本发明涉及热泵技术领域，更具体的说，是涉及一种可实现变流量单级压缩循环与复叠循环的热泵系统。
背景技术：
随着环保压力的增加，国家大力推广煤改电产品。空气源热泵由于其具有节能环保的特性得到了广泛的使用。
在需要从较低温度获得热量向较高温度输送时，复叠热泵系统是很好的解决方案。热量通过低温级热泵系统从低温热源吸热，传递给连接低温级热泵系统和高温级热泵系统的冷凝蒸发器，再由高温级热泵系统将热量传递到高温环境中。这种传统的复叠热泵系统通常由两种工质组成，高温级热泵系统采用高温工质，低温级热泵系统采用低温工质。但由于低温工质在常温下处于超临界状态，通常在低温级设膨胀容器，系统复杂且不适用于冬季需要供暖而夏季需要供冷的空气源热泵系统。
然而在夏季供冷时，无论是双级压缩循环热泵还是复叠式循环热泵，如果按照能够满足-25℃室外温度供暖热负荷需要的地区，则夏季供冷时配置的供冷量远远大于建筑物的冷负荷。换句话说这些地区的空气源热泵设置以冬季热负荷为主，而夏季冷负荷没有实际空气源热泵输出的供冷量大，运行时会有一半以上冷量浪费，用户的运行成本高，初投资大。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种可实现变流量单级压缩循环与复叠循环的热泵系统，以提高系统的效率，降低系统初投资。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种变流量单级压缩循环与复叠循环的热泵系统，包括制冷压缩机组、冷凝蒸发器、功能四通换向阀、室外机、室内机、第一节流阀和第二节流阀；所述制冷压缩机组包括多台压缩机及与所述压缩机数量相同的调节四通换向阀，每台所述压缩机的排气端与相对应的调节四通换向阀的第一接口连接，所述压缩机的吸气端与所述调节四通换向阀的第三接口连接，每个所述调节四通换向阀的第二接口并联连接后分为制冷压缩机组的第二接口和第三接口，所述调节四通换向阀的第四接口并联连接后分为制冷压缩机组的第一接口和第四接口；相邻所述调节四通换向阀的第二接口之间及第四接口之间分别安装有调节阀；对应同一所述压缩机的吸气端及排气端的调节阀同时打开或同时关闭；所述制冷压缩机组的第一接口通过所述室内机和第一节流阀与所述功能四通换向阀的第四接口连接，所述制冷压缩机组的第二接口与所述冷凝蒸发器的第一接口连接，所述制冷压缩机组的第三接口通过所述室外机与所述功能四通换向阀的第三接口连接，所述制冷压缩机组的第四接口与所述冷凝蒸发器的第二接口连接；所述功能四通换向阀的第二接口通过所述第二节流阀与所述冷凝蒸发器的第三接口连接，所述冷凝蒸发器的第四接口与所述功能四通换向阀的第一接口连接。
在夏季单级压缩并联循环供冷运行时，所述制冷压缩机组中的调节阀全部打开，所述调节四通换向阀的第一接口与第二接口连通，所述调节四通换向阀的第三接口与第四接口连通，所述功能四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，所述功能四通换向阀的第一接口与第二接口相连通；一部分工质压缩后经所述调节四通换向阀、制冷压缩机组的第三接口进入所述室外机中冷凝，冷凝后的工质经所述功能四通换向阀、第一节流阀进入所述室内机中蒸发，产生制冷现象，再经所述制冷压缩机组的第一接口、调节四通换向阀回到所述制冷压缩机组的压缩机中；另一部分工质压缩后经调节四通换向阀、所述制冷压缩机组的第二接口进入所述冷凝蒸发器中，从所述冷凝蒸发器出来的工质经所述功能四通换向阀、第二节流阀、冷凝蒸发器、制冷压缩机组的第四接口和调节四通换向阀回到所述制冷压缩机组的压缩机，完成单级制冷循环；通过控制所述制冷压缩机组中压缩机的启停数量实现有级的能量调节，所述第二节流阀作为热气旁通阀，调节所述第二节流阀的开度实现无级的能量调节。
在夏季以复叠循环制冷运行时，所述制冷压缩机组中的调节四通换向阀的第一接口与第二接口连通，所述调节四通换向阀的第三接口与第四接口连通；所述功能四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，所述功能四通换向阀的第二接口与第三接口相连通；靠近所述制冷压缩机组第三接口的压缩机作为高温级系统压缩机，靠近所述制冷压缩机组第二接口的压缩机作为低温级系统压缩机；高温级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低温级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低温级系统压缩机与高温级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通；高温级系统压缩机将工质压缩后经所述调节四通换向阀、所述制冷压缩机组的第三接口进入所述室外机中冷凝，冷凝后的工质经所述功