一种单双级可切换的热泵的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种单双级可切换的热泵，包括低压系统和高压系统及并联在低压系统和高压系统间的主换热器，低压系统中设有与主换热器的左侧管道串联的第一压缩机和第一换热器，高压系统中设有与主换热器右侧管道串联的第二压缩机和第二换热器。此单双级可切换的热泵通过主换热器将单级热泵组成的低压系统和高压系统并联起来，单独开启低压系统内的第一压缩机即可在进行单级热泵制冷/制热循环，先开启第二压缩机，随后开启第一压缩机即可实现复叠式热泵的制热运行，此热泵系统能在单级热泵和复叠式热泵模式中自由切换，达到充分利用各模式有点，且有效节能减排的目的，此实用新型用于热泵系统领域。
【专利说明】—种单双级可切换的热泵
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种热泵系统，特别是涉及一种单双级可切换的热泵。
【背景技术】
[0002]普通的复叠式热泵虽然很好的满足了低温制热和高温热水的需求，但是当机组制冷运行时，其制冷效率不高，只能满足简单的除霜，而无法满足高效制冷的需求。而且，普通的复叠式热泵在环境温度处于0°c?15°c的高环境下采暖时，其制热效率普遍不高。而单级热泵系统具有制冷运行效率高和高环温采暖制热效率高的优点，故需要设计一款能自由切换单级热泵和复叠式热泵运行的热泵系统，即能满足全年制冷和制热的需求。
实用新型内容
[0003]为解决上述问题，本实用新型提供一种能自由切换成单级热泵运行或者复叠式热泵运行的单双级可切换热泵。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种单双级可切换的热栗，包括低压系统和闻压系统及并联在低压系统和闻压系统间的主换热器，低压系统中设有与主换热器的左侧管道串联的第一压缩机和第一换热器，高压系统中设有与主换热器右侧管道串联的第二压缩机和第二换热器。
[0006]进一步作为本实用新型技术方案的改进，低压系统中还设有通过四通阀串联于第一压缩机和主换热器间的低压端换热器。
[0007]进一步作为本实用新型技术方案的改进，低压系统中还设有与主换热器并联的低压端换热器。
[0008]进一步作为本实用新型技术方案的改进，第一换热器的输入端与第一压缩机和主换热器的输出端间连接有第一经济器。
[0009]进一步作为本实用新型技术方案的改进，主换热器的输入端与第二压缩机和第二换热器的输出端间连接有第二经济器。
[0010]进一步作为本实用新型技术方案的改进，与主换热器内还设有与主换热器内的两换热管道并联的第三换热管道，与第三换热管道的两端相连设有通过三通阀分别连接至第二换热器的进口侧和出口侧的水循环管。
[0011]进一步作为本实用新型技术方案的改进，与低压端换热器相连设有水循环管和设置于水循环管上的吸水泵。
[0012]进一步作为本实用新型技术方案的改进，与低压端换热器相连设有通过三通阀分别连接至第二换热器的进口侧和出口侧的水循环管。
[0013]本实用新型的有益效果:此单双级可切换的热泵通过主换热器将单级热泵组成的低压系统和高压系统并联起来，单独开启低压系统内的第一压缩机即可在进行单级热泵制冷/制热循环，先开启第二压缩机，随后开启第一压缩机即可实现复叠式热泵的制热运行，此热泵系统能在单级热泵和复叠式热泵模式中自由切换，达到充分利用各模式优点，且有效节能减排的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0015]图1是本实用新型第一实施例整体结构示意图；
[0016]图2是本实用新型第二实施例整体结构示意图；
