一种多循环热泵实验台的制作方法

本实用新型实验设备技术领域，更具体的说，是涉及一种可实现多循环的热泵实验台。

背景技术：

随着技术的不断进步，热泵技术广泛应用于供暖系统中。对热泵循环的研究需要做大量对比实验，为了便于对热泵系统的研究，开发各种实验台以实现不同工况下的运行实验。目前，热泵系统实验台主要是针对单一循环进行设计，为此，研究过程中需要搭建多种循环的实验台，比如需要搭建夏季单级压缩并联制冷循环研究夏季机组并联特征，搭建冬季单级压缩并联热泵循环研究冬季机组并联特征，搭建冬季复叠热泵循环、自复叠循环研究冬季供暖时高低级压缩比实验台特性。这些实验台结构复杂、零部件多、投入成本高，且搭建调试困难。再者，做单变量相互比较实验时，其他变量必须相同，这造成了多台实验台调试困难。而且，搭建多种实验台造成投资大，占用了更多的实验资源。

技术实现要素：

本实用新型是为了克服现有技术中的缺陷，提供一种多循环热泵实验台，在夏季采用单级压缩双机头并联制冷循环，而冬季采用单级压缩双机头并联热泵循环、复叠式热泵循环、分别吸入式自复叠热泵循环和共同吸入式自复叠热泵循环供暖，节约实验台搭建成本，提高实验数据的准确性。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种多循环热泵实验台，包括第一压缩机组、第二压缩机组、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一阀门、第二阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、室内换热器、气液分离器、室外换热器、冷凝蒸发器、第一节流阀和第二节流阀，所述第一压缩机组的排气端与所述第一四通换向阀的第一接口连接，所述第一压缩机组的吸气端与所述第一四通换向阀的第三接口连接；所述第一四通换向阀的第二接口分别与第一阀门和第二阀门一端连接，所述第一四通换向阀的第四接口分别与第六阀门一端及所述室外换热器的第一接口连接；所述第一阀门的另一端分别与第三阀门、第四阀门一端及所述冷凝蒸发器的第三接口连接，所述第三阀门的另一端分别与所述室内换热器的第二接口和第五阀门的一端连接，所述第五阀门的另一端与所述气液分离器的进液端连接，所述第四阀门的另一端与所述气液分离器的出气端连接；所述第二压缩机组的排气端与所述第二四通换向阀的第一接口连接，所述第二压缩机组的吸气端与所述第二四通换向阀的第三接口连接；所述第二四通换向阀的第二接口分别与所述第二阀门另一端及所述室内换热器的第一接口连接；所述第二四通换向阀的第四接口分别与所述第六阀门的另一端及所述冷凝蒸发器的第一接口连接；所述室外换热器的第二接口通过所述第二节流阀与所述冷凝蒸发器的第四接口连接；所述气液分离器的出液口通过所述第一节流阀与所述冷凝蒸发器的第二接口连接。

做夏季供冷实验时，实验台按照单级压缩并联机组运行:所述第一阀门、第四阀门及第五阀门关闭，所述第二阀门、第三阀门与第六阀门打开；所述第一四通换向阀的第一接口与第四接口相通，所述第一四通换向阀的第二接口与第三接口相通；所述第二四通换向阀的第一接口与第四接口相通，所述第二四通换向阀的第二接口与第三接口相通；部分工质在所述第一压缩机组压缩升压后进入所述第一四通换向阀，部分工质经所述第二压缩机组压缩升压后进入所述第二四通换向阀，从所述第二四通换向阀流出的工质经过所述第六阀门后与来自所述第一四通换向阀的工质混合后，进入所述室外换热器冷凝放热，之后，经所述第二节流阀节流降压后进入所述冷凝蒸发器，经所述冷凝蒸发器换热后再经所述第三阀门进入所述室内换热器蒸发吸热，吸收室内热量，之后分成两路，一路经所述第二四通换向阀回到所述第二压缩机组吸气端；另一路经所述第二阀门和第一四通换向阀回到所述第一压缩机组吸气端，完成供冷循环。

