适用于极寒地区的CO2复叠的热泵系统及热泵设备机组的制作方法

本发明涉及热泵技术领域，尤其是涉及一种适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统及热泵设备机组。

背景技术：

热泵是一种能将低位热源的热能转移到高位热源的装置，通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后再向人们提供可被利用的高品位热能。

具体地，CO₂复叠热泵系统可以主要应用于食品的冷冻冷藏、农作物种子的保存以及超市制冷系统等领域，其具有两套循环系统，一套是通过二氧化碳用作低温段的气体循环，另一套是通过氟利昂等用作高温段的液体循环，且两套循环系统可以通过蒸发冷凝器联在一起，并在蒸发冷凝器处于制冷工况下以实现换热、制冷的效果。

然而，本申请发明人发现，由于现有的CO₂复叠热泵系统中所消耗的能源只能用来制冷或制热，限制了CO₂复叠系统的使用范围，因此缺少对能源的二级利用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统及热泵设备机组，以解决现有技术中存在的复叠热泵系统中所消耗的能源只能用来制冷或制热技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案；

本发明提供的适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统，包括二氧化碳热泵制冷循环系统和普通热泵制冷循环系统；

所述二氧化碳热泵制冷循环系统的回路分别连接蒸发冷凝器的第一接口和第二接口；

所述普通热泵制冷循环系统的回路分别连接所述蒸发冷凝器的第三接口和第四接口；

其中，所述二氧化碳热泵制冷循环系统中的室外换热器通过两个连通管路与所述普通热泵制冷循环系统的回路相连通，且每个所述连通管路上分别设置有第一控制阀，所述第三接口和所述第四接口处分别设置有第二控制阀。

在上述技术方案中，进一步的，所述二氧化碳热泵制冷循环系统包括所述室外换热器、内部换热器、第一压缩机和第一膨胀阀；

所述室外换热器分别设置有进气口、出气口、第一口、第二口、第三口和第四口，所述第一口通过所述第一膨胀阀与所述内部换热器的第一端口连通，所述内部换热器的第二端口与所述蒸发冷凝器的第一接口相连通；所述第二口、所述内部换热器的第三端口、所述内部换热器的第四端口和所述第一压缩机依次连通，且所述压缩机与所述蒸发冷凝器的第二接口相连通；

所述第三口和所述第四口分别连接两个所述连通管路。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述普通热泵制冷循环包括依次设置的第二压缩机、第三换热器、第一储液罐、第二膨胀阀，且所述第二膨胀阀与所述蒸发冷凝器的第三接口处的第二控制阀相连通；

所述第二压缩机与所述蒸发冷凝器的第四接口处的第二控制阀相连通。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第三换热器与所述第一储液罐之间设置有单向阀组。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第三换热器与所述第二压缩机之间设置有换向阀，且所述换向阀分别与所述第三换热器、所述第四接口处的第二控制阀相连通。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第二压缩机与所述第四接口处的第二控制阀之间设置有第二储液罐。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述室外换热器、所述内部换热器和所述第三换热器分别为翅片换热器。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述第一控制阀和所述第二控制阀分别为电磁阀。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述换向阀为四通换向阀。

本发明还提供了一种热泵设备机组，包括上述任一技术方案中所述的复叠热泵系统。

该热泵设备机组设置有上述适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统，因此具有适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统的全部有益效果，在此就不一一赘述。

本发明相对现有技术的有益效果为：

本发明提供的适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统，二氧化碳热泵制冷循环系统的回路分别连接蒸发冷凝器的第一接口和第二接口；普通热泵制冷循环系统的回路分别连接蒸发冷凝器的第三接口和第四接口，其中，二氧化碳热泵制冷循环系统中的室外换热器通过两个连通管路与普通热泵制冷循环系统的回路相连通，且每个连通管路上分别设置有第一控制阀，第三接口和第四接口处分别设置有第二控制阀，当关闭第一控制阀，打开第二控制阀时，此时，制冷剂二氧化碳在二氧化碳热泵制冷循环系统中完成低温段循环，普通热泵制冷循环系统中制冷剂经过普通热泵制冷循环回路完成高温段循环，以实现制热工况循环；当关闭第二控制阀，开启第一控制阀时，制冷剂在普通热泵制冷循环系统和二氧化碳热泵制冷循环系统形成的回路通过室外换热器在经过普通热泵制冷循环系统形成制冷循环，实现了复叠的热泵系统的制冷和制热两用，从而实现了对能源的二级利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统中冬季制热的流向示意图；

图4为本发明实施例提供的适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统中夏季制冷的流向示意图。

附图标记：

1-第一膨胀阀；2-室外换热器；3-内部换热器；4-第一压缩机；5-第一控制阀；6-第二控制阀；7-蒸发冷凝器；8-四通换向阀；9-第二压缩机；10-第二膨胀阀；11-单向阀组；12-第三换热器；13-第二储液罐；14-第一储液罐。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统的结构示意图；图2为本发明另一实施例提供的适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统的结构示意图；图3为本发明实施例提供的适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统中冬季制热的流向示意图；图4为本发明实施例提供的适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统中夏季制冷的流向示意图；

如图1-4所示，本发明的实施例提供的适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统，包括二氧化碳热泵制冷循环系统和普通热泵制冷循环系统；

所述二氧化碳热泵制冷循环系统的回路分别连接蒸发冷凝器7的第一接口和第二接口；

所述普通热泵制冷循环系统的回路分别连接所述蒸发冷凝器7的第三接口和第四接口；

其中，所述二氧化碳热泵制冷循环系统中的室外换热器2通过两个连通管路与所述普通热泵制冷循环系统的回路相连通，且每个所述连通管路上分别设置有第一控制阀5，所述第三接口和所述第四接口处分别设置有第二控制阀6。