[0017]图3是本实用新型第三实施例整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]参照图1?图3，本实用新型为一种单双级可切换的热泵，包括低压系统I和高压系统2及并联在低压系统I和高压系统2间的主换热器3，低压系统I中设有与主换热器3的左侧管道串联的第一压缩机11和第一换热器12，高压系统2中设有与主换热器3右侧管道串联的第二压缩机21和第二换热器22。
[0019]此单双级可切换的热泵通过主换热器3将单级热泵组成的低压系统I和高压系统2并联起来，单独开启低压系统I内的第一压缩机11即可在进行单级热泵制冷/制热循环，先开启第二压缩机21，随后开启第一压缩机11即可实现复叠式热泵的制热运行，此热泵系统能在单级热泵和复叠式热泵模式中自由切换，达到充分利用各模式有点，且有效节能减排的目的。
[0020]作为本实用新型优选的实施方式，低压系统I中还设有通过四通阀13串联于第一压缩机11和主换热器3间的低压端换热器14。
[0021]作为本实用新型优选的实施方式，与低压端换热器14相连设有水循环管4和设置于水循环管4上的吸水泵5。
[0022]作为本实用新型优选的实施方式，第一换热器12的输入端与第一压缩机11和主换热器3的输出端间连接有第一经济器15。
[0023]作为本实用新型优选的实施方式，主换热器3的输入端与第二压缩机21和第二换热器22的输出端间连接有第二经济器23。
[0024]在第一实施例中，单独开启第一压缩机11，可实现此状态下的单级热泵运行。此状态下，第一压缩机11排出高温高压的制冷剂气体，高温高压制冷剂气体从四通阀13的D 口流进，从四通阀13的C 口流出，进入到低压端换热器14中进行冷凝后变成低温高压的制冷剂液体，从低压端换热器14流出的低温高压制冷剂液体经过主换热器3后分两路流动，一路为主回路，另一路为辅回路。主回路的制冷剂液体进入第一经济器15，辅回路的制冷剂液体经电子膨胀阀降压后变成低压的气液混合物，也同时进入第一经济器15，两路制冷剂在第一经济器15中产生热交换后，辅回路的制冷剂吸取热量变成气体后被第一压缩机11的辅助进气口吸入。主路的制冷剂从第一经济器15的过冷出口流出，变为过冷液体后，流入节流装置中节流降压后，进入第一换热器12中进行蒸发。完成蒸发之后的低温低压制冷剂气体依次经过四通阀13的E 口、S 口，进入第一气液分离器16，再从第一气液分离器16流出，从第一压缩机11的回气口回到第一压缩机11。此时，外界自来水经过吸水泵5进入到低压端换热器14中与高温制冷剂进行换热，换热后热水经过低压端换热器14的出水口流出，提供采暖和热水。同时通过四通阀13换向制冷运行，也可实现高效制冷。
[0025]需要使用复叠式热泵系统制热时，先开启第二压缩机21，再开启第一压缩机11。在高压系统2侧，第二压缩机21排出高温高压的制冷剂气体，高温高压制冷剂气体进入第二换热器22中，与同时进入第二换热器22中的冷水进行换热后变成低温高压制冷剂液体，从第二换热器22流出的低温高压制冷剂液体分两路流动，一路为主回路，另一路为辅回路。主回路的制冷剂液体进入第二经济器23，辅回路的制冷剂液体经电子膨胀阀降压后变成低压的气液混合物，也同时进入第二经济器23，两路制冷剂在第二经济器23中产生热交换后，辅回路的制冷剂吸取热量变成气体后被第二压缩机21的辅助进气口吸入。主路的制冷剂从第二经济器23的过冷出口流出，变为过冷液体后，流入节流装置中节流降压，再流进主换热器3中。低温低压的制冷剂液体在主换热器3中吸收了主换热器3在低压系统中冷凝所释放的热量用于蒸发，完成蒸发之后的低温低压制冷剂气体进入第二气液分离器24，再从第二气液分离器24流出，从第二压缩机21的回气口回到第二压缩机21。此时，夕卜界自来水通过第二换热器22的进水口进入与高温制冷剂进行换热，换热后的热水再通过第二换热器22的出水口流出，提供高温热水。