做冬季供暖实验时，实验台按照单级压缩并联机组运行：所述第一阀门、第四阀门与第五阀门关闭，所述第二阀门、第三阀门与第六阀门打开；所述第一四通换向阀的第一接口与第二接口相通，所述第一四通换向阀的第三接口与第四接口相通；所述第二四通换向阀的第一接口与第二接口相通，所述第二四通换向阀的第三接口与第四接口相通；部分工质在所述第一压缩机组压缩升压后进入所述第一四通换向阀，部分工质在所述第二压缩机组压缩升压后进入所述第二四通换向阀，从所述第一四通换向阀流出的工质经过所述第二阀门后，与来自所述第二四通换向阀的工质混合进入所述室内换热器冷凝放热，之后，经所述第三阀门进入所述冷凝蒸发器，从所述冷凝蒸发器流出的工质经所述第二节流阀节流降压后，进入所述室外换热器蒸发吸热，吸收室外环境热量，之后分成两路，一路经所述第一四通换向阀回到所述第一压缩机组吸气端；另一路经所述第六阀门、第二四通换向阀回到所述第二压缩机组吸气端，完成供热循环。

做冬季供暖实验时，实验台按照分别吸入式自复叠热泵循环运行：所述第一阀门、第三阀门与第六阀门关闭，所述第二阀门、第四阀门与第五阀门打开；所述第一四通换向阀的第一接口与第二接口相通，所述第一四通换向阀的第三接口与第四接口相通；所述第二四通换向阀的第一接口与第二接口相通，所述第二四通换向阀的第三接口与第四接口相通；部分工质在所述第一压缩机组压缩升压后进入所述第一四通换向阀，部分工质在所述第二压缩机组压缩升压后进入所述第二四通换向阀，从所述第一四通换向阀流出的工质经过所述第二阀门后与来自所述第二四通换向阀的工质混合后，进入所述室内换热器冷凝放热，冷凝放热后的工质经所述第五阀门进入所述气液分离器，低沸点的气体工质经所述气液分离器出气端、第四阀门、冷凝蒸发器的第三接口进入所述冷凝蒸发器继续冷凝放热，经所述冷凝蒸发器放热后的工质经所述第二节流阀节流降压后进入所述室外换热器蒸发吸热，之后，再经所述第一四通换向阀回到所述第一压缩机组的吸气端；高沸点的液体工质经所述气液分离器的出液端、第一节流阀节流降压后经所述冷凝蒸发器的第二接口进入所述冷凝蒸发器蒸发吸热，从所述冷凝蒸发器第一接口流出的工质经所述第二四通换向阀回到所述第二压缩机组吸气端，完成自复叠式供热循环。

做冬季供暖实验时，实验台按照共同吸入式自复叠热泵循环运行：所述第一阀门和第三阀门关闭，所述第二阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门打开；所述第一四通换向阀的第一接口与第二接口相通，所述第一四通换向阀的第三接口与第四接口相通；所述第二四通换向阀的第一接口与第二接口相通，所述第二四通换向阀的第三接口与第四接口相通；部分工质在所述第一压缩机组压缩升压后进入所述第一四通换向阀，部分工质在所述第二压缩机组压缩升压后进入所述第二四通换向阀；从所述第一四通换向阀流出的工质经过所述第二阀门后与来自所述第二四通换向阀的工质混合后，进入所述室内换热器冷凝放热，冷凝放热后的工质经所述第五阀门进入所述气液分离器，低沸点的气体工质经所述气液分离器出气端、第四阀门及冷凝蒸发器的第三接口进入所述冷凝蒸发器继续冷凝放热，经所述冷凝蒸发器放热后的工质经所述第二节流阀节流降压后进入所述室外换热器蒸发吸热，从所述室外换热器流出的低压蒸汽与来自所述冷凝蒸发器经所述第六阀门流出的低压蒸汽混合后通过所述第一四通换向阀被所述第一压缩机组吸气端吸入；高沸点的液体工质经所述气液分离器的出液端、第一节流阀节流降压后经所述冷凝蒸发器的第二接口进入所述冷凝蒸发器蒸发吸热，经所述冷凝蒸发器第一接口出来的低压蒸汽与来自所述室外换热器经第六阀门流出的低压蒸汽混合后通过所述第二四通换向阀被所述第二压缩机组吸气端吸入，完成自复叠式供热循环。

