一种大小压比切换的热泵机组的制作方法

1.本实用新型属于热泵技术领域，具体涉及一种大小压比切换的热泵机组。


背景技术：

2.热泵是我国清洁供暖与制冷的重要设备，是电转化为热(冷)最高效的设备，在碳达峰、碳中和及建筑电气化的大背景下，热泵市场前景巨大。
3.传统热泵技术，在冬季制热工况运行时，由于室外环境温度很低(-25℃左右)，因此为了满足制热效果和机组正常运行，常需要采用准双级压缩或者双级压缩，满足制热要求的大压比工况运行(压比在10.0左右)；在夏季工况时，由于室外环境温度在35℃左右，所需要的压比较小(通常压比在 4.0左右)。传统技术常通过单个压缩机变容积等技术，调节制冷系统的压比，来适应热泵机组不同工况需求，满足建筑动态负荷波动，实现设备高季节能效比。但是，由于常需要同时兼顾制冷、制热的能效问题，导致压比调节范围有限，降低了设备的能效。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术存在的技术问题，本实用新型的目的在于，提供一种大小压比切换的热泵机组。
5.为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：
6.一种大小压比切换的热泵机组，包括两个压缩机，两个压缩机通过管路连接形成循环回路；其特征在于，在第一压缩机和第二压缩机的管路上连接有至少三个电磁阀；其中，第一电磁阀连接在第一压缩机和第二压缩机的输出端之间，第二电磁阀连接在第一压缩机输出端与第二压缩机的输入端之间，第三电磁阀连接在第一压缩机和第二压缩机的输入端之间。
7.一种可实现大小压比切换的热泵机组，包括两个压缩机，两个压缩机通过管路连接形成循环回路；其特征在于，在两个压缩机的管路上连接有两个三通阀，其中，第一三通阀的一个接口连接在第一压缩机的输出端，第二三通阀一个接口连接在第二压缩机的输入端，第一三通阀的一个接口和第二三通阀的一个接口通过管路相连接。
8.本实用新型的其它特点是：
9.还包括管路上设置的第四电磁阀、四通阀、一对换热器、一对电子膨胀阀、闪发蒸气分离器、单向阀和三通阀；其中：
10.四通阀的一个接口连接在第一压缩机和第二压缩机的输入端，四通阀的一个接口连接在第一压缩机和第二压缩机的输出端，四通阀的一个接口通过第一换热器连接第一电子膨胀阀，第一电子膨胀阀通过第四电磁阀与闪发蒸气分离器相连接，闪发蒸气分离器一端通过第二电子膨胀阀、第二换热器和三通阀与第二换热器连通，第二换热器连接至四通阀的一个接口；三通阀的一个接口通过单向阀和第一电子膨胀阀连通；闪发蒸气分离器另一端通过第二电磁阀连接至第二压缩机的输入端。
11.本实用新型的大小压比切换的热泵机组，通过不同的工艺原理变革，有效扩大了热泵机组的压比变化范围，解决了同时兼顾制冷、制热的能效提升问题，是一种夏天制冷冬天制热的热泵机组。
附图说明
12.图1是实施例1的大小压比切换的热泵机组并联运行原理图(小压比)；
13.图2是实施例2的大小压比切换的热泵机组串联运行原理图(大压比)；
14.图3是实施例3的大小压比切换的热泵机组第一种轮换运行原理图；
15.图4是实施例3的大小压比切换的热泵机组第二种轮换运行原理图；
16.图5是实施例4的大小压比切换的热泵机组并联运行原理图(双三通阀切换)；
17.图6是实施例4的大小压比切换的热泵机组串联运行原理图(双三通阀切换)；
