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一种单双级互补式一托多 风能 热 泵 空调

阅读：211发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种单双级互补式一托多风能热泵空调专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种单双级互补式一托多风能热泵空调，其特征是：由前级超低温热泵和后级超高温热泵两级热泵构成，所述的两级热泵由前后级耦合换热器和单双级互补转换装置实现前级超低温热泵单级独立运行或前级超低温热泵和后级超高温热泵双级同时运行；所述单、双级互补式超低温一托多风能空调系统实现了夏季气温小于35℃时的单级制冷运行和冬季-5℃以上气温时的单级制热采暖运行，以及夏季气温大于35℃以上酷热环境下的双级高效制冷运行和冬季气温小于-5℃寒冷环境下的双级制热运行，系统简洁，节能环保，运行可靠安全。，下面是一种单双级互补式一托多风能热泵空调专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种单双级互补式一托多风能热泵空调，其特征是：由前级超低温热泵和后级超高温热泵两级热泵构成，所述的两级热泵由前后级耦合换热器和单双级互补转换装置实现前级超低温热泵单级独立运行或前级超低温热泵和后级超高温热泵双级同时运行。
2.根据权利要求1所述的一种单双级互补式一托多风能热泵空调，其特征是：所述的单双级互补转换装置由压缩机止回阀(8)和制冷剂液泵止回阀(12)、四通换向阀(9)、储液气液分离器(10)和制冷剂液泵(11)构成单级和双级互补转换装置，所述的单双级互补转换装置其压缩机止回阀(8)的一端与后级超高温热泵的制冷压缩机(7)的排气端相连接，压缩机止回阀(8)的另一端连接着制冷剂液泵止回阀(12)的一端后，再与四通换向阀(9)的j端相连接，制冷剂液泵止回阀(12)的另一端连接着制冷剂液泵(11)的排液端，制冷剂液泵(11)的进液端与储液气液分离器(10)的供液端口o相连接，储液气液分离器(10)的气端口m与四通换向阀(9)的1端相连接，储液气液分离器(10)的另一气端口n与制冷压缩机(7)的吸气端相连接。
3.根据权利要求1所述的一种单双级互补式一托多风能热泵空调，其特征是：所述的前级超低温热泵由制冷压缩机(1)、四通换向阀(2)、前后级耦合换热器(3)、膨胀阀(4)、室外机空气换热器(5)、气液分离器(6)构成；后级超高温热泵由制冷压缩机(7)、压缩机止回阀(8)、四通换向阀(9)、储液气液分离器(10)、制冷剂液泵(11)、制冷剂液泵止回阀(12)、室内机空气换热器(13、14、15)和膨胀阀(16、17、18)构成。
4.根据权利要求1所述的一种单双级互补式一托多风能热泵空调，其特征是：所述的前级超低温热泵由制冷压缩机(1)、四通换向阀(2)、前后级耦合换热器(3)、膨胀阀(4)、室外机空气换热器(5)、气液分离器(6)构成；后级超高温热泵由制冷压缩机(7)、压缩机止回阀(8)、四通换向阀(9)、气液分离器(19)、制冷剂液泵(11)、制冷剂液泵止回阀(12)、室内机空气换热器(13、14、15)和膨胀阀(16、17、18)构成。
5.根据权利要求1所述的一种单双级互补式一托多风能热泵空调，其特征是：所述的前级超低温热泵由制冷压缩机(1)、四通换向阀(2)、前后级耦合换热器(3)、膨胀阀(4)、室外机空气换热器(5)、气液分离器(6)构成；后级超高温热泵由制冷压缩机(7)、压缩机止回阀(8)、四通换向阀(9)、储液气液分离器(10)、制冷剂液泵(11)、室内机空气换热器(13、
14、15)、膨胀阀(16、17、18)和阀门(20、21、22、23)构成。
6.根据权利要求2至5任一项所述的一种单双级互补式一托多风能热泵空调，其特征是：所述的制冷压缩机(1、7)采用变频控制。
7.根据权利要求3至5任一项所述的一种单双级互补式一托多风能热泵空调，其特征是：所述的膨胀阀(4、16、17、18)是电子膨胀阀门，所述的阀门(20、21、22、23)是电磁阀门。