[0026]使用复叠式热泵时，在低压系统I侧，第一压缩机11排出高温高压的制冷剂气体，高温高压制冷剂气体从四通阀13的D 口流进，从四通阀13的C 口流出，通过低压端换热器14进入到主换热器3中进行冷凝后变成低温高压的制冷剂液体，从主换热器3流出的低温高压制冷剂液体分两路流动，一路为主回路，另一路为辅回路。主回路的制冷剂液体进入第一经济器15，辅回路的制冷剂液体经电子膨胀阀降压后变成低压的气液混合物，也同时进入第一经济器15，两路制冷剂在第一经济器15中产生热交换后，辅回路的制冷剂吸取热量变成气体后被第一压缩机11的辅助进气口吸入。主路的制冷剂从第一经济器15的过冷出口流出，变为过冷液体后，流入节流装置中节流降压后，进入第一换热器12中进行蒸发。完成蒸发之后的低温低压制冷剂气体依次经过四通阀13的E 口、S 口，进入第一气液分离器16，再从第一气液分离器16流出，从第一压缩机11的回气口回到第一压缩机11。
[0027]作为本实用新型优选的实施方式，低压系统I中还设有与主换热器3并联的低压端换热器14。
[0028]作为本实用新型优选的实施方式，与低压端换热器14相连设有通过三通阀分别连接至第二换热器22的进口侧和出口侧的水循环管4。
[0029]作为本实用新型优选的实施方式，第一换热器12的输入端与第一压缩机11和主换热器3的输出端间连接有第一经济器15。
[0030]作为本实用新型优选的实施方式，主换热器3的输入端与第二压缩机21和第二换热器22的输出端间连接有第二经济器23。
[0031]在第二实施例中，低压端换热器14与主换热器3彼此并联，并分别在低压端换热器14的进气口与主换热器3的进气口设置了第一电磁二通阀17和第二电磁二通阀18。此状态下，单独开启第一压缩机11，可实现单级热泵运行。使用时，将第一电磁二通阀17打开，第二电磁二通阀18关闭，第一压缩机11排出高温高压的制冷剂气体，高温高压制冷剂气体从四通阀13的D 口流进，从四通阀13的C 口流出，进入低压端换热器14中进行冷凝后变成低温高压的制冷剂液体，从低压端换热器14流出的低温高压制冷剂液体分两路流动，一路为主回路，另一路为辅回路。主回路的制冷剂液体进入第一经济器15，辅回路的制冷剂液体经电子膨胀阀降压后变成低压的气液混合物，也同时进入第一经济器15，两路制冷剂在第一经济器15中产生热交换后，辅回路的制冷剂吸取热量变成气体后被第一压缩机11的辅助进气口吸入。主路的制冷剂从第一经济器15的过冷出口流出，变为过冷液体后，流入节流装置中节流降压后，进入第一换热器12中进行蒸发。完成蒸发之后的低温低压制冷剂气体依次经过四通阀13的E 口、S 口，进入第一气液分离器，再从第一气液分离器16流出，从第一压缩机11的回气口回到第一压缩机11。此时，外界自来水经过吸水泵5，通过三通水阀进入到低压端换热器14中与高温制冷剂进行换热，换热后热水再通过三通水阀流出，提供采暖和热水。同时通过四通阀13换向制冷运行，也可实现高效制冷。
