阅读说明：本技术 一种可单级运行复叠式冷热水热泵系统 (Cascade type cold and hot water heat pump system capable of operating at single stage ) 是由 蔡佰明 黄剑峰 劳焯明 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种可单级运行复叠式冷热水热泵系统,其包括低温级热泵部件、高温级热泵部件、耗能末端,低温级热泵部件的低温级压缩机、低温四通阀、冷凝蒸发换热器、低温级水氟换热器、室外翅片换热器、低温级气液分离器相能以形成有低温级冷媒循环路径,高温级热泵部件的高温级压缩机、高温级四通阀、高温级水氟换热器、高温级经济器、冷凝蒸发换热器、高温级气液分离器连通以形成有高温级冷媒循环路径,利用高温级经济器分别与中间喷气回路、低温级压缩机的喷焓口连通,装配简单,且具有单独运行低温级用于制热或制冷的功能,提高在低温度环境下的换热效能,保证热泵系统的使用质量。(The invention provides a cascade type cold and hot water heat pump system capable of single-stage operation, which comprises a low-temperature stage heat pump component, a high-temperature stage heat pump component and an energy consumption tail end, wherein a low-temperature stage compressor, a low-temperature four-way valve, a condensation evaporation heat exchanger, a low-temperature stage water fluorine heat exchanger, an outdoor fin heat exchanger and a low-temperature stage gas-liquid separator of the low-temperature stage heat pump component can form a low-temperature stage refrigerant circulation path, a high-temperature stage compressor, a high-temperature stage four-way valve, a high-temperature stage water fluorine heat exchanger, a high-temperature stage economizer, a condensation evaporation heat exchanger and a high-temperature stage gas-liquid separator of the high-temperature stage heat pump component are communicated to form a high-temperature stage refrigerant circulation path, the high-temperature stage economizer is respectively communicated with an intermediate air injection loop and an enthalpy injection port of the low, the use quality of the heat pump system is ensured.)

一种可单级运行复叠式冷热水热泵系统

技术领域

本发明涉及热泵系统的技术领域，具体说是一种可单级运行复叠式冷热水热泵系统。

背景技术

现有的热泵系统的基本原理：其主要是通过压缩机、冷凝器、轴流风扇、蒸发器、保温水箱、水泵、储液罐、过滤器、电子膨胀阀和电子自动控制器等组成。通电后，轴流风扇开始运转，室外空气通过蒸发器进行热交换，温度降低后的空气被风扇排出系统。同时，蒸发器内部的工质吸热汽化被吸入压缩机，压缩机将这种低压工质气体压缩成高温、高压气体送入冷凝器，被水泵强制循环的水也通过冷凝器，被工质加热后送去供用户使用，而工质被冷却成液体，该液体经电子膨胀阀节流降温后再次流入蒸发器，如此反复循环工作。空气中热能不断地输送到水中，使保温水箱里的水温逐渐升高，能达到适合人们使用温度。

但是，上述传统的热泵系统在实际应用中存在以下不足：

1、传统的热泵系统的保温水箱难以共同运行在低温级系统与高温级系统上，使用局限性大；

2、传统的热泵系统在单独运行低温级用于制热或制热功能时，保温水箱不能有效地分隔耗能末端的回水和经过低温级升温或降温的水，致使出水的温度不能适应人们的需求，使用效果较差；

3、传统的热泵系统若涵盖有制冷与制热功能，普遍结构复杂，装配复杂，容易影响使用稳定性；

4、传统的热泵系统在除霜功能启动时，低温级系统会消耗保温水箱存量热水热量，导致除霜时会影响用户的使用体验。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可单级运行复叠式冷热水热泵系统，其装配简单，具有单独运行低温级用于制热或制冷功能，有效地提高在低温度环境下的换热效能，保证热泵系统的使用质量。

本发明的发明目的是这样实现的：一种可单级运行复叠式冷热水热泵系统，其包括低温级热泵部件、高温级热泵部件、耗能末端，所述低温级热泵部件包括通过低温级管路连接以形成低温级冷媒循环路径用的低温级压缩机、低温级四通阀、冷凝蒸发换热器、低温级水氟换热器、室外翅片换热器、低温级气液分离器，

所述低温级压缩机具有喷焓口，喷焓口与室外翅片换热器的入液口的连接间设有中间喷气回路，中间喷气回路安装有喷气增焓电磁阀，喷气增焓电磁阀的入端口与出端口设有通过增焓管路连通的高温级经济器，