说明书全文

一种单双级互补式一托多风能 热 泵 空调

技术领域

[0001] 本发明涉及适应超低温环境和高温酷热环境均高效运行的多机分体空调，具体说涉及一种单双级互补式一托多风能热泵空调。

背景技术

[0002] 风能分体式热泵空调，特别是VRV多机分体变频式风能热泵空调，因其具有安装施工简单，维护量少，负荷调节率高等优点，在家用和小型商用空调系统中的应用越来越广泛。但是这类空调存在一个共同的缺点，在气温低于5℃以下时其制热运行效率随着气温的降低成正比地大幅下降，导致这类空调无法在冬季正常采暖供热，世界生产这类空调最出色的日本也没有解决这个难题。为了克服这个问题，国内部分厂商在热泵空调中安装了电热丝，用电阻发热方式补偿冬季热泵空调制热的不足。众所周知电热效率是最低的，采用电热丝制热不符合节能减排低碳生活的要求，也失去了应用热泵空调的节能意义。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于针对上述问题，提供一种可适应室外气温55℃至-35℃极宽温度下高效制冷和制热运行的单双级互补式一托多风能热泵空调。

[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

[0005] 一种单双级互补式一托多风能热泵空调，由前级超低温热泵和后级超高温热泵两级热泵构成，所述的两级热泵由前后级耦合换热器和单双级互补转换装置实现前级超低温热泵单级独立运行或前级超低温热泵和后级超高温热泵双级同时运行。

[0006] 进一步的，所述的单双级互补转换装置由压缩机止回阀8和制冷剂液泵止回阀12、四通换向阀9、储液气液分离器10和制冷剂液泵11构成单级和双级互补转换装置，所述的单双级互补转换装置其压缩机止回阀8的一端与后级超高温热泵的制冷压缩机7的排气端相连接，压缩机止回阀8的另一端连接着制冷剂液泵止回阀12的一端后，再与四通换向阀9的j端相连接，制冷剂液泵止回阀12的另一端连接着制冷剂液泵11的排液端，制冷剂液泵11的进液端与储液气液分离器10的供液端口o相连接，储液气液分离器10的气端口m与四通换向阀9的1端相连接，储液气液分离器10的另一气端口n与制冷压缩机7的吸气端相连接。

[0007] 进一步的，所述的前级超低温热泵由制冷压缩机1、四通换向阀2、前后级耦合换热器3、膨胀阀4、室外机空气换热器5、气液分离器6构成；后级超高温热泵由制冷压缩机7、压缩机止回阀8、四通换向阀9、储液气液分离器10、制冷剂液泵11、制冷剂液泵止回阀
12、室内机空气换热器13、14、15和膨胀阀16、17、18构成；所述前后级耦合换热器3的端口e与四通换向阀2的端口b相连接，另一端口f依次连接膨胀阀4、室外机空气换热器5与四通换向阀2的端口d，所述四通换向阀2的端口c与气液分离器6相连接，所述气液分离器6与制冷压缩机1的进气端相连接，所述制冷压缩机1的出气端与四通换向阀2的端口a相连接，前后级耦合换热器3的端口h与四通换向阀9的端口i连接，所述四通换向阀9的端口k依次连接室内机空气换热器13、14、15、膨胀阀16、17、18后与端口g相连接，四通换向阀9的端口1与储液气液分离器10的端口m相连接，所述储液气液分离器10的端口n依次连接制冷压缩机7、压缩机止回阀8后与四通换向阀9的端口j相连接，储液气液分离器10的端口o依次连接制冷剂液泵11、制冷剂液泵止回阀12与四通换向阀9的端口j。

