直流变频复叠二氧化碳热泵机组制造技术

本发明专利技术公开一种直流变频复叠二氧化碳热泵机组,包括高温侧制冷系统、低温侧制冷系统、内部具有相互换热的第四换热管道和第五换热管道的蒸发冷凝器，高温侧制冷系统包括高温侧压缩机、内部具有相互换热的第一换热管道和换热水路的气冷器、节流阀、翅片换热器、第一三通阀和第二三通阀，低温侧制冷系统包括低温侧压缩机、内部具有相互换热的第二换热管道和第三换热管道的回热器、蒸发器和膨胀阀，该热泵机组具有低于设定温度的第一工作状态和高于设定温度的第二工作状态，在第一工作状态下，两制冷系统通过蒸发冷凝器进行换热，在第二工作状态下，高温侧制冷系统通过翅片换热器和外界环境进行换热，低温侧制冷系统停止工作。

Carbon dioxide heat pump unit with DC frequency conversion and cascade

【技术实现步骤摘要】
直流变频复叠二氧化碳热泵机组
本专利技术涉及二氧化碳热泵
，特别涉及一种直流变频复叠二氧化碳热泵机组。
技术介绍
二氧化碳热泵机组采用二氧化碳作为制冷剂，二氧化碳的放热为超临界循环，利用二氧化碳的热物理性质,压缩机的排气温度高，能效比较高，广泛应用于各种采暖系统和热水工程上。二氧化碳热泵机组通常包括通过制冷剂管路依次连接的压缩机、气冷器、膨胀阀和蒸发器，在气冷器侧，制冷剂管路和用户端的水路进行换热，从而给用户供应热水。在低于-25℃的环境下,单级二氧化碳热泵机组则易出现制热量下降、制热性能减小，运行不稳定的，甚至出现无法正常工作的情况。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种能够适应于极寒环境下、运行更稳定、制热性能更好的直流变频复叠二氧化碳热泵机组。为了实现上述专利技术的目的，本专利技术采用如下技术方案：一种直流变频复叠二氧化碳热泵机组，包括：高温侧制冷系统，包括高温侧压缩机、气冷器、节流阀、翅片换热器、第一三通阀和第二三通阀，所述的气冷器内部具有相互换热的第一换热管道和换热水路，所述的第一三通阀具有第一阀口、第二阀口和第三阀口，所述的第二三通阀具有第四阀口、第五阀口和第六阀口；低温侧制冷系统，包括低温侧压缩机、回热器、蒸发器和膨胀阀，所述的低温侧压缩机为直流变频压缩机，所述的回热器内部具有相互换热的第二换热管道和第三换热管道；蒸发冷凝器，内部具有相互换热的第四换热管道和第五换热管道；所述的直流变频复叠二氧化碳热泵机组具有低于设定温度的第一工作状态和高于设定温度的第二工作状态，在所述的第一工作状态下，所述的第一阀口、第三阀口相导通，所述的第五阀口、第六阀口相导通，所述的高温侧压缩机、第一换热管道、节流阀、第一阀口、第三阀口、第四换热管道、第五阀口、第六阀口依次通过第一制冷剂管路相连通构成供氟利昂制冷剂循环的第一回路，且所述的低温侧压缩机、第五换热管道、第二换热管道、膨胀阀、蒸发器、第三换热管道依次通过第二制冷剂管路相连通构成供二氧化碳制冷剂循环的第二回路；在所述的第二工作状态下，所述的第一阀口、第二阀口相导通，所述的第四阀口、第六阀口相导通，所述的高温侧压缩机、第一换热管道、节流阀、第一阀口、第二阀口、翅片换热器、第四阀口、第六阀口依次通过第三制冷剂管路相连通构成供氟利昂制冷剂循环的第三回路，且所述的低温侧制冷系统停止工作。上述技术方案中，优选的，还包括第一气液分离器，所述的第一气液分离器一端部与所述的高温侧压缩机的进气口相连通、另一端部与所述的第六阀口相连通。上述技术方案中，优选的，还包括第二气液分离器，所述的第二气液分离器一端部与所述的低温侧压缩机的进气口相连通、另一端部与所述的第三换热管道的出口相连通。上述技术方案中，优选的，所述的第一制冷剂管路和所述的第三制冷剂管路有部分重合。上述技术方案中，优选的，所述的第一制冷剂管路和所述的第三制冷剂管路具有两个重合段，其中一个所述的重合段为自所述的高温侧压缩机出口至所述的第一阀口的路径部分，另一个所述的重合段为自所述的第六阀口至所述的高温侧压缩机进口的路径部分。