18.图7是实施例5的大小压比切换的热泵机组冬季低温制热工况下的运行原理图；
19.图8是实施例5的大小压比切换的热泵机组冬季低温制热工况下的并联运行原理图；
20.图9是实施例6的大小压比切换的热泵机组冬季低温制热工况下的轮换运行原理图；
21.图10是实施例6的大小压比切换的热泵机组夏季制冷工况的并联运行原理图；
22.图11是实施例6的大小压比切换的热泵机组大夏季制冷工况的串联运行原理图；
23.图中的标记分别表示：1、第一压缩机，2、第二压缩机，3a、第一电磁阀，3b、第二电磁阀，3c、第三电磁阀，3d、第四电磁阀，3e、第五电磁阀， 4、四通阀，5a、第一换热器，5b、第二换热器，6a、第一电子膨胀阀，6b、第二电子膨胀阀，7、闪发蒸气分离器，8、单向阀，9、三通阀。
24.以下结合附图和实施例以及运行原理对本实用新型作进一步地详细说明。
具体实施方式
25.实施例1：
26.参见图1，本实施例给出一种大小压比切换的热泵机组，包括第一压缩机1、第二压缩机2、第一电磁阀3a、第二电磁阀3b、第三电磁阀3c；第一电磁阀3a连接在第一压缩机1和第二压缩机2的输出端之间，第二电磁阀 3b连接在第一压缩机1输出端与第二压缩机2的输入端之间，第三电磁阀 3c连接在第一压缩机1和第二压缩机2的输入端之间。
27.当热力循环压比需求小时，第一压缩机1和第二压缩机2并联运行，第一电磁阀3a、第三电磁阀3c打开，第二电磁阀3b关闭，制冷剂分别流向第一压缩机1、第二压缩机2后进行热力循环。
28.实施例2：
29.参见图2，本实施例的大小压比切换的热泵机组结构和连接关系与实施例1相同，与实施例1所不同的是，当热力循环压比需求大时，通过不同的工艺原理变革，使第一压缩机1和第二压缩机2串联运行，第一电磁阀3a、第三电磁阀3c关闭，第二电磁阀3b打开，制冷剂先后流向第一压缩机1、第二压缩机2后进行热力循环。
30.实施例3：
31.参见图3和图4，本实施例的大小压比切换的热泵机组结构和连接关系与实施例1相同，与实施例1所不同的是，
32.当第一压缩机1运行时(图3)，第一电磁阀3a打开、第二电磁阀3b、第三电磁阀3c关闭，制冷剂流向第一压缩机1后进行热力循环。
33.当第二压缩机2运行时(图4)，第一电磁阀3a、第二电磁阀3b关闭、第三电磁阀3c打开，制冷剂流向第二压缩机后2进行热力循环。
34.当三个电磁阀(3a、3b、3c)的位置进行适当调整时，运行原理仍然类似。
35.实施例4：
36.参见图5和图6，本实施例给出一种大小压比切换的热泵机组，包括第一压缩机1、第二压缩机2、第一三通阀9a、第二三通阀9b；第一三通阀9a 的一个接口连接在第一压缩机1的输出端，第二三通阀9b一个接口连接在第二压缩机2的输入端，第一三通阀9a的一个接口和第二三通阀9b的一个接口通过管路相连通。
37.第一压缩机1和第二压缩机2并联运行时(图5)，第一压缩机1运行，第一三通阀9a打开，第二压缩机2运行，第二三通阀9b打开，第一三通阀 9a和第二三通阀9b之间不连通，制冷剂流分别向第一压缩机1和第二压缩机2后并联进行热力循环。
38.第一压缩机1和第二压缩机2串联联运行时(图6)，第一压缩机1运行，第一三通阀9a打开，第一三通阀9a和第二三通阀9b之间连通，制冷剂通过第一三通阀9a和第二三通阀9b流向第二压缩机2后进行热力循环。可用于地源热泵机组、热源塔热泵机组、空气源热机组等多种热泵热力循环机组。
