一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统

摘要

一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统，它涉及一种热泵空调系统，以解决现有的实验用空调热水器在冬季运行时，因功率不足，不能同时满足供热和制取热水的双重需求，以及开始运行时，由于换热器换热效率较高，易造成制冷剂在冷凝器中的滞留，导致制冷剂循环量不足，系统无法正常工作的问题。它包括第一压缩机、节流装置、四通换向阀、室内机、室外机和气液分离器；它还包括第二压缩机、第一毛细管、热水罐、循环泵、换热器、单向阀、第一旁通管道、第一截断阀和至少一个第二截断阀；第一压缩机和第二压缩机并联设置，室内机与节流装置连通，四通换向阀与气液分离器连通。本发明用于多功能空气源热泵空调系统供热、制冷和制取热水用。

权利要求

1.一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统，它包括第一压缩机(1)、节流装置(10)、四通换向阀(4)、室内机(11)、室外机(5)和气液分离器(9)；其特征在于：它还包括第二压缩机(12)、第一毛细管(8)、热水罐(13)、循环泵(3)、换热器(2)、单向阀(7)、第一旁通管道(6)、第一截断阀(16)和至少一个第二截断阀(17)；

第一压缩机(1)和第二压缩机(12)并联设置，第一压缩机(1)和第二压缩机(12)的出口均与换热器(2)的第一入口(2-1)连通，换热器(2)的第一出口(2-2)与四通换向阀(4)连通，四通换向阀(4)与室内机(11)连通，室内机(11)通过节流装置(10)与室外机(5)连通，室外机(5)与单向阀(7)连通，单向阀(7)与第一毛细管(8)连通，第一毛细管(8)与气液分离器(9)的入口连通，气液分离器(9)的出口分别与第一压缩机(1)的入口和第二压缩机(12)的入口连通，室外机(5)与四通换向阀(4)连通，四通换向阀(4)与气液分离器(9)连通，换热器(2)的第二出口(2-3)与热水罐(13)连通，热水罐(13)与循环泵(3)连通，循环泵(3)与换热器(2)的第二入口(2-4)连通，所述室外机(5)的两端并接有第一旁通管道(6)，第一旁通管道(6)上设置有第一截断阀(16)，第一旁通管道(6)的一端与四通换向阀(4)连通，第一旁通管道(6)的另一端与节流装置(10)连通，第一旁通管道(6)两端之间的室外机(5)的管道上安装有至少一个第二截断阀(17)。

2.根据权利要求1所述的一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统，其特征在于：所述节流装置(10)为毛细管。

3.根据权利要求1所述的一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统，其特征在于：所述节流装置(10)为电子膨胀阀。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统，其特征在于：所述循环泵(3)为变频泵。

5.根据权利要求4所述的一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统，其特征在于：所述换热器(2)为板式换热器。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统，其特征在于：所述第一截断阀(16)和至少一个第二截断阀(17)均为蝶阀、球阀或电磁阀。

7.根据权利要求6所述的一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统，其特征在于：所述空调系统还包括第二旁通管道(14)、第三截断阀(15)和至少一个第四截断阀(18)，所述换热器(2)的两端并接有第二旁通管道(14)，第二旁通管道(14)上设置有第三截断阀(15)，第二旁通管道(14)的一端与四通换向阀(4)连通，第二旁通管道(14)的另一端与第一压缩机(1)的出口和第二压缩机(12)的出口连通，至少一个第四截断阀(18)设置在位于第二旁通管道(14)的两端之间的换热器(2)的管道上。

8.根据权利要求7所述的一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统，其特征在于：所述第三截断阀(15)和至少一个第四截断阀(18)均为蝶阀、球阀或电磁阀。

说明书

一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种热泵空调系统，具体涉及一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统。

背景技术

[0002] 目前的实验用空调热水器在冬季运行时，因为功率不足，常常不能同时满足供热和制取热水的双重需求，且在不需要制取热水时也无法实现供热优先，在一定程度上增加了系统的能耗。而且，开始运行时，水换热器换热效率较高，易造成制冷剂在冷凝器中的滞留，导致制冷剂循环量不足，空调热水器无法正常工作。

