一種單雙級可切換的熱泵的製作方法

2023-12-04 11:26:31

一種單雙級可切換的熱泵的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種單雙級可切換的熱泵，包括低壓系統和高壓系統及並聯在低壓系統和高壓系統間的主換熱器，低壓系統中設有與主換熱器的左側管道串聯的第一壓縮機和第一換熱器，高壓系統中設有與主換熱器右側管道串聯的第二壓縮機和第二換熱器。此單雙級可切換的熱泵通過主換熱器將單級熱泵組成的低壓系統和高壓系統並聯起來，單獨開啟低壓系統內的第一壓縮機即可在進行單級熱泵製冷/制熱循環，先開啟第二壓縮機，隨後開啟第一壓縮機即可實現復疊式熱泵的制熱運行，此熱泵系統能在單級熱泵和復疊式熱泵模式中自由切換，達到充分利用各模式有點，且有效節能減排的目的，此實用新型用於熱泵系統領域。
【專利說明】—種單雙級可切換的熱泵

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種熱泵系統，特別是涉及一種單雙級可切換的熱泵。

【背景技術】
[0002]普通的復疊式熱泵雖然很好的滿足了低溫制熱和高溫熱水的需求，但是當機組製冷運行時，其製冷效率不高，只能滿足簡單的除霜，而無法滿足高效製冷的需求。而且，普通的復疊式熱泵在環境溫度處於0°c?15°c的高環境下採暖時，其制熱效率普遍不高。而單級熱泵系統具有製冷運行效率高和高環溫採暖制熱效率高的優點，故需要設計一款能自由切換單級熱泵和復疊式熱泵運行的熱泵系統，即能滿足全年製冷和制熱的需求。
實用新型內容
[0003]為解決上述問題，本實用新型提供一種能自由切換成單級熱泵運行或者復疊式熱泵運行的單雙級可切換熱泵。
[0004]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0005]一種單雙級可切換的熱慄，包括低壓系統和聞壓系統及並聯在低壓系統和聞壓系統間的主換熱器，低壓系統中設有與主換熱器的左側管道串聯的第一壓縮機和第一換熱器，高壓系統中設有與主換熱器右側管道串聯的第二壓縮機和第二換熱器。
[0006]進一步作為本實用新型技術方案的改進，低壓系統中還設有通過四通閥串聯於第一壓縮機和主換熱器間的低壓端換熱器。
[0007]進一步作為本實用新型技術方案的改進，低壓系統中還設有與主換熱器並聯的低壓端換熱器。
[0008]進一步作為本實用新型技術方案的改進，第一換熱器的輸入端與第一壓縮機和主換熱器的輸出端間連接有第一經濟器。
[0009]進一步作為本實用新型技術方案的改進，主換熱器的輸入端與第二壓縮機和第二換熱器的輸出端間連接有第二經濟器。
[0010]進一步作為本實用新型技術方案的改進，與主換熱器內還設有與主換熱器內的兩換熱管道並聯的第三換熱管道，與第三換熱管道的兩端相連設有通過三通閥分別連接至第二換熱器的進口側和出口側的水循環管。
[0011]進一步作為本實用新型技術方案的改進，與低壓端換熱器相連設有水循環管和設置於水循環管上的吸水泵。
[0012]進一步作為本實用新型技術方案的改進，與低壓端換熱器相連設有通過三通閥分別連接至第二換熱器的進口側和出口側的水循環管。
[0013]本實用新型的有益效果:此單雙級可切換的熱泵通過主換熱器將單級熱泵組成的低壓系統和高壓系統並聯起來，單獨開啟低壓系統內的第一壓縮機即可在進行單級熱泵製冷/制熱循環，先開啟第二壓縮機，隨後開啟第一壓縮機即可實現復疊式熱泵的制熱運行，此熱泵系統能在單級熱泵和復疊式熱泵模式中自由切換，達到充分利用各模式優點，且有效節能減排的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0015]圖1是本實用新型第一實施例整體結構示意圖；
