一种双级高温冷凝热回收热泵系统技术方案

一种双级高温冷凝热回收热泵系统，该系统包括低压压缩机(1)、四通阀(2)、室内换热器(3)、室外换热器(4)、高压压缩机(5)、高温热水器(6)、气液分离器(7)。该热泵系统能够满足多种工况下的不同需求，在夏季回收的高温冷凝热能够满足供热温度、供热能力的需求，回收量具有0到100的全比例可调；在过渡季节能满足单独制取高、低温生活热水的需求；在冬季可解决空气源热泵供暖的热量供需矛盾并保证高温生活热水的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种双级高温冷凝热回收热泵系统
本专利技术涉及空调系统的冷凝热回收热泵，具体涉及一种双级高温冷凝热回收热泵系统，属于建筑空调、供暖用能领域。
技术介绍
现有的冷凝热回收系统主要包括：在室外冷凝器前的压缩机排气管上加装换热器的全部冷凝热回收、部分冷凝热回收和复合冷凝热回收三种模式下的热泵空调；双级压缩制冷热泵循环，通过双级压缩实现冷热联供的热泵系统，夏季可以回收全部冷凝热，冬季可以满足制热量和制热温度的需求，但只适用于在夏季供热量大于供冷量的场合。现有技术下的各种冷凝热回收系统均有其各自的优缺点。压缩机排气管加装换热器的热泵空调，其在制冷时回收冷凝热来制备生活用热水。但该冷凝热回收方式受制冷量的限制，且热回收能力有限，只有冷凝热的25％左右，制备热水的温度也较低。而同时供冷、供热的热泵系统，无论是单级压缩、复叠式或者中间冷却式双级压缩等形式的制冷热泵系统，这些热泵系统对冷凝热进行全热回收时，由于这些制冷热泵系统的制热能力大于其制冷能力，限制了其只适用于夏季供热量大于供冷量的场合，且热回收量受制冷量的限制，可调性较差。在过渡季节无冷量需求时这些热泵系统不具有制备热水的能力。此外，复叠式制冷系统虽然具有压比低、容积效率高的优点，但由于使用非共沸混合制冷工质，且换热器复杂，压缩机的排气压力高。由于冷凝蒸发器的冷热温差较大，系统不可逆损失较大。如前文所述，由于这几种系统制热能力大于该机组的制冷能力且制热量的可调性差，因此限制了这几种形式系统使用的范围。
技术实现思路
为实现回收的冷凝热满足需求，同时满足冬、夏季制热量和制热温度的可调，本专利技术提出了一种双级高温冷凝热回收热泵循环系统。该热泵系统能够实现回收冷凝热制取高温热水，并具有从无热回收到全热回收全比例可调的特点。根据本专利技术的实施方案，提供一种双级高温冷凝热回收热泵系统：一种双级高温冷凝热回收热泵系统，该系统包括低压压缩机、四通阀、室内换热器、室外换热器、高压压缩机、高温热水器、气液分离器。其中，从低压压缩机的排气口引出的第一管路连接至四通阀的d端口。四通阀的a端口经由第二管路连接至室外换热器的一端。从第一管路上分出的第三管路连接至高压压缩机的吸气口。高压压缩机的排气口经由第四管路连接至高温热水器的进口。从高温热水器的出口引出的第五管路连接至气液分离器的入口，气液分离器的出气口经由第六管路连接至第三管路，气液分离器的出液口经由第七管路连接至室外换热器的另一端。从第七管路上分出的第八管路连接至室内换热器的一端，室内换热器的另一端经由第九管路连接至四通阀的c端口。四通阀的b端口经由第十管路连接至低压压缩机的吸气口。在本专利技术中，夏季工况下，室内换热器为蒸发器，室外换热器为冷凝器。在本专利技术中，冬季工况下，室内换热器为冷凝器，室外换热器为蒸发器。优选的是，该系统还包括控制阀。控制阀设置在第一管路上且位于第一管路分出第三管路位置的下游。优选的是，该系统还包括第一节流阀。第一节流阀设置在第七管路上且位于第七管路分出第八管路位置的下游。作为优选，该系统还包括第一单向阀。