空氣能雙級熱泵空調系統的制作方法

本實用新型涉及使用熱泵為住宅或區域供熱系統，特別是涉及一種利用空氣能的熱泵空調系統。

背景技術：

目前在寒冷地區或嚴寒地區,農村自采暖方式多為土炕燒木材、土暖氣燒煤傳統的燃燒供暖方式，室內溫度局部高、整體舒適性差、需要定時加煤、除煤渣，而且家家冒黑煙環境污染較重。城鎮住宅小區也有采用燃氣壁掛爐供暖的用戶，但世界天然氣資源短缺，同時大量天然氣燃燒也帶來環境污染的問題。而在夏熱冬冷的地區，例如中國的長江中下游、華南及西南等地區大多數用戶采用普通分體空調供暖，冬季多以電輔助工作為主，電耗大、供暖效果一般。

近幾年新興起的低溫空氣源熱泵，多采用蒸汽噴焓等壓縮機改良技術，解決低溫條件下持續供熱問題，但冬季室外低溫蒸發器需采用電棒除霜。又因目前蒸汽噴焓壓縮機供應商少，產品供應緊張、機組成本高，且機組供應為熱水，冬季存在防凍問題。

技術實現要素：

本實用新型目的在于解決在環境溫度低的條件下，空氣能熱泵不能正常供暖的難題，而提供一種供暖效果好、價格低廉、節能、安裝方便，防凍的空氣能雙級熱泵空調系統。

為實現上述目的，本申請采用以下技術方案：

一種空氣能雙級熱泵空調系統，包括：由室外低溫蒸發器、儲液罐、低溫壓縮機、室內低溫冷凝器、換熱器的第一路和第一膨脹閥依次連接組成的第一回路，還包括：由高溫壓縮機、室內高溫冷凝器、第二膨脹閥和換熱器的第二路依次相連組成的第二回路，在高溫壓縮機和室內高溫冷凝器之間裝有緩沖罐，一個室內低溫冷凝器和一個室內高溫冷凝器組成第一組室內冷凝器。

本實用新型空氣能雙級熱泵空調系統，其中：在室外低溫蒸發器、室內低溫冷凝器、低溫壓縮機和儲液罐之間裝有二位四通換向閥，二位四通換向閥的a口與室外低溫蒸發器的出口相連，二位四通換向閥的b口與室內低溫冷凝器的進口相連，二位四通換向閥的c口與低溫壓縮機出口相連，二位四通換向閥的d口與儲液罐相連。

本實用新型空氣能雙級熱泵空調系統，其中：還包括與所述第一組室內冷凝器并聯的第二組室內冷凝器。

本實用新型空氣能雙級熱泵空調系統，其中：在2個室內低溫冷凝器與二位四通換向閥的b口之間分別裝有一個電磁閥；在2個室內高溫冷凝器與高溫壓縮機之間分別裝有一個電磁閥，在2個室內高溫冷凝器與第二膨脹閥之間分別裝有一個單向閥。

本實用新型空氣能雙級熱泵空調系統，其中：所述室內低溫冷凝器、室內高溫冷凝器和室外低溫蒸發器上均裝有風機。

一種空氣能雙級熱泵空調系統，包括：由第一壓縮機、室內冷凝器、第一膨脹閥、室外第一蒸發器、換熱器的第一路和儲液罐依次連接組成的第一回路，還包括：由第二壓縮機、換熱器的第二路、第二膨脹閥、室外第二蒸發器依次相連組成的第二回路，在第二壓縮機和換熱器的第二路之間還裝有緩沖罐。

本實用新型空氣能雙級熱泵空調系統，其中：它還包括：小換熱器，它裝在第二壓縮機、換熱器、第二膨脹閥和室外第二蒸發器之間，所述第二壓縮機、換熱器的第二路、小換熱器的第一路、第二膨脹閥、室外第二蒸發器和小換熱器的第二路依次相連。

