补气型超低环温空气源热泵机组及其制热制冷运行方法技术

本发明专利技术公开了一种补气型超低环温空气源热泵机组及其制热制冷运行方法，所述机组包括主路大容量变频补气型压缩机、主路膨胀阀、室内换热器、补气路电磁阀、补气路膨胀阀、辅助膨胀阀、室外换热器、经济器、辅助小容量滚动转子压缩机和四通换向阀。本发明专利技术的补气型超低环温空气源热泵机组除了实现制冷运行外，在供暖期间实现不同室外气温的单台压缩机运行和两台压缩机补气型运行两种工作模式自动切换，在室外气温相对较高时，可单台压缩机变频运行，而在室外气温更低时，通过小容量压缩机为经济器提供外部能源，大容量压缩机补气运行，一方面提高机组运行性能，另一方面将大容量压缩机的供热能力提高32%。

Supplementary Ultra-Low Loop Temperature Air Source Heat Pump Unit and Its Heating and Refrigeration Operation Method

The invention discloses a supplementary ultra-low ring temperature air source heat pump unit and its heating and refrigeration operation method. The unit comprises a large-capacity variable-frequency supplementary air compressor, an expansion valve of the main circuit, an indoor heat exchanger, an electromagnetic valve of the supplementary air circuit, an expansion valve of the supplementary air circuit, an auxiliary expansion valve, an outdoor heat exchanger, an economizer, an auxiliary small-capacity rolling rotor compressor and a four-way reversing valve. In addition to realizing refrigeration operation, the air-supplemented ultra-low annular temperature air source heat pump unit realizes automatic switching of two working modes of single compressor operation and two compressor supplementary operation with different outdoor temperature during heating period. When the outdoor temperature is relatively high, a single compressor can be operated by frequency conversion, while when the outdoor temperature is lower, it can be lifted by a small capacity compressor as an economizer. For external energy supply, large-capacity compressor air supply operation, on the one hand, improve the performance of the unit, on the other hand, increase the heat supply capacity of large-capacity compressor by 32%.