39.实施例5：
40.参见图7和图8，本实施例给出一种大小压比切换的热泵机组，包括两个压缩机，两个压缩机之间通过管路连接形成循环回路；在第一压缩机1和第二压缩机2的管路上连接有4个电磁阀(3a，3b，3c，3d)；四通阀4、一对换热器(5a，5b)、一对电子膨胀阀(6a，6b)、闪发蒸气分离器7、单向阀8和三通阀9；其中：
41.四通阀4的一个接口连接在第一压缩机1和第二压缩机2的输入端，四通阀4的一个接口连接在第一压缩机1和第二压缩机2的输出端，四通阀4 的一个接口通过第一换热器5a连接第一电子膨胀阀6a，第一电子膨胀阀6a 通过第四电磁阀3d与闪发蒸气分离器7相连接，闪发蒸气分离器7一端通过第二电子膨胀阀6b、第二换热器5b和三通阀9与第二换热器5b连通，第二换热器5b连接至四通阀4的一个接口；三通阀9的一个接口通过单向阀8 和第一电子膨胀阀6a连通；闪发蒸气分离器7另一端通过第二电磁阀3b连接至第二压缩机2的输入端。
42.冬季正常供热工况运行原理图如图7所示。在室外温度极低工况供热时 (如西藏、北京等地，冬季最冷时刻达到了零下十几度甚至更低)，此时第一压缩机1和第二压缩机2串联运行满足大压比需求，第一电磁阀3a、第三电磁阀关闭3c，第二电磁阀3b打开，制冷剂先后流向第一压缩机1、第二压缩机2后压缩成高温高压制冷剂，经四通阀4换向后，进入第一换热器5a，与室内空气或水进行换热，此时第一换热器5a为冷凝器，向室内放热放热后的制冷剂经第一电子膨胀阀6a节流后,流经打开的第4电磁阀3d，进入闪发蒸气分离器7。闪发蒸气分离器7中的制冷剂分成两部分，一部分呈气态制冷剂进入第二压缩机2压缩，一部分呈饱和液进入第2电子膨胀阀6b 节流降压后,低温低压的制冷剂进入第二换热器5b从室外空
气中吸热后，进入第一压缩机1，如此不断循环；
43.在冬季室外温度极低时供热，随着蒸发温度的蒸发压力的降低，压缩机的吸气压力也相应降低，而压力比和吸气比容增大，压缩机压力比变大将会导致压缩机制容积效率下降，热泵制热量降低，压缩机排气温度升高，造成润滑油失效，压缩机功耗增大等问题。第一压缩机1和第二压缩机2串联运行、分级压缩，可以使得每台压缩机的压力比排气温度均不超限，获得较好的运行效果。
44.在室外温度极低工况供热时在冬季室外温度逐渐升高时(如供暖末期，室外气温逐渐上升到0度以上，机组压比需求变小)，或者冬季虽然有供暖需求，但室外温度并不太低，小压比运行即可满足要求。
45.运行原理如图8所示。此时第一压缩机1和第二压缩机2并联运行满足小压比需求.第一电磁阀3a、第三电磁阀3c打开，第二电磁阀3b关闭，第一压缩机1与第二压缩机2压缩后的高温高压制冷剂汇合后，经四通阀4换向，流向第一换热器5a向室内放热。此时第四电磁阀3d关闭，第五电磁阀 3e打开，放热后的制冷剂经第一电子膨胀阀6a节流后，流经打开的第五电磁阀3e成为低温低压的制冷剂，进入第二换热器5b从室外空气中吸热后，进入第一压缩机1和第二压缩机2，如此不断循环；
46.在冬季室外温度逐渐升高时(如供暖末期，室外气温逐渐上升到0度以上)或者冬季虽然有供暖需求，但室外温度并不太低时，机组压比需求变小，压缩机压力比需求也变小。第一压缩机1和第二压缩机2并联运行，可以使得压缩机的压力比在合理工况下运行，加大供热量获得较好的运行效果。
