供暖切换阀4进入翅片式热交换器2，凝结的液体制冷剂依次经过单向阀11、经济器热交换器6、中间冷却汽-液热交换器7，经过制冷膨胀阀8进入板式热交换器3；在板式热交换器3中蒸发形成制冷剂蒸汽后，经过制冷与供暖切换阀4进入压缩机A1。

如此周而复始，制冷剂液体在蒸发器-板式热交换器3中蒸发吸收循环水热量，使水降温，用于空调器的降温。冷凝热量通过冷凝器-翅片式热交换器2向大气排放，实现了制备冷水，吸收环境热量，降低室温的功能。

在单级压缩制冷循环工作状态时，中间冷却器电磁阀16关闭，中间冷却汽-液热交换器7处于不工作状态，经济器热交换器6可以和压缩机A1联动，同时工作，也可以不工作；只有在两级压缩热泵循环工作状态时和中间冷却汽-液热交换器7同时工作。

单机压缩制冷循环工作时，本实用新型随负荷的大小变化，可以有以下两种工作方式：

①压缩机A1运转，压缩机B5停止；

②压缩机B5运转，压缩机A1停止。

以上两种工作方式，产生大、小两种不同的制冷量，具备制冷量的分段调节功能。工作时，压缩机始终以满负荷状态运转，具备满负荷的性能系数。因此，本实用新型具备优良的循环特性，并且，两台压缩机交替运转，磨损均匀。

2，当将本实用新型的制冷与供暖切换阀4-四通阀调整到“供热循环”位置时，可以用于冬季供热取暖。在这种工作状态下，翅片式热交换器2作为蒸发器，板式热交换器3作为冷凝器。

(1)当环境温度在-5℃以上时，控制系统20使本实用新型处于单级压缩热泵循环工作状态，此时，两台压缩机中只能有一台运转，另一台压缩机停止，控制系统20使两台压缩机呈互锁状态。

在此工作状态下，制冷剂液体在翅片式热交换器2中蒸发时，吸收环境中的热量；压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽在板式热交换器3中凝结，并放出凝结热使循环水得以加热，用于供暖。

设定压缩机A1运转的情况下，制冷剂的流向为：从压缩机A1排出的高温高压制冷剂蒸汽，经制冷与供暖切换阀4，进入板式冷凝器3，凝结成的液体制冷剂依次经过热泵，融霜电磁阀9(此时的热泵、融霜电磁阀16呈开启状态)，中间冷却汽-液热交换器7，经济器热交换器6，经热泵膨胀阀10，进入翅片式热交换器2。在翅片式热交换器2中制冷剂蒸发形成蒸汽，经制冷与供暖切换阀4进入压缩机A1，经压缩后的蒸汽通过制冷与供暖切换阀4后，不断循环，达到向室内供暖的目的。

本实用新型处于单级压缩热泵循环工作状态时，中间冷却汽-液热交换器7处于不工作状态，中间冷却器电磁阀16关闭。经济器热交换器6可以和压缩机A1处于同时工作状态，经济器喷液电磁阀14开启；或是经济器热交换器6不工作，经济器喷液电磁阀14关闭。

在单级压缩热泵循环工作状态时，本实用新型随负荷的大小，可以有以下两种工作方式：

①压缩机A1运转，压缩机B5停止工作；

②压缩机B5运转，压缩机A1停止；

两种不同的工作方式产生大、小两种不同的制热量，具备热量分段调节功能。运转的压缩机以满负荷工作，具备优良的循环特性，并且，两台压缩机交替运转，磨损均匀。

(2)当环境温度低于-5℃、高于-30℃时，控制系统20自动将单级压缩热泵机组工作状态切换到两级压缩热泵机组工作状态。此时，两台压缩机处于同时运转状态。

在两级压缩热泵循环工作状态时，中间冷却汽-液热交换器7和经济器热交换器6处于工作状态，对应的中间冷却器电磁阀16和经济器喷液电磁阀14开启。

(3)融霜工作状态：本实用新型处于制冷循环状态时，热泵融霜电磁阀9开启，板式热交换器3中形成的热蒸汽经压缩机A1或压缩机B5，输送到翅片热交换器2中，使其表面的积霜融化。

综上所述，本实用新型是一种高寒地带使用的空气源热泵制冷机组，它可以处于单级压缩热泵循环工作状态，也可以处于两级压缩热泵制冷循环工作状态。夏季用作制冷的空调器，冬季用作供暖的空调器，尤其是可以在大气环境温度较低的高寒地带运行供暖。在供暖运行时，可以根据环境温度的变化，自动调整为单级压缩热泵制冷循环工作状态或是两级压缩热泵制冷循环工作状态，是一种新的热泵制冷机组。

Claims (6)

1，一种高寒地带用空气源热泵制冷机组，其特征在于它包括两台压缩机，即压缩机A和压缩机B、热交换器、制冷与供暖切换阀、控制系统、控制器件和附属设备，构成单级压缩热泵制冷机组和两级压缩热泵制冷机组互相自动切换的系统；压缩机A为低压级压缩机，压缩机B为高压级压缩机，压缩机A输气量与压缩机B输气量的比值为(1∶3)-(1∶2)；控制系统为热感应自动控制系统，控制系统可以使压缩机A和压缩机B呈互锁状态或同时工作状态；即系统为单级压缩热泵制冷工作状态或两级压缩热泵制冷工作状态，实现单级和两级的自动切换；压缩机A和压缩机B的进气口处分别设有可控闭锁阀。

2，根据权利要求1所述高寒地带用空气源热泵制冷机组，其特征在于压缩机A和压缩机B是两种容积式压缩机的组合配置。

3，根据权利要求1所述高寒地带用空气源热泵制冷机组，其特征在于压缩机A或压缩机B是螺杆式制冷压缩机。

4，根据权利要求1所述高寒地带用空气源热泵制冷机组，其特征在于压缩机A或压缩机B是活塞式制冷压缩机。

5，根据权利要求1所述高寒地带用空气源热泵制冷机组，其特征在于压缩机A或压缩机B是转子式制冷压缩机。

6，根据权利要求1所述高寒地带用空气源热泵制冷机组，其特征在于压缩机A或压缩机B是涡旋式制冷压缩机。