做冬季供暖实验时，实验台按照复叠式热泵循环运行：所述第二阀门、第三阀门、第四阀门与第六阀门关闭，所述第一阀门与第五阀门打开；所述第一四通换向阀的第一接口与第二接口相通，所述第一四通换向阀的第三接口与第四接口相通；所述第二四通换向阀的第一接口与第二接口相通，所述第二四通换向阀的第三接口与第四接口相通；所述气液分离器作为低温级实验台的高压储液器；工质在所述第二压缩机组压缩升压后经所述第二四通换向阀进入所述室内换热器冷凝放热，冷凝放热后的工质经所述第五阀门进入所述气液分离器，液体工质经所述气液分离器的出液端、第一节流阀、冷凝蒸发器第二接口进入所述冷凝蒸发器蒸发吸热，之后再经所述冷凝蒸发器第一接口及所述第二四通换向阀回到所述第二压缩机组吸气端，完成高温级供热循环；工质在所述第一压缩机组压缩升压后经所述第一四通换向阀、所述冷凝蒸发器第三接口进入所述冷凝蒸发器中冷凝放热，之后，再经所述冷凝蒸发器的第四接口、第二节流阀节流降压后进入所述室外换热器蒸发吸热，蒸发吸热后的工质经所述第一四通换向阀回到所述第一压缩机组吸气端，完成低温级供热循环。

所述第一压缩机组和第二压缩机组中的压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机及活塞压缩机中的任一种。

所述室内换热器和所述室外换热器为风冷式或水冷式换热器。

所述冷凝蒸发器为板式换热器或套管式换热器。

所述第一节流阀和第二节流阀为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流装置

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、实验台灵活，实用性强：本实用新型的热泵实验台可以实现五种循环：夏季供冷时可以采用单级压缩并联制冷循环，冬季可以采用单级压缩并联热泵循环、复叠式热泵循环、分别吸入式自复叠式热泵循环或共同吸入式自复叠式热泵循环。在相同条件下，可以在一个实验台上做五种循环对比实验，五种循环转换灵活方便，便于做对比实验。同时，节约实验台搭建成本，调试简便，提高了实验数据的准确性。

2、夏季供冷，冬季供热时，实验台效率高：本实用新型的热泵实验台在冬季室外温度特别低时，可以采用复叠式热泵循环，分别吸入式自复叠热泵循环和共同吸入式自复叠热泵循环，压缩机压缩比小，实验台效率高。在冬季室外温度不是较低时，可以采用并联供热循环，通过增减并联机组中压缩机头数实现能量调节，更加节能。特别在采用变工质流量方式时，复叠式循环中高温级实验台和低温级实验台工质流量配比合理，并联机组通过改变投入运行机头个数实现流量调节。