47.运行原理如图9所示，压缩机轮换运行时，单台压缩机工作，压缩机可单独进行负荷调节，第1压缩机运行时，第1电磁阀打开、第2电磁阀、第 3电磁阀关闭，制冷剂流向第1压缩机后,变为高温高压制冷剂，经四通阀换向，流向第1换热器向室内放热。此时第4电磁阀3d关闭，第5电磁阀 3e打开，放热后的制冷剂经6a第一电子膨胀阀6a节流后，流经打开的第五电磁阀3e成为低温低压的制冷剂，进入第二换热器5b从室外空气中吸热后，进入第一压缩机1和第二压缩机2，如此不断循环；
48.单台压缩机运行，一方面可以两台压缩机轮换休息，延长机组使用寿命，另一方面可以适应更大的负荷调节范围，获得较好的运行效果。
49.实施例6：
50.本实施例的大小压比切换的热泵机组，其结构和连接关系与实施例5相同。
51.在夏季室外温度炎热，制冷量需求较大时，第一压缩机1和第二压缩机 2并联运行，满足小压比需求。
52.运行原理如图10所示，此时，第一电磁阀3a、第三电磁阀3c打开，第二电磁阀3b关闭，第一压缩机1和与第二压缩机2压缩后的高温高压制冷剂汇合后，经四通阀4换向，流向第二换热器5b向室外放热冷却，制冷剂完成放热冷凝后温度降低，切换三通阀9，制冷剂进一步流入第一电子膨胀阀节6a节流后，变为低温低压的制冷剂，进入第一换热器5a从室内空气中吸热后，分别进入第1压缩机和第2压缩机，如此不断循环；
53.在炎热的夏季，制冷量需求大，但此时对蒸发温度的需求并不太低，对压缩机的压力比要求没有冬季高，通过第1压缩机和第2压缩机的并联运行，制冷剂流量加大，一方面提高了制冷量，另一方面压缩机各自在合适的压力比下运行，经济性可得到显著提高。
54.运行原理如图11所示，此时，第一电磁阀3a、第三电磁阀3c打开，第二电磁阀3b关闭，第一压缩机1与第二压缩机2压缩后的高温高压制冷剂汇合后，经四通阀4换向，流向第二换热器5b向室外放热冷却，制冷剂完成放热冷凝后温度降低，切换三通阀9，制冷剂进一步流入第一电子膨胀阀 6a节流后，成为低温低压的制冷剂，进入第一换热器6a从室内空气中吸热后，分别进入第一压缩机1和第二压缩机2，如此不断循环；
55.在夏季室外温度较热，制冷量需求一般时，第一压缩机1和第二压缩机 2单台运行，满足小压比需求。
56.当第一压缩机1运行时，第一电磁阀3a打开，第二电磁阀3b、第三电磁阀3c关闭，通过四通阀4变向控制，第一换热器5b产生的低压低温制冷剂蒸汽流向第一压缩机1，制冷剂经绝热压缩后，制冷剂温度和压力都升高后，流向第二换热器6a向室外放热冷却，制冷剂完成放热冷凝后温度降低，切换9三通阀，制冷剂经单向阀8后，进入第一电子膨胀阀6a节流降压，低温低压的制冷剂进入第一换热器5a从室内吸热后，进入第一压缩机1如此不断循环；第二压缩2运行时，原理类似。
57.在制冷量需求一般时，但此时对蒸发温度的需求并不太低，对压缩机的压力比要求没有冬季高，通过只运行第一压缩机1可使得压缩机在合适的压力比下运行，经济性可得到显著提高。也可切换至第二压缩机2，使其单独运行，轮换运行可以大大提高机组运行寿命；
58.本实用新型的大小压比切换的热泵机组，通过改变控制思路，能够使冬夏季以及夏季不同制冷量需求工况下，通过切换压缩机台数，保持压缩机的压比一直处于合理工况下，从而提高机组的运行效率，减小压缩机功耗。