本发明涉及一种多联式制冷热泵机组，尤其是涉及一种基于末端独立循环的可插拔多联式制冷热泵机组。
背景技术：
多联式制冷热泵机组(简称：多联机)是由一台或数台室外机组连接数台直接蒸发式室内机组所构成的单一制冷循环系统。因其具有室内机独立控制、使用灵活、外形美观、占用安装空间小、可不设专用机房等突出优点，已广泛应用于空调和冷藏冷冻行业，是目前最为活跃的制冷热泵系统形式之一。
但在实践过程中，现有的多联式制冷热泵机组暴露出如下的技术瓶颈：
1.受制冷剂物性限制，配管长度不能过长：以目前多联机的常用制冷剂r410a为例，所有室内外机单程不能超过100m，配管总长度不能超过165m。长连管沿程所产生的巨大压降将影响室内机电子膨胀阀的正常工作。
2.建设成后扩容和升级困难：如果需要增加内机数量或提高某个内机容量时，需排空整个系统的制冷剂，同时对整个系统的管路进行相应的调整，工程量大，改造周期长，成本昂贵。
3.可靠性较差：当任一换热器或管路损坏后，整个系统都需要停机检修。同时每次维修都需要整机抽真空后重新加氟，维修成本高昂。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于末端独立循环的可插拔多联式制冷热泵机组。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于末端独立循环的可插拔多联式制冷热泵机组，包括主循环回路，以及连接主循环回路的至少一个子循环回路，其中，
所述的主循环回路包括通过制冷剂连接管依次连接并形成闭环的主循环压缩机、室外换热器、主循环节流装置和主循环中间换热器，
所述的子循环回路为蒸气压缩制冷子循环回路或环路热管子循环回路，其中，蒸气压缩制冷子循环回路包括通过制冷剂连接管依次连接并形成闭环的子循环压缩机、室内换热器、子循环节流装置和子循环中间换热器，环路热管子循环回路包括通过制冷剂连接管依次连接并形成闭环的子循环制冷剂泵、室内换热器和子循环中间换热器，
所述子循环中间换热器可插拔式连接所述主循环中间换热器，并在接触面完成换热；
所述的主循环回路和子循环回路、子循环回路和子循环回路之间的制冷剂互不连通。
作为一种优选的实施方案，所述的主循环回路和子循环回路上均设有四通换向阀，并使回路中制冷剂具有正向循环和反向循环两种方式，其中，当制冷剂正向循环时，回路实现制冷功能，当制冷剂反向循环时，回路实现制热功能。
作为一种优选的实施方案，所述的主循环回路上，室外换热器和主循环压缩机均设有多个，并分别并联后连接在所述主循环回路上。
作为一种优选的实施方案，所述的主循环中间换热器设有多个，其串联或并联在主循环回路中。
作为上述优选的实施方案的更优选，当所述多个主循环中间换热器并连接设置在主循环回路中时，每个主循环中间换热器的制冷剂进口处设置有一个主循环节流装置。
作为一种优选的实施方案，每个子循环回路中的子循环室内换热器对应一个独立的子循环室内风机和空气通道，所述子循环室内风机和空气通道联通。
作为一种优选的实施方案，所述的主循环中间换热器与子循环中间换热器上的换热段加工成互相匹配的齿形结构接口，使得主循环中间换热器与子循环中间换热器之间可插拔式咬合连接，并在咬合面处相互换热。更优选的，可插拔多联式制冷热泵机组的主循环中间换热器还可以预留有供子循环中间换热器可插拔式的齿形结构接口，未使用时采用绝热材料覆盖保温，此预留段可以是同一个已安装子循环中间换热器的主循环中间换热器的未使用换热段，也可以是一个新的独立的主循环中间换热器的换热段。
作为一种优选的实施方案，所述的主循环节流装置和子循环节流装置均选自毛细管、短管、孔板、热力膨胀阀或电子膨胀阀中一种或多种。
作为一种优选的实施方案，所述的主循环回路和子循环回路中还设置有包括高压储液器、气液分离器、油分离器、过滤器、干燥器或电磁阀在内的制冷辅件。
对于以上技术方案而言，室外换热器可以为风冷换热器或水冷换热器，风冷换热器应选配室外风机，水冷换热器应选配水泵和冷却塔。