上述技术方案中，优选的，所述的设定温度为-25℃至-30℃。本专利技术通过设置高温侧制冷系统和低温侧制冷系统，高温侧制冷系统和低温侧制冷系统通过蒸发冷凝器进行换热，从而低温侧制冷系统给高温侧制冷系统供热，高温侧冷凝系统通过气冷器的第一换热管道与换热水路进行换热，从而给换热水路供热，根据设定温度，通过控制各个三通阀的阀口的开闭来实现热泵机组的工作状态的转换，从而提高热泵在极寒环境下的制热性能，使之运行更加稳定；低温侧压缩机采用直流变频压缩机，通过控制低温侧压缩机的工作频率，从而降低低温侧压缩机的输入功率，降低热泵机组的能耗。附图说明图1是本专利技术的直流变频复叠二氧化碳热泵机组在第一工作状态下的结构原理图；图2是本专利技术的直流变频复叠二氧化碳热泵机组在第二工作状态下的结构原理图；其中：1、高温侧制冷系统；11、高温侧压缩机；12、气冷器；121、第一换热管道；122、换热水路；13、节流阀；14、翅片换热器；15、第一三通阀；151、第一阀口；152、第二阀口；153、第三阀口；16、第二三通阀；161、第四阀口；162、第五阀口；163、第六阀口；17、第一气液分离器；18、第一制冷剂管路；19、第三制冷剂管路；2、低温侧制冷系统；21、低温侧压缩机；22、回热器；221、第二换热管道；222、第三换热管道；23、蒸发器；24、第二气液分离器；25、第二制冷剂管路；26、膨胀阀；3、蒸发冷凝器；31、第四换热管道；32、第五换热管道。具体实施方式为详细说明专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。如图1-图2所示,直流变频复叠二氧化碳热泵机组包括高温侧制冷系统1、低温侧制冷系统2以及蒸发冷凝器3，且高温侧制冷系统1与低温侧制冷系统2之间通过蒸发冷凝器3进行换热，从而低温侧制冷系统2给高温侧制冷进行供热。其中，高温侧制冷系统1采用氟利昂作为制冷剂，具体可采用R134A、R404A、R152等。其包括高温侧压缩机11、气冷器12、节流阀13、翅片换热器14、第一三通阀15和第二三通阀16，气冷器12内部具有相互换热的第一换热管道121和换热水路122，第一三通阀15具有第一阀口151、第二阀口152和第三阀口153，第二三通阀16具有第四阀口161、第五阀口162和第六阀口163。低温侧制冷系统2采用二氧化碳作为制冷剂，其包括低温侧压缩机21、回热器22和蒸发器23，低温侧压缩机21为直流变频压缩机，回热器22内部具有相互换热的第二换热管道221和第三换热管道222。蒸发冷凝器3作为上述两个制冷系统的中间换热结构，其内部具有相互换热的第四换热管道31和第五换热管道32。直流变频复叠二氧化碳热泵机组具有低于设定温度的第一工作状态和高于设定温度的第二工作状态，该设定温度为-25℃至-30℃。如图1所示，在第一工作状态下，即外界环境温度低于上述设定温度时，第一三通阀15的第一阀口151和第三阀口153相导通，第二三通阀16的第五阀口162和第六阀口163相导通，高温侧压缩机11、第一换热管道121、节流阀13、第一阀口151、第三阀口153、第四换热管道31、第五阀口162、第六阀口163依次通过第一制冷剂管路18相连通构成供氟利昂制冷剂循环的第一回路，且低温侧压缩机21、第五换热管道32、第二换热管道221、膨胀阀26、蒸发器23、第三换热管道222依次通过第二制冷剂管路25相连通构成供二氧化碳制冷剂循环的第二回路；其具体的工作原理为，在高温侧制冷系统1内，氟利昂制冷剂经高温侧压缩机11压缩做功后，变为高温高压的气体进入气冷器12一侧，通过第一换热管道121和用户侧的换热水路122进行换热，将大部分的热量传递给换热水路122，从而给用户侧供应所需热水，接着经节流阀13节流后进入蒸发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流变频复叠二氧化碳热泵机组，其特征在于，包括：/n高温侧制冷系统（1），包括高温侧压缩机（11）、气冷器（12）、节流阀（13）、翅片换热器（14）、第一三通