本實用新型空氣能雙級熱泵空調系統，其中：所述室內冷凝器、室外第一蒸發器和室外第二蒸發器上均裝有風機。

本實用新型空氣能雙級熱泵空調系統，解決了環境溫度低的條件下空氣能熱泵不能正常供暖的難題。本實用新型空氣能雙級熱泵空調系統采用雙機壓縮工作方式，室外環境溫度高時啟動一個壓縮機工作，低溫供暖；室外環境溫度低時啟動2個壓縮機工作，提高冷凝溫度即室內送風溫度，即滿足了采暖要求，又降低了能耗。將一個室內低溫冷凝器和一個室內高溫冷凝器裝配成一個能量釋放模塊、組成一組室內冷凝器，安裝維修簡單、分房間使用方便；該空調系統運轉沒有水路、不怕凍更安全可靠。

本實用新型空氣能雙級熱泵空調系統與現有的空氣能單級熱泵相比，還具有以下特點：

1、室外低溫蒸發器采用增加片距防止結霜，可將蒸發器片距加大至6～7mm；

2、低溫壓縮機吸入口設有儲液罐實現氣液分離提高壓縮機效率；

3、高溫壓縮機排氣口設有緩沖罐平衡冷媒量；

4、室內能并聯一個及以上室內冷凝器實現一拖多系統產品；

5、系統產品設有各溫度控制點能判斷啟動1個壓縮機還是2個壓縮機，實現全自動運行。

附圖說明

圖1為本實用新型空氣能雙級熱泵空調系統第一實施例示意圖；

圖2為本實用新型空氣能雙級熱泵空調系統第二實施例示意圖；

圖3為本實用新型空氣能雙級熱泵空調系統第三實施例示意圖；

圖4為本實用新型空氣能雙級熱泵空調系統第四實施例示意圖；

圖5為換熱器的結構示意圖。

換熱器3右側標注為A的回路為換熱器3的第一路，換熱器3左側標注為B的回路為換熱器3的第二路。

在圖1至圖3中，標號1為低溫壓縮機；標號2為室內低溫冷凝器；標號3為換熱器；標號4為第一膨脹閥；標號5為室外低溫蒸發器；標號6為高溫壓縮機；標號7為第二膨脹閥；標號8為儲液罐；標號9為緩沖罐；標號10為室內高溫冷凝器；標號11為二位四通換向閥；標號12為單向閥；標號13為電磁閥；標號14為風機；在圖4中，標號15為室外第一蒸發器；標號16為小換熱器；標號17為第一壓縮機；標號18為第二壓縮機；標號19為室外第二蒸發器。

具體實施方式

第一實施例

如圖1所示，空氣能雙級熱泵空調系統包括：室外低溫蒸發器5、儲液罐8、低溫壓縮機1、室內低溫冷凝器2、換熱器3、第一膨脹閥4、高溫壓縮機6、室內高溫冷凝器10和第二膨脹閥7。室外低溫蒸發器5、儲液罐8、低溫壓縮機1、室內低溫冷凝器2、換熱器3的第一路和第一膨脹閥4依次連接組成第一回路，高溫壓縮機6、室內高溫冷凝器10、第二膨脹閥7和換熱器3的第二路依次相連組成第二回路，在高溫壓縮機6和室內高溫冷凝器10之間還裝有緩沖罐9；一個室內低溫冷凝器2和一個室內高溫冷凝器10裝配成一個能量釋放模塊組成一組室內冷凝器，用于向一個空間提供能量，室內高溫冷凝器10、室內低溫冷凝器2和室外低溫蒸發器5上均設有風機14。如圖5所示，換熱器3右側回路為換熱器3的第一路，換熱器3左側回路為換熱器3的第二路，

