一种多功能热泵系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多功能热泵系统，旨在提供一种适用于小型热泵系统，由多个热泵模块拼接而成的能实现多种循环的热泵系统。包括第一热泵单元和第二热泵单元，第一热泵单元和第二热泵单元分别包括多个结构相同的热泵模块；每个热泵模块包括制冷压缩机、室外换热器、室内换热器、四通换向阀、膨胀阀、单向阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门，本发明专利技术在夏季供冷与冬季供热时都能实现多种形式的热气旁通循环，且在冬季供热时又可实现采用热气旁通为室内换热器除霜，结构简单，能效比高。

A Multifunctional Heat Pump System

The invention discloses a multi-functional heat pump system, aiming at providing a heat pump system suitable for small heat pump system, which is composed of multiple heat pump modules and can realize multiple cycles. Each heat pump module includes a refrigeration compressor, an outdoor heat exchanger, an indoor heat exchanger, a four-way reversing valve, an expansion valve, a one-way valve, a first valve, a second valve, a third valve, a fourth valve and a fifth valve. Both cooling and heating in winter can achieve various forms of hot gas bypass cycle, and in winter heating can also achieve the use of hot gas bypass for indoor heat exchanger defrosting, simple structure, high energy efficiency ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能热泵系统
本专利技术涉及热泵
，更具体的说，是涉及一种用多个热泵模块灵活拼接的多功能热泵系统。
技术介绍
随着能源结构的调整和全球范围内可持续发展战略的提出，人们越来越重视对清洁、安全、高效能源的开发和利用。空气源热泵系统以电能为驱动力，将室外环境空气作为热源、热汇，向被调节对象提供冷、热量，是国家着力推广的环保、高效的能源供给方式之一。目前，由于商用原因，大型机组的研究越来越多，对于小型热泵系统研究较少。从目前的小型空气源热泵的实际运行效果来看，机组在制热时仍不理想，主要原因如下：首先，考虑到成本，小型热泵系统中大多采用的压缩机没有能量调节装置，冬季供暖室内冷负荷较低或室外环境温度较低时，压缩机的吸气压力低，循环的制冷剂的流量小，会使压缩机润滑油回油不足，造成压润滑条件恶化，压缩机缸体磨损。而且系统长期运行于设计的吸气压力以下会导致压缩机电机过热，造成压缩机电机线圈损坏。为了保护压缩机，通常在控制系统中加入低压停机故障，即吸气压力过低时压缩机立即停机，待吸气压力升高到安全值，才允许压缩机开机运行，但这样做会使压缩机频繁启动，造成压缩机寿命减短。其次，空气源热泵机组最普遍的除霜方式是逆循环除霜，这种除霜方式有很多缺点，如除霜时要从房间吸热,室温会降低5～6℃,影响室内的舒适性；切换制热和除霜模式时,系统压力波动剧烈,产生的机械冲击比较大；除霜时室内换热器作为室内换热器,表面温度低达-20～-25℃,当恢复制热后,较长一段时间吹不出热风；在启动和终止除霜时,四通阀换向产生较大的气流噪声，这种除霜方式除霜时会降低室内的温度，且噪音较大。再次，考虑到成本，现有的小型热泵机组室内、外换热器容量固定，热泵机组常年工作的工况不稳定，机组在供冷、热量时，室内、外换热器的容量不能随工况变化调节。另外，对于家庭、酒店等多个房间热泵机组的应用，多是每个房间单独采用一个小型的热泵机组，各个热泵机组完全独立，没有联系，但是，各个房间的供冷或供暖需求时间段不同，小型热泵机组不工作时形成了设备的浪费，而且小型热泵系统中所有器件均是单一的，一个器件的损坏，会导致整个热泵系统的瘫痪，考虑到节约投入成本，一般不设计备用器件，影响整个系统的正常运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种适用于小型热泵系统，由多个热泵模块拼接而成的多功能热泵系统。