一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统的制作方法

本发明属于热泵供暖，尤其涉及一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统。

背景技术：

1、空气源热泵，是一种以空气为低温热源将热能转移到高温热源用以实现供暖的装置。

2、常见的空气热源泵，每消耗1千瓦电能，能够提供2～4千瓦的热能，与普通电采暖相比，效率提高2～4倍，但在严寒的冬季，随着室外环境温度的下降，普通单级热泵制热能力衰减迅速，不仅供暖效率大幅降低，运行费用也随之提高，常见双级复叠热泵虽然具有抗低温能力强，制热效率高的特点，能够适应严寒，但在工作过程中容易出现结霜问题，且双级复叠热泵与单级热泵不同，高、低温级环路需通过中间换热器耦合工作，对耦合的时间精准度要求较高，若耦合时间出错，容易导致压力异常，尤其在除霜过程中，四通阀需要进行换向以实现除霜工作，更容易出现高、低温环路耦合故障；另外在严寒地区，一旦遭受电力故障出现停机，热泵内的水不及时排空，极易出现冻损问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决常见的空气热源泵工作过程中稳定性较差、遭受电力故障时容易出现冻损等问题而提供一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：包括空气式双级复叠热泵，所述空气式双级复叠热泵包括低温级环路和高温级环路，所述低温级环路包括低温级压缩机、四通阀、低温级蓄热式冷凝器、低温级节流装置、低温级蒸发器、低温级气液分离器，所述低温级压缩机一端与所述四通阀一号阀门相连接，所述低温级压缩机一侧设有所述低温级蓄热式冷凝器，所述低温级蓄热式冷凝器内部填充设有蓄能材料，所述四通阀二号阀门与所述低温级蓄热式冷凝器相连接，所述低温级压缩机另一侧设有所述低温级气液分离器，所述四通阀四号阀门与所述低温级气液分离器相连接，所述低温级压缩机上方设有低温级蒸发器，所述低温级蒸发器一端设有低温级节流装置，所述四通阀三号阀门与所述低温级蒸发器相连接，所述低温级蓄热式冷凝器一端设有中间换热器，所述中间换热器一侧与所述低温级节流装置连接，所述中间换热器另一侧设有高温级环路。

3、进一步的，所述高温级环路包括高温级冷凝器、高温级冷凝器、高温级节流装置、供热介质出管、供热介质进管，所述高温级冷凝器与所述中间换热器相连，所述高温级冷凝器侧面设有高温级冷凝器，所述高温级冷凝器与所述中间换热器之间设有所述高温级节流装置，高温级冷凝器一端设有供热介质出管，所述高温级冷凝器另一端设有供热介质进管，所述供热介质出管及供热介质进管皆与所述低温级蓄热式冷凝器相连接。

4、进一步的，所述低温级环路与所述高温级环路通过中间换热器耦合，所述中间换热器与所述低温级蓄热式冷凝器通过制冷剂相连，所述中间换热器与所述高温级冷凝器通过供热介质相连。

5、进一步的，所述低温级蓄热式冷凝器与所述中间换热器连接方式为串联相连。

6、进一步的，热泵正常制热模式下，制冷剂流动方向从所述低温级蓄热式冷凝器流向所述中间换热器，热泵热气融霜模式下，制冷剂流动方向从所述中间换热器流向所述低温级蓄热式冷凝器。

7、进一步的，所述蓄热材料内部设有电加热器。

8、进一步的，所述低温级压缩机侧面可并联设有低温级压缩机，所述高温级冷凝器也可并联设有多台。

9、进一步的，所述高温级冷凝器侧面可并联设有高温级冷凝器，所述高温级压缩机与所述中间换热器之间可增加设有气液分离器。

10、进一步的，所述中间换热器与所述低温级节流装置之间可增加设有储液器与干燥过滤器。

11、进一步的，所述低温级蓄热式冷凝器与所述低温级节流装置可通过单向阀连接。

12、优选地，所述的低温级压缩机与高温级压缩机可选用涡旋压缩机、转子压缩机、活塞压缩机、螺杆压缩机与离心压缩机等其中一种或多种联用。

13、优选地，所述低温级蓄热式冷凝器选用壳管式换热器或套管式换热器，换热器内部不设置储液功能，进行中空设计，用于填充所述蓄热材料，所述高温级冷凝器采用与所述低温级蓄热式冷凝器相同的换热器。

14、优选地，所述蓄热材料选用石蜡、复合盐、水合盐与多元醇等其中一种或多种联用。

15、优选地，所述低温级节流装置与所述高温级节流装置可选择热力膨胀阀、电子膨胀阀与毛细管等其中一种或多种联用。

16、有益效果：本发明设计合理，结构简单稳定，实用性强，具有以下有益效果：

17、1、本发明中在复叠热泵系统中的低温级环路中增加了低温级蓄热式冷凝器，低温级蓄热式冷凝器不仅与中间换热器通过制冷剂相连，还与高温级冷凝器通过供热介质相连，形成交叉复叠式热泵系统，高、低温级环路通过中间换热器耦合的时间精准度要求大大降低，复叠热泵系统工作的稳定性得以提高；