[0008] 进一步的，所述的前级超低温热泵由制冷压缩机1、四通换向阀2、前后级耦合换热器3、膨胀阀4、室外机空气换热器5、气液分离器6构成；后级超高温热泵由制冷压缩机7、压缩机止回阀8、四通换向阀9、气液分离器19、制冷剂液泵11、制冷剂液泵止回阀12、室内机空气换热器13、14、15和膨胀阀16、17、18构成；所述前后级耦合换热器3的端口e与四通换向阀2的端口b相连接，另一端口f依次连接膨胀阀4、室外机空气换热器5与四通换向阀2的端口d，所述四通换向阀2的端口c与气液分离器6相连接，所述气液分离器6与制冷压缩机1的进气端相连接，所述制冷压缩机1的出气端与四通换向阀2的端口a相连接，前后级耦合换热器3的端口h与四通换向阀9的端口i连接，所述四通换向阀9的端口k依次连接室内机空气换热器13、14、15、膨胀阀16、17、18后与端口g相连接，四通换向阀9的端口1与制冷剂液泵11的进液端连接，且端口1还与气液分离器19的端口相连接，所述气液分离器19的端口依次连接制冷剂液泵11、制冷剂液泵止回阀12后与四通换向阀
9的端口j相连接，气液分离器19的另一端口依次连接制冷压缩机7、压缩机止回阀8后与四通换向阀9的端口j相连接。

[0009] 进一步的，所述的前级超低温热泵由制冷压缩机1、四通换向阀2、前后级耦合换热器3、膨胀阀4、室外机空气换热器5、气液分离器6构成；后级超高温热泵由制冷压缩机7、压缩机止回阀8、四通换向阀9、储液气液分离器10、制冷剂液泵11、室内机空气换热器
13、14、15、膨胀阀16、17、18和阀门20、21、22、23构成；所述前后级耦合换热器3的端口e与四通换向阀2的端口b相连接，另一端口f依次连接膨胀阀4、室外机空气换热器5与四通换向阀2的端口d，所述四通换向阀2的端口c与气液分离器6相连接，所述气液分离器
6与制冷压缩机1的进气端相连接，所述制冷压缩机1的出气端与四通换向阀2的端口a相连接，前后级耦合换热器3的端口h与储液气液分离器10的端口m相连接，储液气液分离器10的端口n与四通换向阀9的端口i相连接，四通换向阀9的端口1依次连接制冷压缩机7、压缩机止回阀8后与四通换向阀9的端口j相连接，所述四通换向阀9的端口k与室内机空气换热器13、14、15相连接，所述室内机空气换热器13、14、15连接阀门20后与制冷剂液泵11的出液端相连接，所述制冷剂液泵11的进液端与储液气液分离器10的端口o相连接，其出液端还依次连接阀门21、膨胀阀16、17、18后与室内机空气换热器13、14、15相连接，所述室内机空气换热器13、14、15连接阀门22后与前后级耦合换热器3的端口g相连接，所述端口g连接阀门23后与膨胀阀16、17、18相连接。

[0010] 优选的，所述的制冷压缩机1、7采用变频控制。

[0011] 优选的，所述的膨胀阀4、16、17、18是电子膨胀阀门，所述的阀门20、21、22、23是电磁阀门。

[0012] 本发明的有益效果为，所述单、双级互补式超低温一托多风能空调系统实现了夏季气温小于35℃时的单级制冷运行和冬季-5℃以上气温时的单级制热采暖运行，以及夏季气温大于35℃以上酷热环境下的双级高效制冷运行和冬季气温小于-5℃寒冷环境下的双级制热运行，系统简洁，节能环保，运行可靠安全，且本发明单级运行配置了制冷剂液泵，当单级运行时由制冷剂液泵强迫制冷剂在室内机内循环，其循环量远大于膨胀阀节流后的循环量，是节流阀循环的4～6倍，沸腾放热系数非常高，而且润滑油不易积存在室内机之中，不但增强了换热效果，而且制冷剂液泵可以将制冷剂输送到更远的地方，可延长室内机配管长度和增加室内机数量，室内机安装位置不受建筑物和装修的高低影响，安装任何位置都可以；另外，为了适应后级高温热泵需要气液分离器的需求，采用储液、气液分离器的一体结构，以满足后级高温热泵稳定可靠的运行，其储液器部分保证向制冷剂液泵稳定供应液态制冷，防止制冷剂液泵吸空，保证了液泵安全稳定可靠地运行，其气液分离器部分，保证制冷压缩机吸入的完全是制冷剂气体，防止液击事故的发生，保证了制冷压缩机安全运行；此外，制冷压缩机均为变频控制压缩机，进一步提高了节能效果，且膨胀阀是电子膨胀阀，实现了自动控制。附图说明