能四通换向阀、第二节流阀进入所述冷凝蒸发器中蒸发，吸收低温级的冷凝热，再经所述制冷压缩机组的第四接口、调节四通换向阀回到所述制冷压缩机组的高温级系统压缩机，完成高温级循环；低温级系统压缩机将工质压缩后经所述调节四通换向阀、制冷压缩机组的第二接口进入所述冷凝蒸发器中冷凝，向高温级散热，冷凝后的工质经所述功能四通换向阀、第一节流阀进入所述室内机中蒸发，产生制冷现象，再经过所述制冷压缩机组的第一接口、所述调节四通换向阀回到所述制冷压缩机组的低温级系统压缩机，完成低温级循环；通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应同一压缩机吸气端和排气端的一组调节阀的启闭实现高低温级变流量调节。
在冬季以单级压缩并联循环制热运行时，所述制冷压缩机组中的调节阀全部打开，所述调节四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，所述调节四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，所述功能四通换向阀的第一接口与第二接口连通，所述功能四通换向阀的第三接口与第四接口连通；一部分工质压缩后经所述调节四通换向阀、制冷压缩机组的第一接口进入所述室内机中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经所述第一节流阀、功能四通换向阀进入所述室外机中蒸发，吸收室外环境热量，再经所述制冷压缩机组的第三接口、调节四通换向阀回到所述制冷压缩机组的压缩机；同时，另一部分工质经所述调节四通换向阀、制冷压缩机组的第四接口进入所述冷凝器蒸发器中，再经第二节流阀、功能四通换向阀、冷凝蒸发器、制冷压缩机组的第二接口、调节四通换向阀回到所述制冷压缩机组的压缩机，完成单级制热循环；通过控制所述制冷压缩机组中压缩机的启停数量实现有级的能量调节，所述第二节流阀作为热气旁通阀，调节所述第二节流阀的开度实现无级的能量调节。
在冬季以复叠循环制热运行时，所述制冷压缩机组中的调节四通换向阀的第三接口与第二接口连通，所述调节四通换向阀的第一接口与第四接口连通；所述功能四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，所述功能四通换向阀的第二接口与第三接口相连通；靠近所述制冷压缩机组第二接口的压缩机作为高温级系统压缩机，靠近所述制冷压缩机组第三接口的压缩机作为低温级系统压缩机；高温级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低温级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低温级系统压缩机与高温级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通；低温级系统压缩机将工质压缩后经所述调节四通换向阀、制冷压缩机组的第四接口进入所述冷凝蒸发器中冷凝，向高温级散热，冷凝后的工质经所述第二节流阀、功能四通换向阀进入所述室外机中蒸发，吸收室外环境热量，再经所述制冷压缩机组的第三接口、调节四通换向阀回到所述制冷压缩机组的低温级系统压缩机，完成低温级循环；高温级系统压缩机将工质压缩后经所述调节四通换向阀、制冷压缩机组的第一接口进入所述室内机中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经所述第一节流阀节流、功能四通换向阀进入所述冷凝蒸发器中蒸发，吸收低温级的冷凝热，再经所述制冷压缩机组的第二接口、调节四通换向阀回到所述制冷压缩机组的高温级系统压缩机，完成高温级循环；通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应同一压缩机吸气端和排气端的一组调节阀的启闭实现高低温级变流量调节。
所述制冷压缩机组中的压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机和活塞压缩机中的任一种。
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，本发明的有益效果是：
1、本发明的热泵系统通过合理的设计能够在冬季供暖及夏季制冷时都能实现单级压缩循环及复叠循环，系统切换灵活，使用方便。在系统设计时，能够保障满足夏季供冷需要和冬季供暖需要，以节约系统的运行成本，降低系统的初投资，
