一种高温空调热泵系统及其工作方式的制作方法

本发明涉及空调热泵系统的技术领域，尤其是指一种高温空调热泵系统及其工作方式。

背景技术：

现有空调热泵系统在制冷运行时，随着室外环境温度升高，冷凝温度跟着上升，室外冷凝器换热量变少，回气温度与盘管温度的过热度变大，节流部件开度跟着加大，回液温度和系统压力上升，蒸发侧焓差值减小，进而制冷量变小，能效降低。

现有复叠式空调热泵系统在制热运行时，通过辅助制冷吸收低环境温度下空气热量来提高主制冷系统的制热量和能效比，确保主制冷系统正常运行。现有复叠式空调热泵系统只提高了主制冷系统的蒸发温度，没有提高辅助制冷系统的过冷度，随着主制冷系统冷凝温度的上升，辅助制冷系统制热量降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制热量和能效比高、适用于恶劣环境下的高温空调热泵系统及其工作方式。

为了实现上述的目的，本发明所提供的一种高温空调热泵系统，包括有以下部件：主压缩机、辅助压缩机、四通阀、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第一节流部件、第二节流部件、第三节流部件、单向阀、第一排气温度传感器、第一回气温度传感器、环境温度传感器、第一盘管温度传感器、第二盘管温度传感器、第三盘管温度传感器、第四盘管温度传感器、第二排气温度传感器、第二回气温度传感器，其中，所述四通阀含有d、s、c、e四个接口，所述第二换热器含有m、n、j、k四个接口，所述第三换热器含有q、p、s、t四个接口；上述部件连接组成了主制冷系统和辅助制冷系统；所述主制冷系统的连接组成：所述四通阀的接口d和接口s分别与主压缩机的出口和进口相连接，所述四通阀的接口c和接口e分别与第一换热器和第三换热器的接口q相连接，所述第二换热器的接口n与第一换热器相连接；所述第一节流部件两端分别与第二换热器的接口m和第四换热器相连接，所述第二节流部件与单向阀相并联且并联后的两端分别与第三换热器的接口p和第四换热器相连接，其中，单向阀的输入端和输出端分别与第三换热器的接口p和第四换热器相连接；所述第一排气温度传感器设在主压缩机的出口与四通阀的接口d之间，所述第一回气温度传感器设在主压缩机的进口与四通阀的接口s之间；第一盘管温度传感器设在第一换热器与第二换热器的接口n之间，第二盘管温度传感器设在第一节流部件与第四换热器之间，所述第三盘管温度传感器设在第四换热器与第二节流部件之间；所述环境温度传感器设在第四换热器上；所述辅助制冷系统的连接组成：所述辅助压缩机的出口和进口分别与第二换热器的接口k和第三换热器的接口s相连接，所述第三节流部件两端分别与第二换热器的接口j和第三换热器的接口t相连接；所述第二排气温度传感器设在辅助压缩机的出口与第三换热器的接口s之间，所述第二回气温度传感器设在主压缩机的进口与第二换热器的接口k之间，所述第四盘管温度传感器设在第三节流部件与第二换热器的接口j之间。

进一步，所述主制冷系统冷媒与辅助制冷系统冷媒均在第二换热器和第三换热器内进行热交换。

一种高温空调热泵系统的工作方式，所述高温空调热泵系统包括有独立运行功能、主辅同时运行功能和除霜功能，其中，当高温空调热泵系统达到除霜需求时，则主压缩机启动，辅助压缩机关闭，高温空调热泵系统启动除霜功能；其次，根据所述环境温度传感器所检测的环境温度值tr是否不超过预设定的第一温度值trs，以控制高温空调热泵系统启动相应的运行功能；当环境温度值tr不超过第一温度值trs，则辅助压缩机和主压缩机启动，高温空调热泵系统启动主辅同时运行功能；当环境温度值tr超过第一温度值trs且第一盘管温度传感器所检测到的温度值tp超过预设的第二温度值tps时，则辅助压缩机和主压缩机启动，高温空调热泵系统启动主辅同时运行功能；当环境温度值tr超过第一温度值trs且第一盘管温度传感器所检测到的温度值tp不超过预设的第二温度值tps时，则主压缩机启动，辅助压缩机关闭，高温空调热泵系统启动独立运行功能。

