一种复叠热泵系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种复叠热泵系统，包括低温级冷媒循环闭合回路和高温级冷媒循环闭合回路；先利用所述低温级冷媒循环闭合回路借助低温级冷媒在较低室外温度下(?20℃～10℃)进行低温制热运行，再利用所述高温级冷媒循环闭合回路借助高温级冷媒在较高温度下(10℃～40℃)进行高温制热运行，从而将低温级冷媒循环闭合回路从外界吸收的热量通过所述冷凝蒸发器传递给高温级冷媒循环闭合回路，最终实现在冬季低温时也可以达到较高出水或出风温度，供暖或烘干效果好；此外，环境温度升高时，可只进行高温级冷媒循环闭合回路的单级普通热泵循环，节约能耗。
【专利说明】
一种复叠热泵系统
技术领域
[0001]本实用新型属于热栗技术领域，具体涉及一种复叠热栗系统。
【背景技术】
[0002]传统的供暖方式主要采用消耗燃气或煤等高位能源，通过锅炉和循环系统向建筑物室内提供低温的热量，并向环境排放废热、废气、废渣等废物。基于节约能源与避免环境污染的迫切要求，这种单向性供暖方式目前已无法满足能源、供暖和环境协调发展的需要。目前本技术领域主要采用热栗技术来解决供暖能耗和环境协调发展的问题。
[0003]空气源热栗以室外空气作为低温热源，由于空气无处不在，且清洁免费，这为空气源热栗作为一种优良的节能供暖技术提供了基础。然而，在冬季室外温度较低时，空气源热栗系统的性能低下，出风温度不能达到设定值，影响用户的使用。
[0004]为解决冬季低温时空气源热栗系统性能低下、出风温度达不到设定值的问题，现有技术中主要采用加大压缩机容量，加大室外换热器的面积等措施，或应用喷液旁通、气体喷射、变频调速、双级压缩循环等技术，但都由于系统复杂、工艺要求高、效率低、成本高，COP(能效比)值低，使空气源热栗的应用受到极大限制。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种能够在冬季低温下提供较高出风温度或出水温度的复叠热栗系统。
[0006]本实用新型所采用的技术方案为:
[0007]—种复叠热栗系统，包括低温级冷媒循环闭合回路和高温级冷媒循环闭合回路；
[0008]所述低温级冷媒循环闭合回路包括第一压缩机、冷凝蒸发器、第一膨胀阀、第一蒸发器;所述冷凝蒸发器内设置分别供相向流动的高温流体和低温流体流通的高温流体管道和低温流体管道，所述高温流体管道的两端分别为高温流体进口和高温流体出口，所述低温流体管道的两端分别为低温流体进口和低温流体出口；其中，所述第一压缩机的排气口与所述冷凝蒸发器的高温流体进口连接，所述冷凝蒸发器的高温流体出口与所述第一膨胀阀的进口连接，所述第一膨胀阀的出口与所述第一蒸发器的进口连接，所述第一蒸发器的出口与所述第一压缩机的进口连接；
[0009]所述高温级冷媒循环闭合回路包括第二压缩机、冷凝器、第二膨胀阀和冷凝蒸发器;其中，所述第二压缩机的排气口与所述冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口与所述第二膨胀阀的进口连接，所述第二膨胀阀的出口与所述蒸发冷凝器的低温流体进口连接，所述蒸发冷凝器的低温流体出口与所述第二压缩机的进口连接；
[0010]所述冷凝蒸发器的低温流体管道内流通的高温级冷媒(作为低温流体)与所述冷凝蒸发器的高温流体管道内流通的低温级冷媒(作为高温流体)进行热交换。
