【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热泵，尤其涉及一种复叠式空气源热泵系统及其控制方法。
技术介绍
1、空气源热泵包括从室外空气中吸热，通过水或其它媒介向室内输送热量的制热模式，以及通过水或其它媒介将室内场景热量释放到室外的空气中的制冷模式。目前，常规的空气源热泵通常为单级循环热泵，但对于一些供热温度较高，或环境温度超低的工况，会出现压缩比过高、压缩机排气温度过高等问题，无法满足制热需求。为此，出现了复叠式空气源热泵系统来提升系统运行的压缩比，由此提高供热温度。然而在复叠式空气源热泵系统运行中存在中间换热损失，以及除霜过程控制复杂等问题，因此现有复叠式空气源热泵系统在运行时效能较差，难以保证热泵系统运行的可靠性和经济性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种复叠式空气源热泵系统及其控制方法，其在超低温环境下也能正常制热，提供的热水温度满足需求，能够实现单、双级运行模式的自由切换，机组运行稳定、高效，并且化霜时水温波动小，舒适性高。
2、为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一方面，本专利技术提供一种复叠式空气源热泵系统，包括：
4、低温侧循环回路，包括第一循环支路和第二循环支路；所述第一循环支路包括低温侧压缩机、四通阀、第一阀门、水侧换热器、第一电子膨胀阀、空气侧换热器和低温侧气液分离器；所述第二循环支路包括所述低温侧压缩机、所述四通阀、第二阀门、蒸发冷凝器、第一电子膨胀阀、所述空气侧换热器和所述低温侧气液分离器，所述低温侧循环回路中流通有第一冷媒
5、高温侧循环回路，包括第三循环支路和第四循环支路；所述第三循环支路包括高温侧压缩机、第三阀门、所述蒸发冷凝器和高温侧气液分离器；所述第四循环支路包括所述高温侧压缩机、所述水侧换热器、第二电子膨胀阀、所述蒸发冷凝器和高温侧气液分离器，所述高温侧循环回路中流通有第二冷媒；
6、所述第二循环支路和所述高温侧循环回路在所述蒸发冷凝器处进行耦合热交换，且所述第一循环支路和所述高温侧循环回路共用同一所述水侧换热器，所述水侧换热器为用户提供热水或冷冻水。
7、可选地，所述低温侧循环回路还包括经济器，所述经济器位于所述水侧换热器和所述蒸发冷凝器的下游，且位于所述第一电子膨胀阀的上游。
8、可选地，所述四通阀包括d接口、c接口、s接口和e接口，所述d接口与所述低温侧压缩机的出气口连通，所述c接口与所述第一阀门、所述第二阀门连通，所述s接口与所述气液分离器连通，所述e接口与所述空气侧换热器连通。
9、可选地，所述水侧换热器包括第一换热管路、第二换热管路和供水管路，所述第一换热管路连通于所述低温侧循环回路的所述第一循环支路，所述第一冷媒流通于所述第一换热管路内，所述第二换热管路连通于所述高温侧循环回路的所述第四循环支路，所述第二冷媒流通于所述第二换热管路内，所述供水管路内流通有水，所述第一冷媒、所述第二冷媒均可与所述供水管路内的水进行换热，所述供水管路用于为用户提供热水或冷冻水。
10、可选地，所述蒸发冷凝器包括第三换热管路和第四换热管路，所述第三换热管路连通于所述低温侧循环回路的所述第二循环支路，所述第四换热管路连通于所述高温侧循环回路的所述第三循环支路和所述第四循环支路。
11、可选地，所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门均为电磁阀，其中所述第一阀门和所述第二阀门能够满足所述第一冷媒正反双向流动，或者所述第一阀门、所述第二阀门与管路部件的组合满足第一冷媒正反双向流动；所述复叠式空气源热泵系统还包括控制单元，所述控制单元与所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门均通信连接。
12、可选地，所述低温侧压缩机和所述高温侧压缩机均为变频压缩机。
13、另一方面，本专利技术提供一种复叠式空气源热泵系统的控制方法，应用于上述任一方案中的复叠式空气源热泵系统，所述复叠式空气源热泵系统包括单级制热模式、单级制冷模式和双级制热模式，所述单级制热模式、所述单级制冷模式和所述双级制热模式之间可以进行切换，具体运行控制步骤如下：
14、采集环境温度t1、需求用水设定温度t2；