进一步，所述独立运行功能的工作方式：主制冷系统冷媒经主压缩机压缩成高温高压的气体，流向四通阀的接口d，接着由四通阀的接口c流向第一换热器12放热降温，放热降温后的冷媒流向第二换热器的接口n，接着由第二换热器的接口m流向第一节流部件，其中，根据第一回气温度传感器的检测温度值与第二盘管温度传感器的检测温度值之间的差值调节第一节流部件的开度；经第一节流部件节流后的冷媒流向第四换热器吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒由第四换热器流向第二节流部件，其中，第二节流部件的开度调节至最大值；接着经第二节流部件节流后流向第三换热器的节流p，冷媒接着由第三换热器的接口q流到四通阀的接口e，接着由四通阀的接口s流回主压缩机。

进一步，当第一回气温度传感器的检测温度值与第二盘管温度传感器的检测温度值之间的差值大于预设值时，则增大第一节流部件的开度；当第一回气温度传感器的检测温度值与第二盘管温度传感器的检测温度值之间的差值小于预设值时，则减小第一节流部件的开度。

进一步，所述主辅同时运行功能的工作方式：主制冷系统冷媒经主压缩机压缩成高温高压的气体，流向四通阀的接口d，接着由四通阀的接口c流向第一换热器12放热降温，放热降温后的冷媒流向第二换热器的接口n，冷媒在第二换热器内再次放热降温，放热降温后的冷媒接着由第二换热器的接口m流向第一节流部件，其中，其中，第一节流部件的开度调节至最大值；经第一节流部件节流后的冷媒流向第四换热器吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒由第四换热器流向第二节流部件，其中，根据第一回气温度传感器的检测温度值与第三盘管温度传感器的检测温度值之间的差值调节第二节流部件的开度；接着经第二节流部件节流后流向第三换热器的节流p，冷媒在第四换热器内再次吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒接着由第三换热器的接口q流到四通阀的接口e，接着由四通阀的接口s流回主压缩机；同时，辅助制冷系统冷媒经辅助压缩机压缩成高温高压的气体，流向第三换热器的接口s，冷媒在第三换热器内放热降温，放热降温后的冷媒由第三换热器的接口t流向第三节流部件，其中，根据第二回气温度传感器的检测温度值与第四盘管温度传感器的检测温度值之间的差值调节第三节流部件的开度；经第三节流部件节流后冷媒流向第二换热器的接口j，冷媒在第二换热器内吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒接着由第二换热器的接口k流向辅助压缩机。

进一步，当第一回气温度传感器的检测温度值与第三盘管温度传感器的检测温度值之间的差值大于预设值时，则增大第一节流部件的开度；当第一回气温度传感器的检测温度值与第三盘管温度传感器的检测温度值之间的差值小于预设值时，则减小第一节流部件的开度。

进一步，当第二回气温度传感器的检测温度值与第四盘管温度传感器的检测温度值之间的差值大于预设值时，则增大第三节流部件的开度；当第二回气温度传感器的检测温度值与第四盘管温度传感器的检测温度值之间的差值小于预设值时，则减小第三节流部件的开度。

进一步，所述除霜功能的工作方式：主制冷系统冷媒经压缩机压缩成高温高压气体，流向四通阀的接口d，接着由四通阀的接口e流向第三换热器的接口q，接着由第三换热器的接口p流向单向阀，冷媒经单向阀流向第四换热器，冷媒在第四换热器内放热化霜，放热降温后的冷媒由第四换热器流向第一节流部件，经第一节流部件节流后的冷媒流向第二换热器的接口m，接着由第二换热器的接口n流向第一换热器吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒由第一换热器流向四通阀的接口c，接着由四通阀的接口s流回主压缩机。

本发明采用上述的方案，其有益效果在于：通过环境温度传感器及第一盘管温度传感器控制辅助制冷系统冷媒在第二换热器内吸收主制冷系统冷媒的余热，从而增大冷媒焓差值，提高制冷量和过冷度；通过环境温度传感器及第一盘管温度传感器控制辅助制冷系统冷媒在第三换热器内释放热量供主制冷系统冷媒的吸热蒸发，从而提高主制冷系统冷媒循环量和过热度，减小压缩比，提高制热量和能效比，进而确保高温空调热泵系统在高冷凝温度下正常运行。