为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种多功能热泵系统，包括第一热泵单元和第二热泵单元，所述第一热泵单元和第二热泵单元分别包括多个结构相同的热泵模块；每个所述热泵模块包括制冷压缩机、室外换热器、室内换热器、四通换向阀、膨胀阀、单向阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门，所述制冷压缩机的排气接口与所述单向阀的进口端连接，所述单向阀的出口端与所述四通换向阀的第二接口连接，所述四通换向阀的第三接口分别与所述第三阀门的第一接口及所述室外换热器的第一接口连接，所述制冷压缩机的吸气接口与所述四通换向阀的第一接口连接，所述四通换向阀的第四接口分别与所述第四阀门的第一接口及所述室内换热器的第一接口连接；所述室内换热器的第二接口分别与所述第一阀门的第一接口和所述膨胀阀的第一接口连接，所述膨胀阀的第二接口通过所述第五阀门分别与所述第二阀门的第一接口及所述室外换热器的第二接口连接；所述第一热泵单元中：每个所述热泵模块的第一阀门的第二接口并联连接作为第一热泵单元第一接口，每个所述热泵模块的第二阀门的第二接口并联连接作为第一热泵单元第二接口；每个所述热泵模块的第三阀门的第二接口并联连接作为第一热泵单元第三接口，每个所述热泵模块的第四阀门的第二接口并联连接作为第一热泵单元第四接口；所述第二热泵单元中：每个所述热泵模块的第一阀门的第二接口并联连接作为第二热泵单元第一接口，每个所述热泵模块的第二阀门的第二接口并联连接作为第二热泵单元第二接口；每个所述热泵模块的第三阀门的第二接口并联连接作为第二热泵单元第三接口，每个所述热泵模块的第四阀门的第二接口并联连接作为第二热泵单元第四接口；所述第一热泵单元第一接口与所述第二热泵单元第四接口连接；所述第一热泵单元第二接口与所述第二热泵单元第三接口连接，所述第一热泵单元第三接口与所述第二热泵单元第二接口连接，所述第一热泵单元第四接口与所述第二热泵单元第一接口连接。每个所述热泵模块单独运行时，所述第一热泵单元和第二热泵单元中的每个热泵模块的所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门关闭，所述第五阀门打开，所述四通换向阀的第一接口与第四接口连通,所述四通换向阀的第二接口与第三接口连通，实现所述第一热泵单元和第二热泵单元中的每个所述热泵模块单独供冷热力循环；所述第一热泵单元和第二热泵单元中的每个所述热泵模块的所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门关闭，所述第五阀门打开，所述四通换向阀的第一接口与第三接口连通,所述四通换向阀的第二接口与第四接口连通，实现所述第一热泵单元和第二热泵单元中的每个所述热泵模块单独供热热力循环。所述第一热泵单元与所述第二热泵单元中的多个热泵模块联动运行，组成多功能热泵系统，整个所述多功能热泵系统运行分为供冷流程与旁通调节流程两个流程，所述第一热泵单元与第二热泵单元中的热泵模块分流程交替工作；所述第一热泵单元与第二热泵单元的每个所述热泵模块均可以通过同时关闭所述第一阀门、第二阀门、第三阀门及第四阀门选择不参与整个系统的联动供冷运行，实现联动运行中的独立的供冷循环。所述第一热泵单元与所述第二热泵单元中的多个热泵模块联动运行，组成多功能热泵系统,整个系统运行分为供热流程与旁通调节流程或室外换热器除霜流程，所述第一热泵单元与所述第二热泵单元中的多个热泵模块分流程交替工作；所述第一热泵单元与所述第二热泵单元中的多个所述热泵模块均可通过同时关闭所述第一阀门、第二阀门、第三阀门及第四阀门选择不参与整个系统的联动供热运行，实现联动运行中的独立的供热循环。所述制冷压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机和活塞压缩机中的任一种。所述膨胀阀为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流装置。所述室外换热器与室内换热器为风冷换热器、水冷换热器或蒸发式换热器。所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门为电磁阀、手阀、球阀或截止阀。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的热泵系统中包括两个热泵单元，每个热泵单元由多个既可以独立运行又可以联动运行工作的热泵模块组成，依据单个或多个房间所需供冷/供热能力的大小，可通过阀门的打开与关闭实现多个热泵模块独立运行或并联使用，依据具体工况实现灵活调节，使用方便，节约能源，降低了系统初投资。2、本专利技术的热泵系统通过各个热泵模块之间的联动运行，夏季供冷运行时能够实现制冷压缩机吸气端热气旁通能量调节功能、实现室内换热器入口处热气旁通能量调节功能，实现制冷压缩机吸气端与室内换热器入口处热气旁通混合能量调节。