本發(fā)明涉及熱泵空調(diào)，具體涉及一種復(fù)疊式低溫空氣源熱泵機(jī)組及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、常規(guī)空氣源熱泵裝置，采用單級壓縮的方式，其制熱能力和能效比隨室外氣溫的下降及水箱水溫的升高而降低。一般地，環(huán)境溫度越低，對熱量的需求越大，而單級壓縮熱泵在環(huán)境溫度下降時制熱量衰減嚴(yán)重，壓縮機(jī)排氣溫度升高，熱泵裝置不能正常運行，在環(huán)境溫度低至-20℃時甚至不能正常啟動。對單級壓縮熱泵而言，提高熱水溫度會導(dǎo)致冷凝壓力升高、壓縮比增大、壓縮機(jī)容積效率降低、制熱量減小、制熱性能系數(shù)降低等不利影響，過高的冷凝溫度還會導(dǎo)致排氣溫度過高、排氣壓力過高、潤滑油失效等問題，嚴(yán)重影響機(jī)組安全正常的運行。

2、目前，為增大冷凝器和蒸發(fā)器之間溫差的循環(huán)方式，采用帶有中間冷卻器的多級壓縮制冷循環(huán)和復(fù)疊循環(huán)。復(fù)疊式空氣源熱泵循環(huán)的優(yōu)點為：采用單級循環(huán)與復(fù)疊循環(huán)相結(jié)合的空氣源熱泵，在室外氣溫很低的條件下，按復(fù)疊循環(huán)方式制熱仍能達(dá)到壓縮比小、排氣溫度低、制熱量高的要求。在低溫條件下，以復(fù)疊循環(huán)方式運行比單級運行的能量利用效率更高。

3、然而，現(xiàn)有的復(fù)疊式空氣源機(jī)組存在如下缺陷：（1）機(jī)組只具備制熱功能，無法實現(xiàn)制冷功能；（2）冬季制熱化霜時，通過低溫級和高溫級系統(tǒng)經(jīng)四通閥轉(zhuǎn)換實現(xiàn)翅片盤管化霜，存在化霜效果差、制熱系統(tǒng)穩(wěn)定性差等缺點，長期運行的可靠性難以保證。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種同時具備制熱和制冷功能、大幅提升化霜效果、保證長期可靠運行的復(fù)疊式低溫空氣源熱泵機(jī)組及其控制方法。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種復(fù)疊式低溫空氣源熱泵機(jī)組，由低溫環(huán)路和高溫環(huán)路組成，低溫環(huán)路和高溫環(huán)路通過中間換熱器交換熱量，所述低溫環(huán)路還包括低溫級壓縮機(jī)、四通閥、第一單向閥、第二單向閥、第三單向閥、儲液器、經(jīng)濟(jì)器、第一電子膨脹閥、第二電子膨脹閥、第四電子膨脹閥、翅片盤管、低溫級氣液分離器，所述低溫級壓縮機(jī)排氣口與四通閥d口相連，四通閥c口與翅片盤管氣側(cè)接口相連，四通閥s口與低溫級氣液分離器入口相連，四通閥e口分別與中間換熱器a口、第三單向閥出口相連，所述翅片盤管液側(cè)接口分別與第二單向閥入口、第一電子膨脹閥相連，所述儲液器入口分別與第一單向閥出口、第二單向閥出口相連，儲液器出口與經(jīng)濟(jì)器a口相連，所述經(jīng)濟(jì)器b口分別與第一電子膨脹閥、第二電子膨脹閥、第四電子膨脹閥相連，經(jīng)濟(jì)器c口與低溫級壓縮機(jī)補(bǔ)氣口相連，經(jīng)濟(jì)器d口與第二電子膨脹閥相連，所述低溫級氣液分離器出口與低溫級壓縮機(jī)吸氣口相連；

4、所述高溫環(huán)路還包括高溫級壓縮機(jī)、水側(cè)換熱器、第三電子膨脹閥、高溫級氣液分離器，所述高溫級壓縮機(jī)排氣口與水側(cè)換熱器a口相連，高溫級壓縮機(jī)吸氣口與高溫級氣液分離器出口相連，所述水側(cè)換熱器b口與第三電子膨脹閥相連，水側(cè)換熱器cd通道作為制冷劑通道；

5、所述中間換熱器a口分別與四通閥e口、第三單向閥出口相連，中間換熱器b口與第一單向閥入口相連，中間換熱器c口與高溫級氣液分離器入口相連，中間換熱器d口與第三電子膨脹閥相連。

6、進(jìn)一步地，所述水側(cè)換熱器的氟側(cè)內(nèi)部為若干獨立的換熱空間，分別連通低溫環(huán)路和高溫環(huán)路。

7、進(jìn)一步地，所述中間換熱器內(nèi)部為若干獨立的換熱空間，分別連通低溫環(huán)路和高溫環(huán)路。

8、進(jìn)一步地，所述中間換熱器可為板式換熱器或套管換熱器或殼管式換熱器。

9、進(jìn)一步地，所述低溫級壓縮機(jī)或高溫級壓縮機(jī)可為渦旋式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)或離心式壓縮機(jī)。