所述高温级热泵部件包括高温级压缩机、高温级四通阀、高温级水氟换热器、高温级气液分离器，所述高温级压缩机、高温级四通阀、高温级水氟换热器、高温级经济器、冷凝蒸发换热器、高温级气液分离器通过高温级管路连通以形成有高温级冷媒循环路径。

根据上述进行优化，所述中间喷气回路包括分别第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、低温级经济器、喷气增焓节流阀，第一单向阀、第二单向阀的入液端分别与第三单向阀、第四单向阀的出液端连通，所述低温级经济器的第一接口分别与第一单向阀、第二单向阀的出液端连通，低温级经济器的第二接口分别与喷气增焓节流阀的进液口、所述第三单向阀、第四单向阀的入液端连通，所述喷气增焓节流阀的出液口与低温级经济器的第三接口连通，低温级经济器的第四接口分别与高温级经济器、喷气增焓电磁阀连通。

根据上述进行优化，所述低温级经济器的第二接口连通有低温级节流阀，低温级节流阀分别与第三单向阀、第四单向阀的入液端连通，且所述第四单向阀的出液端依次连通有储液罐、第一干燥过滤器、低温级水氟换热器；所述第三单向阀的出液端连通有与室外翅片换热器的连通用的第二干燥过滤器。

根据上述进行优化，所述冷凝蒸发换热器与高温级经济器的第一接口的连接之间连通有高温级节流阀、防冷媒迁移电磁阀，高温级经济器的第二接口与高温级水氟换热器的连接之间连通有第三干燥过滤器，高温级经济器的第三接口与第四接口分别与低温级经济器的第四接口、低温级压缩机的喷焓口连通。

根据上述进行优化，所述热泵系统还包括蓄能缓冲水箱、低温级水泵、循环水泵，所述蓄能缓冲水箱设有供液管路、回液管路，所述供液管路将耗能末端、蓄能缓冲水箱、高温级水氟换热器、循环水泵连通并形成有蓄能循环路径，所述回液管路将蓄能缓冲水箱、低温级水氟换热器、低温级水泵连通并形成回水循环路径。

根据上述进行优化，所述耗能末端设有出水口、回水口，所述出水口与回水口分别通过供液管路与蓄能缓冲水箱、高温级水氟换热器连通。

根据上述进行优化，所述蓄能缓冲水箱设有储液外腔与储液内腔，储液内腔处于储液外腔的中间且储液内腔的上部与下部分别与储液外腔相通，

所述耗能末端的出水口通过供液管路与储液外腔的上部连通，所述储液外腔的下部通过回液管路与低温级水泵的出液端连通，所述储液内腔的上部通过回液管路与低温级水氟换热器的进液端连通，所述储液内腔的下部通过供液管路与循环水泵的进液端连通。

根据上述进行优化，所述蓄能缓冲水箱设有电加热管，电加热管信号连接有第一感温器、第二感温器，第一感温器与电加热管分别安装在储液外腔内，所述第二感温器安装在热泵系统的箱体内。

根据上述进行优化，所述耗能末端的出水口安装有与低温级水泵、电加热管连接用的第三感温器，所述循环水泵的进液端安装有与循环水泵、电加热管连接用的第四感温器。

根据上述进行优化，所述热泵系统的箱体内安装有防冻温控器，防冻温控器分别与电加热管信号连接。

本发明的优点在于：

1)本结构的热泵系统具有单独运行低温级用于制热或制冷的功能，适用性高。

2)本结构的热泵系统通过在低温级热泵部件中增设中间喷气回路，该中间喷气回路与高温级经济器连接，以使在低温环境下提高低温级压缩机的排气量，增加制热量，提升换热效率，保证制热性能。