[0016]圖2是本實用新型第二實施例整體結構示意圖；
[0017]圖3是本實用新型第三實施例整體結構示意圖。

【具體實施方式】
[0018]參照圖1?圖3，本實用新型為一種單雙級可切換的熱泵，包括低壓系統I和高壓系統2及並聯在低壓系統I和高壓系統2間的主換熱器3，低壓系統I中設有與主換熱器3的左側管道串聯的第一壓縮機11和第一換熱器12，高壓系統2中設有與主換熱器3右側管道串聯的第二壓縮機21和第二換熱器22。
[0019]此單雙級可切換的熱泵通過主換熱器3將單級熱泵組成的低壓系統I和高壓系統2並聯起來，單獨開啟低壓系統I內的第一壓縮機11即可在進行單級熱泵製冷/制熱循環，先開啟第二壓縮機21，隨後開啟第一壓縮機11即可實現復疊式熱泵的制熱運行，此熱泵系統能在單級熱泵和復疊式熱泵模式中自由切換，達到充分利用各模式有點，且有效節能減排的目的。
[0020]作為本實用新型優選的實施方式，低壓系統I中還設有通過四通閥13串聯於第一壓縮機11和主換熱器3間的低壓端換熱器14。
[0021]作為本實用新型優選的實施方式，與低壓端換熱器14相連設有水循環管4和設置於水循環管4上的吸水泵5。
[0022]作為本實用新型優選的實施方式，第一換熱器12的輸入端與第一壓縮機11和主換熱器3的輸出端間連接有第一經濟器15。
[0023]作為本實用新型優選的實施方式，主換熱器3的輸入端與第二壓縮機21和第二換熱器22的輸出端間連接有第二經濟器23。
[0024]在第一實施例中，單獨開啟第一壓縮機11，可實現此狀態下的單級熱泵運行。此狀態下，第一壓縮機11排出高溫高壓的製冷劑氣體，高溫高壓製冷劑氣體從四通閥13的D 口流進，從四通閥13的C 口流出，進入到低壓端換熱器14中進行冷凝後變成低溫高壓的製冷劑液體，從低壓端換熱器14流出的低溫高壓製冷劑液體經過主換熱器3後分兩路流動，一路為主迴路，另一路為輔迴路。主迴路的製冷劑液體進入第一經濟器15，輔迴路的製冷劑液體經電子膨脹閥降壓後變成低壓的氣液混合物，也同時進入第一經濟器15，兩路製冷劑在第一經濟器15中產生熱交換後，輔迴路的製冷劑吸取熱量變成氣體後被第一壓縮機11的輔助進氣口吸入。主路的製冷劑從第一經濟器15的過冷出口流出，變為過冷液體後，流入節流裝置中節流降壓後，進入第一換熱器12中進行蒸發。完成蒸發之後的低溫低壓製冷劑氣體依次經過四通閥13的E 口、S 口，進入第一氣液分離器16，再從第一氣液分離器16流出，從第一壓縮機11的回氣口回到第一壓縮機11。此時，外界自來水經過吸水泵5進入到低壓端換熱器14中與高溫製冷劑進行換熱，換熱後熱水經過低壓端換熱器14的出水口流出，提供採暖和熱水。同時通過四通閥13換向製冷運行，也可實現高效製冷。
[0025]需要使用復疊式熱泵系統制熱時，先開啟第二壓縮機21，再開啟第一壓縮機11。在高壓系統2側，第二壓縮機21排出高溫高壓的製冷劑氣體，高溫高壓製冷劑氣體進入第二換熱器22中，與同時進入第二換熱器22中的冷水進行換熱後變成低溫高壓製冷劑液體，從第二換熱器22流出的低溫高壓製冷劑液體分兩路流動，一路為主迴路，另一路為輔迴路。主迴路的製冷劑液體進入第二經濟器23，輔迴路的製冷劑液體經電子膨脹閥降壓後變成低壓的氣液混合物，也同時進入第二經濟器23，兩路製冷劑在第二經濟器23中產生熱交換後，輔迴路的製冷劑吸取熱量變成氣體後被第二壓縮機21的輔助進氣口吸入。主路的製冷劑從第二經濟器23的過冷出口流出，變為過冷液體後，流入節流裝置中節流降壓，再流進主換熱器3中。低溫低壓的製冷劑液體在主換熱器3中吸收了主換熱器3在低壓系統中冷凝所釋放的熱量用於蒸發，完成蒸發之後的低溫低壓製冷劑氣體進入第二氣液分離器24，再從第二氣液分離器24流出，從第二壓縮機21的回氣口回到第二壓縮機21。此時，夕卜界自來水通過第二換熱器22的進水口進入與高溫製冷劑進行換熱，換熱後的熱水再通過第二換熱器22的出水口流出，提供高溫熱水。