15、当用户需要提供热水，且环境温度t1大于第一预设值，需求用水设定温度t2小于第二预设值时，控制单元切换所述单级制热模式运行，低温侧循环回路单独工作，关闭高温侧循环回路，四通阀处于第一工作位置，此时所述四通阀的d接口和c接口连通，s接口和e接口连通，同时打开第一阀门，关闭第二阀门，所述低温侧循环回路的第一循环支路连通且正向运行，由空气侧换热器在环境中吸收热量供给水侧换热器制取热水；控制单元判断满足化霜条件时，切换所述单级制热模式进入单级制热化霜调节模式，此时所述四通阀处于第二工作状态，所述四通阀的d接口和e接口连通，s接口和c接口连通，打开第一阀门，关闭第二阀门，所述低温侧循环回路的第一循环支路连通且逆向运行，所述水侧换热器将热量传递给第一冷媒，以对所述空气侧换热器加热进行化霜，控制单元判断满足化霜退出条件时，继续切换所述单级制热模式运行；
16、当用户有制冷需求时，所述控制单元切换所述单级制冷模式运行，所述低温侧循环回路单独工作，关闭高温侧循环回路，四通阀处于第二工作位置，此时所述四通阀的d接口和e接口连通，s接口和c接口连通，同时打开第一阀门，关闭第二阀门，所述低温侧循环回路的第一循环支路连通且逆向运行，所述水侧换热器将热量传递给第一冷媒，以降低供水温度；
17、当用户需要提供热水，环境温度t1小于最低阈值，需求用水设定温度t2大于最高阈值时，所述控制单元切换所述双级制热模式运行，所述低温侧循环回路和所述高温侧循环回路同时工作，所述四通阀处于第一工作位置，此时所述四通阀的d接口和c接口连通，s接口和e接口连通，同时关闭第一阀门，打开第二阀门和第三阀门，所述低温侧循环回路的第二循环支路连通且正向运行，所述空气侧换热器在环境中吸收热量供给蒸发冷凝器，所述高温侧循环回路吸收所述低温侧循环回路中的热量后供给所述水侧换热器制取热水；控制单元判断满足化霜条件时，切换所述双级制热模式进入双级制热化霜调节模式，此时所述四通阀处于第二工作状态，所述四通阀的d接口和e接口连通，s接口和c接口连通，所述高温侧压缩机保持运行，打开第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述低温侧循环回路的第一循环支路、第二循环支路连通且逆向运行，所述高温侧循环回路的第三循环支路和第四循环支路连通，所述高温侧压缩机排出高温气体流经所述蒸发冷凝器，所述低温侧循环回路同时从所述水侧换热器和所述蒸发冷凝器吸热，以对所述空气侧换热器加热进行化霜，在此化霜过程中，所述第四循环支路中的第二冷媒将所述高温侧压缩机产生的热量持续供给所述水侧换热器，控制单元判断满足化霜退出条件时则退出双级制热化霜调节模式，继续双级制热模式运行。
18、可选地，所述复叠式空气源热泵系统处于双级制热模式时，第一阀门保持关闭，第二阀门保持开启，第三阀门保持关闭，低温侧压缩机和高温侧压缩机同时启动，所述高温侧压缩机以需求用水设定温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复叠式空气源热泵系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复叠式空气源热泵系统，其特征在于，所述低温侧循环回路(100)还包括经济器(180)，所述经济器(180)位于所述水侧换热器(300)和所述蒸发冷凝器(400)的下游，且位于所述第一电子膨胀阀(150)的上游。
3.根据权利要求1所述的复叠式空气源热泵系统，其特征在于，所述四通阀(120)包括D接口、C接口、S接口和E接口，所述D接口与所述低温侧压缩机(110)的出气口连通，所述C接口与所述第一阀门(130)、所述第二阀门(140)连通，所述S接口与所述气液分离器连通，所述E接口与所述空气侧换热器(160)连通。
4.根据权利要求1所述的复叠式空气源热泵系统，其特征在于，所述水侧换热器(300)包括第一换热管路、第二换热管路和供水管路，所述第一换热管路连通于所述低温侧循环回路(100)的所述第一循环支路，所述第一冷媒流通于所述第一换热管路内，所述第二换热管路连通于所述高温侧循环回路(200)的所述第四循环支路，所述第二冷媒流通于所述第二换热管路内，所述供水管路内流通有水，
5.根据权利要求1所述的复叠式空气源热泵系统，其特征在于，所述蒸发冷凝器(400)包括第三换热管路和第四换热管路，所述第三换热管路连通于所述低温侧循环回路(100)的所述第二循环支路，所述第四换热管路连通于所述高温侧循环回路(200)的所述第三循环支路和所述第四循环支路。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的复叠式空气源热泵系统，其特征在于，所述第一阀门(130)、所述第二阀门(140)和所述第三阀门(220)均为电磁阀，其中所述第一阀门(130)和所述第二阀门(140)能够满足所述第一冷媒正反双向流动，或者所述第一阀门(130)、所述第二阀门(140)与管路部件的组合满足所述第一冷媒正反双向流动；所述复叠式空气源热泵系统还包括控制单元，所述控制单元与所述第一阀门(130)、所述第二阀门(140)和所述第三阀门(220)均通信连接。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的复叠式空气源热泵系统，其特征在于，所述低温侧压缩机(110)和所述高温侧压缩机(210)均为变频压缩机。