【技术实现步骤摘要】
补气型超低环温空气源热泵机组及其制热制冷运行方法
本专利技术涉及一种补气型超低环温空气源热泵机组及其制热制冷运行方法，具体涉及一种通过热泵为经济器引入外部能源的补气型超低环温空气源热泵机组及其制热制冷运行方法。
技术介绍
目前国家积极推行“煤改清洁能源”，空气源热泵供暖逐渐在北方供暖区域应用，但由于严寒地区冬季室外气温更低，建筑负荷更大，造成热泵压缩机的工作压缩比增大，导致能效比低和制热量不足的问题，尤其是极端严寒天气，为此只能选用更大的压缩机，严重提高成本。这样，在占主导的供暖初期和末期通常室内热负荷较小，机组在供暖初期和末期长期低负荷运行，造成大马拉小车。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于低温区域，可根据室外气温高低不同机制运行的带有热泵式经济器的补气型超低环温空气源热泵机组及其制热制冷运行方法。该机组在室外气温相对较高的供暖初期和末期时，以单台压缩机机制运行；而在室外气温更低的供暖期间，通过热泵为经济器引入外部能源，以两台压缩机补气型机制运行，在大容量压缩机工作状态不变时，机组制热量可以提高32%甚至更高，满足机组在超低温环境下的制热要求。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种补气型超低环温空气源热泵机组，包括主路大容量变频补气型压缩机、主路膨胀阀、室内换热器、补气路电磁阀、补气路膨胀阀、辅助膨胀阀、室外换热器、经济器、辅助小容量滚动转子压缩机和四通换向阀，其中：所述四通换向阀的第一接口与主路大容量变频补气型压缩机的吸气口连接，四通换向阀的第二接口与室内换热器的一端连接，四通换向阀的第三接口与主路大容量变频补气型压缩机的排气口连接，四通换向阀的第四接口与室外换热器的主路一端连接；所述室内换热器的另一端接有两路支路，其中一路支路直接与补气路电磁阀的一端连接，补气路电磁阀的另一端与补气路膨胀阀的一端连接，补气路膨胀阀的另一端与经济器的第一接口连接，经济器的第二接口与主路大容量变频补气型压缩机的补气口连接；另一路支路与主路膨胀阀的一端连接，主路膨胀阀的另一端与室外换热器的主路另一端连接；所述辅助小容量滚动转子压缩机的排气口与经济器的第三接口连接，经济器的第四接口与辅助膨胀阀的一端连接，辅助膨胀阀的另一端与室外换热器的辅路一端连接，室外换热器的辅路另一端与辅助小容量滚动转子压缩机的吸气口连接。一种上述补气型超低环温空气源热泵机组的制热制冷运行方法，包括如下三种运行方法：一、制热单台压缩机运行：室外气温大于设定温度，补气路电磁阀关闭，辅助小容量滚动转子压缩机不工作，低温低压的气体制冷剂经主路大容量变频补气型压缩机压缩成高温高压的制冷剂气体，通过四通换向阀后进入室内换热器，高温高压的气体制冷剂被冷凝成高温高压的制冷剂液体，从室内换热器出来后进入主路膨胀阀变成低温低压的制冷剂液体，然后进入室外换热器，吸收室外热量变成低压气体，经过四通换向阀，最后再次被吸入主路大容量变频补气型压缩机，如此往复循环。二、制热两台压缩机补气型运行：当室外气温小于或等于设定温度，补气路电磁阀打开，辅助小容量滚动转子压缩机工作；从室内换热器出来的高温高压的制冷剂液体分为两路，一路进入主路膨胀阀，随后过程与单台压缩机运行模式一致，另一路经过补气路电磁阀进入补气路膨胀阀进行节流，随后在经济器吸收辅助循环回路液体制冷剂的热量，从而变成气体制冷剂，然后进入主路大容量变频补气型压缩机与主路吸收的气体制冷剂混合进一步被压缩成高温高压的气体制冷剂，最后进入室内换热器放热变成高温高压的制冷剂液体，如此往复循环；辅助制冷剂循环回路中，气体制冷剂在经济器放热给补气路的液体制冷剂后，经过辅助膨胀阀节流变成液体制冷剂，随后进入室外换热器吸收室外热量变成低温低压的气体制冷剂，接着进入辅助小容量滚动转子压缩机压缩成高温高压的气体制冷剂，最后再次进入经济器进行放热冷凝过程，如此往复循环。三、制冷运行：补气路电磁阀关闭，低温低压的气体制冷剂经主路大容量变频补气型压缩机压缩成高温高压的制冷剂气体，再经过四通换向阀进入室外换热器，被室外环境换热冷凝成高温高压的制冷剂液体，随后经过主路膨胀阀进行节流过程变成低温低压的制冷剂液体，然后进入室内换热器，吸收热量变成低温低压的气体制冷剂，从室内换热器出来后再次经过四通换向阀，最后再次被吸入主路大容量变频补气型压缩机，如此往复循环。相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：1、在供暖期间实现不同室外气温的单台压缩机运行和两台压缩机补气型运行两种工作模式自动切换，在室外气温相对较高时，可单台压缩机变频运行，而在室外气温更低时，通过小容量压缩机为经济器提供外部能源，大容量压缩机补气运行，一方面提高机组运行性能，另一方面将大容量压缩机的供热能力提高32%。2、经济器侧独立的制冷剂循环回路的冷凝温度较低，压缩比小，小容量压缩机设置所增加的耗功小，不但提供补气路的制冷剂所需热量以满足与主路的混合，降低过热损失，同时可以更大提高室内冷凝器的供热量。3、冬天运行时，经济器侧独立的辅助制冷剂循环回路与主路共用蒸发器，节省风机空间。附图说明图1为本专利技术补气型超低环温空气源热泵机组的结构示意图，图中：1-主路大容量变频补气型压缩机；2-室内换热器；3-主路膨胀阀；4-室外换热器；5-补气路膨胀阀；6-经济器；7-辅助膨胀阀；8-辅助小容量滚动转子压缩机；9-补气路电磁阀；10-四通换向阀。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。本专利技术提供了一种通过热泵为经济器引入外部能源的补气型超低环温空气源热泵机组，如图1所示，所述补气型超低环温空气源热泵机组包括主路大容量变频补气型压缩机1、室内换热器2、主路膨胀阀3、室外换热器4、补气路膨胀阀5、经济器6、辅助膨胀阀7、辅助小容量滚动转子压缩机8、补气路电磁阀9和四通换向阀10，其中：所述四通换向阀10的第一接口10a与主路大容量变频补气型压缩机1的吸气口连接，四通换向阀10的第二接口10b与室内换热器2的一端连接，四通换向阀10的第三接口10c与主路大容量变频补气型压缩机1的排气口连接，四通换向阀10的第四接口10d与室外换热器4的主路一端连接，且制热模式下，第一接口10a与第四接口10d连通，第二接口10b与第三接口10c连通，制冷模式下，第一接口10a与第二接口10b连通，第三接口10c与第四接口10d连通；所述室内换热器2的另一端接有两路支路，其中一路支路直接与补气路电磁阀9的一端连接，补气路电磁阀9的另一端与补气路膨胀阀5的一端连接，补气路膨胀阀5的另一端与经济器6的第一接口6a连接，经济器6的第二接口6b与主路大容量变频补气型压缩机1的补气口连接；另一路支路与主路膨胀阀3的一端连接，主路膨胀阀3的另一端与室外换热器4的主路另一端连接；所述辅助小容量滚动转子压缩机8的排气口与经济器6的第三接口6c连接，经济器6的第四接口6d与辅助膨胀阀7的一端连接，辅助膨胀阀7的另一端与室外换热器4的辅路一端连接，室外换热器4的辅路另一端与辅助小容量滚动转子压缩机8的吸气口连接。本专利技术中，所述主路大容量变频补气型压缩机1和辅助小容量滚动转子压缩机8在制热两台压缩机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种补气型超低环温空气源热泵机组，其特征在于所述机组包括主路大容量变频补气型压缩机、主路膨胀阀、室内换热器、补气路电磁阀、补气路膨胀阀、辅助膨胀阀、室外换热器、经济器、辅助小容量滚动转子压缩机和四通换向阀，其中：所述四通换向阀的第一接口与主路大容量变频补气型压缩机的吸气口连接，四通换向阀的第二接口与室内换热器的一端连接，四通换向阀的第三接口与主路大容量变频补气型压缩机的排气口连接，四通换向阀的第四接口与室外换热器的主路一端连接；所述室内换热器的另一端接有两路支路，其中一路支路直接与补气路电磁阀的一端连接，补气路电磁阀的另一端与补气路膨胀阀的一端连接，补气路膨胀阀的另一端与经济器的第一接口连接，经济器的第二接口与主路大容量变频补气型压缩机的补气口连接；另一路支路与主路膨胀阀的一端连接，主路膨胀阀的另一端与室外换热器的主路另一端连接；所述辅助小容量滚动转子压缩机的排气口与经济器的第三接口连接，经济器的第四接口与辅助膨胀阀的一端连接，辅助膨胀阀的另一端与室外换热器的辅路一端连接，室外换热器的辅路另一端与辅助小容量滚动转子压缩机的吸气口连接。