[0011]所述高温级冷媒富含高沸点组分，适合作为较高温度下(10°C?40°C)的冷媒介质;所述低温级冷媒富含低沸点组分，适合作为较低温度下(_20°C?10°C)的冷媒介质。
[0012]所述低温级冷媒循环闭合回路中，所述第一蒸发器的出口与所述第一压缩机的进口之间设置第一气液分离器。
[0013]所述高温级冷媒循环闭合回路中，所述蒸发冷凝器的低温流体出口与所述第二压缩机的进口之间设置第二气液分离器。
[0014]所述第一压缩机的排气口、所述蒸发冷凝器的高温流体进口、所述第一蒸发器的出口、所述第一气液分离器的进口之间设置第一四通阀。
[0015]所述第二压缩机的排气口、所述冷凝器的进口、所述蒸发冷凝器的低温流体出口、所述第二气液分离器的进口之间设置第二四通阀。
[0016]所述第二膨胀阀的出口与所述冷凝蒸发器的低温流体进口之间设置第一电磁阀。
[0017]所述第二膨胀阀的出口与所述冷凝蒸发器的低温流体进口之间设置第二蒸发器，所述第二膨胀阀的出口与所述第二蒸发器的进口之间设置第二电磁阀。
[0018]还包括供热负载循环回路，所述供热负载循环回路在所述冷凝器处与所述高温级冷媒循环闭合回路进行耦合热交换。
[0019]所述供热负载循环回路为烘干机组或供暖机组。
[0020]所述冷凝器的出口与所述第二膨胀阀的进口之间设置高温级冷媒储液器。
[0021 ]本实用新型的有益效果为:
[0022]本实用新型所述的复叠热栗系统，包括低温级冷媒循环闭合回路和高温级冷媒循环闭合回路;先利用所述低温级冷媒循环闭合回路借助低温级冷媒在较低室外温度下(-20°C?10°C)进行低温制热运行，再利用所述高温级冷媒循环闭合回路借助高温级冷媒在较高温度下(10°C?40°C)进行高温制热运行，从而将低温级冷媒循环闭合回路从外界吸收的热量通过所述冷凝蒸发器传递给高温级冷媒循环闭合回路，最终实现在冬季低温时也可以达到较高出水或出风温度，供暖或烘干效果好;所述系统的运行过程具体如下:先利用第一压缩机将低温级冷媒(富含低沸点组分)进行压缩后形成低温级冷媒的高温高压气体，所述低温级冷媒的高温高压气体在冷凝蒸发器中进行换热冷凝并释放热量后，经第一膨胀阀节流膨胀后进入第一蒸发器，吸收来自外界热量后，回到第一压缩机，完成所述低温级冷媒的循环；同时利用第二压缩机将高温级冷媒(富含高沸点组分)进行压缩后形成高温级冷媒的高温高压气体，所述高温级冷媒的高温高压气体在冷凝器中进行冷凝并释放热量(供给烘干机组或供暖机组)后，经第二膨胀阀节流膨胀后进入冷凝蒸发器，吸收来自冷凝蒸发器流入的高温流体(即低温级冷媒)的热量后，回到第二压缩机，完成所述高温级冷媒的循环；由此可见，本实用新型所述的复叠热栗系统，将低温级冷媒循环闭合回路从外界吸收的热量通过所述冷凝蒸发器传递给高温级冷媒循环闭合回路，从而实现在冬季低温时也可以对室内供暖系统或烘房提供较高为30 0C?70 0C的出水温度或出风温度。
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型一个实施例提供的复叠热栗系统的结构示意图；
[0024]图2是本实用新型另一个实施例提供的复叠热栗系统的结构示意图。
[0025]图中:1-第一压缩机，2-第一四通阀，3-第一风机，4-第一蒸发器，5-第一膨胀阀，6-冷凝蒸发器，7-第二压缩机，8-第二四通阀，9-第二风机，10-第二蒸发器，11-第一电磁阀，12-第三电磁阀，13-第二电磁阀，14-第四电磁阀，15-第二膨胀阀，16-冷凝风机，17-冷凝器，18-高温级冷媒储液器，19-第一气液分离器，20-第二气液分离器，21-循环水栗。
