带中间补气的空气源-水源复合热泵供热方法与流程

本发明涉及一种热泵系统，尤其是一种带中间补气的空气源-水源复合热泵供热方法。

背景技术：

我国北方寒冷地区冬季普遍采暖，多数采用燃煤集中供热的方式，同时存在少量分散区域锅炉房和个人用的电加热器和小型燃煤、燃油、燃气锅炉等进行冬季取暖，能源浪费的同时带来的是对环境污染的不断加剧。

作为一种节能环保技术，空气源热泵具有良好的安全性，且安装、使用简单，在世界范围得到了广泛的应用。由于受室外环境温度的影响，普通空气源热泵机组在低于零下5℃的环境中不能正常运行面临制热效率低下、排气温度高等问题，严重限制了空气源热泵这一节能技术在北方寒冷地区的使用。

本专利权人的另一项专利(专利号：zl200920203070.1，专利名称：低温准双级空气源热泵装置)采用中间补气涡旋压缩机及其改进的系统，可在-20℃以上的低温环境中长期稳定、高效地运行，制备50℃以上的热水，满足北方寒冷地区冬季采暖和卫生热水的要求。本发明将上述专利技术进一步改进，提供一种能够实现分别独立使用空气源和水源两种方式进行采暖及制冷，并根据空气温度和水源温度条件自动选择效率最高运行模式的复合型热泵，进一步拓宽了空气源热泵使用的范围和灵活性。

技术实现要素：

为了克服空气源热泵在北方寒冷地区使用受限的不足，本发明提供一种带中间补气的空气源-水源复合热泵供热方法，能够实现分别独立使用空气源和水源两种方式进行采暖及制冷，并根据空气温度和水源温度自动选择效率最高运行模式，可有效解决空气源热泵在北方寒冷地区的使用限制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：带中间补气的空气源-水源复合热泵供热方法，具体运行方式如下：

在空气源热泵运行制热模式下，第一电磁阀通电打开，第二电磁阀、第三电磁阀不通电关闭，第二四通换向阀通电；中间补气涡旋压缩机的排气进入第一四通换向阀的a口，从b口排出后进入第二四通换向阀的a口，然后从d口排出，进入空调侧换热器，与循环水系统换热后，经过第五单向阀进入储液器，从储液器出来后经过干燥过滤器进入经济器的h口，换热后从j口流出，分为两路，一路经过补气电子膨胀阀进入经济器的k口，在经济器中吸热后经由i口进入中间补气涡旋压缩机的补气口y；另一路经过主电子膨胀阀节流后，通过第一电磁阀和第一单向阀进入翅片管换热器，在翅片管换热器中吸收空气中的热量后，进入第二四通换向阀的b口，从c口流出进入气液分离器进行气液分离后，气体回到中间补气涡旋压缩机的吸气口x。

在空气源热泵运行制冷模式下，第一电磁阀、第三电磁阀不通电关闭，第二电磁阀通电打开；中间补气涡旋压缩机的排气进入第一四通换向阀的a口，从b口排出后进入第二四通换向阀的a口，然后从b口排出，进入翅片管换热器，在翅片管换热器中向空气中放热后经第四单向阀进入储液器，从储液器出来后经过干燥过滤器进入经济器的h口，换热后从j口流出，分为两路，一路经过补气电子膨胀阀进入经济器的k口，在经济器中换热后经由i口进入中间补气涡旋压缩机的补气口y；另一路经过主电子膨胀阀节流后，通过第二电磁阀和第二单向阀进入空调侧换热器，与循环水系统换热后，进入第二四通换向阀的d口，从c口流出进入气液分离器进行气液分离后，气体回到中间补气涡旋压缩机的吸气口x。

在水源热泵运行制热模式下，第一电磁阀、第二电磁阀不通电关闭，第三电磁阀打开，第二四通换向阀通电；中间补气涡旋压缩机的排气进入第一四通换向阀的a口，从b口排出后进入第二四通换向阀的a口，然后从d口排出，进入空调侧换热器，与水系统换热后，经过第五单向阀进入储液器，从储液器出来后经过干燥过滤器进入经济器的h口，换热后从j口流出，分为两路，一路经过补气电子膨胀阀进入经济器的k口，在经济器中换热后经i口进入中间补气涡旋压缩机的补气口y；另一路经过主电子膨胀阀节流后，通过第三电磁阀和第三单向阀进入水源侧换热器，吸收热量后进入第一四通换向阀的d口，从c口流出进入气液分离器进行气液分离后，气体回到中间补气涡旋压缩机的吸气口x。