【技术特征摘要】
1.一种补气型超低环温空气源热泵机组，其特征在于所述机组包括主路大容量变频补气型压缩机、主路膨胀阀、室内换热器、补气路电磁阀、补气路膨胀阀、辅助膨胀阀、室外换热器、经济器、辅助小容量滚动转子压缩机和四通换向阀，其中：所述四通换向阀的第一接口与主路大容量变频补气型压缩机的吸气口连接，四通换向阀的第二接口与室内换热器的一端连接，四通换向阀的第三接口与主路大容量变频补气型压缩机的排气口连接，四通换向阀的第四接口与室外换热器的主路一端连接；所述室内换热器的另一端接有两路支路，其中一路支路直接与补气路电磁阀的一端连接，补气路电磁阀的另一端与补气路膨胀阀的一端连接，补气路膨胀阀的另一端与经济器的第一接口连接，经济器的第二接口与主路大容量变频补气型压缩机的补气口连接；另一路支路与主路膨胀阀的一端连接，主路膨胀阀的另一端与室外换热器的主路另一端连接；所述辅助小容量滚动转子压缩机的排气口与经济器的第三接口连接，经济器的第四接口与辅助膨胀阀的一端连接，辅助膨胀阀的另一端与室外换热器的辅路一端连接，室外换热器的辅路另一端与辅助小容量滚动转子压缩机的吸气口连接。2.根据权利要求1所述的补气型超低环温空气源热泵机组，其特征在于所述机组制热模式下，四通换向阀的第一接口与第四接口连通，第二接口与第三接口连通；制冷模式下，四通换向阀的第一接口与第二接口连通，第三接口与第四接口连通。3.根据权利要求1所述的补气型超低环温空气源热泵机组，其特征在于所述主路大容量变频补气型压缩机和辅助小容量滚动转子压缩机的制热量比值在3~5之间。4.根据权利要求1所述的补气型超低环温空气源热泵机组，其特征在于所述主路膨胀阀、补气路膨胀阀以及辅助膨胀阀均为热力膨胀阀、节流孔板、毛细管、电子膨胀阀的任意一种。5.一种权利要求1-4任一权利要求所述的补气型超低环温空气源热泵机组的制热运行方法，其特征在于所述制热运行方法为制热单台压缩机运行方式，具体运行方式如下：室外气温大于设定温度，补气路电磁阀关闭，辅助小容量滚动转子压缩机不工作，...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪龙，姚杨，周超辉，王吉进，魏文哲，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23