18、2、本发明中在低温级蓄热式冷凝器内填充蓄热材料，在热泵运行过程中遭遇突然停电情况下，蓄热材料能够为低温级蓄热式冷凝器提供热量，并通过连通器同时为高温冷凝器提供热量，防止冷凝器内水冻结膨胀，造成热泵致命损毁，极大提高了防冻能力。

技术特征：

1.一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统，包括空气式双级复叠热泵，其特征在于：所述空气式双级复叠热泵包括低温级环路和高温级环路，所述低温级环路包括低温级压缩机(1)、四通阀(2)、低温级蓄热式冷凝器(3)、低温级节流装置(5)、低温级蒸发器(6)、低温级气液分离器(7)，所述低温级压缩机(1)一端与所述四通阀(2)一号阀门相连接，所述低温级压缩机(1)一侧设有所述低温级蓄热式冷凝器(3)，所述低温级蓄热式冷凝器(3)内部填充设有蓄能材料(100)，所述四通阀(2)二号阀门与所述低温级蓄热式冷凝器(3)相连接，所述低温级压缩机(1)另一侧设有所述低温级气液分离器(7)，所述四通阀(2)四号阀门与所述低温级气液分离器(7)相连接，所述低温级压缩机(1)上方设有低温级蒸发器(6)，所述低温级蒸发器(6)一端设有低温级节流装置(5)，所述四通阀(2)三号阀门与所述低温级蒸发器(6)相连接，所述低温级蓄热式冷凝器(3)一端设有中间换热器(4)，所述中间换热器(4)一侧与所述低温级节流装置(5)连接，所述中间换热器(4)另一侧设有高温级环路。

2.根据权利要求1所述的一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述高温级环路包括高温级压缩机(8)、高温级冷凝器(9)、高温级节流装置(10)、供热介质出管(11)、供热介质进管(12)，所述高温级压缩机(8)与所述中间换热器(4)相连，所述高温级压缩机(8)侧面设有高温级冷凝器(9)，所述高温级冷凝器(9)与所述中间换热器(4)之间设有所述高温级节流装置(10)，高温级冷凝器(9)一端设有供热介质出管(11)，所述高温级冷凝器(9)另一端设有供热介质进管(12)，所述供热介质出管(11)及供热介质进管(12)皆与所述低温级蓄热式冷凝器(3)相连接。

3.根据权利要求2所述的一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述低温级环路与所述高温级环路通过中间换热器(4)耦合，所述中间换热器(4)与所述低温级蓄热式冷凝器(3)通过制冷剂相连，所述中间换热器(4)与所述高温级压缩机(8)通过供热介质相连。

4.根据权利要求3所述的一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述低温级蓄热式冷凝器(3)与所述中间换热器(4)连接方式为串联相连。

5.根据权利要求4所述的一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：热泵正常制热模式下，制冷剂流动方向从所述低温级蓄热式冷凝器(3)流向所述中间换热器(4)，热泵热气融霜模式下，制冷剂流动方向从所述中间换热器(4)流向所述低温级蓄热式冷凝器(3)。

6.根据权利要求5所述的一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述蓄热材料(100)内部设有电加热器(101)。

7.根据权利要求6所述的一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述低温级压缩机(1)侧面可并联设有低温级压缩机(200)，所述高温级压缩机(8)也可并联设有多台。

8.根据权利要求7所述的一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述高温级冷凝器(9)侧面可并联设有高温级冷凝器(201)，所述高温级压缩机(8)与所述中间换热器(4)之间可增加设有气液分离器。

9.根据权利要求8所述的一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述中间换热器(4)与所述低温级节流装置(5)之间可增加设有储液器(202)与干燥过滤器(204)。

10.根据权利要求9所述的一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述低温级蓄热式冷凝器(3)与所述低温级节流装置(5)可通过单向阀(203)连接。

技术总结
本发明公开了一种蓄热防冻的交叉复叠式热泵系统，包括空气式双级复叠热泵，所述空气式双级复叠热泵包括低温级环路和高温级环路，所述低温级环路包括低温级压缩机、四通阀、低温级蓄热式冷凝器、低温级节流装置、低温级蒸发器、低温级气液分离器，所述低温级压缩机一侧设有所述低温级蓄热式冷凝器，所述低温级蓄热式冷凝器内部填充设有蓄能材料，所述低温级压缩机另一侧设有所述低温级气液分离器，所述低温级压缩机上方设有低温级蒸发器，所述低温级蒸发器一端设有低温级节流装置，所述低温级蓄热式冷凝器一端设有中间换热器所述中间换热器另一侧设有高温级环路；本发明具有工作过程中稳定性强、遭受电力故障时不易出现冻损的优点。

技术研发人员：苏树强
受保护的技术使用者：江苏蓄能谷实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15