10、一種復(fù)疊式低溫空氣源熱泵機(jī)組的控制方法，當(dāng)機(jī)組處于制熱模式運行時，所述低溫級壓縮機(jī)出口的高溫高壓氣體經(jīng)四通閥導(dǎo)流進(jìn)入中間換熱器a口，在中間換熱器內(nèi)與高溫級制冷劑換熱后冷凝成高壓中溫液態(tài)制冷劑從b口流出，依次通過第一單向閥、儲液器并流入經(jīng)濟(jì)器增加過冷度后經(jīng)第一電子膨脹閥節(jié)流成低溫低壓氣液兩相制冷劑進(jìn)入翅片盤管，從空氣中蒸發(fā)吸熱成低溫低壓氣態(tài)制冷劑后流經(jīng)四通閥、低溫級氣液分離器回到低溫級壓縮機(jī)吸氣口；與此同時，所述高溫級壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)入水側(cè)換熱器，將熱量排放給用戶側(cè)熱水后冷凝成高壓液態(tài)制冷劑再經(jīng)第三電子膨脹閥節(jié)流進(jìn)入中間換熱器，從低溫級制冷劑中蒸發(fā)吸熱成低溫低壓氣態(tài)制冷劑后流經(jīng)高溫級氣液分離器回到高溫級壓縮機(jī)吸氣口，往復(fù)循環(huán)；

11、當(dāng)機(jī)組處于制冷模式運行時，所述低溫級壓縮機(jī)出口的高溫高壓氣體經(jīng)四通閥導(dǎo)流進(jìn)入翅片盤管將熱量釋放給大氣后冷凝成高壓中溫液態(tài)制冷劑，然后依次通過第二單向閥、儲液器并流入經(jīng)濟(jì)器增加過冷度后經(jīng)第四電子膨脹閥節(jié)流成低溫低壓氣液兩相制冷劑，再進(jìn)入水側(cè)換熱器從用戶側(cè)冷凍水中吸熱蒸發(fā)成低溫低壓氣態(tài)制冷劑，最后依次流經(jīng)第三單向閥、四通閥、低溫級氣液分離器回到壓縮機(jī)吸氣口；

12、當(dāng)機(jī)組處于化霜模式運行時，所述低溫級壓縮機(jī)出口的高溫高壓氣體經(jīng)四通閥導(dǎo)流進(jìn)入翅片盤管進(jìn)行熱氣化霜，制冷劑冷凝成高壓液態(tài)后依次通過第二單向閥、儲液器、經(jīng)濟(jì)器再經(jīng)第四電子膨脹閥節(jié)流進(jìn)入水側(cè)換熱器，從用戶熱水中蒸發(fā)吸熱成低溫低壓氣態(tài)制冷劑，最后依次流經(jīng)第三單向閥、四通閥、低溫級氣液分離器回到壓縮機(jī)吸氣口。

13、進(jìn)一步地，當(dāng)機(jī)組處于制熱模式或制冷模式運行時，在經(jīng)濟(jì)器主路出口b處的部分高壓液態(tài)制冷劑被分流至第二電子膨脹閥節(jié)流成低溫低壓氣液兩相制冷劑，再在經(jīng)濟(jì)器內(nèi)從主路液態(tài)制冷劑中吸熱蒸發(fā)成中壓氣態(tài)制冷劑后回到低溫級壓縮機(jī)補(bǔ)氣口。

14、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

15、本發(fā)明一種復(fù)疊式低溫空氣源熱泵機(jī)組及其控制方法，同時具備制熱和制冷功能，低溫級制冷系統(tǒng)在化霜時從熱水中吸熱，大幅提升化霜效果，保證長期可靠運行。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)疊式低溫空氣源熱泵機(jī)組，由低溫環(huán)路和高溫環(huán)路組成，低溫環(huán)路和高溫環(huán)路通過中間換熱器交換熱量，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)疊式低溫空氣源熱泵機(jī)組，其特征在于：所述水側(cè)換熱器的氟側(cè)內(nèi)部為若干獨立的換熱空間，分別連通低溫環(huán)路和高溫環(huán)路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)疊式低溫空氣源熱泵機(jī)組，其特征在于：所述中間換熱器內(nèi)部為若干獨立的換熱空間，分別連通低溫環(huán)路和高溫環(huán)路。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種復(fù)疊式低溫空氣源熱泵機(jī)組，其特征在于：所述中間換熱器可為板式換熱器或套管換熱器或殼管式換熱器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)疊式低溫空氣源熱泵機(jī)組，其特征在于：所述低溫級壓縮機(jī)或高溫級壓縮機(jī)可為渦旋式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)或離心式壓縮機(jī)。

6.一種復(fù)疊式低溫空氣源熱泵機(jī)組的控制方法，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種復(fù)疊式低溫空氣源熱泵機(jī)組的控制方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種復(fù)疊式低溫空氣源熱泵機(jī)組，由低溫環(huán)路和高溫環(huán)路組成，低溫環(huán)路和高溫環(huán)路通過中間換熱器交換熱量，可同時實現(xiàn)制熱和制冷功能，大幅提升化霜效果，保證裝置的長期可靠運行。

技術(shù)研發(fā)人員：經(jīng)武輝,章立標(biāo),唐進(jìn)軍,袁黎明,嚴(yán)冬君
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江國祥股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22