本實用新型涉及熱泵制熱循環技術，尤其涉及實現一種運行于極低環境溫度（-15℃以下）下的以四通閥換向除霜的復疊式CO2熱泵及復疊式CO2熱泵除霜方法。
背景技術：
由于CO2是少數幾種對環境幾無破壞作用的天然制冷劑，因而，基于其獨特的熱物理性質而開展的CO2熱泵技術的研究成為制冷空調行業的熱門課題。現今雖有不少CO2熱泵技術的應用案列，但受限于一些技術條件，離廣泛的商業還有很長的一段距離，其中典型的技術難點就是CO2系統除霜問題。現有的CO2熱泵系統除霜方式，如蒸汽旁通、電加熱等除霜效率低下，特別是當熱泵在極低環境溫度運行時，這些傳統的除霜方式效果極差。對于運行壓差較小的常規冷媒系統，可以通過四通閥換向來化霜，但對于壓差高達4Mpa數量級的CO2系統，四通閥換向是無法實現的，一方面對四通閥的機械耐壓能力要求非常高，現今幾乎沒有類似產品，另一方因四通閥換向而導致的蒸發器與冷凝器的角色的互換會對系統穩定運行產生影響。因此，充分利用常規冷媒系統成熟的四通閥換向除霜技術，克服了CO2熱泵系統無法以四通閥換向方式除霜以及蒸汽旁通、電加熱等除霜方式效率低下的缺陷顯得尤為重要。
技術實現要素：
本實用新型要解決的技術問題是現有CO2熱泵系統無法以四通閥換向方式除霜以及蒸汽旁通、電加熱等除霜方式效率低下的缺陷，提供一種以四通閥換向除霜的復疊式CO2熱泵，確保CO2熱泵系統在極低環境溫度下的可靠運行。
為達到上述目的，本實用新型的以四通閥換向除霜的復疊式CO2熱泵包括：
第一壓縮機、四通閥、換熱器、第一節流閥、第二節流閥、第三節流閥、蒸發冷凝器、第一截止閥、第二截止閥、空氣源換熱器、第二壓縮機，所述的換熱器具有常規冷媒通道、熱水通道，所述的蒸發冷凝器具有常規冷媒通道、CO2通道，所述的空氣源換熱器具有常規冷媒通道、CO2通道；
所述的第二壓縮機、蒸發冷凝器的CO2通道、第二節流閥、空氣源換熱器的CO2通道依次經管路連接構成低溫級的CO2循環回路；
所述的第一壓縮機、四通閥、換熱器的常規冷媒通道、第一節流閥、蒸發冷凝器的常規冷媒通道依次經管路連接構成高溫級的常規冷媒循環回路，所述的第一截止閥配置在所述蒸發冷凝器的常規冷媒通道所在的管路上用以關閉或者開啟所述蒸發冷凝器的常規冷媒通道；所述空氣源換熱器的常規冷媒通道的兩端分別通過管路連接至所述蒸發冷凝器的常規冷媒通道與四通閥之間、所述換熱器的常規冷媒通道與第一節流閥之間且連接至所述換熱器的常規冷媒通道與第一節流閥之間的管路上設有第三節流閥，所述的第二截止閥配置所述空氣源換熱器的常規冷媒通道所在的管路上用以關閉或者開啟所述空氣源換熱器的常規冷媒通道；
所述換熱器的常規冷媒通道、空氣源換熱器的常規冷媒通道通過所述四通閥的換向互換作為蒸發器、冷凝器。
優選的，所述的換熱器的熱水通道與一熱水需求側連接，通過所述四通閥調節所述常規冷媒循環回路以制熱工況運行或反向從所述熱水需求側吸取熱量來為所述空氣源換熱器除霜。所述常規冷媒循環回路的制冷劑為R417A、R134a、R410A、R407c中的一種。
本實用新型的熱泵系統包括低溫級的CO2循環回路及高溫級的常規冷媒循環回路，可工作于制熱循環工況和除霜運行工況，根據室外環境溫度的不同，系統選擇以單制熱循環或復疊制熱循環方式運行。需除霜時控制四通閥換向使換熱器以蒸發器的形式運行、空氣源換熱器以冷凝器的形式運行，從而除掉空氣源換熱器表面所結的霜。
本實用新型可顯著減少復疊式CO2熱泵的除霜時間和提高系統除霜效率，為熱泵系統在極低環境溫度下的可靠運行提供了技術保證。
附圖說明
圖1為本實用新型以四通閥換向除霜的復疊式CO2熱泵的系統原理圖；
圖中標號說明：1-第一壓縮機，2-四通閥，3-換熱器，41-第一節流閥，42-第二節流閥，43-第三節流閥，5-蒸發冷凝器，61-第一截止閥，62-第二截止閥，7-空氣源換熱器，8- 第二壓縮機，9-熱水需求側。