冬季供热运行时能够实现制冷压缩机吸气端热气旁通能量调节功能、实现室外换热器入口处热气旁通能量调节功能、实现制冷压缩机吸气端与室外换热器入口处热气旁通混合能量调节、实现室外换热器轮档除霜等多个功能，且每种循环可实现制冷压缩机0-100％能量的无极调节，避免了设备的浪费，提高了运行系统的稳定性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能热泵系统，其特征在于，包括第一热泵单元和第二热泵单元，所述第一热泵单元和第二热泵单元分别包括多个结构相同的热泵模块；每个所述热泵模块包括制冷压缩机、室外换热器、室内换热器、四通换向阀、膨胀阀、单向阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门，所述制冷压缩机的排气接口与所述单向阀的进口端连接，所述单向阀的出口端与所述四通换向阀的第二接口连接，所述四通换向阀的第三接口分别与所述第三阀门的第一接口及所述室外换热器的第一接口连接，所述制冷压缩机的吸气接口与所述四通换向阀的第一接口连接，所述四通换向阀的第四接口分别与所述第四阀门的第一接口及所述室内换热器的第一接口连接；所述室内换热器的第二接口分别与所述第一阀门的第一接口和所述膨胀阀的第一接口连接，所述膨胀阀的第二接口通过所述第五阀门分别与所述第二阀门的第一接口及所述室外换热器的第二接口连接；所述第一热泵单元中：每个所述热泵模块的第一阀门的第二接口并联连接作为第一热泵单元第一接口，每个所述热泵模块的第二阀门的第二接口并联连接作为第一热泵单元第二接口；每个所述热泵模块的第三阀门的第二接口并联连接作为第一热泵单元第三接口，每个所述热泵模块的第四阀门的第二接口并联连接作为第一热泵单元第四接口；所述第二热泵单元中：每个所述热泵模块的第一阀门的第二接口并联连接作为第二热泵单元第一接口，每个所述热泵模块的第二阀门的第二接口并联连接作为第二热泵单元第二接口；每个所述热泵模块的第三阀门的第二接口并联连接作为第二热泵单元第三接口，每个所述热泵模块的第四阀门的第二接口并联连接作为第二热泵单元第四接口；所述第一热泵单元第一接口与所述第二热泵单元第四接口连接；所述第一热泵单元第二接口与所述第二热泵单元第三接口连接，所述第一热泵单元第三接口与所述第二热泵单元第二接口连接，所述第一热泵单元第四接口与所述第二热泵单元第一接口连接。...

【技术特征摘要】
1.一种多功能热泵系统，其特征在于，包括第一热泵单元和第二热泵单元，所述第一热泵单元和第二热泵单元分别包括多个结构相同的热泵模块；每个所述热泵模块包括制冷压缩机、室外换热器、室内换热器、四通换向阀、膨胀阀、单向阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门，所述制冷压缩机的排气接口与所述单向阀的进口端连接，所述单向阀的出口端与所述四通换向阀的第二接口连接，所述四通换向阀的第三接口分别与所述第三阀门的第一接口及所述室外换热器的第一接口连接，所述制冷压缩机的吸气接口与所述四通换向阀的第一接口连接，所述四通换向阀的第四接口分别与所述第四阀门的第一接口及所述室内换热器的第一接口连接；所述室内换热器的第二接口分别与所述第一阀门的第一接口和所述膨胀阀的第一接口连接，所述膨胀阀的第二接口通过所述第五阀门分别与所述第二阀门的第一接口及所述室外换热器的第二接口连接；所述第一热泵单元中：每个所述热泵模块的第一阀门的第二接口并联连接作为第一热泵单元第一接口，每个所述热泵模块的第二阀门的第二接口并联连接作为第一热泵单元第二接口；每个所述热泵模块的第三阀门的第二接口并联连接作为第一热泵单元第三接口，每个所述热泵模块的第四阀门的第二接口并联连接作为第一热泵单元第四接口；所述第二热泵单元中：每个所述热泵模块的第一阀门的第二接口并联连接作为第二热泵单元第一接口，每个所述热泵模块的第二阀门的第二接口并联连接作为第二热泵单元第二接口；每个所述热泵模块的第三阀门的第二接口并联连接作为第二热泵单元第三接口，每个所述热泵模块的第四阀门的第二接口并联连接作为第二热泵单元第四接口；所述第一热泵单元第一接口与所述第二热泵单元第四接口连接；所述第一热泵单元第二接口与所述第二热泵单元第三接口连接，所述第一热泵单元第三接口与所述第二热泵单元第二接口连接，所述第一热泵单元第四接口与所述第二热泵单元第一接口连接。2.根据权利要求1所述的多功能热泵系统，其特征在于，每个所述热泵模块单独运行时，所述第一热泵单元和第二热泵单元中的每个热泵模块的所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门关闭，所述第五阀门打开，所述四通换向阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永安，李瑞申，陈少为，
申请(专利权)人：天津商业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12