本发明将多联机室内外机从单一制冷循环中解耦成为数个独立的末端子循环和主循环，其中主循环回路选用抗压降能力较强的高压制冷剂，承担远距离输送冷热能的功能，由独立的子循环回路负责各空气处理末端制冷剂输配和容量调节。主循环回路和子循环回路之间通过可拆卸的中间换热器进行热能交换，但制冷剂互不联通，只要预留了扩展接口即可快速完成室内机扩容，当某个子循环发生故障时也可在不影响其他室内机正常运行的情况下维修或室内机升级改造。
本发明的工作过程为：通过中间换热器(包括连接的主循环中间换热器和子循环中间换热器)将主循环回路产生的冷量/热量传递给各个子循环回路，再由子循环回路输送至对应的子循环室内换热器，对空气进行制冷/制热处理，再经由子循环室内风机输送扩散。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)通过合理地选取主循环回路和子循环回路的制冷剂，可以降低管路损失对机组运行的影响，提高多联式制冷热泵机组的应用范围和能效。
(2)通过主循环回路与子循环回路解耦运行，将用能末端与主循环回路分离，大大提高系统可靠性。当某个分循环发生故障，不会影响其他分循环的正常运行。同时解耦也降低了系统控制的难度，提高了控制的可靠性。
(3)创新式的可插拔中间换热器，预留了插拔口，可在不停机的条件下完成机组的扩容和维护，大幅降低运维成本。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图3为本发明实施例3的结构示意图；
图4为本发明实施例4的结构示意图；
图5为本发明实施例5的结构示意图；
图中，1-压缩机，2-室外换热器，3-主循环第一节流装置，4-主循环第一中间换热器，5-主循环四通换向阀，6-主循环第二中间换热器，7-主循环第三中间换热器，8-主循环第二节流装置，9-主循环第三节流装置，31-第一子循环压缩机，32-第一子循环中间换热器，33-第一子循环节流装置，34-第一子循环室内换热器，35-第一子循环室内风机，36-第一子循环四通换向阀，51-第二子循环压缩机，52-第二子循环中间换热器，53-第二子循环节流装置，54-第二子循环室内换热器，55-第二子循环室内风机，56-第二子循环四通换向阀，57-第二子循环制冷剂泵，11～16、41～46、61～66-制冷剂连接管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种基于末端独立循环的可插拔多联式制冷机组，其结构如图1所示，包括一个主循环回路和两个子循环回路，其中，主循环回路由主循环压缩机1，室外换热器2，主循环第一节流装置3和主循环第一中间换热器4通过制冷剂连接管11、12、13、14连接构成，两个子循环回路中，第一子循环回路由第一子循环压缩机31，第一子循环中间换热器32，第一子循环节流装置33，第一子循环室内换热器34和第一子循环室内风机35通过制冷剂连接管41、42、43、44连接构成，第二子循环回路由第二子循环压缩机51，第二子循环中间换热器52，第二子循环节流装置53，第二子循环室内换热器54，第二子循环室内风机55通过制冷剂连接管61、62、63、64连接并构成闭环。
其具体工作流程如下，系统工作状态下充有制冷剂，三个循环可以使用相同制冷剂，也可以使用不同制冷剂。例如为了减小长距离制冷剂连管压降对系统性能的影响，主循环回路可使用r744(二氧化碳)，子循环回路使用氟利昂，此时主循环制冷剂连接管12、13的总长度可以延伸至数百米。
主循环的制冷剂，首先经主循环压缩机1，被压缩至高温高压的蒸气。高温高压气体分别经制冷剂连接管11进入室外换热器2冷却凝结成液体，释放热量。从室外换热器2流出的制冷剂液体，经制冷剂连接管12，进入主循环第一节流装置3节流成低温低压液态制冷剂，再经制冷剂连接管13依次进入主循环第一中间换热器4吸收热量，分别冷却第一子循环中间换热器32、第二子循环中间换热器52内的制冷剂。主循环的制冷剂在主循环第一中间换热器4气化后，经制冷剂连接管14回到主循环压缩机1吸气口。
第一子循环回路中的制冷剂，在第一子循环中间换热器32被冷却液化后，经制冷剂连接管42，第一子循环节流装置33，制冷剂连接管43送入第一子循环室内换热器34，冷却从第一子循环室内风机35送来的空气。被气化的制冷剂经制冷剂连接管44进入第一子循环压缩机31，重新压缩成为高温高压的气体，再经制冷剂连接管41回到第一子循环中间换热器32。第二子循环回路与之类似。