发明内容

[0003] 本发明是为解决现有的实验用空调热水器在冬季运行时，因功率不足，不能同时满足供热和制取热水的双重需求，以及开始运行时，由于换热器换热效率较高，易造成制冷剂在冷凝器中的滞留，导致制冷剂循环量不足，系统无法正常工作的问题，进而提供一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统。

[0004] 本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统包括第一压缩机、节流装置、四通换向阀、室内机、室外机和气液分离器；它还包括第二压缩机、第一毛细管、热水罐、循环泵、换热器、单向阀、第一旁通管道、第一截断阀和至少一个第二截断阀；

[0005] 第一压缩机和第二压缩机并联设置，第一压缩机和第二压缩机的出口均与换热器的第一入口连通，换热器的第一出口与四通换向阀连通，四通换向阀与室内机连通，室内机通过节流装置与室外机连通，室外机与单向阀连通，单向阀与第一毛细管连通，第一毛细管与气液分离器的入口连通，气液分离器的出口分别与第一压缩机的入口和第二压缩机的入口连通，室外机与四通换向阀连通，四通换向阀与气液分离器连通，换热器的第二出口与热水罐连通，热水罐与循环泵连通，循环泵与换热器的第二入口连通，所述室外机的两端并接有第一旁通管道，第一旁通管道上设置有第一截断阀，第一旁通管道的一端与四通换向阀连通，第一旁通管道的另一端与节流装置连通，第一旁通管道两端之间的室外机的管道上安装有至少一个第二截断阀。

[0006] 本发明的有益效果是：一、本发明的第一压缩机和第二压缩机共同运行，可以解决供热功率不足的问题，制冷剂经过第一压缩机和第二压缩机压缩，通过换热器给水放热，再流过四通换向阀，在室内机继续与室内空气冷凝放热，然后，经过第一节流装置，在室外机蒸发吸热(因毛细管阻力大，故该毛细管支路为断路)，最后通过气液分离器回到第一压缩机和第二压缩机，保证了室内供热和制取热水同时供应的要求(此时，室内机的风机和室外机的风机均开启)，实现了供热和制取热水的双重需求；二、本发明增设了第一旁通管道、第一截断阀和至少一个第二截断阀，高温高压制冷剂从第一压缩机出来经过换热器，制冷剂冷凝放热，同时水经换热器吸热温度升高，制冷剂经过四通换向阀和第一旁通管道，直接与节流装置相连，此时，室外机的冷凝器被旁通(制冷剂不通过室外机冷凝器，且室外机的风机不运行)，然后，制冷剂进入室内机与室内空气热交换，蒸发吸热，最后经过气液分离器回到第一压缩机，水经换热器被加热后储存在热水罐中，由循环泵控制循环水的流量，如家用洗澡时，则开启补水阀19补水。此时，第一截断阀开启，第二截断阀关闭，为防止制冷剂滞留在室外机冷凝器中，导致制冷剂循环量(制冷量)不够，压缩机吸气压力过低，造成系统无法正常运行，增加单向阀、毛细管及相应的支路管道，由室外机的冷凝器经单向阀、毛细管及相应支路管道直接引回气液分离器，滞留的制冷剂可沿支路管路经气液分离器直接流回第一压缩机，进而解决了现有实用用空调热水器开始运行时，由于热器换热效率较高，易造成制冷剂在冷凝器中的滞留，导致制冷剂循环量不足，无法正常工作的问题；三、本发明结构简单，设计合理，功能多样，集成率高，具有单独制冷、单独供热、制冷兼制热水、供热兼制热水、单独制取热水、除湿和除霜的功能，满足冬季和夏季使用的需求，本发明运行稳定可靠，能效比(空调功率与制取热水功率之和除以电耗)达7以上，能效比越大，系统效率越高，越节能，本发明明显节能高效。