[0013] 下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

[0014] 图1为本发明一种单双级互补式一托多风能热泵空调的第一实施例结构示意图；

[0015] 图2为本发明一种单双级互补式一托多风能热泵空调的第二实施例结构示意图；

[0016] 图3为本发明一种单双级互补式一托多风能热泵空调的第三实施例结构示意图。

[0017] 图中：

[0018] 1、7、制冷压缩机；2、9、四通换向阀；3、前后级耦合换热器；4、16、17、18、膨胀阀；5、室外机空气换热器；6、19、气液分离器；8、压缩机止回阀；10、储液气液分离器；11、制冷剂液泵；12、制冷剂液泵止回阀；13、14、15、室内机空气换热器；20、21、22、23、阀门。

具体实施方式

[0019] 图1给出了本发明的一个实施例，由制冷压缩机1、四通换向阀2、前后级耦合换热器3、膨胀阀4、室外机空气换热器5、气液分离器6组成前级超低温热泵回路；由制冷压缩机7、压缩机止回阀8、四通换向阀9、储液气液分离器10、制冷剂液泵11、制冷剂液泵止回阀12、室内机空气换热器13、14、15和膨胀阀16、17、18组成后级超高温热泵回路。

[0020] 夏季如果气温低于30℃时，由前级超低温热泵独立制冷运行，其工作过程是：制冷压缩机1排气经四通换向阀2的a端至d端，经室外机空气换热器5将冷凝热排放至空气中，冷凝后的液体经膨胀阀4节流后至前后级耦合换热器3的f端至e端的蒸发吸热端，蒸发吸收由g至h放热端的热量，蒸发后气体经四通换向阀b端至c端，再经气液分离器6被制冷压缩机1吸入继续压缩重复上述制冷运行；同时，制冷剂液泵11运行，制冷剂液体经制冷剂液泵11至制冷剂液泵止回阀12，再经四通换向阀9的j端至i端，经前后级耦合换热器3的h至g释放制冷剂中的热量，被e至f蒸发吸热后，过冷的制冷剂液体由g至膨胀阀16、17、18经节流后进入室内机空气换热器13、14、15蒸发吸收室内空气的热量，其过热的制冷剂液体经由四通换向阀9的k端至1端，再经储液气液分离器10的m进入储液气液分离器10，其制冷剂液体由o端输出至制冷剂液泵11继续循环，重复上述液泵强迫制冷剂循环制冷运行，实现夏季单机节能制冷空调运行，单级运行气温设置点，也可以是其它温度值。

[0021] 当夏季气温高于30℃时，前级继续运行，后级超高温热泵启动运行，制冷压缩机7排气经压缩机止回阀8至四通换向阀9的j至i经前后级耦合换热器3的h至g冷凝放热，冷凝后的制冷剂液体经g至膨胀阀16、17、18经节流后至室内机空气换热器13、14、15蒸发吸收室内空气热量向室内制冷空调。蒸发吸热后的气体经四通换向阀9的k至1经储液气液分离器10的m进入，由n端输出至制冷压缩机7的吸气端，经压缩后重复上述制冷循环，完成双级酷热天气的高效节能制冷空调运行。双级运行设定气温不限于30℃，而且可以由用户根据节能情况自由设定选择。

[0022] 冬季时四通换向阀换向，当气温≥0℃以上时，由前级低温热泵单级节能运行，制冷压缩机1排气经四通换向阀2的a至b经前后级耦合换热器3的e至f冷凝放热向h至g吸热端释放冷凝热，冷凝后的液体经膨胀阀4节流后至室外机空气换热器5蒸发吸收室外空气的热量、气体经四通换向阀2的d至c经气液分离器6被制冷压缩机1吸入继续压缩，重复上述单级制热运行；同时，制冷剂液泵11运转后，制冷剂液体经制冷剂液泵止回阀12至四通换向阀9的j至k经室内机空气换热器13、14、15向室内释放制冷剂液体中的热量，向室内供热采暖，经放热后的制冷剂经膨胀阀16、17、18节流后至前后级耦合换热器3的g至h吸热端，吸收e至f释放的冷凝热，其过热的制冷剂液体由h经四通换向阀9的i至1，由m进入储液气液分离器10，过热的制冷剂再由o端至制冷剂液泵11，继续由制冷剂液泵11强迫制冷剂上述放热循环，完成单级冬季节能制热运行。