[0026]使用復疊式熱泵時，在低壓系統I側，第一壓縮機11排出高溫高壓的製冷劑氣體，高溫高壓製冷劑氣體從四通閥13的D 口流進，從四通閥13的C 口流出，通過低壓端換熱器14進入到主換熱器3中進行冷凝後變成低溫高壓的製冷劑液體，從主換熱器3流出的低溫高壓製冷劑液體分兩路流動，一路為主迴路，另一路為輔迴路。主迴路的製冷劑液體進入第一經濟器15，輔迴路的製冷劑液體經電子膨脹閥降壓後變成低壓的氣液混合物，也同時進入第一經濟器15，兩路製冷劑在第一經濟器15中產生熱交換後，輔迴路的製冷劑吸取熱量變成氣體後被第一壓縮機11的輔助進氣口吸入。主路的製冷劑從第一經濟器15的過冷出口流出，變為過冷液體後，流入節流裝置中節流降壓後，進入第一換熱器12中進行蒸發。完成蒸發之後的低溫低壓製冷劑氣體依次經過四通閥13的E 口、S 口，進入第一氣液分離器16，再從第一氣液分離器16流出，從第一壓縮機11的回氣口回到第一壓縮機11。
[0027]作為本實用新型優選的實施方式，低壓系統I中還設有與主換熱器3並聯的低壓端換熱器14。
[0028]作為本實用新型優選的實施方式，與低壓端換熱器14相連設有通過三通閥分別連接至第二換熱器22的進口側和出口側的水循環管4。
[0029]作為本實用新型優選的實施方式，第一換熱器12的輸入端與第一壓縮機11和主換熱器3的輸出端間連接有第一經濟器15。
[0030]作為本實用新型優選的實施方式，主換熱器3的輸入端與第二壓縮機21和第二換熱器22的輸出端間連接有第二經濟器23。
[0031]在第二實施例中，低壓端換熱器14與主換熱器3彼此並聯，並分別在低壓端換熱器14的進氣口與主換熱器3的進氣口設置了第一電磁二通閥17和第二電磁二通閥18。此狀態下，單獨開啟第一壓縮機11，可實現單級熱泵運行。使用時，將第一電磁二通閥17打開，第二電磁二通閥18關閉，第一壓縮機11排出高溫高壓的製冷劑氣體，高溫高壓製冷劑氣體從四通閥13的D 口流進，從四通閥13的C 口流出，進入低壓端換熱器14中進行冷凝後變成低溫高壓的製冷劑液體，從低壓端換熱器14流出的低溫高壓製冷劑液體分兩路流動，一路為主迴路，另一路為輔迴路。主迴路的製冷劑液體進入第一經濟器15，輔迴路的製冷劑液體經電子膨脹閥降壓後變成低壓的氣液混合物，也同時進入第一經濟器15，兩路製冷劑在第一經濟器15中產生熱交換後，輔迴路的製冷劑吸取熱量變成氣體後被第一壓縮機11的輔助進氣口吸入。主路的製冷劑從第一經濟器15的過冷出口流出，變為過冷液體後，流入節流裝置中節流降壓後，進入第一換熱器12中進行蒸發。完成蒸發之後的低溫低壓製冷劑氣體依次經過四通閥13的E 口、S 口，進入第一氣液分離器，再從第一氣液分離器16流出，從第一壓縮機11的回氣口回到第一壓縮機11。此時，外界自來水經過吸水泵5，通過三通水閥進入到低壓端換熱器14中與高溫製冷劑進行換熱，換熱後熱水再通過三通水閥流出，提供採暖和熱水。同時通過四通閥13換向製冷運行，也可實現高效製冷。
[0032]使用復疊式熱泵時，在高壓系統2側，第二壓縮機21排出高溫高壓的製冷劑氣體，高溫高壓製冷劑氣體進入第二換熱器22中，與同時進入第二換熱器22中的冷水進行換熱後變成低溫高壓製冷劑液體，從第二換熱器22流出的低溫高壓製冷劑液體分兩路流動，一路為主迴路，另一路為輔迴路。主迴路的製冷劑液體進入第二經濟器23，輔迴路的製冷劑液體經電子膨脹閥降壓後變成低壓的氣液混合物，也同時進入第二經濟器23，兩路製冷劑在第二經濟器23中產生熱交換後，輔迴路的製冷劑吸取熱量變成氣體後被第二壓縮機21的輔助進氣口吸入。