附图说明

图1为本发明的高温空调热泵系统示意图。

图2为本发明的高温空调热泵系统的独立运行功能示意图。

图3为本发明的高温空调热泵系统的主辅同时功能示意图。

图4为本发明的高温空调热泵系统的除霜功能示意图。

图5为本发明的高温空调热泵系统的控制逻辑示意图。

其中，1-主压缩机，2-辅助压缩机，3-四通阀，4-第一换热器，5-第二换热器，6-第三换热器，7-第四换热器，8-第一节流部件，9-第二节流部件，10-第三节流部件，11-单向阀，12-第一排气温度传感器，13-第一回气温度传感器，14-环境温度传感器，15-第一盘管温度传感器，16-第二盘管温度传感器，17-第三盘管温度传感器，18-第四盘管温度传感器，19-第二排气温度传感器，20-第二回气温度传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

参见附图1所示，在本实施例中，一种高温空调热泵系统，包括有以下部件：主压缩机1、辅助压缩机2、四通阀3、第一换热器4、第二换热器5、第三换热器6、第四换热器7、第一节流部件8、第二节流部件9、第三节流部件10、单向阀11、第一排气温度传感器12、第一回气温度传感器13、环境温度传感器14、第一盘管温度传感器15、第二盘管温度传感器16、第三盘管温度传感器17、第四盘管温度传感器18、第二排气温度传感器19、第二回气温度传感器20，其中，四通阀3含有d、s、c、e四个接口，所述第二换热器5含有m、n、j、k四个接口，第三换热器6含有q、p、s、t四个接口；第二换热器5的接口m与接口n、接口j与接口k分别于第二换热器5内相连通，第三换热器6的接口q与接口p、接口s与接口t分别于第三换热器6内相连通。上述部件连接组成了主制冷系统和辅助制冷系统。

在本实施例中，主制冷系统的连接组成：所述四通阀3的接口d和接口s分别与主压缩机1的出口和进口相连接，所述四通阀3的接口c和接口e分别与第一换热器4和第三换热器6的接口q相连接，所述第二换热器5的接口n与第一换热器4相连接；所述第一节流部件8两端分别与第二换热器5的接口m和第四换热器7相连接，所述第二节流部件9与单向阀11相并联且并联后的两端分别与第三换热器6的接口p和第四换热器7相连接，其中，单向阀11的输入端和输出端分别与第三换热器6的接口p和第四换热器7相连接；所述第一排气温度传感器12设在主压缩机1的出口与四通阀3的接口d之间，所述第一回气温度传感器13设在主压缩机1的进口与四通阀3的接口s之间；第一盘管温度传感器15设在第一换热器4与第二换热器5的接口n之间，第二盘管温度传感器16设在第一节流部件8与第四换热器7之间，所述第三盘管温度传感器17设在第四换热器7与第二节流部件9之间；所述环境温度传感器14设在第四换热器7上。通过第一排气温度传感器12对主压缩机1输出的冷媒温度进行检测，以判断冷媒输出温度是否异常，若发生异常则立即停止主压缩机1的运行，起到对主压缩机1的保护作用；第一回气温度传感器1315用于检测由四通阀3的接口s流回主压缩机1的冷媒温度；第一盘管温度传感器1512用于检测由第一换热器4流出的冷媒温度；第二盘管温度传感器1614用于检测经第一节流部件8节流后的冷媒温度；第三盘管温度传感器1714用于检测由第四换热器7流出的冷媒温度；环境温度传感器1413用于检测室外环境温度。

在本实施例中，辅助制冷系统的连接组成：所述辅助压缩机2的出口和进口分别与第二换热器5的接口k和第三换热器6的接口s相连接，所述第三节流部件10两端分别与第二换热器5的接口j和第三换热器6的接口t相连接；所述第二排气温度传感器19设在辅助压缩机2的出口与第三换热器6的接口s之间，所述第二回气温度传感器20设在主压缩机1的进口与第二换热器5的接口k之间，所述第四盘管温度传感器18设在第三节流部件10与第二换热器5的接口j之间。通过第二排气温度传感器19对辅助压缩机2输出的冷媒温度进行检测，以判断冷媒输出温度是否异常，若发生异常则立即停止辅助压缩机2的运行，起到对辅助压缩机2的保护作用；第二回气温度传感器2015用于检测由第二换热器5的接口k流回辅助压缩机2的冷媒温度；第四盘管温度传感器1814用于检测经第三节流部件10节流后的冷媒温度。