具體實施方式
以下結合說明書附圖對本實用新型做進一步說明。
本實用新型的以四通閥換向除霜的復疊式CO2熱泵，如圖1所示，其包括：
第一壓縮機1、四通閥2、換熱器3、第一節流閥41、第二節流閥42、第三節流閥43、蒸發冷凝器5、第一截止閥61、第二截止閥62、空氣源換熱器7、第二壓縮機8，的換熱器3具有常規冷媒通道、熱水通道，蒸發冷凝器5具有常規冷媒通道、CO2通道，空氣源換熱器7具有常規冷媒通道、CO2通道；
第二壓縮機8、蒸發冷凝器5的CO2通道、第二節流閥42、空氣源換熱器7的CO2通道依次經管路連接構成低溫級的CO2循環回路；
第一壓縮機1、四通閥2、換熱器3的常規冷媒通道、第一節流閥41、蒸發冷凝器5的常規冷媒通道依次經管路連接構成高溫級的常規冷媒循環回路，第一截止閥61配置在蒸發冷凝器5的常規冷媒通道所在的管路上用以關閉或者開啟蒸發冷凝器5的常規冷媒通道；空氣源換熱器7的常規冷媒通道的兩端分別通過管路連接至蒸發冷凝器5的常規冷媒通道與四通閥2之間、換熱器3的常規冷媒通道與第一節流閥41之間且連接至換熱器3的常規冷媒通道與第一節流閥41之間的管路上設有第三節流閥43，第二截止閥62配置空氣源換熱器7的常規冷媒通道所在的管路上用以關閉或者開啟空氣源換熱器7的常規冷媒通道；
換熱器3的常規冷媒通道、空氣源換熱器7的常規冷媒通道通過四通閥2的換向互換作為蒸發器、冷凝器。
第一節流閥41用于調節制熱循環工況，第三節流閥43用于調節除霜運行工況和較高室溫條件下單制熱循環工況，以區別系統不同運行形式下所需節流閥選型的不同。
換熱器3的熱水通道與一熱水需求側9連接，通過四通閥2調節常規冷媒循環回路以制熱工況運行或反向從熱水需求側9吸取熱量來為空氣源換熱器7除霜。常規冷媒循環回路的制冷劑為R417A、R134a、R410A、R407c中的一種。
本實用新型的以四通閥換向除霜的復疊式CO2熱泵按照下述方式工作：
在較低環境溫度時（如當控制系統檢測到環境溫度高于-5oC時），開啟第一截止閥61，啟動第一壓縮機1、第二壓縮機8，關閉第二截止閥62，由第二壓縮機8、蒸發冷凝器5的CO2通道、第二節流閥42、空氣源換熱器7的CO2通道構成低溫級的CO2循環回路，由第一壓縮機1、四通閥2、換熱器3的常規冷媒通道、第一節流閥41、蒸發冷凝器5的常規冷媒通道構成高溫級的常規冷媒循環回路，系統以低溫級的CO2循環回路與高溫級的常規冷媒循環回路復疊的制熱循環方式運行；
在較高室外溫度時（如當控制系統檢測到環境溫度低于-5oC時），關閉第一截止閥61、第二壓縮機8，開啟第二截止閥62，由第一壓縮機1、四通閥2、換熱器3的常規冷媒通道、第三節流閥43、空氣源換熱器7的常規冷媒通道構成高溫級的常規冷媒循環回路，系統僅以高溫級的常規冷媒循環回路運行；
當空氣源換熱器7達到除霜要求時（通過控制系統檢測），關閉第一截止閥61，關閉第二壓縮機8，開啟第二截止閥62，控制四通閥2換向，由第一壓縮機1、四通閥2、空氣源換熱器7的常規冷媒通道、第三節流閥43、換熱器3的常規冷媒通道構成除霜制熱循環回路，使得換熱器3的常規冷媒通道以蒸發器的形式運行，空氣源換熱器7的常規冷媒通道以冷凝器的形式運行，從而除掉空氣源換熱器7表面所結的霜。
盡管以上內容結合附圖對本實用新型進行了描述，但本實用新型不僅局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而非限制性的，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對上述實施示例的技術方案進行修改，因而凡在本實用新型宗旨下所作的任何修改、等同變換等，都屬于本實用新型的保護范圍之內。