2、本发明的热泵系统通过合理的设计，当作为单级压缩并联热泵系统运行时，制冷压缩机组中的压缩机都可通过启停控制实现能量的有极调节，通过第二节流阀的开度调节又可以实现能量的无极调节。本发明的系统当作为复叠热泵系统运行时，制冷压缩机组中的压缩机都可以通过调节阀的开启与关闭控制高温级制冷压缩机与低温级制冷压缩机的投入运行台数与级间比例，便于进行级间能量调节，高温级制冷系统和低温级制冷系统工质流量配比合理，可实现制冷和热泵系统的小温差波动控制，可实现系统制冷量或制热量的有效调节，能量调节灵活。
3、冬季供暖时当室外温度低于-25℃时，采用复叠热泵系统比双级压缩热泵系统供暖效率更高。
4、当本发明的系统作为复叠制冷系统时由单工质组成，不用膨胀容器等装置，系统结构简单。
5、本发明的制冷压缩机组中，每台压缩机分别连接有四通换向阀，整个机组的寿命更长，每台压缩机分别连接的四通换向阀损害后不会导致整个机组的停机，且每台压缩机分别连接的四通换向阀规格较小，价格便宜，容易更换。
附图说明
图1所示为本发明变流量单级压缩循环与复叠循环的热泵系统的结构示意图；
图2所示为本发明制冷压缩机组的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明变流量单级压缩循环与复叠循环的热泵系统的示意图如图1-图2所示，包括制冷压缩机组1、冷凝蒸发器3、功能四通换向阀2、室外机5、室内机6、第一节流阀4-1和第二节流阀4-2。本实施例中，所述制冷压缩机组1包括多台压缩机7及与所述压缩机数量相同的调节四通换向阀9，每台所述压缩机7的排气端与相对应的调节四通换向阀9的第一接口连接，所述压缩机7的吸气端与所述调节四通换向阀9的第三接口连接，每个所述调节四通换向阀9的第二接口并联连接后分为制冷压缩机组的第二接口1-2和第三接口1-3，所述调节四通换向阀9的第四接口并联连接后分为制冷压缩机组的第一接口1-1和第四接口1-4。相邻所述调节四通换向阀9的第二接口之间及第四接口之间分别安装有调节阀8。对应同一所述压缩机的吸气端及排气端的调节阀8同时打开或同时关闭。所述制冷压缩机组1的第一接口1-1通过所述室内机6和第一节流阀4-1与所述功能四通换向阀2的第四接口连接，所述制冷压缩机组1的第二接口1-2与所述冷凝蒸发器3的第一接口连接，所述制冷压缩机组1的第三接口1-3通过所述室外机5与所述功能四通换向阀2的第三接口连接，所述制冷压缩机组1的第四接口1-4与所述冷凝蒸发器3的第二接口连接。所述功能四通换向阀2的第二接口通过所述第二节流阀4-2与所述冷凝蒸发器3的第三接口连接，所述冷凝蒸发器3的第四接口与所述功能四通换向阀2的第一接口连接。
本发明的热泵系统通过调节阀、功能四通换向阀和调节四通换向阀的切换可以实现单级压缩制冷循环、复叠式制冷循环、单级压缩热泵循环和复叠式热泵循环。
在夏季单级压缩并联循环供冷运行时，所述制冷压缩机组1中的调节阀8全部打开，所述调节四通换向阀9的第一接口与第二接口连通，所述调节四通换向阀9的第三接口与第四接口连通，所述功能四通换向阀2的第三接口与第四接口相连通，所述功能四通换向阀2的第一接口与第二接口相连通。一部分工质压缩后经所述调节四通换向阀9、制冷压缩机组的第三接口1-3进入所述室外机5中冷凝，冷凝后的工质经所述功能四通换向阀2、第一节流阀4-1进入所述室内机6中蒸发，产生制冷现象，再经所述制冷压缩机组的第一接口1-1、调节四通换向阀9回到所述制冷压缩机组的压缩机中。另一部分工质压缩后经调节四通换向阀9、所述制冷压缩机组的第二接口1-2进入所述冷凝蒸发器3中，从所述冷凝蒸发器3出来的工质经所述功能四通换向阀2、第二节流阀4-2、冷凝蒸发器3、制冷压缩机组的第四接口1-4和调节四通换向阀9回到所述制冷压缩机组的压缩机，完成单级制冷循环。通过控制所述制冷压缩机组1中压缩机的启停数量实现有级的能量调节，所述第二节流阀作为热气旁通阀，调节所述第二节流阀的开度实现无级的能量调节。
在夏季以复叠循环制冷运行时，所述制冷压缩机组1中的调节四通换向阀9的第一接口与第二接口连通，所述调节四通换向阀9的第三接口与第四接口连通；所述功能四通换向阀2的第一接口与第四接口相连通，所述功能四通换向阀2的第二接口与第三接口相连通。靠近所述制冷压缩机组第三接口1-3的压缩机作为高温级系统压缩机，靠近所述制冷压缩机组第二接口1-2的压缩机作为低温级系统压缩机。高温级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低温级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低温级系统压缩机与高温级系统压缩机的排气端之间互不连通、吸气端之间互不连通。高温级系统压缩机将工质压缩后经所述调节四通换向阀9、所述制冷压缩机组的第三接口1-3进入所述室外机5中冷凝，冷凝后的工质经所述功能四通换向阀2、第二节流阀4-2进入所述冷凝蒸发器3中蒸发，吸收低温级的冷凝热，再经所述制冷压缩机组的第四接口1-4、调节四通换向阀9回到所述制冷压缩机组的高温级系统压缩机，完成高温级循环。低温级系统压缩机将工质压缩后经所述调节四通换向阀9、制冷压缩机组的第二接口1-2进入所述冷凝蒸发器3中冷凝，向高温级散热，冷凝后的工质经所述功能四通换向阀9、第一节流阀4-1进入所述室内机中蒸发，产生制冷现象，再经过所述制冷压缩机组的第一接口1-1、所述调节四通换向阀9回到所述制冷压缩机组的低温级系统压缩机，完成低温级循环。通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应同一压缩机吸气端和排气端的一组调节阀的启闭实现高低温级变流量调节。