3、实验台结构简单，投入成本低：搭建一个五循环热泵实验台代替搭建五个实验台，多种循环公用相同零部件，减少投入成本。

附图说明

图1所示为本实用新型一种多循环热泵实验台的结构示意图；

图2所示为冷凝蒸发器接口示意图。

图中：1-1.第一压缩机组，1-2.第二压缩机组，2-1.第一四通换向阀，2-2. 第二四通换向阀，3-1.第一阀门，3-2.第二阀门，3-3.第三阀门，3-4.第四阀门，3-5.第五阀门，3-6.第六阀门，4.室内换热器，5.气液分离器，6-1.第一节流阀，6-2.第二节流阀，7.冷凝蒸发器，7-1.冷凝蒸发器的第一接口，7-2. 冷凝蒸发器的第二接口，7-3.冷凝蒸发器的第三接口，7-4.冷凝蒸发器的第四接口，8.室外换热器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种多循环热泵实验台的示意图如图1-图2所示，包括第一压缩机组1-1、第二压缩机组1-2、第一四通换向阀2-1、第二四通换向阀2-2、第一阀门3-1、第二阀门3-2、第三阀门3-3、第四阀门3-4、第五阀门3-5、第六阀门3-6、室内换热器4、气液分离器5、室外换热器8、冷凝蒸发器7、第一节流阀6-1和第二节流阀6-2，所述第一压缩机组1-1的排气端与所述第一四通换向阀2-1的第一接口连接，所述第一压缩机组1-1的吸气端与所述第一四通换向阀2-1的第三接口连接；所述第一四通换向阀2-1的第二接口分别与第一阀门3-1和第二阀门3-2一端连接，所述第一四通换向阀2-1的第四接口分别与第六阀门3-6一端及所述室外换热器8的第一接口连接；所述第一阀门3-1 的另一端分别与第三阀门3-3、第四阀门3-4一端及所述冷凝蒸发器7的第三接口7-3连接，所述第三阀门3-3的另一端分别与所述室内换热器4的第二接口和第五阀门3-5的一端连接，所述第五阀门3-5的另一端与所述气液分离器的进液端连接，所述第四阀门3-4的另一端与所述气液分离器的出气端连接；所述第二压缩机组1-2的排气端与所述第二四通换向阀2-2的第一接口连接，所述第二压缩机组1-2的吸气端与所述第二四通换向阀2-2的第三接口连接；所述第二四通换向阀2-2的第二接口分别与所述第二阀门3-2另一端及所述室内换热器4的第一接口连接；所述第二四通换向阀2-2的第四接口分别与所述第六阀门3-6的另一端及所述冷凝蒸发器7的第一接口7-1连接。所述室外换热器8的第二接口通过所述第二节流阀6-2与所述冷凝蒸发器7的第四接口7-4 连接。所述气液分离器5的出液端通过所述第一节流阀6-1与所述冷凝蒸发器7 的第二接口7-2连接。

所述第一压缩机组1-1和所述第二压缩机组1-2可以为单台压缩机，也可以为多台并联连接的压缩机。多台并联连接的压缩机中，每台压缩机的排气接口并联后作为第一压缩机组1-1或第二压缩机组1-2的排气端，每台压缩机的吸气接口并联后作为第一压缩机组1-1或第二压缩机组1-2的吸气端。所述第一压缩机组1-1既可作为单级压缩并联制冷实验台循环(或热泵实验台循环)与共同吸入式自复叠循环的单元压缩机使用，还可作为分别吸入式自复叠与复叠式实验台循环的高温级压缩机使用；所述第二压缩机组1-2既可作为单级压缩并联制冷实验台循环(或热泵实验台循环)与共同吸入式自复叠循环的单元压缩机使用，也可作为自复叠式与复叠式实验台循环低温级压缩机使用。

做夏季供冷实验时，实验台按照单级压缩并联机组运行:所述第一阀门3-1、第四阀门3-4及第五阀门3-5关闭，所述第二阀门3-2、第三阀门3-3与第六阀门3-6打开。所述第一四通换向阀2-1的第一接口与第四接口相通，所述第一四通换向阀2-1的第二接口与第三接口相通。所述第二四通换向阀2-2的第一接口与第四接口相通，所述第二四通换向阀2-2的第二接口与第三接口相通。部分工质在所述第一压缩机组1-1压缩升压后进入所述第一四通换向阀2-1，部分工质经所述第二压缩机组1-2压缩升压后进入所述第二四通换向阀2-2，从所述第二四通换向阀2-2流出的工质经过所述第六阀门3-6后与来自所述第一四通换向阀2-1的工质混合后，进入所述室外换热器8冷凝放热，之后，经所述第二节流阀6-2节流降压后进入所述冷凝蒸发器7，经所述冷凝蒸发器7换热后再经所述第三阀门3-3进入所述室内换热器4蒸发吸热，吸收室内热量，之后分成两路，一路经所述第二四通换向阀2-2回到所述第二压缩机组1-2吸气端；另一路经所述第二阀门3-2和第一四通换向阀2-1回到所述第一压缩机组1-1 吸气端，完成供冷循环。