在水源热泵运行制冷模式下，第二电磁阀通电打开，第一电磁阀、第三电磁阀不通电关闭，第一四通换向阀通电；中间补气涡旋压缩机排气进入第一四通换向阀的a口，然后从d口排出，进入水源侧换热器，放热后经过第六单向阀进入储液器，从储液器出来后经过干燥过滤器进入经济器的h口，换热后从j口流出，分为两路，一路经过补气电子膨胀阀进入经济器的k口，在经济器中换热后经i口进入中间补气涡旋压缩机的补气口y；另一路经过主电子膨胀阀节流后，通过第二电磁阀和第二单向阀进入空调侧换热器，与循环水系统换热后，进入第二四通换向阀的d口，从c口流出进入气液分离器进行气液分离后，气体回到中间补气涡旋压缩机的吸气口x。

系统中的电气控制器可以将当前的室外环境温度和水源侧温度进行对比，在制热模式下，当水源侧温度大于室外环境温度减去设定偏差值时，选择水源热泵制热方式，当水源侧温度小于室外环境温度减去设定偏差值时或者水源侧温度低于设定值时，选择空气源热泵制热方式；在制冷模式下，当水源侧温度大于室外环境温度减去设定偏差值时，选择空气源热泵制冷方式，当水源侧温度小于室外环境温度减去设定偏差值时，选择水源热泵制冷方式；设定偏差值的取值范围为4～8℃。

本发明的有益效果是：

1、本方法能够实现分别独立使用空气源和水源两种方式进行采暖及制冷，可自动选择效率最高的运行模式，可有效解决空气源热泵在北方寒冷地区的使用限制。

2、本系统采用经济器，一方面可以降低进入主电子膨胀阀的制冷剂比焓值，增加制冷剂过冷度，改善主电子膨胀阀的工作条件，增加系统从低温热源中提取的热量，在制冷模式下可以增加制冷量；另一方面，对进入中间补气涡旋压缩机中间补气口y的制冷剂进行预热，有效防止进入中间补气涡旋压缩机的制冷剂含有液体，防止压缩机湿压缩，同时有效降低中间补气涡旋压缩机排气的温度，并且增加排气焓值，从而增加系统的制热量。

3、由于采用了中间补气涡旋压缩机及制冷剂特殊回路，可在-20℃以上的低温环境中长期稳定、高效地运行，满足北方寒冷地区冬季采暖和卫生热水的要求。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图1中，1.中间补气涡旋压缩机，2.气液分离器，3.储液器，4.翅片管换热器，5.空调侧换热器，6.水源侧换热器，7.经济器，8.第一四通换向阀，9.第二四通换向阀，10.补气电子膨胀阀，11.主电子膨胀阀，12.第一电磁阀、13.第二电磁阀、14.第三电磁阀、15.第一单向阀、16.第二单向阀、17.第三单向阀、18.第四单向阀、19.第五单向阀、20.第六单向阀、21.干燥过滤器、22.空调侧循环水泵、23.水源侧循环水泵。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细叙述。

实施例一

如图1所示，中间补气涡旋压缩机1排气口z与第一四通换向阀8a口相连，第一四通换向阀8b口与第二四通换向阀9a口相连，第一四通换向阀8d口与水源侧换热器6的m口相连，第二四通换向阀9d口与空调侧换热器5的e口相连，第二四通换向阀9b口与翅片管换热器4的p口相连；第一四通换向阀8c口、第二四通换向阀9c口并联后与气液分离器2入口相连，气液分离器2出口与中间补气涡旋压缩机1吸气口x相连；翅片管换热器4的q口、空调侧换热器5的f口、水源侧换热器6的n口侧的管路分别分为两路，一路分别接第四单向阀18、第五单向阀19、第六单向阀20后并联连接到储液器3入口，制冷剂只能从翅片管换热器4的q口、空调侧换热器5的f口、水源侧换热器6的n口侧流向储液器3的入口；另一路分别连接到主电子膨胀阀11的出口，在连接到主电子膨胀阀11出口的管路上分别设置第一单向阀15、第二单向阀16、第三单向阀17以及第一电磁阀12、第二电磁阀13、第三电磁阀14，制冷剂只能从主电子膨胀阀11出口流向翅片管换热器4的q口、空调侧换热器5的f口、水源侧换热器6的n口；经济器7的j口分为两路，一路直接连接到主电子膨胀阀11的入口，另一路经补气电子膨胀阀10连接到经济器7的k口；经济器7的h口与干燥过滤器21的出口相连，经济器7的i口与中间补气涡旋压缩机1补气口y相连；储液器3出口与干燥过滤器21的入口相连。