【具体实施方式】
[0026]如图1和图2所示，本实用新型提供了一种复叠热栗系统，包括低温级冷媒循环闭合回路和高温级冷媒循环闭合回路。
[0027]所述低温级冷媒循环闭合回路包括第一压缩机1、冷凝蒸发器6、第一膨胀阀5、第一蒸发器4;所述冷凝蒸发器6内设置分别供相向流动的高温流体和低温流体流通的高温流体管道和低温流体管道，所述高温流体管道的两端分别为高温流体进口和高温流体出口，所述低温流体管道的两端分别为低温流体进口和低温流体出口；其中，所述第一压缩机I的排气口与所述冷凝蒸发器6的高温流体进口连接，所述冷凝蒸发器6的高温流体出口与所述第一膨胀阀5的进口连接，所述第一膨胀阀5的出口与所述第一蒸发器4的进口连接，所述第一蒸发器4的出口与所述第一压缩机I的进口连接。
[0028]所述高温级冷媒循环闭合回路包括第二压缩机7、冷凝器17、第二膨胀阀15和冷凝蒸发器6;其中，所述第二压缩机7的排气口与所述冷凝器17的进口连接，所述冷凝器17的出口与所述第二膨胀阀15的进口连接，所述第二膨胀阀15的出口与所述蒸发冷凝器的低温流体进口连接，所述蒸发冷凝器的低温流体出口与所述第二压缩机7的进口连接。
[0029]所述冷凝蒸发器6的低温流体管道内流通的高温级冷媒(作为低温流体)与所述冷凝蒸发器6的高温流体管道内流通的低温级冷媒(作为高温流体)进行热交换。
[0030]在冬季低温时，利用本实用新型所述复叠热栗系统进行供暖或烘干的过程具体如下:先利用第一压缩机I将低温级冷媒(富含低沸点组分)进行压缩后形成低温级冷媒的高温高压气体，所述低温级冷媒的高温高压气体在冷凝蒸发器6中进行换热冷凝并释放热量后，经第一膨胀阀5节流膨胀后进入第一蒸发器4，在所述第一风机3的作用下，吸收来自外界热量后，回到第一压缩机I，完成所述低温级冷媒的循环；同时利用第二压缩机7将高温级冷媒(富含高沸点组分)进行压缩后形成高温级冷媒的高温高压气体，所述高温级冷媒的高温高压气体在冷凝器17中，在冷凝风机16的作用下进行冷凝并释放热量(供给烘干机组或供暖机组)后，经第二膨胀阀15节流膨胀后进入冷凝蒸发器6，吸收来自冷凝蒸发器6流入的高温流体(即低温级冷媒)的热量后，回到第二压缩机7，完成所述高温级冷媒的循环；由此可见，本实用新型所述的复叠热栗系统，将低温级冷媒循环闭合回路从外界吸收的热量通过所述冷凝蒸发器6传递给高温级冷媒循环闭合回路，从而实现在冬季低温时也可以对室内供暖系统或烘房提供较高为30 0C?70 0C的出水温度或出风温度。
[0031]作为可以选择的实施方式，所述低温级冷媒循环闭合回路中，所述第一蒸发器4的出口与所述第一压缩机I的进口之间设置第一气液分离器19，这是由于低温级冷媒经第一蒸发器4蒸发成气相并从所述第一蒸发器4的出口排出，气相的低温级冷媒中会混有的少量液体，通过设置第一气液分离器19将上述少量液体及时除去，有利于提高第一压缩机I工作效率和使用寿命。
[0032]作为可以选择的实施方式，所述高温级冷媒循环闭合回路中，所述蒸发冷凝器的低温流体出口与所述第二压缩机7的进口之间设置第二气液分离器20;这是由于高温级冷媒(经低温流体)经蒸发冷凝器中通入的高温流体(即低温级冷媒)进行换热蒸发成气相并从所述蒸发冷凝器的低温流体出口排出，气相的高温级冷媒中会混有的少量液体，通过设置第二气液分离器20将上述少量液体及时除去，有利于提高第二压缩机7工作效率和使用寿命O