[0023] 冬季气温低于0℃以下时，除了前级超低温热泵继续制热运行之外，后级超高温热泵启动运行，制冷压缩机7排气经压缩机止回阀8至四通换向阀9的j至k，经室内机空气换热器13、、14、15向室内吹热风采暖供热，冷凝放热后的液体经膨胀阀16、17、18节流后至前后级耦合换热器3的g至h吸热端，蒸发吸收e至f放热端的冷凝热量，气体由h经四通换向阀9的i至1经m进入储液气液分离器10，过热的制冷剂气体再由n至制冷压缩机7的吸气端，经压缩后重复上述双级高效制热运行。冬季双级运行的临界点不一定选定在0℃，其实在5℃气温时，单级热泵的制热效率就已经开始下降了，应该由人工设定或自动控制电路自动地根据气温和效率关系自动调整控制。

[0024] 图2给出了本发明的另一个实施例，其与实施例一相比，差别在于后级超高温热泵的制冷压缩机7的吸气端连接气液分离器19的一端，气液分离器19的另一端与四通换向阀9的1相连接后再与制冷剂液泵11的进液端相连接。当单级运行时制冷剂液泵11运转后，制冷剂液体是由四通换向阀9的1端进入制冷剂液泵11的吸入端，而其它运行过程与实施例一完全一样，不再重复；当双级运行时，制冷压缩机7的吸气是由四通换向阀9的1至气液分离器19，经气液分离器19制冷剂气体进入制冷压缩机7压缩运行，而其它运行过程与实施例一完全一样不再叙述。

[0025] 图3给出了本发明的另一个实施例，其与实施例一相比所不同的是制冷剂液泵11的制冷与制热换向和单双级转换是由阀门20、21、22、23独立完成的，其运行过程是：当夏季气温低于30℃时，由制冷剂液泵11将制冷剂强迫经阀门21至膨胀阀16、17、18节流后经室内机空气换热器13、14、15蒸发吸收室内空气的热量，液体经阀门22至前后级耦合换热器3的g至h放热端被e至f的吸热端吸热冷却，过冷的制冷剂由h至m进入储液气液分离器10后，再经o端至制冷剂液泵11的进液端，经制冷剂液泵11再重复上述强迫循环；当气温升高超过30℃后，后级超高温热泵运行，制冷压缩机7的排气经压缩机止回阀8至四通换向阀9的j至i经储液气液分离器10的n至m经放热端h至g冷凝放热，冷凝后液体由g经阀门23至膨胀阀16、17、18节流后，至室内机空气换热器13、14、15蒸发吸收室内空气热量，气体经四通换向阀9的k至1被制冷压缩机7吸入后继续压缩重复上述双级制冷运行。

[0026] 冬季当气温＞0℃以上时，前级超低温热泵单级运行，制冷剂液泵11强迫制冷剂由阀门20至室内机空气换热器13、14、15向室内空气释放热量，放热后的制冷剂经膨胀阀16、17、18节流后，经阀门23由g至h吸热端吸收e至f释放的冷凝热，过热的液体由h至m进入储液气液分离器10后，由o端至制冷剂液泵11的进液端，由制冷剂液泵11继续强迫制冷剂循环，释放热量采暖运行；当气温低至0℃以下时，后级超高温热泵运行，制冷压缩机7的排气经压缩机止回阀8至四通换向阀9的j至k进入室内机空气换热器13、14、15，向室内释放冷凝热采暖供热，冷凝后的制冷剂经膨胀阀16、17、18节流后，经阀门23由g至h经m至n经i至1被制冷压缩机7吸入后继续压缩构成双级高效制热运行。

[0027] 以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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