3)本结构的热泵系统采用蓄能缓冲水箱，利用中间的储液内腔，有效地分隔耗能末端的回水和经过低温级系统的水，提高热效能。

4)由于本结构的热泵系统的耗能末端设有出水口、回水口，利用两个接口即可涵盖制冷和制热功能，适用性强，装配简单。

5)在除霜过程中，低温级系统只消耗本蓄能缓冲水箱存量热水热量，当缓冲水箱过低时可打开电加热管辅助，达到除霜不影响用户末端使用体验。

附图说明

附图1为本发明较佳实施例的结构示意图。

附图2为本发明较佳实施例的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

根据附图1至图2所示，本发明的可单级运行复叠式冷热水热泵系统，包括低温级热泵部件、高温级热泵部件、耗能末端1。所述低温级热泵部件包括通过低温级管路连接以形成低温级冷媒循环路径用的低温级压缩机2、低温级四通阀3、冷凝蒸发换热器4、低温级水氟换热器5、室外翅片换热器6、低温级气液分离器7。其中，所述低温级压缩机2具有喷焓口。喷焓口与室外翅片换热器6的入液口的连接间设有中间喷气回路，中间喷气回路安装有喷气增焓电磁阀8，喷气增焓电磁阀8的入端口与出端口设有通过增焓管路连通的高温级经济器9。

以及，所述高温级热泵部件包括高温级压缩机10、高温级四通阀11、高温级水氟换热器12、高温级气液分离器13。所述高温级压缩机10、高温级四通阀11、高温级水氟换热器12、高温级经济器9、冷凝蒸发换热器4、高温级气液分离器13通过高温级管路连通以形成有高温级冷媒循环路径。

参照图1至图2所示，进一步细化，所述中间喷气回路包括分别第一单向阀14、第二单向阀15、第三单向阀16、第四单向阀17、低温级经济器18、喷气增焓节流阀19。第一单向阀14、第二单向阀15的入液端分别与第三单向阀16、第四单向阀17的出液端连通，所述低温级经济器18的第一接口分别与第一单向阀14、第二单向阀15的出液端连通，低温级经济器18的第二接口分别与喷气增焓节流阀19的进液口、所述第三单向阀16、第四单向阀17的入液端连通。所述喷气增焓节流阀19的出液口与低温级经济器18的第三接口连通，低温级经济器18的第四接口分别与高温级经济器9、喷气增焓电磁阀8连通。

而且，所述低温级经济器18的第二接口连通有低温级节流阀37。低温级节流阀37分别与第三单向阀16、第四单向阀17的入液端连通，且所述第四单向阀17的出液端依次连通有储液罐38、第一干燥过滤器39、低温级水氟换热器5；所述第三单向阀16的出液端连通有与室外翅片换热器6的连通用的第二干燥过滤器40。

另外，所述冷凝蒸发换热器4与高温级经济器9的第一接口的连接之间连通有高温级节流阀20、防冷媒迁移电磁阀21。高温级经济器9的第二接口与高温级水氟换热器12的连接之间连通有第三干燥过滤器22，高温级经济器9的第三接口与第四接口分别与低温级经济器18的第四接口、低温级压缩机2的喷焓口连通。

即，运行时，低温级热泵部件启动。低温级压缩机2通电后，低温级压缩机2将低压工质气体压缩成高温高压的液体，高温高压的工质经过低温级四通阀3以流到冷凝蒸发换热器4，在冷凝蒸发换热器4换热形成的高温高压的气化工质流向低温级水氟换热器5。同时，被强制输入的水也通过低温级水氟换热器5，被工质加热后的热水被送去供用户使用的耗能末端1，而工质被冷却成液体依次流向第一干燥过滤器39、储液罐38。由于第一单向阀14、第二单向阀15、第三单向阀16、第四单向阀17、低温级节流阀37闭合以连通低温级经济器18，液体工质沿着第一单向阀14、低温级经济器18、低温级节流阀37、第三单向阀16、第二干燥过滤器40并往室外翅片换热器6方向流去。期间，部分的液体工质会通过第三单向阀16、第二单向阀15和第四单向阀17、第一单向阀14流回低温级经济器18节流再流向室外翅片换热器6。利用室外翅片换热器6工质被吸热汽化并吸入低温级压缩机2内，如此反复循环工作。这样，在低温级经济器18的作用下，有效地对工质降压降温的作用，对降低低温级压缩机2的排气温度和排气压力，减少低温级压缩机2损也起到了一定作用。

期间，处于一定的低温度环境下，中间喷气回路开启。喷气增焓节流阀19、喷气增焓电磁阀8分别闭合，以使已流径低温级经济器18的部分工质经过喷气增焓节流阀19流回代温级经济器、喷气增焓电磁阀8并流向低温级压缩机2的喷焓口，提高低温级压缩机2排气量，增加制热量。