具体地，主制冷系统冷媒与辅助制冷系统冷媒均在第二换热器5和第三换热器6内进行热交换。

现结合具体实施例对本申请的高温空调热泵系统的工作方式作进一步说明。

一种高温空调热泵系统的工作方式，高温空调热泵系统包括有独立运行功能、主辅同时运行功能和除霜功能，其中，当高温空调热泵系统达到除霜需求时，则主压缩机1启动，辅助压缩机2关闭，高温空调热泵系统启动除霜功能；其次，根据所述环境温度传感器14所检测的环境温度值tr是否不超过预设定的第一温度值trs，从而控制高温空调热泵系统启动相应的运行功能；当环境温度值tr不超过第一温度值trs，则辅助压缩机2和主压缩机1启动，高温空调热泵系统启动主辅同时运行功能；当环境温度值tr超过第一温度值trs且第一盘管温度传感器15所检测到的温度值tp超过预设的第二温度值tps时，则辅助压缩机2和主压缩机1启动，高温空调热泵系统启动主辅同时运行功能；当环境温度值tr超过第一温度值trs且第一盘管温度传感器15所检测到的温度值tp不超过预设的第二温度值tps时，则主压缩机1启动，辅助压缩机2关闭，高温空调热泵系统启动独立运行功能。

1）独立运行功能

参见附图2和附图5所示，当tr＞trs且tp≤tps时，即高温空调热泵系统处于正常温度工作状态下，则主压缩机1启动，辅助压缩机2关闭，高温空调热泵系统启动独立运行功能，此时各部件的工作方式如下：主制冷系统冷媒经主压缩机1压缩成高温高压的气体，流向四通阀3的接口d，接着由四通阀3的接口c流向第一换热器412放热降温，放热降温后的冷媒流向第二换热器5的接口n，接着由第二换热器5的接口m流向第一节流部件8，其中，根据第一回气温度传感器13的检测温度值与第二盘管温度传感器16的检测温度值之间的差值调节第一节流部件8的开度；经第一节流部件8节流后的冷媒流向第四换热器7吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒由第四换热器7流向第二节流部件9，其中，第二节流部件9的开度调节至最大值；接着经第二节流部件9节流后流向第三换热器6的节流p，冷媒接着由第三换热器6的接口q流到四通阀3的接口e，接着由四通阀3的接口s流回主压缩机1。通过上述流路循环，主制系统实现对第一换热器4的加热和第四换热器7的制冷效果。

具体地，为了确保主制冷系统在常温下正常运行，通过第一回气温度传感器13与第二盘管温度传感器16的过热度实现对第一节流部件8的开度进行控制，当第一回气温度传感器13的检测温度值与第二盘管温度传感器16的检测温度值之间的差值大于预设值（根据空调热泵系统实际所处的环境进行设定）时，则增大第一节流部件8的开度；当第一回气温度传感器13的检测温度值与第二盘管温度传感器16的检测温度值之间的差值小于预设值（根据空调热泵系统实际所处的环境进行设定）时，则减小第一节流部件8的开度；当第一回气温度传感器13的检测温度值与第二盘管温度传感器16的检测温度值之间的差值等于预设值（根据空调热泵系统实际所处的环境进行设定）时，则第一节流部件8的开度保持不变。