第一单向阀设置在第三管路上且位于第六管路与第三管路连接位置的上游。其中，第一单向阀的导通端连接低压压缩机的排气口，截止端连接高压压缩机的吸气口。作为优选，该系统还包括第二单向阀。第二单向阀设置在第六管路上。其中，第二单向阀的导通端连接气液分离器，截止端连接高压压缩机。优选的是，该系统还包括第二节流阀。第二节流阀设置在第五管路上。优选的是，该系统还包括第三节流阀。第三节流阀设置在第八管路上。作为优选，所述控制阀为电磁阀。优选，控制阀为常开电磁阀。在本专利技术中，低压压缩机的排气口一路经过控制阀通过第一管路连接到四通阀的d端口，另一路经过第一单向阀通过第三管路连接到高压压缩机的吸气口，即低压压缩机的排气流经四通阀与高压压缩机的关系为并联关系。本专利技术中四通阀的a端口通过第二管路连接到室外换热器，四通阀的c端口通过第九管路连接到室内换热器，高压压缩机的排气口通过第四管路连接到高温热水器，即通过切换四通阀和控制阀的开/关，则可实现室内换热器、室外换热器和高温热水器的串/并联多种连接方式。本专利技术中气液分离器的入口连接第二节流阀，气液分离器的出气口经过第二单向阀通过第六管路连接到高压压缩机的吸气口，气液分离器的出液口通过第七管路连接第一节流阀、并通过第八管路连接第三节流阀，从而使得高压液态工质在节流降压以后，液态饱和工质可以和室内换热器或室外换热器冷凝产生的液态工质混合，而气态饱和工质则再回到高压压缩机中。在本专利技术中，夏季工况下，室内换热器为蒸发器，蒸发器从室内环境中吸热，室外换热器为冷凝器，冷凝器向室外环境中放热，高温热水器依据需求生活热水的量和温度回收制冷产生的冷凝热制备生活热水。冬季工况下，室内换热器为冷凝器，冷凝器向室内环境中放热，室外换热器为蒸发器，蒸发器从室外环境(即低温热源)中取热，高温热水器依据室外环境条件制备热水，热水用于调节送风温度或者用于生活热水(或部分用于调节送风温度，部分用于生活热水)。在本专利技术中，夏季工况与冬季工况的切换是通过四通阀、控制阀(优选为电磁阀)及各节流阀的切换实现的，即室内换热器或室外换热器内以制冷剂工质流动方向的不同实现蒸发器或冷凝器的作用。本专利技术中的控制阀为电磁阀，优选为常开电磁阀，其特点为线圈通电时电磁阀关闭，线圈断电时电磁阀开启。本专利技术中的单向阀具有导通端和截止端，每个单向阀在从导通端到截止端的方向上单向导通。本专利技术所述的双级高温冷凝热回收热泵系统按其工作过程的不同，可以划分成三个季节工况下的循环系统：夏季制冷循环系统、过渡季节制热水循环系统和冬季制热循环系统，从而满足多种工况下的不同需求：1、夏季制冷循环系统：1)单级压缩制冷工况：高压压缩机关闭、第一节流阀全开、第二节流阀关闭、常开电磁阀不通电，低压压缩机的排气流经常开电磁阀、四通阀的d端、四通阀的a端到室外换热器中冷凝，液态工质经第三节流阀节流后在室内换热器中蒸发吸热，气态工质流经四通阀的c端、四通阀的b端然后回到低压压缩机中。2)部分高温冷凝热回收工况：第一节流阀全开、常开电磁阀不通电，低压压缩机的排气一路流经常开电磁阀、四通阀的d端、四通阀的a端到室外换热器中冷凝；另一路流经第一单向阀到高压压缩机中再次压缩，高压压缩机的排气到高温热水器中冷凝，高温热水器排出的液态工质经第二节流阀节流后在气液分离器中闪发后分离，饱和气体工质流经第二单向阀回到高压压缩机中，饱和液体工质与室外换热器中排出的过冷液体工质混合；混合后的工质经第三节流阀节流后在室内换热器中蒸发吸热，气态工质流经四通阀的c端、四通阀的b端然后回到低压压缩机中。