本发明的电气控制器可以根据当前的室外环境温度和水源侧温度进行对比，在制热模式下，当水源侧温度大于室外环境温度减去设定偏差值时，选择水源热泵制热方式，当水源侧温度小于室外环境温度减去设定偏差值时或者水源侧温度低于设定值时，选择空气源热泵制热方式；在制冷模式下，当水源侧温度大于室外环境温度减去设定偏差值时，选择空气源热泵制冷方式，当水源侧温度小于室外环境温度减去设定偏差值时，选择水源热泵制冷方式。设定偏差值，根据翅片管换热器和水源侧钎焊板式换热器设计参数不同而取值不同，通常情况下取值范围在4～8℃之间。

实施例二

如图1所示，在空气源热泵运行制热模式下，第一电磁阀12通电打开，第二电磁阀13、第三电磁阀14不通电关闭，第二四通换向阀9通电，中间补气涡旋压缩机1排气进入第一四通换向阀8的a口，从b口排出后进入第二四通换向阀9的a口，然后从d口排出，进入空调侧换热器5，与循环水系统换热后，经过第五单向阀19进入储液器3，从储液器3出来后经过干燥过滤器21进入经济器7的h口，换热后从j口流出，分为两路，一路经过补气电子膨胀阀10进入经济器7的k口，在经济器中换热后经由i口进入中间补气涡旋压缩机1的补气口y，另一路经过主电子膨胀阀11节流后，通过第一电磁阀12和第一单向阀15进入翅片管换热器4，在翅片管换热器4中吸收空气中的热量后，进入第二四通换向阀9的b口，从c口流出进入气液分离器2进行气液分离后，气体回到中间补气涡旋压缩机1的吸气口x。

在空气源热泵运行制冷模式下，第一电磁阀12、第三电磁阀14不通电关闭，第二电磁阀13通电打开，中间补气涡旋压缩机1排气进入第一四通换向阀8的a口，从b口排出后进入第二四通换向阀9的a口，然后从b口排出，进入翅片管换热器4，在翅片管换热器(4)中向空气中放热后，经过第四单向阀18进入储液器3，从储液器3出来后经过干燥过滤器21进入经济器7的h口，换热后从j口流出，分为两路，一路经过补气电子膨胀阀10进入经济器7的k口，在经济器7中换热后经由i口进入中间补气涡旋压缩机1的补气口y，另一路经过主电子膨胀阀11节流后，通过第二电磁阀13和第二单向阀16进入空调侧换热器5，与循环水系统换热后，进入第二四通换向阀9的d口，从c口流出进入气液分离器2进行气液分离后，气体回到中间补气涡旋压缩机1的吸气口x。

实施例三

如图1所示，在水源热泵运行制热模式下，第一电磁阀12、第二电磁阀13不通电关闭，第三电磁阀14打开，第二四通换向阀9通电，中间补气涡旋压缩机1排气进入第一四通换向阀8的a口，从b口排出后进入第二四通换向阀9的a口，然后从d口排出，进入空调侧换热器5，与水系统换热后，经过第五单向阀19进入储液器3，从储液器3出来后经过干燥过滤器21进入经济器7的h口，换热后从j口流出，分为两路，一路经过补气电子膨胀阀10进入经济器7的k口，在经济器7中换热后经i口进入中间补气涡旋压缩机1的补气口y，另一路经过主电子膨胀阀11节流后，通过第三电磁阀14和第三单向阀17进入水源侧换热器6，吸收热量后进入第一四通换向阀8的d口，从c口流出进入气液分离器2进行气液分离后，回到中间补气涡旋压缩机1的吸气口x。

在水源热泵运行制冷模式下，第二电磁阀13通电打开，第一电磁阀12、第三电磁阀14不通电关闭，第一四通换向阀8通电，中间补气涡旋压缩机1排气进入第一四通换向阀8的a口，然后从d口排出，进入水源侧换热器6，放热后经过第六单向阀20进入储液器3，从储液器3出来后经过干燥过滤器21进入经济器7的h口，换热后从j口流出，分为两路，一路经过补气电子膨胀阀10进入经济器7的k口，在经济器7中换热后经i口进入中间补气涡旋压缩机1的补气口y，另一路经过主电子膨胀阀11节流后，通过第二电磁阀13和第二单向阀16进入空调侧换热器5，与循环水系统换热后，进入第二四通换向阀9的d口，从c口流出进入气液分离器2进行气液分离后，回到中间补气涡旋压缩机1的吸气口x。

本系统采用经济器7，一方面可以降低进入主电子膨胀阀11的制冷剂比焓值，增加制冷剂过冷度，改善主电子膨胀阀11的工作条件，增加系统从低温热源中提取的热量，在制冷模式下可以增加制冷量；另一方面，对进入中间补气涡旋压缩机1中间补气口y的制冷剂进行预热，有效防止进入中间补气涡旋压缩机1的制冷剂中含有液体，防止压缩机湿压缩，同时有效降低中间补气涡旋压缩机1排气的温度，并且增加排气焓值，从而增加系统的制热量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。