阀（15）和第二三通阀（16），所述的气冷器（12）内部具有相互换热的第一换热管道（121）和换热水路（122），所述的第一三通阀（15）具有第一阀口（151）、第二阀口（152）和第三阀口（153），所述的第二三通阀（16）具有第四阀口（161）、第五阀口（162）和第六阀口（163）；/n低温侧制冷系统（2），包括低温侧压缩机（21）、回热器（22）、蒸发器（23）和膨胀阀（26），所述的低温侧压缩机（21）为直流变频压缩机，所述的回热器（22）内部具有相互换热的第二换热管道（221）和第三换热管道（222）；/n蒸发冷凝器（3），内部具有相互换热的第四换热管道（31）和第五换热管道（32）；/n所述的直流变频复叠二氧化碳热泵机组具有低于设定温度的第一工作状态和高于设定温度的第二工作状态，在所述的第一工作状态下，所述的第一阀口（151）、第三阀口（153）相导通，所述的第五阀口（162）、第六阀口（163）相导通，所述的高温侧压缩机（11）、第一换热管道（121）、节流阀（13）、第一阀口（151）、第三阀口（153）、第四换热管道（31）、第五阀口（162）、第六阀口（163）依次通过第一制冷剂管路（18）相连通构成供氟利昂制冷剂循环的第一回路，且所述的低温侧压缩机（21）、第五换热管道（32）、第二换热管道（221）、膨胀阀（26）、蒸发器（23）、第三换热管道（222）依次通过第二制冷剂管路（25）相连通构成供二氧化碳制冷剂循环的第二回路；在所述的第二工作状态下，所述的第一阀口（151）、第二阀口（152）相导通，所述的第四阀口（161）、第六阀口（163）相导通，所述的高温侧压缩机（11）、第一换热管道（121）、节流阀（13）、第一阀口（151）、第二阀口（152）、翅片换热器（14）、第四阀口（161）、第六阀口（163）依次通过第三制冷剂管路（19）相连通构成供氟利昂制冷剂循环的第三回路，且所述的低温侧制冷系统（2）停止工作。/n...

【技术特征摘要】
20190628 CN 20191057479791.一种直流变频复叠二氧化碳热泵机组，其特征在于，包括：
高温侧制冷系统（1），包括高温侧压缩机（11）、气冷器（12）、节流阀（13）、翅片换热器（14）、第一三通阀（15）和第二三通阀（16），所述的气冷器（12）内部具有相互换热的第一换热管道（121）和换热水路（122），所述的第一三通阀（15）具有第一阀口（151）、第二阀口（152）和第三阀口（153），所述的第二三通阀（16）具有第四阀口（161）、第五阀口（162）和第六阀口（163）；
低温侧制冷系统（2），包括低温侧压缩机（21）、回热器（22）、蒸发器（23）和膨胀阀（26），所述的低温侧压缩机（21）为直流变频压缩机，所述的回热器（22）内部具有相互换热的第二换热管道（221）和第三换热管道（222）；
蒸发冷凝器（3），内部具有相互换热的第四换热管道（31）和第五换热管道（32）；
所述的直流变频复叠二氧化碳热泵机组具有低于设定温度的第一工作状态和高于设定温度的第二工作状态，在所述的第一工作状态下，所述的第一阀口（151）、第三阀口（153）相导通，所述的第五阀口（162）、第六阀口（163）相导通，所述的高温侧压缩机（11）、第一换热管道（121）、节流阀（13）、第一阀口（151）、第三阀口（153）、第四换热管道（31）、第五阀口（162）、第六阀口（163）依次通过第一制冷剂管路（18）相连通构成供氟利昂制冷剂循环的第一回路，且所述的低温侧压缩机（21）、第五换热管道（32）、第二换热管道（221）、膨胀阀（26）、蒸发器（23）、第三换热管道（222）依次通过第二制冷剂管路（25）相连通构成供二氧化碳制冷剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：马杰，漆鹏程，王健，杨润，
申请(专利权)人：江苏雪龙新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32