何時需要啟動高溫壓縮機6為居室提供更高的溫度，可根據人們自己對環境溫度的要求來決定。

通常，室外溫度在0℃以上時，啟動低溫壓縮機1，由低溫壓縮機1排出的高溫高壓制冷劑蒸汽，流入室內低溫冷凝器(室內空氣換熱器)2，制冷劑蒸汽冷凝時放出的潛熱，將室內空氣加熱，達到室內取暖目的。冷凝后的液態制冷劑，流過換熱器3的第一路和第一膨脹閥4進入室外低溫蒸發器5，吸收室外空氣能的熱量而蒸發，蒸發后的蒸汽經過儲液罐8氣液分離后被低溫壓縮機1吸入，完成制熱循環。

室外溫度低于0℃時，在啟動低溫壓縮機1的同時啟動高溫壓縮機6。由低溫壓縮機1排出的高溫高壓制冷劑蒸汽，流過室內低溫冷凝器2，此時室內低溫冷凝器2上的風機14不啟動，制冷劑蒸汽在換熱器3與高溫壓縮機6冷媒換熱，冷凝放出潛熱，供給高溫壓縮機6冷媒熱量使其蒸發。冷凝后的液態制冷劑，流過換熱器3第一路和第一膨脹閥4進入室外低溫蒸發器5，吸收室外空氣能的熱量而蒸發，蒸發后的蒸汽經過儲液罐8氣液分離后被低溫壓縮機1吸入，完成低溫壓縮機1制熱熱源供給循環。

高溫壓縮機6冷媒在換熱器3吸收熱量蒸發，蒸發后的低溫低壓蒸汽被高溫壓縮機6吸入，經高溫壓縮機6壓縮排出高溫高壓制冷劑蒸汽，流入室內高溫冷凝器(室內側空氣換熱器)10，制冷劑蒸汽冷凝時放出潛熱，此時室內高溫冷凝器(室內側空氣換熱器)10的溫度可達70℃左右，將室內空氣加熱，達到室內取暖目的。冷凝放熱后的液態制冷劑，經過第二膨脹閥7進入換熱器3的第二路，吸收低溫壓縮機1供給的熱量而蒸發，完成高溫壓縮機6制熱熱源供給循環。

第二實施例

如圖2所示，第二實施例與第一實施例基本相同，相同部分不再贅述，所不同的在于：在室外低溫蒸發器5、室內低溫冷凝器2、低溫壓縮機1和儲液罐8之間裝有二位四通換向閥11，二位四通換向閥11的a口與室外低溫蒸發器5的出口相連，二位四通換向閥11的b口與室內低溫冷凝器2的進口相連，二位四通換向閥11的c口與低溫壓縮機1的出口相連，二位四通換向閥11的d口與儲液罐8相連。由低溫壓縮機1、二位四通換向閥11的c口、二位四通換向閥11的b口、室內低溫冷凝器2、換熱器3的第一路、第一膨脹閥4、室外低溫蒸發器5、二位四通換向閥11的a口、二位四通換向閥11的d口和儲液罐8依次連接組成第一回路。

冬季采暖時，第二實施例的制熱原理與第一實施例的制熱原理相同。

夏季，需要制冷時，二位四通換向閥11換向，其a口與c口相通，b口與d口相通。制冷原理如下：

由低溫壓縮機1排出的高壓蒸汽，經二位四通換向閥11的c口和二位四通換向閥11的a口后，進入室外低溫蒸發器5(此時，蒸發器起冷凝器作用)，向四周空氣排放熱量而冷凝，制冷劑蒸汽被冷凝成液體，經第一膨脹閥4和換熱器3的第一路進入室內低溫冷凝器(蒸發器)2，并在蒸發器中吸熱，將室內空氣冷卻，蒸發后的制冷劑蒸汽，經二位四通換向閥11的b口、二位四通換向閥11的d口進入儲液罐8進行氣液分離后，被低溫壓縮機1吸入，這樣周而復始，實現制冷循環。

第三實施例

如圖3所示，第三實施例與第二實施例基本相同。不同之處在于：室內冷凝器為二組。即室內高溫冷凝器10和室內低溫冷凝器2分別有2個，2個室內高溫冷凝器10相互并聯，2個室內低溫冷凝器2相互并聯。該實施方式可實現同時向二個房間供暖。在2個室內低溫冷凝器2與二位四通換向閥11的b口之間分別裝有一個電磁閥13，在2個室內高溫冷凝器10與高溫壓縮機6之間分別裝有一個電磁閥13，在2個室內高溫冷凝器10與第二膨脹閥7之間分別裝有一個單向閥12。