[0032]使用复叠式热泵时，在高压系统2侧，第二压缩机21排出高温高压的制冷剂气体，高温高压制冷剂气体进入第二换热器22中，与同时进入第二换热器22中的冷水进行换热后变成低温高压制冷剂液体，从第二换热器22流出的低温高压制冷剂液体分两路流动，一路为主回路，另一路为辅回路。主回路的制冷剂液体进入第二经济器23，辅回路的制冷剂液体经电子膨胀阀降压后变成低压的气液混合物，也同时进入第二经济器23，两路制冷剂在第二经济器23中产生热交换后，辅回路的制冷剂吸取热量变成气体后被第二压缩机21的辅助进气口吸入。主路的制冷剂从第二经济器23的过冷出口流出，变为过冷液体后，流入节流装置中节流降压，再流进主换热器3中。低温低压的制冷剂液体在主换热器3中吸收了主换热器3在低压系统中冷凝所释放的热量用于蒸发，完成蒸发之后的低温低压制冷剂气体依次经过四通阀13的E 口、S 口，进入第二气液分离器24，再从第二气液分离器24流出，从第二压缩机21的回气口回到第二压缩机21。此时，外界自来水通过三通水阀进入第二换热器22与高温制冷剂进行换热，换热后的热水再通过三通水阀流出，提供高温热水。
[0033]此时，在低压系统I侧，第一压缩机11排出高温高压的制冷剂气体，高温高压制冷剂气体从四通阀13的D 口流进，从四通阀13的C 口流出，进入到主换热器3中进行冷凝后变成低温高压的制冷剂液体，从主换热器3流出的低温高压制冷剂液体分两路流动，一路为主回路，另一路为辅回路。主回路的制冷剂液体进入第一经济器15，辅回路的制冷剂液体经电子膨胀阀降压后变成低压的气液混合物，也同时进入第一经济器15，两路制冷剂在第一经济器15中产生热交换后，辅回路的制冷剂吸取热量变成气体后被第一压缩机11的辅助进气口吸入。主路的制冷剂从第一经济器15的过冷出口流出，变为过冷液体后，流入节流装置中节流降压后，进入第一换热器12中进行蒸发。完成蒸发之后的低温低压制冷剂气体依次经过四通阀13的E 口、S 口，进入第一气液分离器16，再从第一气液分离器16流出，从第一压缩机11的回气口回到第一压缩机11。
[0034]作为本实用新型优选的实施方式，在第三实施例中，与主换热器3内还设有与主换热器3内的两换热管道并联的第三换热管道，与第三换热管道的两端相连设有通过三通阀分别连接至第二换热器22的进口侧和出口侧的水循环管4。
[0035]第三实施例中，省略掉了低压端换热器14的设置。进行单级热泵运行制冷时，直接通过主换热器3内部左侧换热器管道与第三换热管道进行热量交换实现制热。同时通过四通阀13换向制冷运行，也可实现高效制冷。
[0036]而使用复叠式热泵系统时，在高压系统2侧，第二压缩机21排出高温高压的制冷剂气体，高温高压制冷剂气体进入第二换热器22中，与同时进入第二换热器22中的冷水进行换热后变成低温高压制冷剂液体，从第二换热器22流出的低温高压制冷剂液体分两路流动，一路为主回路，另一路为辅回路。主回路的制冷剂液体进入第二经济器23，辅回路的制冷剂液体经电子膨胀阀降压后变成低压的气液混合物，也同时进入第二经济器23，两路制冷剂在第二经济器23中产生热交换后，辅回路的制冷剂吸取热量变成气体后被第二压缩机21的辅助进气口吸入。主路的制冷剂从第二经济器23的过冷出口流出，变为过冷液体后，流入节流装置中节流降压，再进入主换热器3右侧换热管道中。低温低压的制冷剂液体吸收了主换热器3内部左侧换热管道所释放的热量用于蒸发，完成蒸发之后的低温低压制冷剂气体依次经过四通阀13的E 口、S 口，进入第二气液分离器24，再从第二气液分离器24流出，从第二压缩机21的回气口回到第二压缩机21。此时，外界自来水通过三通水阀进入第二换热器22与高温制冷剂进行换热，换热后的热水再通过三通水阀流出，提供高温热水。