附图说明

[0007] 图1是本发明的整体结构示意图，图2是制冷兼制取热水工况下的结构示意图，图3是单独制冷工况下的结构示意图，图4是单独供热工况下的结构示意图，图5是单独制取热水工况下的结构示意图，图6是供热兼制取热水工况下的结构示意图，图7是除湿工况下的结构示意图，图8是除霜工况下的结构示意图。

具体实施方式

[0008] 具体实施方式一：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式的一种双压缩机多功能空气源热泵空调系统包括第一压缩机1、节流装置10、四通换向阀4、室内机11、室外机5和气液分离器9；其特征在于：它还包括第二压缩机12、第一毛细管8、热水罐13、循环泵
3、换热器2、单向阀7、第一旁通管道6、第一截断阀16和至少一个第二截断阀17；

[0009] 第一压缩机1和第二压缩机12并联设置，第一压缩机1和第二压缩机12的出口均与换热器2的第一入口2-1连通，换热器2的第一出口2-2与四通换向阀4连通，四通换向阀4与室内机11连通，室内机11通过节流装置10与室外机5连通，室外机5与单向阀7连通，单向阀7与第一毛细管8连通，第一毛细管8与气液分离器9的入口连通，气液分离器9的出口分别与第一压缩机1的入口和第二压缩机12的入口连通，室外机5与四通换向阀4连通，四通换向阀4与气液分离器9连通，换热器2的第二出口2-3与热水罐13连通，热水罐13与循环泵3连通，循环泵3与换热器2的第二入口2-4连通，所述室外机5的两端并接有第一旁通管道6，第一旁通管道6上设置有第一截断阀16，第一旁通管道6的一端与四通换向阀4连通，第一旁通管道6的另一端与节流装置10连通，第一旁通管道6两端之间的室外机5的管道上安装有至少一个第二截断阀17。

[0010] 本实施方式可通过补水阀19进行补水。

[0011] 具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述节流装置10为毛细管。如此设置，制冷时，毛细管将从冷凝器出来的高压液态制冷剂，通过节流膨胀使其成为低压的液态制冷剂，再进入蒸发器，能起到很好的节流作用。其它与具体实施方式一相同。

[0012] 具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述节流装置10为电子膨胀阀。如此设置，能有效调制冷剂节流经室内机时的冷凝程度，从而更加有效地缩短除霜时间和改善除霜过程中室内供热环境。其它与具体实施方式一相同。

[0013] 具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述循环泵3为变频泵。如此设置，能够很好地控制供热水的用量，满足实际供热和制取热水的需要。其它与具体实施方式一、二或三相同。

[0014] 具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述换热器2为板式换热器。如此设置，能在较低的雷诺数下产生紊流，换热系数高，重量轻，操作简便。其它与具体实施方式四相同。

[0015] 具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述第一截断阀16和至少一个第二截断阀17均为蝶阀、球阀或电磁阀。如此设置，便于截断或接通管路中的介质，采用电磁阀可实现自动控制，操作方便。其它与具体实施方式一、二、三或五相同。

[0016] 具体实施方式七：结合图2-图8说明本实施方式，本实施方式所述空调热水器还包括第二旁通管道14、第三截断阀15和至少一个第四截断阀18，所述换热器2的两端并接有第二旁通管道14，第二旁通管道14上设置有第三截断阀15，第二旁通管道14的一端与四通换向阀4连通，第二旁通管道14的另一端与第一压缩机1的出口和第二压缩机12的出口连通，至少一个第四截断阀18设置在位于第二旁通管道14的两端之间的换热器2的管道上。如此设置，截断或接通管路中的介质方便，而且在热水量充足的情况下，可以开启第二旁通管路，旁通换热器，使制冷机直接进入室内机，加热室内空气，实现供热优先，可实现单独制冷、单独供热、制冷兼制热水、供热兼制热水、单独制取热水、除湿和除霜的工况和实际生活需要。其它与具体实施方式六相同。

[0017] 具体实施方式八：结合图2-图8说明本实施方式，本实施方式所述第三截断阀15和至少一个第四截断阀18均为蝶阀、球阀或电磁阀。如此设置，便于截断或接通管路中的介质，采用电磁阀可实现自动控制，操作方便，满足实际生产生活的需要。其它与具体实施方式七相同。