主路的製冷劑從第二經濟器23的過冷出口流出，變為過冷液體後，流入節流裝置中節流降壓，再流進主換熱器3中。低溫低壓的製冷劑液體在主換熱器3中吸收了主換熱器3在低壓系統中冷凝所釋放的熱量用於蒸發，完成蒸發之後的低溫低壓製冷劑氣體依次經過四通閥13的E 口、S 口，進入第二氣液分離器24，再從第二氣液分離器24流出，從第二壓縮機21的回氣口回到第二壓縮機21。此時，外界自來水通過三通水閥進入第二換熱器22與高溫製冷劑進行換熱，換熱後的熱水再通過三通水閥流出，提供高溫熱水。
[0033]此時，在低壓系統I側，第一壓縮機11排出高溫高壓的製冷劑氣體，高溫高壓製冷劑氣體從四通閥13的D 口流進，從四通閥13的C 口流出，進入到主換熱器3中進行冷凝後變成低溫高壓的製冷劑液體，從主換熱器3流出的低溫高壓製冷劑液體分兩路流動，一路為主迴路，另一路為輔迴路。主迴路的製冷劑液體進入第一經濟器15，輔迴路的製冷劑液體經電子膨脹閥降壓後變成低壓的氣液混合物，也同時進入第一經濟器15，兩路製冷劑在第一經濟器15中產生熱交換後，輔迴路的製冷劑吸取熱量變成氣體後被第一壓縮機11的輔助進氣口吸入。主路的製冷劑從第一經濟器15的過冷出口流出，變為過冷液體後，流入節流裝置中節流降壓後，進入第一換熱器12中進行蒸發。完成蒸發之後的低溫低壓製冷劑氣體依次經過四通閥13的E 口、S 口，進入第一氣液分離器16，再從第一氣液分離器16流出，從第一壓縮機11的回氣口回到第一壓縮機11。
[0034]作為本實用新型優選的實施方式，在第三實施例中，與主換熱器3內還設有與主換熱器3內的兩換熱管道並聯的第三換熱管道，與第三換熱管道的兩端相連設有通過三通閥分別連接至第二換熱器22的進口側和出口側的水循環管4。
[0035]第三實施例中，省略掉了低壓端換熱器14的設置。進行單級熱泵運行製冷時，直接通過主換熱器3內部左側換熱器管道與第三換熱管道進行熱量交換實現制熱。同時通過四通閥13換向製冷運行，也可實現高效製冷。
[0036]而使用復疊式熱泵系統時，在高壓系統2側，第二壓縮機21排出高溫高壓的製冷劑氣體，高溫高壓製冷劑氣體進入第二換熱器22中，與同時進入第二換熱器22中的冷水進行換熱後變成低溫高壓製冷劑液體，從第二換熱器22流出的低溫高壓製冷劑液體分兩路流動，一路為主迴路，另一路為輔迴路。主迴路的製冷劑液體進入第二經濟器23，輔迴路的製冷劑液體經電子膨脹閥降壓後變成低壓的氣液混合物，也同時進入第二經濟器23，兩路製冷劑在第二經濟器23中產生熱交換後，輔迴路的製冷劑吸取熱量變成氣體後被第二壓縮機21的輔助進氣口吸入。主路的製冷劑從第二經濟器23的過冷出口流出，變為過冷液體後，流入節流裝置中節流降壓，再進入主換熱器3右側換熱管道中。低溫低壓的製冷劑液體吸收了主換熱器3內部左側換熱管道所釋放的熱量用於蒸發，完成蒸發之後的低溫低壓製冷劑氣體依次經過四通閥13的E 口、S 口，進入第二氣液分離器24，再從第二氣液分離器24流出，從第二壓縮機21的回氣口回到第二壓縮機21。此時，外界自來水通過三通水閥進入第二換熱器22與高溫製冷劑進行換熱，換熱後的熱水再通過三通水閥流出，提供高溫熱水。
[0037]此時，在低壓系統I側，第一壓縮機11排出高溫高壓的製冷劑氣體，高溫高壓製冷劑氣體從四通閥13的D 口流進，從四通閥13的C 口流出，進入到主換熱器3內部左側換熱通道中進行冷凝後變成低溫高壓的製冷劑液體，從低壓端換熱器14流出的低溫高壓製冷劑液體分兩路流動，一路為主迴路，另一路為輔迴路。主迴路的製冷劑液體進入第一經濟器15，輔迴路的製冷劑液體經電子膨脹閥降壓後變成低壓的氣液混合物，也同時進入第一經濟器15，兩路製冷劑在第一經濟器15中產生熱交換後，輔迴路的製冷劑吸取熱量變成氣體後被第一壓縮機11的輔助進氣口吸入。主路的製冷劑從第一經濟器15的過冷出口流出，變為過冷液體後，流入節流裝置中節流降壓後，進入第一換熱器12中進行蒸發。完成蒸發之後的低溫低壓製冷劑氣體依次經過四通閥14的E 口、S 口，進入第一氣液分離器16，再從第一氣液分離器16流出，從第一壓縮機11的回氣口回到第一壓縮機11。