3)全热高温冷凝热回收工况：常开电磁阀通电关闭、第一节流阀关闭，低压压缩机的排气流经第一单向阀到高压压缩机中再次压缩，高压压缩机的排气到高温热水器中冷凝，高温热水器排出的液态工质经第二节流阀节流后在气液分离器中闪发后分离，饱和气体工质流经第二单向阀回到高压压缩机中，饱和液体工质经第三节流阀节流后在室内换热器中蒸发吸热，气态工质流经四通阀的c端、四通阀的b端然后回到低压压缩机中。4)全热低温冷凝热回收工况：低压压缩机关闭、第一节流阀关闭、第二节流阀全开、常开电磁阀不通电，高压压缩机的排气到高温热水器中冷凝，液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双级高温冷凝热回收热泵系统，该系统包括低压压缩机(1)、四通阀(2)、室内换热器(3)、室外换热器(4)、高压压缩机(5)、高温热水器(6)、气液分离器(7)；其中，从低压压缩机(1)的排气口(102)引出的第一管路(L1)连接至四通阀(2)的d端口；四通阀(2)的a端口经由第二管路(L2)连接至室外换热器(4)的一端；从第一管路(L1)上分出的第三管路(L3)连接至高压压缩机(5)的吸气口(501)；高压压缩机(5)的排气口(502)经由第四管路(L4)连接至高温热水器(6)的进口；从高温热水器(6)的出口引出的第五管路(L5)连接至气液分离器(7)的入口(701)，气液分离器(7)的出气口(702)经由第六管路(L6)连接至第三管路(L3)，气液分离器(7)的出液口(703)经由第七管路(L7)连接至室外换热器(4)的另一端；从第七管路(L7)上分出的第八管路(L8)连接至室内换热器(3)的一端，室内换热器(3)的另一端经由第九管路(L9)连接至四通阀(2)的c端口；四通阀(2)的b端口经由第十管路(L10)连接至低压压缩机(1)的吸气口(101)。

【技术特征摘要】
1.一种双级高温冷凝热回收热泵系统，该系统包括低压压缩机(1)、四通阀(2)、室内换热器(3)、室外换热器(4)、高压压缩机(5)、高温热水器(6)、气液分离器(7)；其中，从低压压缩机(1)的排气口(102)引出的第一管路(L1)连接至四通阀(2)的d端口；四通阀(2)的a端口经由第二管路(L2)连接至室外换热器(4)的一端；从第一管路(L1)上分出的第三管路(L3)连接至高压压缩机(5)的吸气口(501)；高压压缩机(5)的排气口(502)经由第四管路(L4)连接至高温热水器(6)的进口；从高温热水器(6)的出口引出的第五管路(L5)连接至气液分离器(7)的入口(701)，气液分离器(7)的出气口(702)经由第六管路(L6)连接至第三管路(L3)，气液分离器(7)的出液口(703)经由第七管路(L7)连接至室外换热器(4)的另一端；从第七管路(L7)上分出的第八管路(L8)连接至室内换热器(3)的一端，室内换热器(3)的另一端经由第九管路(L9)连接至四通阀(2)的c端口；四通阀(2)的b端口经由第十管路(L10)连接至低压压缩机(1)的吸气口(101)。2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于：室内换热器(3)为蒸发器，室外换热器(4)为冷凝器。3.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于：室内换热器(3)为冷凝器，室外换热器(4)为蒸发器。4.根据权利要求1-3中任一项所述的热泵系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：段超龙，年卫琦，刘雄，乐文毅，冯晓峰，刘再新，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43