双压缩机式热泵制造技术

一种蒸汽压缩系统(20;120;220;320)具有：第一压缩机(22A;122A;222A)和第二压缩机(22B;122B;222B)；第一热交换器(40)和第二热交换器(46)；以及一个或多个膨胀装置(52;52A,52B)。提供了用于使用相应的第一压缩机和第二压缩机来将系统在第一模式下的操作与第二模式下的操作之间切换的装置(32A,32B;32A,32B,126A,126B;32A,32B,232A,232B)。在第一模式下：第一压缩机使制冷剂压缩；经压缩制冷剂在第一热交换器中冷却；经冷却制冷剂在一个或多个膨胀装置中的至少一个中膨胀；并且，经膨胀制冷剂在第二热交换器中吸收热。在第二模式下：第二压缩机使制冷剂压缩；经压缩制冷剂在第二热交换器中冷却；经冷却制冷剂在一个或多个膨胀装置中的至少一个中膨胀；并且，经膨胀制冷剂在第一热交换器中吸收热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双压缩机式热泵对相关申请的交叉引用要求保护提交于2018年4月16日并且标题为“双压缩机式热泵”的美国专利申请No.62/658493的权益，该申请的公开如详细地阐明那样通过引用而以其整体并入本文中。
本公开涉及热泵。更特别地，本公开涉及用于与低压制冷剂一起使用的热泵。
技术介绍
一些蒸汽压缩系统构造成备选地在加热模式和冷却模式下操作。例如，在住宅热泵情形下，冷却模式涉及从室内热交换器接收制冷剂并且使该制冷剂压缩的压缩机。经压缩制冷剂通过室外热交换器传递，在室外热交换器中，该制冷剂排热并且冷凝。经冷凝制冷剂通过膨胀装置传递并且进一步冷却。经膨胀/冷却制冷剂在室内热交换器中吸收热。在加热模式下，压缩机接收来自室外热交换器的制冷剂并且使该制冷剂压缩。经压缩制冷剂在通过膨胀装置和室外热交换器传递之前在室内热交换器中排热。商用冷冻机单元具有类似模式切换，但具有作为制冷剂-水热交换器的热交换器中的一个或两者。为了促进在冷却模式与加热模式之间的转换，系统将典型地包括四通切换阀/换向阀或二通阀和/或三通阀的备选组合。已努力开发使用低全球变暖潜势(GWP)制冷剂的系统。低GWP制冷剂的一个示例是R1233zd(E)(在下文中，简称为“R1233zd”)。然而，R410A具有2088的直接GWP，R1233zd具有小于1.0的直接GWP。由于较低的排出温度和较低的膨胀损失，R1233zd还具有比R410A更高(例如，高大约10%至15%)的循环效率。然而，R1233zd受害于属于低压制冷剂。低压制冷剂由美国环境保护署(EPA)限定为在104℉(40℃)下具有小于45磅/平方英寸(310kPa)的饱和压力(R1233zd具有31磅/平方英寸(214kPa)的饱和压力)。低压制冷系统典型地在比由于天气、海拔等而可能与1ATM略有不同的大气压或环境压力更小的蒸发器压力(因而，压缩机吸入压力)下操作。R410A(在104℉(40℃)下，饱和压力为352磅/平方英寸(2.43MPa))是高压制冷剂(在104℉(40℃)下，饱和压力为170磅/平方英寸(1.17MPa)至355磅/平方英寸(2.45MPa))。R134a(在104℉(40℃)下，饱和压力为147磅/平方英寸(1.01MPa))是中压制冷剂(在104℉(40℃)下，饱和压力为45磅/平方英寸(310kPa)至170磅/平方英寸(1.17MPa))。R1233zd还具有不可燃并且无毒的益处(根据ASHRAE标准34-2007评定为A1；其中，“A”指示无毒，并且，“1”指示不燃性)。
技术实现思路
本公开的一个方面涉及一种蒸汽压缩系统，该蒸汽压缩系统包括：第一压缩机；第二压缩机；第一热交换器；第二热交换器；以及一个或多个膨胀装置。提供了用于将系统在第一模式下的操作与第二模式下的操作之间切换的装置。在第一模式下：第一压缩机使制冷剂压缩；经压缩制冷剂在第一热交换器中冷却；经冷却制冷剂在一个或多个膨胀装置中的至少一个中膨胀；经膨胀制冷剂在第二热交换器中吸收热，并且返回到第一压缩机；并且，第二压缩机离线。在第二模式下：第二压缩机使制冷剂压缩；经压缩制冷剂在第二热交换器中冷却；经冷却制冷剂在一个或多个膨胀装置中的至少一个中膨胀；经膨胀制冷剂在第一热交换器中吸收热，并且返回到第二压缩机；并且，第一压缩机离线。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，第一压缩机和第二压缩机共用逆变器。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，第一压缩机和第二压缩机共用马达。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，第一压缩机和第二压缩机分别通过第一离合器和第二离合器而联接到马达。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，第一热交换器是室外热交换器，并且，第二热交换器是室内热交换器。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，第一热交换器是制冷剂-空气热交换器。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，第二热交换器是制冷剂-液体热交换器。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，第二热交换器是制冷剂-空气热交换器。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，第二压缩机具有第一压缩机的压力比率的至少1.25倍的压力比率。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，第一压缩机是涡旋压缩机；并且，第二压缩机是螺旋压缩机或离心压缩机。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，第一压缩机和第二压缩机两者都是螺旋压缩机；或者，第一压缩机和第二压缩机两者都是离心压缩机。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，一个或多个膨胀装置包括：第一膨胀装置，其在第二模式下不传递制冷剂；和第二膨胀装置，其在第一模式下不传递制冷剂。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，系统包含低压制冷剂。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，系统是冷冻机。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，一种用于使用系统的方法包括：使系统在第一模式下运行；和使系统在第二模式下运行。