当环境温度再低于额定温度时，高温级热泵部件运行。高温级压缩机10将低压低温的工质压缩成高温、高压的气体经过高温级四通阀11流向高温级水氟换热器12，被强制输入的水也通过高温级水氟换热器12，被工质加热后的热水被送去供用户使用的耗能末端1。而被冷却液化的工质经过第三干燥过滤器22流向高温级经济器9。在高温级经济器9的作用下，使降低高温级压缩机10的排气温度和排气压力，减少高温级压缩机10损也起到了一定作用。

另外，在较低温环境下，喷气增焓电磁阀8会打开，使低温级经济器18的第四接口出来的工质通过增焓管路流径高温级经济器9再返回低温级压缩机2的喷焓口。再进一步地提高低温度环境下低温级压缩机2排气量，增加制热量，提升换热效率，保证制热性能。

参照图1至图2所示，所述热泵系统还包括蓄能缓冲水箱23、低温级水泵24、循环水泵25，且所述蓄能缓冲水箱23设有供液管路26、回液管路27。所述供液管路26将耗能末端1、蓄能缓冲水箱23、高温级水氟换热器12、循环水泵25连通并形成有蓄能循环路径，所述回液管路27将蓄能缓冲水箱23、低温级水氟换热器5、低温级水泵24连通并形成回水循环路径。

其中，所述耗能末端1设有出水口28、回水口29，所述出水口28与回水口29分别通过供液管路26与蓄能缓冲水箱23、高温级水氟换热器12连通。并且，所述蓄能缓冲水箱23设有储液外腔30与储液内腔31，储液内腔31处于储液外腔30的中间且储液内腔31的上部与下部分别与储液外腔30相通。所述耗能末端1的出水口28通过供液管路26与储液外腔30的上部连通，所述储液外腔30的下部通过回液管路27与低温级水泵24的出液端连通，所述储液内腔31的上部通过回液管路27与低温级水氟换热器5的进液端连通，所述储液内腔31的下部通过供液管路26与循环水泵25的进液端连通。

即，运行时，耗能末端1的水源从出水口28沿着供液管路26进入蓄能缓冲水箱23的储液外腔30的上部内并流入其储液内腔31的上部。在储液内腔31的上部水源通过回液管路27流入低温级水氟换热器5进行热交换，被加热后的热水在低温级水泵24的作用下流回蓄能缓冲水箱23的储液外腔30的下部，储液外腔30下部的热水在循环泵的动力作用下被抽到高温级水氟换热器12内进行高温加热，高温的热水通过回水口29流回耗能末端1内。

这样，高温级系统、低温级系统共同使用本结构的蓄能缓冲水箱23，适用性高，提高热效能，保证热泵系统的使用质量。同时，蓄能缓冲水箱23利用其中间的储液内腔31，有效地分隔耗能末端1的回水和经过低温级系统的水，提高热效能。并且，热泵系统的耗能末端1设有出水口28、回水口29，利用两个接口即可涵盖制冷和制热功能，适用性强，装配简单。

参照图1至图2所示，所述蓄能缓冲水箱23设有电加热管32。电加热管32信号连接有第一感温器33、第二感温器34，第一感温器33与电加热管32分别安装在储液外腔30内，所述第二感温器34安装在热泵系统的箱体内。所述耗能末端1的出水口28安装有与低温级水泵24、电加热管32连接用的第三感温器35，所述循环水泵25的进液端安装有与循环水泵25、电加热管32连接用的第四感温器36。所述热泵系统的箱体内安装有防冻温控器41，防冻温控器41分别与电加热管32信号连接。

当除霜功能启动时，低温级系统只消耗本蓄能缓冲水箱23存量的热水热量，循环水泵25关闭，当第一感温器33检测蓄能缓冲水箱23过低时，打开电加热管32辅助，达到除霜不影响用户末端使用体验。

其中，第三感温器35与第四感温器36分别检测到耗能末端1的出水、蓄能缓冲水箱23出水的温度，根据实际应用有效地控制低温级热泵部件、高温级热泵部件、中间喷气回路的启动顺序，确保热泵系统能在低温环境的制热量。另外，在整个系统内在封闭配置的第二感温器34和防冻温控器41，有效地控制电热管维持不低于冰点，保护系统箱体内管路不被冻坏，确保系统的正常运行。

上述具体实施例仅为本发明效果较好的具体实施方式，凡与本发明的可单级运行复叠式冷热水热泵系统相同或等同的结构，均在本发明的保护范围内。