[0033]作为可以选择的实施方式，所述第一压缩机I的排气口、所述蒸发冷凝器的高温流体进口、所述第一蒸发器4的出口、所述第一气液分离器19的进口之间设置第一四通阀2。正常运行状态下，所述第一四通阀2的Dl与Cl连通，以使得所述第一压缩机I的排气口与所述冷凝蒸发器6的高温流体进口连接，同时所述第一四通阀2的El与SI连通，以使得所述第一蒸发器4的出口与所述第一气液分离器19的进口连接;然而，当长时间使用后，所述蒸发冷凝器的表面结霜，为了除霜，这时将Dl与El连通，Cl与SI连通，使得所述蒸发冷凝器处起到类似蒸发器的作用，发生吸热后将霜除去。
[0034]作为可以选择的实施方式，所述第二压缩机7的排气口、所述冷凝器17的进口、所述蒸发冷凝器的低温流体出口、所述第二气液分离器20的进口之间设置第二四通阀8。正常运行状态下，所述第二四通阀8的D2与C2连通，以使得所述第二压缩机7的排气口与所述冷凝器17的进口连接，同时所述第一四通阀2的E2与S2连通，以使得所述蒸发冷凝器的低温流体出口与所述第二气液分离器20的进口连接;然而，当长时间使用后，所述冷凝器17的表面结霜，为了除霜，这时将D2与E2连通，C2与S2连通，同时需要关闭第一电磁阀11和第二电磁阀13，打开第三电磁阀12和第四电磁阀14，使得所述冷凝器17处起到类似蒸发器的作用，发生吸热后将霜除去。
[0035]作为可以选择的实施方式，所述第二膨胀阀15的出口与所述冷凝蒸发器6的低温流体进口之间设置第一电磁阀11;所述第二膨胀阀15的出口与所述冷凝蒸发器6的低温流体进口之间设置第二蒸发器10，所述第二膨胀阀15的出口与所述第二蒸发器10的进口之间设置第二电磁阀13。当外界温度较高时，将所述第一电磁阀11关闭，打开第二电磁阀13，从而本实用新型所述复叠热栗系统只需要利用所述高温级冷媒循环闭合回路在较高温度下(10°C?40°C )进行高温制热运行，在此情况下，所述系统的运行过程具体如下:先利用第二压缩机7将高温级冷媒(富含高沸点组分)进行压缩后形成高温级冷媒的高温高压气体，所述高温级冷媒的高温高压气体在冷凝器17中进行冷凝并释放热量(用于供暖机组或烘干机组)后，经所述第二膨胀阀15进行节流膨胀后，进入第二蒸发器10，在第二风机9的作用下，吸收来自外界热量后，回到第二压缩机7，完成所述高温级冷媒的独自循环；由此可见，当外界温度较高时，本实用新型所述系统，可单独运行高温级冷媒循环闭合回路进行单级普通热栗循环，节约能耗。
[0036]作为可以选择的实施方式，还包括供热负载循环回路，所述供热负载循环回路在所述冷凝器17处与所述高温级冷媒循环闭合回路进行耦合热交换。进一步作为可以选择的实施方式，所述供热负载循环回路为烘干机组或供暖机组，如图2所示，本实施例中，所述供暖机组包括依次连通设置的进水管道、循环水栗21和出水管道，利用所述冷凝器17放出的热量对供暖机组中水进行加热，供暖使用。
[0037]作为可以选择的实施方式，所述冷凝器17的出口与所述第二膨胀阀15的进口之间设置高温级冷媒储液器18，这是由于:单独运行高温级冷媒循环闭合回路进行高温制热，或者同时运行运行低温级冷媒循环闭合回路和高温级冷媒循环闭合回路时，对于高温级冷媒的使用量并不相同，从而通过设置高温级冷媒储液器18，当回路中的高温级冷媒过多时，采用所述高温级冷媒储液器18进行补液，当回路中的高温级冷媒过少时，采用所述高温级冷媒储液器18进行储存。