8.一种复叠式空气源热泵系统的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-7中任一项所述的复叠式空气源热泵系统中，所述复叠式空气源热泵系统包括单级制热模式、单级制冷模式和双级制热模式，所述单级制热模式、所述单级制冷模式和所述双级制热模式之间可以进行切换，具体运行控制步骤如下：
9.根据权利要求8所述的复叠式空气源热泵系统的控制方法，其特征在于，所述复叠式空气源热泵系统处于双级制热模式时，第一阀门(130)保持关闭，第二阀门(140)保持开启，第三阀门(220)保持关闭，低温侧压缩机(110)和高温侧压缩机(210)同时启动，所述高温侧压缩机(210)以需求用水设定温度T2为目标进行能量调节，所述低温侧压缩机(110)加减载受所述高温侧压缩机(210)吸气压力的上限值和下限值限制，当所述高温侧压缩机(210)的吸气压力高于目标值，所述低温侧压缩机(110)卸载；当所述高温侧压缩机(210)的吸气压力低于目标值，所述低温侧压缩机(110)加载。
10.根据权利要求8所述的复叠式空气源热泵系统的控制方法，其特征在于，所述复叠式空气源热泵系统还包括自动化控制的智能制热模式，通过第一温度传感器实时检测环境温度T1，控制单元根据环境温度T1和需求用水设定温度T2确定所述低温侧压缩机(110)或高温侧压缩机(210)的压缩比，以及控制第一阀门(130)、第二阀门(140)和第三阀门(220)的开闭，以进行单级制热模式和所述双级制热模式之间的自动切换。
...【技术特征摘要】
1.一种复叠式空气源热泵系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复叠式空气源热泵系统，其特征在于，所述低温侧循环回路(100)还包括经济器(180)，所述经济器(180)位于所述水侧换热器(300)和所述蒸发冷凝器(400)的下游，且位于所述第一电子膨胀阀(150)的上游。
3.根据权利要求1所述的复叠式空气源热泵系统，其特征在于，所述四通阀(120)包括d接口、c接口、s接口和e接口，所述d接口与所述低温侧压缩机(110)的出气口连通，所述c接口与所述第一阀门(130)、所述第二阀门(140)连通，所述s接口与所述气液分离器连通，所述e接口与所述空气侧换热器(160)连通。
4.根据权利要求1所述的复叠式空气源热泵系统，其特征在于，所述水侧换热器(300)包括第一换热管路、第二换热管路和供水管路，所述第一换热管路连通于所述低温侧循环回路(100)的所述第一循环支路，所述第一冷媒流通于所述第一换热管路内，所述第二换热管路连通于所述高温侧循环回路(200)的所述第四循环支路，所述第二冷媒流通于所述第二换热管路内，所述供水管路内流通有水，所述第一冷媒、所述第二冷媒均可与所述供水管路内的水进行换热，所述供水管路用于为用户提供热水或冷冻水。
5.根据权利要求1所述的复叠式空气源热泵系统，其特征在于，所述蒸发冷凝器(400)包括第三换热管路和第四换热管路，所述第三换热管路连通于所述低温侧循环回路(100)的所述第二循环支路，所述第四换热管路连通于所述高温侧循环回路(200)的所述第三循环支路和所述第四循环支路。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的复叠式空气源热泵系统，其特征在于，所述第一阀门(130)、所述第二阀门(140)和所述第三阀门(220)均为电磁阀，其中所述第一阀门(130)和所述第二阀门(140)能够满足所述第一冷媒正反双向流动，或者所述第一阀门(130...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆海龙，李志，钟惠安，李建国，赵密升，
申请(专利权)人：广东纽恩泰新能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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