2）主辅同时运行功能

参见附图3和附图5所示，当tr≤trs，或者，tr＞trs且tp＞tps时，即高温空调热泵处于低温环境中，或者，处于环境温度较高且第一盘管温度值较高时，辅助压缩机2和主压缩机1启动，高温空调热泵系统启动主辅同时运行功能，此时各部件的工作方式如下：主制冷系统冷媒经主压缩机1压缩成高温高压的气体，流向四通阀3的接口d，接着由四通阀3的接口c流向第一换热器412放热降温，放热降温后的冷媒流向第二换热器5的接口n，冷媒在第二换热器5内再次放热降温，放热降温后的冷媒接着由第二换热器5的接口m流向第一节流部件8，其中，其中，第一节流部件8的开度调节至最大值；经第一节流部件8节流后的冷媒流向第四换热器7吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒由第四换热器7流向第二节流部件9，其中，根据第一回气温度传感器13的检测温度值与第三盘管温度传感器17的检测温度值之间的差值调节第二节流部件9的开度；接着经第二节流部件9节流后流向第三换热器6的节流p，冷媒在第四换热器7内再次吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒接着由第三换热器6的接口q流到四通阀3的接口e，接着由四通阀3的接口s流回主压缩机1；通过上述循环，主制冷系统实现对第一换热器4的加热和第四换热器7的制冷，主制冷系统冷媒在第二换热器5实现过冷和第三换热器6实现过热作用。同时，辅助制冷系统冷媒经辅助压缩机2压缩成高温高压的气体，流向第三换热器6的接口s，冷媒在第三换热器6内放热降温，放热降温后的冷媒由第三换热器6的接口t流向第三节流部件10，其中，根据第二回气温度传感器20的检测温度值与第四盘管温度传感器18的检测温度值之间的差值调节第三节流部件10的开度；经第三节流部件10节流后冷媒流向第二换热器5的接口j，冷媒在第二换热器5内吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒接着由第二换热器5的接口k流向辅助压缩机2。通过上述循环，辅助制冷系统在第二换热器5内实现对主制冷系统冷媒过冷作用，在第三换热器6内实现对主制冷系统冷媒过热作用。通过主制冷系统和辅助制冷系统的循环，利用辅助制冷系统冷媒在第二换热器5内吸收由主制冷系统冷媒的热量，利用辅助制冷系统冷媒在第三换热器6内释放热内供主制冷冷媒吸热蒸发，从而使高温空调热泵系统具有较高的冷媒过冷度和过热度，降低了主制冷系统压缩机压缩比，提高了制冷热量和能效比，确保恶劣工作环形下能够正常运行

具体地，为了确保主制冷系统能够正常运行，通过第一回气温度传感器13与第三盘管温度传感器17的过热度实现对第一节流部件8的开度进行控制；当第一回气温度传感器13的检测温度值与第三盘管温度传感器17的检测温度值之间的差值大于预设值（根据空调热泵系统实际所处的环境进行设定）时，则增大第一节流部件8的开度；当第一回气温度传感器13的检测温度值与第三盘管温度传感器17的检测温度值之间的差值小于预设值（根据空调热泵系统实际所处的环境进行设定）时，则减小第一节流部件8的开度；当第一回气温度传感器13的检测温度值与第三盘管温度传感器17的检测温度值之间的差值等于预设值（根据空调热泵系统实际所处的环境进行设定）时，则第一节流部件8的开度保持不变。为了有效控制辅助制冷系统的制热量，通过第二回气温度传感器20与第四盘管温度传感器18的过热度实现对第三节流部件10的开度进行控制，当第二回气温度传感器20的检测温度值与第四盘管温度传感器18的检测温度值之间的差值大于预设值（根据空调热泵系统实际所处的环境进行设定）时，则增大第三节流部件10的开度；当第二回气温度传感器20的检测温度值与第四盘管温度传感器18的检测温度值之间的差值小于预设值（根据空调热泵系统实际所处的环境进行设定）时，则减小第三节流部件10的开度。当第二回气温度传感器20的检测温度值与第四盘管温度传感器18的检测温度值之间的差值等于预设值（根据空调热泵系统实际所处的环境进行设定）时，则第三节流部件10的开度保持不变。

3）除霜功能

参见附图4和附图5所示，当高温空调热泵系统达到除霜需求时，即环境温度传感器14和第二盘管温度传感器16所检测的温度值均低于设定值，需进行化霜，则主压缩机1启动，辅助压缩机2关闭，高温空调热泵系统启动除霜功能，各部件的工作方式如下：主制冷系统冷媒经压缩机压缩成高温高压气体，流向四通阀3的接口d，接着由四通阀3的接口e流向第三换热器6的接口q，接着由第三换热器6的接口p流向单向阀11，冷媒经单向阀11流向第四换热器7，冷媒在第四换热器7内放热化霜，放热降温后的冷媒由第四换热器7流向第一节流部件8，经第一节流部件8节流后的冷媒流向第二换热器5的接口m，接着由第二换热器5的接口n流向第一换热器4吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒由第一换热器4流向四通阀3的接口c，接着由四通阀3的接口s流回主压缩机1。通过上述流路循环，主制冷系统完成对第三换热器6的化霜处理。

以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本发明的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所作的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。