[0038]本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种复叠热栗系统，其特征在于，包括低温级冷媒循环闭合回路和高温级冷媒循环闭合回路； 所述低温级冷媒循环闭合回路包括第一压缩机(I)、冷凝蒸发器(6)、第一膨胀阀(5)、第一蒸发器(4);所述冷凝蒸发器(6)内设置分别供相向流动的高温流体和低温流体流通的高温流体管道和低温流体管道，所述高温流体管道的两端分别为高温流体进口和高温流体出口，所述低温流体管道的两端分别为低温流体进口和低温流体出口 ；其中，所述第一压缩机(I)的排气口与所述冷凝蒸发器(6)的高温流体进口连接，所述冷凝蒸发器(6)的高温流体出口与所述第一膨胀阀(5)的进口连接，所述第一膨胀阀(5)的出口与所述第一蒸发器(4)的进口连接，所述第一蒸发器(4)的出口与所述第一压缩机(I)的进口连接； 所述高温级冷媒循环闭合回路包括第二压缩机(7)、冷凝器(17)、第二膨胀阀(15)和冷凝蒸发器(6);其中，所述第二压缩机(7)的排气口与所述冷凝器(17)的进口连接，所述冷凝器(17)的出口与所述第二膨胀阀(15)的进口连接，所述第二膨胀阀(15)的出口与所述蒸发冷凝器的低温流体进口连接，所述蒸发冷凝器的低温流体出口与所述第二压缩机(7)的进口连接； 所述冷凝蒸发器(6)的低温流体管道内流通的高温级冷媒与所述冷凝蒸发器(6)的高温流体管道内流通的低温级冷媒进行热交换。2.根据权利要求1所述的复叠热栗系统，其特征在于，所述低温级冷媒循环闭合回路中，所述第一蒸发器(4)的出口与所述第一压缩机(I)的进口之间设置第一气液分离器(19)。3.根据权利要求1所述的复叠热栗系统，其特征在于，所述高温级冷媒循环闭合回路中，所述蒸发冷凝器的低温流体出口与所述第二压缩机(7)的进口之间设置第二气液分离器(20) ο4.根据权利要求2所述的复叠热栗系统，其特征在于，所述第一压缩机(I)的排气口、所述蒸发冷凝器的高温流体进口、所述第一蒸发器(4)的出口、所述第一气液分离器(19)的进口之间设置第一四通阀(2)。5.根据权利要求3所述的复叠热栗系统，其特征在于，所述第二压缩机(7)的排气口、所述冷凝器(17)的进口、所述蒸发冷凝器的低温流体出口、所述第二气液分离器(20)的进口之间设置第二四通阀(8)。6.根据权利要求1所述的复叠热栗系统，其特征在于，所述第二膨胀阀(15)的出口与所述冷凝蒸发器(6)的低温流体进口之间设置第一电磁阀(11)。7.根据权利要求6所述的复叠热栗系统，其特征在于，所述第二膨胀阀(15)的出口与所述冷凝蒸发器(6)的低温流体进口之间设置第二蒸发器(10)，所述第二膨胀阀(15)的出口与所述第二蒸发器(10)的进口之间设置第二电磁阀(13)。8.根据权利要求1所述的复叠热栗系统，其特征在于，还包括供热负载循环回路，所述供热负载循环回路在所述冷凝器(17)处与所述高温级冷媒循环闭合回路进行耦合热交换。9.根据权利要求8所述的复叠热栗系统，其特征在于，所述供热负载循环回路为烘干机组或供暖机组。10.根据权利要求1所述的复叠热栗系统，其特征在于，所述冷凝器(17)的出口与所述第二膨胀阀(15)的进口之间设置高温级冷媒储液器(18)。
【文档编号】F25B7/00GK205505475SQ201620266539
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】苟秋平, 牛书霞, 张连杰
【申请人】郑州欧纳尔冷暖科技有限公司