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，第一模式是冷却模式，并且，第二模式是加热模式。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，在第一模式和第二模式中的至少一种模式下，压缩机吸入压力小于环境压力。本公开的另一方面涉及一种用于操作蒸汽压缩系统的方法。蒸汽压缩系统包括：第一压缩机；第二压缩机；第一热交换器；第二热交换器；以及一个或多个膨胀装置。该方法包括：使系统在第一模式下运行；和使系统在第二模式下运行。在第一模式下：第一压缩机使制冷剂压缩；经压缩制冷剂在第一热交换器中冷却；经冷却制冷剂在一个或多个膨胀装置中的至少一个中膨胀；经膨胀制冷剂在第二热交换器中吸收热，并且返回到第一压缩机；并且，第二压缩机离线。在第二模式下：第二压缩机使制冷剂压缩；经压缩制冷剂在第二热交换器中冷却；经冷却制冷剂在一个或多个膨胀装置中的至少一个中膨胀；经膨胀制冷剂在第一热交换器中吸收热，并且返回到第二压缩机；并且，第一压缩机离线。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，第一模式是冷却模式，并且，第二模式是加热模式。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，在第一模式和第二模式中的至少一种模式下，压缩机吸入压力小于环境压力。在前述实施例中的任何实施例的一个或多个实施例中，在第一模式与第二模式之间的切换包括将单个逆变器在为第一压缩机提供功率与为第二压缩机提供功率之间切换；并且，在第一模式与第二模式之间的所述切换不涉及四通换向阀的使用。在附图和下文中的描述中阐明了一个或多个实施例的细节。根据描述和附图并且根据权利要求，其它特征、目标以及优点将是显而易见的。附图说明图1是处于冷却模式的第一蒸汽压缩系统的示意图。图2是处于加热模式的第一蒸汽压缩系统的示意图。图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种蒸汽压缩系统(20; 120; 220; 320)，包括：/n第一压缩机(22A; 122A; 222A)；/n第二压缩机(22B; 122B; 222B)；/n第一热交换器(40)；/n第二热交换器(46)；/n一个或多个膨胀装置(52; 52A, 52B)；以及/n装置(32A, 32B; 32A, 32B, 126A, 126B; 32A, 32B, 232A, 232B)，其用于将所述系统在以下模式下的操作之间切换：/n第一模式，其中：/n所述第一压缩机使制冷剂压缩；/n经压缩制冷剂在所述第一热交换器中冷却；/n经冷却制冷剂在所述一个或多个膨胀装置中的至少一个中膨胀；/n经膨胀制冷剂在所述第二热交换器中吸收热，并且返回到所述第一压缩机；并且，/n所述第二压缩机离线；和/n第二模式，其中：/n所述第二压缩机使制冷剂压缩；/n经压缩制冷剂在所述第二热交换器中冷却；/n经冷却制冷剂在所述一个或多个膨胀装置中的至少一个中膨胀；/n经膨胀制冷剂在所述第一热交换器中吸收热，并且返回到所述第二压缩机；并且，/n所述第一压缩机离线。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180416 US 62/6584931.一种蒸汽压缩系统(20;120;220;320)，包括：
第一压缩机(22A;122A;222A)；
第二压缩机(22B;122B;222B)；
第一热交换器(40)；
第二热交换器(46)；
一个或多个膨胀装置(52;52A,52B)；以及
装置(32A,32B;32A,32B,126A,126B;32A,32B,232A,232B)，其用于将所述系统在以下模式下的操作之间切换：
第一模式，其中：
所述第一压缩机使制冷剂压缩；
经压缩制冷剂在所述第一热交换器中冷却；
经冷却制冷剂在所述一个或多个膨胀装置中的至少一个中膨胀；
经膨胀制冷剂在所述第二热交换器中吸收热，并且返回到所述第一压缩机；并且，
所述第二压缩机离线；和
第二模式，其中：
所述第二压缩机使制冷剂压缩；
经压缩制冷剂在所述第二热交换器中冷却；
经冷却制冷剂在所述一个或多个膨胀装置中的至少一个中膨胀；
经膨胀制冷剂在所述第一热交换器中吸收热，并且返回到所述第二压缩机；并且，
所述第一压缩机离线。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述第一压缩机和所述第二压缩机共用逆变器(125)。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：
所述第一压缩机和所述第二压缩机共用马达(228)。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：
所述第一压缩机和所述第二压缩机分别通过第一离合器(232A)和第二离合器(232B)而联接到所述马达。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述第一热交换器是室外热交换器；并且，
所述第二热交换器是室内热交换器。


6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：
所述第一热交换器是制冷剂-空气热交换器。


7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：
所述第二热交换器是制冷剂-液体热交换器。


8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：
所述第二热交换器是制冷剂-空气热交换器。


9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：
所述第二压缩机具有所述第一压缩机的压力比率的至少1.25倍的压力比率。


10.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：
所述第一压缩机是涡旋压缩机；并且，
所述第二压缩机是螺旋压缩机或离心压缩机。


11.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：
所述第一压缩机和所述第二压缩机两者都是螺旋压缩机；或者，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·瓦勒莱利，A·M·马赫莫德，P·韦尔马，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：美国;US