本发明的实施例提供的适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统，二氧化碳热泵制冷循环系统的回路分别连接蒸发冷凝器7的第一接口和第二接口；普通热泵制冷循环系统的回路分别连接蒸发冷凝器7的第三接口和第四接口，其中，二氧化碳热泵制冷循环系统中的室外换热器2通过两个连通管路与普通热泵制冷循环系统的回路相连通，且每个连通管路上分别设置有第一控制阀5，第三接口和第四接口处分别设置有第二控制阀6，当关闭第一控制阀5，打开第二控制阀6时，此时，制冷剂二氧化碳在二氧化碳热泵制冷循环系统中完成低温段循环，普通热泵制冷循环系统中制冷剂经过普通热泵制冷循环回路完成高温段循环，以实现制热工况循环；当关闭第二控制阀6，开启第一控制阀5时，制冷剂在普通热泵制冷循环系统和二氧化碳热泵制冷循环系统形成的回路通过室外换热器2在经过普通热泵制冷循环系统形成制冷循环，实现了复叠热泵系统的制冷和制热两用，从而实现了机组的多功能应用。

为了进一步实现上述冬季制热夏季制冷功能，具体的，进一步的，所述二氧化碳热泵制冷循环系统包括所述室外换热器2、内部换热器3、第一压缩机4和第一膨胀阀1；

所述室外换热器2分别设置有进气口、出气口、第一口、第二口、第三口和第四口，所述第一口通过所述第一膨胀阀1与所述内部换热器3的第一端口连通，所述内部换热器3的第二端口与所述蒸发冷凝器7的第一接口相连通；所述第二口、所述内部换热器3的第三端口、所述内部换热器3的第四端口和所述第一压缩机4依次连通，且所述压缩机与所述蒸发冷凝器7的第二接口相连通；

所述第三口和所述第四口分别连接两个所述连通管路。

更进一步的，所述普通热泵制冷循环包括依次设置的第二压缩机9、第三换热器12、第一储液罐14、第二膨胀阀10，且所述第二膨胀阀10与所述蒸发冷凝器7的第三接口处的第二控制阀6相连通；

所述第二压缩机9与所述蒸发冷凝器7的第四接口处的第二控制阀6相连通。

进一步的，所述第三换热器12与所述第一储液罐14之间设置有单向阀组11。

进一步的，所述第三换热器12与所述第二压缩机9之间设置有换向阀，且所述换向阀分别与所述第三换热器12、所述第四接口处的第二控制阀6相连通。

进一步的，所述第二压缩机9与所述第四接口处的第二控制阀6之间设置有第二储液罐13。

需要说明的是，所述室外换热器2、所述内部换热器3和所述第三换热器12分别为翅片换热器。

优选的，所述第一控制阀5和所述第二控制阀6分别为电磁阀。

优选的，所述换向阀为四通换向阀8。

对上述具体操作说明；

当复叠的热泵系统处于冬季制热循环工况时，如图3所示，关闭第一控制阀5，打开第二控制阀6，低温段制冷剂二氧化碳经过第一膨胀阀1进入室外换热器2吸收室外热量后，再经过内部换热器3进入第一压缩机4，经过第一压缩机4压缩后进入蒸发冷凝器7发热后回到第一膨胀阀1处完成低温段循环；此时，高温段的制冷剂工质经过第二膨胀阀10，进入蒸发冷凝器7吸收低温段热量后通过四通换向阀8、第二储液罐13、第二压缩机9压缩后进入第三换热器12放热后由单向阀组11进入第一储液罐14回到第二膨胀阀10完成高温段循环，实现冬季制热功能。

当复叠的热泵系统处于夏季制冷循环工况时，如图4所示，开启第一控制阀5，关闭第二控制阀6，制冷工质经单向阀组11后通过第二膨胀阀10进入第三换热器12吸热后通过四通换向阀8换向进入第二压缩机9压缩之后，再通过室外换热器2回到单向阀组11完成夏季制冷循环。

本发明的实施例还提供了一种热泵设备机组，包括上述任一技术方案中所述的复叠热泵系统。

该实施例提供的热泵设备机组设置有上述复叠热泵系统，因此具有复叠热泵系统的全部有益效果，在此就不一一赘述。

综上所述，本发明相对现有技术的有益效果为：

本发明提供的适用于极寒地区的CO₂复叠的热泵系统，二氧化碳热泵制冷循环系统的回路分别连接蒸发冷凝器7的第一接口和第二接口；普通热泵制冷循环系统的回路分别连接蒸发冷凝器7的第三接口和第四接口，其中，二氧化碳热泵制冷循环系统中的室外换热器2通过两个连通管路与普通热泵制冷循环系统的回路相连通，且每个连通管路上分别设置有第一控制阀5，第三接口和第四接口处分别设置有第二控制阀6，当关闭第一控制阀5，打开第二控制阀6时，此时，制冷剂二氧化碳在二氧化碳热泵制冷循环系统中完成低温段循环，普通热泵制冷循环系统中制冷剂经过普通热泵制冷循环回路完成高温段循环，以实现制热工况循环；当关闭第二控制阀6，开启第一控制阀5时，制冷剂在普通热泵制冷循环系统和二氧化碳热泵制冷循环系统形成的回路通过室外换热器2在经过普通热泵制冷循环系统形成制冷循环，实现了复叠的热泵系统的制冷和制热两用，从而实现了机组的多功能应用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。