[0038]此系統將單級熱泵系統融入復疊式高溫熱泵系統中，根據單級熱泵製冷運行效率高的優勢和復疊式高溫熱泵超低溫制熱效果好、能製取高溫熱水的優勢進行合理切換使用，使得機組可以實現製冷、制熱、生活熱水、高溫熱水等功能。
[0039]當機組在環境溫度處於0°C _15°C的高環境下採暖時，將機組切換成單級熱泵工作，充分利用了單級熱泵能在高環溫高效制熱的優勢，彌補了復疊式熱泵高環溫制熱效率低的不足。
[0040]在第一和第二實施例中，單級熱泵系統是由低壓系統I加上低壓端換熱器14組成，在第三實施例中，單級熱泵系統就是低壓系統I，投入成本不高。大部分季節只需要開啟單級熱泵運行，就等同於大部分季節只需要單獨開啟低壓系統運行，就能滿足製冷、採暖、生活熱水的需求，從而節約了能源。
[0041]除霜運行時，也只需要開低壓系統I單獨除霜，無需開啟高壓系統2除霜，實現了一級化霜。提升了機組效率。
[0042]當然，本實用新型創造並不局限於上述實施方式，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可作出等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。
【權利要求】
1.一種單雙級可切換的熱泵，其特徵在於:包括低壓系統(I)和高壓系統(2)及並聯在所述低壓系統(I)和高壓系統(2)間的主換熱器(3)，所述低壓系統(I)中設有與主換熱器(3)的左側管道串聯的第一壓縮機(11)和第一換熱器(12)，所述高壓系統(2)中設有與主換熱器(3)右側管道串聯的第二壓縮機(21)和第二換熱器(22)。
2.根據權利要求1所述的單雙級可切換的熱泵，其特徵在於:所述低壓系統(I)中還設有通過四通閥(13)串聯於第一壓縮機(11)和主換熱器(3)間的低壓端換熱器(14)。
3.根據權利要求1所述的單雙級可切換的熱泵，其特徵在於:所述低壓系統(I)中還設有與主換熱器(3)並聯的低壓端換熱器(14)。
4.根據權利要求2或3所述的單雙級可切換的熱泵，其特徵在於:所述第一換熱器(12)的輸入端與第一壓縮機(11)和主換熱器(3)的輸出端間連接有第一經濟器(15)。
5.根據權利要求1?3中任意一項所述的單雙級可切換的熱泵，其特徵在於:所述主換熱器(3)的輸入端與第二壓縮機(21)和第二換熱器(22)的輸出端間連接有第二經濟器(23)。
6.根據權利要求1所述的單雙級可切換的熱泵，其特徵在於:與所述主換熱器(3)內還設有與主換熱器(3)內的兩換熱管道並聯的第三換熱管道，與所述第三換熱管道的兩端相連設有通過三通閥分別連接至第二換熱器(22)的進口側和出口側的水循環管(4)。
7.根據權利要求2所述的單雙級可切換的熱泵，其特徵在於:與所述低壓端換熱器(14)相連設有水循環管(4)和設置於所述水循環管(4)上的吸水泵(5)。
8.根據權利要求3所述的單雙級可切換的熱泵，其特徵在於:與所述低壓端換熱器(14)相連設有通過三通閥分別連接至第二換熱器(22)的進口側和出口側的水循環管(4)。
【文檔編號】F25B29/00GK203964449SQ201420366077
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】劉遠輝, 王超毅, 高翔 申請人:廣東芬尼克茲節能設備有限公司