做冬季供暖实验时，实验台按照单级压缩并联机组运行：所述第一阀门3-1、第四阀门3-4与第五阀门3-5关闭，所述第二阀门3-2、第三阀门3-3与第六阀门3-6打开。所述第一四通换向阀2-1的第一接口与第二接口相通，所述第一四通换向阀2-1的第三接口与第四接口相通；所述第二四通换向阀2-2的第一接口与第二接口相通，所述第二四通换向阀2-2的第三接口与第四接口相通。部分工质在所述第一压缩机组1-1压缩升压后进入所述第一四通换向阀2-1，部分工质在所述第二压缩机组1-2压缩升压后进入所述第二四通换向阀2-2，从所述第一四通换向阀2-1流出的工质经过所述第二阀门3-2后，与来自所述第二四通换向阀2-2的工质混合进入所述室内换热器4冷凝放热，之后，经所述第三阀门3-3进入所述冷凝蒸发器7，从所述冷凝蒸发器7流出的工质经所述第二节流阀6-2节流降压后，进入所述室外换热器8蒸发吸热，吸收室外环境热量，之后分成两路，一路经所述第一四通换向阀2-1回到所述第一压缩机组1-1吸气端；另一路经所述第六阀门3-6、第二四通换向阀2-2回到所述第二压缩机组 1-2吸气端，完成供热循环。

做冬季供暖实验时，实验台按照分别吸入式自复叠热泵循环运行：所述第一阀门3-1、第三阀门3-3与第六阀门3-6关闭，所述第二阀门3-2、第四阀门 3-4与第五阀门3-5打开。所述第一四通换向阀2-1的第一接口与第二接口相通，所述第一四通换向阀2-1的第三接口与第四接口相通；所述第二四通换向阀2-2 的第一接口与第二接口相通，所述第二四通换向阀2-2的第三接口与第四接口相通。部分工质在所述第一压缩机组1-1压缩升压后进入所述第一四通换向阀 2-1，部分工质在所述第二压缩机组1-2压缩升压后进入所述第二四通换向阀 2-2，从所述第一四通换向阀2-1流出的工质经过所述第二阀门3-2后与来自所述第二四通换向阀2-2的工质混合后，进入所述室内换热器4冷凝放热，冷凝放热后的工质经所述第五阀门3-5进入所述气液分离器5，低沸点的气体工质经所述气液分离器5出气端、第四阀门3-4、冷凝蒸发器的第三接口7-3进入所述冷凝蒸发器7继续冷凝放热，经所述冷凝蒸发器7放热后的工质经所述第二节流阀6-2节流降压后进入所述室外换热器8蒸发吸热，之后，再经所述第一四通换向阀2-1回到所述第一压缩机组1-1的吸气端；高沸点的液体工质经所述气液分离器5的出液端、第一节流阀6-1节流降压后经所述冷凝蒸发器的第二接口7-2进入所述冷凝蒸发器7蒸发吸热，从所述冷凝蒸发器7第一接口7-1 流出的工质经所述第二四通换向阀2-2回到所述第二压缩机组1-2吸气端，完成自复叠式供热循环。