在冬季以单级压缩并联循环制热运行时，所述制冷压缩机组1中的调节阀8全部打开，所述调节四通换向阀9的第一接口与第四接口相连通，所述调节四通换向阀9的第二接口与第三接口相连通，所述功能四通换向阀2的第一接口与第二接口连通，所述功能四通换向阀2的第三接口与第四接口连通。一部分工质压缩后经所述调节四通换向阀9、制冷压缩机组的第一接口1-1进入所述室内机6中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经所述第一节流阀4-1、功能四通换向阀2进入所述室外机5中蒸发，吸收室外环境热量，再经所述制冷压缩机组的第三接口1-3、调节四通换向阀9回到所述制冷压缩机组的压缩机。同时，另一部分工质经所述调节四通换向阀9、制冷压缩机组的第四接口1-4进入所述冷凝器蒸发器3中，再经第二节流阀4-2、功能四通换向阀2、冷凝蒸发器3、制冷压缩机组的第二接口1-2、调节四通换向阀9回到所述制冷压缩机组1的压缩机，完成单级制热循环。通过控制所述制冷压缩机组1中压缩机的启停数量实现有级的能量调节，所述第二节流阀作为热气旁通阀，调节所述第二节流阀的开度实现无级的能量调节。
在冬季以复叠循环制热运行时，所述制冷压缩机组1中的调节四通换向阀9的第三接口与第二接口连通，所述调节四通换向阀9的第一接口与第四接口连通；所述功能四通换向阀2的第一接口与第四接口相连通，所述功能四通换向阀2的第二接口与第三接口相连通。靠近所述制冷压缩机组第二接口1-2的压缩机作为高温级系统压缩机，靠近所述制冷压缩机组第三接口1-3的压缩机作为低温级系统压缩机。高温级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低温级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低温级系统压缩机与高温级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通。低温级系统压缩机将工质压缩后经所述调节四通换向阀9、制冷压缩机组的第四接口1-4进入所述冷凝蒸发器3中冷凝，向高温级散热，冷凝后的工质经所述第二节流阀4-2、功能四通换向阀2进入所述室外机5中蒸发，吸收室外环境热量，再经所述制冷压缩机组的第三接口1-3、调节四通换向阀9回到所述制冷压缩机组1的低温级系统压缩机，完成低温级循环。高温级系统压缩机将工质压缩后经所述调节四通换向阀9、制冷压缩机组的第一接口1-1进入所述室内机6中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经所述第一节流阀4-1节流、功能四通换向阀2进入所述冷凝蒸发器3中蒸发，吸收低温级的冷凝热，再经所述制冷压缩机组的第二接口1-2、调节四通换向阀9回到所述制冷压缩机组1的高温级系统压缩机，完成高温级循环。通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应同一压缩机吸气端和排气端的一组调节阀的启闭实现高低温级变流量调节。
所述制冷压缩机组1中的压缩机7为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机和活塞压缩机中的任一种。
所述冷凝蒸发器3为板式换热器或套管式换热器。
所述第一节流阀4-1和第二节流阀4-2为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流装置。
本发明的变流量单级压缩并联与复叠式热泵系统中制冷压缩机组中可以通过功能四通换向阀、调节四通换向阀和调节阀的动作在变流量单级压缩并联热泵系统与变流量复叠式热泵系统之间切换，在变流量单级压缩并联热泵系统中，通过控制制冷压缩机组中压缩机的启停台数实现能量的无极调节。在复叠系统中，通过成组控制调节阀的打开与关闭，可以实现高低温级系统的流量变化，级间匹配。
本发明的变流量单级压缩并联与复叠式热泵系统在具体运用时，制冷压缩机可部分或全部采用定频制冷压缩机，以降低投资。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。