[0037]此时，在低压系统I侧，第一压缩机11排出高温高压的制冷剂气体，高温高压制冷剂气体从四通阀13的D 口流进，从四通阀13的C 口流出，进入到主换热器3内部左侧换热通道中进行冷凝后变成低温高压的制冷剂液体，从低压端换热器14流出的低温高压制冷剂液体分两路流动，一路为主回路，另一路为辅回路。主回路的制冷剂液体进入第一经济器15，辅回路的制冷剂液体经电子膨胀阀降压后变成低压的气液混合物，也同时进入第一经济器15，两路制冷剂在第一经济器15中产生热交换后，辅回路的制冷剂吸取热量变成气体后被第一压缩机11的辅助进气口吸入。主路的制冷剂从第一经济器15的过冷出口流出，变为过冷液体后，流入节流装置中节流降压后，进入第一换热器12中进行蒸发。完成蒸发之后的低温低压制冷剂气体依次经过四通阀14的E 口、S 口，进入第一气液分离器16，再从第一气液分离器16流出，从第一压缩机11的回气口回到第一压缩机11。
[0038]此系统将单级热泵系统融入复叠式高温热泵系统中，根据单级热泵制冷运行效率高的优势和复叠式高温热泵超低温制热效果好、能制取高温热水的优势进行合理切换使用，使得机组可以实现制冷、制热、生活热水、高温热水等功能。
[0039]当机组在环境温度处于0°C _15°C的高环境下采暖时，将机组切换成单级热泵工作，充分利用了单级热泵能在高环温高效制热的优势，弥补了复叠式热泵高环温制热效率低的不足。
[0040]在第一和第二实施例中，单级热泵系统是由低压系统I加上低压端换热器14组成，在第三实施例中，单级热泵系统就是低压系统I，投入成本不高。大部分季节只需要开启单级热泵运行，就等同于大部分季节只需要单独开启低压系统运行，就能满足制冷、采暖、生活热水的需求，从而节约了能源。
[0041]除霜运行时，也只需要开低压系统I单独除霜，无需开启高压系统2除霜，实现了一级化霜。提升了机组效率。
[0042]当然，本实用新型创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【权利要求】
1.一种单双级可切换的热泵，其特征在于:包括低压系统(I)和高压系统(2)及并联在所述低压系统(I)和高压系统(2)间的主换热器(3)，所述低压系统(I)中设有与主换热器(3)的左侧管道串联的第一压缩机(11)和第一换热器(12)，所述高压系统(2)中设有与主换热器(3)右侧管道串联的第二压缩机(21)和第二换热器(22)。
2.根据权利要求1所述的单双级可切换的热泵，其特征在于:所述低压系统(I)中还设有通过四通阀(13)串联于第一压缩机(11)和主换热器(3)间的低压端换热器(14)。
3.根据权利要求1所述的单双级可切换的热泵，其特征在于:所述低压系统(I)中还设有与主换热器(3)并联的低压端换热器(14)。
4.根据权利要求2或3所述的单双级可切换的热泵，其特征在于:所述第一换热器(12)的输入端与第一压缩机(11)和主换热器(3)的输出端间连接有第一经济器(15)。
5.根据权利要求1?3中任意一项所述的单双级可切换的热泵，其特征在于:所述主换热器(3)的输入端与第二压缩机(21)和第二换热器(22)的输出端间连接有第二经济器(23)。
6.根据权利要求1所述的单双级可切换的热泵，其特征在于:与所述主换热器(3)内还设有与主换热器(3)内的两换热管道并联的第三换热管道，与所述第三换热管道的两端相连设有通过三通阀分别连接至第二换热器(22)的进口侧和出口侧的水循环管(4)。
7.根据权利要求2所述的单双级可切换的热泵，其特征在于:与所述低压端换热器(14)相连设有水循环管(4)和设置于所述水循环管(4)上的吸水泵(5)。
8.根据权利要求3所述的单双级可切换的热泵，其特征在于:与所述低压端换热器(14)相连设有通过三通阀分别连接至第二换热器(22)的进口侧和出口侧的水循环管(4)。
【文档编号】F25B29/00GK203964449SQ201420366077
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】刘远辉, 王超毅, 高翔 申请人:广东芬尼克兹节能设备有限公司