做冬季供暖实验时，实验台按照共同吸入式自复叠热泵循环运行：所述第一阀门3-1和第三阀门3-3关闭，所述第二阀门3-2、第四阀门3-4、第五阀门 3-5和第六阀门3-6打开。所述第一四通换向阀2-1的第一接口与第二接口相通，所述第一四通换向阀2-1的第三接口与第四接口相通；所述第二四通换向阀2-2 的第一接口与第二接口相通，所述第二四通换向阀2-2的第三接口与第四接口相通。部分工质在所述第一压缩机组1-1压缩升压后进入所述第一四通换向阀 2-1，部分工质在所述第二压缩机组1-2压缩升压后进入所述第二四通换向阀 2-2。从所述第一四通换向阀2-1流出的工质经过所述第二阀门3-2后与来自所述第二四通换向阀2-2的工质混合后，进入所述室内换热器4冷凝放热，冷凝放热后的工质经所述第五阀门3-5进入所述气液分离器5，低沸点的气体工质经所述气液分离器5出气端、第四阀门3-4及冷凝蒸发器7的第三接口7-3进入所述冷凝蒸发器7继续冷凝放热，经所述冷凝蒸发器7放热后的工质经所述第二节流阀6-2节流降压后进入所述室外换热器8蒸发吸热，从所述室外换热器8 流出的低压蒸汽与来自所述冷凝蒸发器7经所述第六阀门3-6流出的低压蒸汽混合后通过所述第一四通换向阀2-1被所述第一压缩机组1-1吸气端吸入；高沸点的液体工质经所述气液分离器5的出液端、第一节流阀6-1节流降压后经所述冷凝蒸发器7的第二接口7-2进入所述冷凝蒸发器7蒸发吸热，经所述冷凝蒸发器7第一接口7-1出来的低压蒸汽与来自所述室外换热器8经所述第六阀门3-6流出的低压蒸汽混合后通过所述第二四通换向阀2-2被所述第二压缩机组1-2吸气端吸入，完成自复叠式供热循环。

做冬季供暖实验时，实验台按照复叠式热泵循环运行：所述第二阀门3-2、第三阀门3-3、第四阀门3-4与第六阀门3-6关闭，所述第一阀门3-1与第五阀门3-5打开。所述第一四通换向阀2-1的第一接口与第二接口相通，所述第一四通换向阀2-1的第三接口与第四接口相通；所述第二四通换向阀2-2的第一接口与第二接口相通，所述第二四通换向阀2-2的第三接口与第四接口相通；所述气液分离器5作为低温级实验台的高压储液器。工质在所述第二压缩机组 1-2压缩升压后经所述第二四通换向阀2-2进入所述室内换热器4冷凝放热，冷凝放热后的工质经所述第五阀门3-5进入所述气液分离器5，液体工质经所述气液分离器5的出液端、第一节流阀6-1、冷凝蒸发器7第二接口7-2进入所述冷凝蒸发器7蒸发吸热，之后再经所述冷凝蒸发器第一接口7-1及所述第二四通换向阀2-2回到所述第二压缩机组1-2吸气端，完成高温级供热循环；工质在所述第一压缩机组1-1压缩升压后经所述第一四通换向阀2-1、所述冷凝蒸发器第三接口-3进入所述冷凝蒸发器7中冷凝放热，之后，再经所述冷凝蒸发器7 的第四接口7-4、第二节流阀6-2节流降压后进入所述室外换热器8蒸发吸热，蒸发吸热后的工质经所述第一四通换向阀2-1回到所述第一压缩机组1-1吸气端，完成低温级供热循环。

其中，所述第一压缩机组1-1和第二压缩机组1-2中的压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机及活塞压缩机中的任一种。

所述室内换热器4和所述室外换热器8为风冷式或水冷式换热器。

所述冷凝蒸发器7为板式换热器或套管式换热器。

所述第一阀门3-1、第二阀门3-2、第三阀门3-3、第四阀门3-4、第五阀门3-5、第六阀门3-6可由手动截止阀、球阀等代替。

所述第一四通换向阀2-1和第二四通换向阀2-2也可由多个阀门或多个三通阀代替。

本实用新型的热泵实验台采用四通换向阀的接口变化可实现夏季单级压缩并联制冷循环与冬季单级压缩并联、分别吸入式自复叠、共同吸入式自复叠、复叠热泵循环的实验台，根据实验要求做阀门切换可以在一个实验台上做对比实验。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。