其中，主循环第一中间换热器4与第一子循环中间换热器32，第二子循环中间换热器52之间通过齿形结构相互咬合，并在咬合面换热，但主循环回路与子循环回路之间的制冷剂互不联通。当室内机扩容时将新循环的中间换热器安装在齿形结构即可。主循环第一中间换热器4未使用的换热区需使用绝热材料覆盖保温。
当某个子循环回路需要维修或更换时，不会影响其他子循环回路的正常工作。
实施例2
一种基于末端独立循环的可插拔多联式制冷热泵机组，其结构如图2所示。与实施例1相比，增加了主循环四通换向阀5，第一子循环四通换向阀36，第二子循环四通换向阀56及必要的制冷剂连接管15、16、45、46、65、66。在制热模式下，主循环回路和子循环回路均为热泵循环，主循环回路从室外换热器2(蒸发器状态)吸热传递给主循环第一中间换热器4(冷凝器状态)，子循环回路通过各自处于蒸发器状态的子循环中间换热器(包括第一子循环中间换热器32、第二子循环中间换热器52)从主循环回路吸热，再经处于冷凝器状态的室内换热器(包括第一子循环中间换热器32、第二子循环中间换热器52)加热空气。
实施例3
一种基于末端独立循环的可插拔多联式制冷机组，结构和流程如图3所示。与实施例1相比，在主循环回路上串联新增了两个主循环中间换热器：主循环第二中间换热器6，主循环第三中间换热器7，工作原理与实施例1相同。
实施例4
一种基于末端独立循环的可插拔多联式制冷机组，结构和流程如图4所示。与实施例1相比，在主循环回路上并联设置了三个主循环中间换热器，分别为主循环第一中间换热器4、主循环第二中间换热器6和主循环第三中间换热器7，各个主循环中间换热器配有节流装置，分别对应为主循环第一节流装置3、主循环第二节流装置8，主循环第三节流装置9，工作原理与实施例1相同。
实施例5
一种基于末端独立循环的可插拔多联式制冷机组，结构和流程如图5所示。与实施例1相比，第二子循环回路为环路热管循环，它由第二子循环中间换热器52，第二子循环室内换热器54，第二子循环室内风机55，第二子循环制冷剂泵57，制冷剂连接管61、62、63构成。
实施例5的主循环回路和第一子循环回路的工作原理与实施例1相同。第二子循环回路的工作原理为，制冷剂在第二子循环中间换热器52被冷却液化后，经制冷剂连接管61，第二子循环制冷剂泵21，制冷剂连接管63送入第二子循环室内换热器54，冷却从第二子循环室内风机55送来的空气。被气化的制冷剂经制冷剂连接管62回到第二子循环中间换热器52，完成环路热管循环。
上述实施例中室外换热器2可以为风冷换热器或水冷换热器，风冷换热器应选配室外风机，水冷换热器应选配水泵和冷却塔。
上述实施例中未完整展示制冷剂循环和风道的所有部件，实施过程中，在主循环回路或任一子循环回路设置高压储液器、气液分离器、油分离、过滤器、干燥器、电磁阀等常见制冷辅件，在制冷剂连接管12、13、42、43、62、63上增加节流装置，改变室内风机与室内换热器的相对位置，或不脱离本发明技术方案的精神增加热交换器，风机和风阀等，均不能视为对本发明进行了实质性改进，应属于本发明保护范围。
在上述实施例中增减主循环并联压缩机数量，并联室外换热器数量，或增减任一子循环内并联压缩机数量(环路热管循环的制冷剂泵数量)，并联室内换热器数量和室内风机数量，均不能视为对本发明进行了实质性改进，应属于本发明保护范围。
本文中使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定部件，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”、“第三”等词语的使用仅仅是为了便于描述上对部件进行区别。如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，但只要不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。