第三實施例的制熱、制冷原理與第二實施例的制熱、制冷原理基本相同。不同之處在于室內并聯兩個室內低溫冷凝器2和室內高溫冷凝器10，裝在連接管上的電磁閥13與室內低溫冷凝器2和室內高溫冷凝器10內的風機14聯動開啟切換各房間的供熱狀態，同時設有的單向閥12確保冷媒量的平衡。

實施例4

如圖4所示，空氣能雙級熱泵空調系統,包括：室外第一蒸發器15、儲液罐8、第一壓縮機17、室內冷凝器20、換熱器3、第一膨脹閥4、第二壓縮機18、室外第二蒸發器19、小換熱器16和第二膨脹閥7。第一壓縮機17、室內冷凝器20、第一膨脹閥4、室外第一蒸發器15、換熱器3的第一路和儲液罐8依次連接組成第一回路；第二壓縮機18、換熱器3的第二路、小換熱器16的第一路(位于小換熱器下面的一路)、第二膨脹閥7、室外第二蒸發器19和小換熱器16的第二路(位于小換熱器上面的一路)依次相連組成第二回路。在第二壓縮機18和換熱器3的第二路之間裝有緩沖罐9。

第四實施例的制熱、制冷原理與第一實施例的制熱原理基本相同，所不同在于室外設置二個蒸發器，即室外第一蒸發器15和室外第二蒸發器19，增加了蒸發器面積，冷媒流過第一膨脹閥4后,再經過室外第一蒸發器15進入換熱器3的第一路，將熱量傳遞給第二壓縮機的冷媒，提高第二壓縮機的入口溫度，以吸收更多的空氣能，提高機組效率。

一般情況下，室外溫度在0℃以上時，第一壓縮機17啟動，由第一壓縮機17排出的高溫高壓制冷劑蒸汽，流入室內冷凝器20進行室內空氣換熱，制冷劑蒸汽冷凝時放出的潛熱，將室內空氣加熱，達到取暖目的。冷凝后的液態制冷劑，流過第一膨脹閥4進入室外第一蒸發器15，吸收室外空氣能的熱量而蒸發，蒸發后的蒸汽經過換熱器3的第一路和儲液罐8氣液分離后被第一壓縮機17吸入，再壓縮升溫，完成制熱循環。

室外溫度低于0℃時，在第一壓縮機17啟動的同時第二壓縮機18也啟動。第二壓縮機18排出的高溫高壓制冷劑蒸汽，流過換熱器3的第二路釋放大量潛熱給流經第一路的制冷劑，再流經小換熱器16的第一路釋放部份潛熱給流過小換熱器16第二路的制冷劑，冷凝成液態制冷劑后，流過第二膨脹閥7進入室外第二蒸發器19，吸收室外空氣能的熱量而蒸發，蒸發后的蒸汽經過小換熱器16的第二路提高回汽溫度，被第二壓縮機18吸入，完成第二壓縮機18制熱熱源供給循環。第一壓縮機17系統冷媒在換熱器3吸收大量熱量蒸發，蒸發后的低溫低壓蒸汽經過儲液罐8氣液分離后被第一壓縮機17吸入，壓縮做功后排出的高溫高壓制冷劑蒸汽，流入室內冷凝器20放熱，將室內空氣加熱，達到室內取暖目的。冷凝放熱后的液態制冷劑，經過第一膨脹閥4進入室外第一蒸發器15吸熱，再經換熱器3的第一路吸收第二壓縮機18供給的熱量進入儲液罐8氣液分離后被第一壓縮機17吸入，完成第一壓縮機15制熱熱源供給循環。這樣設計的目的是為了吸收外界更多的能量來向室內冷凝器(室內側空氣換熱器)20供熱。