[0018] 实施例1、结合图2说明，夏季制冷兼制热水时，第一压缩机1单独运行(第二压缩机不工作)。在发明系统刚开始运行时，自来水温度较低，换热器2换热效率较高，第一压缩机1排出的高温气态制冷剂在换热器2内实现冷凝，此时，室外机5的冷凝器被旁通，且室外机5的风机不运行，高温高压制冷剂从第一压缩机1出来经过换热器2，制冷剂冷凝放热，水吸热温度升高，制冷剂经过四通换向阀4和第一旁通管道6，不通过室外机的冷凝器，直接与节流装置10(如毛细管)相连，然后进入室内机11与室内空气热交换，蒸发吸热，最后经过气液分离器9回到第一压缩机1，水经换热器2被加热后储存在热水罐13中，由循环泵3控制循环水的流量，家用洗澡时，运行中可通过补水阀19进行补水。

[0019] 此时第二截断阀17断开，为防止制冷剂滞留在室外机的冷凝器中，导致制冷机循环量不够，第一压缩机1吸气压力过低，系统无法正常运行，特增加一路由室外机5的冷凝器直接引回气液分离器9的安装有单向阀7和第一毛细管8的支路管路，滞留的制冷剂可沿单向阀7和第一毛细管8直接流回第一压缩机1。当水温达到一定温度，如40℃，此时换热器2中的水不能完全吸收冷凝热，这时室外机5管道上的第二截断阀(如电磁阀)17开启，关闭第一旁通管道6的第一截断阀16，制冷剂流经室外机5继续放热，室外机5的风机也自动开启，制冷剂多余的冷凝热释放到室外空气中，保证系统能连续稳定地运行，可通过补水阀19进行补水。

[0020] 实施例2、结合图3说明，正常单独制冷时，即在不需要制取热水时，换热器2被旁通(第二旁通管道14上的第三截断阀15开启，第四截断阀18关闭)，白天只有第一压缩机1工作(第二压缩机12不工作)，制冷剂直接经过第二旁通管道14(第三截断阀15打开)四通换向阀4流到室外机5的冷凝器冷凝放热(此时，第一旁通管道6上的第一截断阀16关闭，第二截断阀17开启)，然后经过节流装置(如毛细管)10，到达室内机11吸热，最后经过气液分离器9流回第一压缩机1，夜间负荷小时，可以切换成第二压缩机12运行，室内机
11的风机和室外机5的风机均开启，由于新增的第一毛细管8比原管路上的节流装置(如毛细管)10阻力大，所以制冷剂在流过室外机5后绝大部分都会经过节流装置10，完成整个循环，而不会从新增管路的单向阀7直接回到第一压缩机1。

[0021] 实施例3、结合图4说明，正常单独供热工况，即在不需要制取热水时，白天只有第一压缩机1工作(第二压缩机12不工作)，制冷剂直接经过第二旁通管道14(此时，换热器2被旁通，第二旁通管道14上的第三截断阀15开启，第四截断阀18关闭)和四通换向阀4流到室内机11的冷凝器冷凝放热，加热室内空气，然后经过节流装置(如毛细管)10，到达室外机5吸热(此时，第一旁通管道6上的第一截断阀16关闭，第二截断阀17开启)，最后经过四通换向阀4和气液分离器9流回第一压缩机1，由于新增的第一毛细管8比原管路上的节流装置(如毛细管)10阻力大，所以制冷剂在流过室外机5后绝大部分都会经过节流装置10，完成整个循环，而不会从新增管路的单向阀7直接回到第一压缩机1。夜间负荷小时，可以切换成第二压缩机12运行，室内机11的风机和室外机5的风机均开启，由于新增的第一毛细管8比原管路上的节流装置(如毛细管)10阻力大，绝大部分制冷剂不会经过新增支路上的单向阀7直接回第一压缩机1，而是通过室外机5的冷凝器完成循环。

[0022] 实施例4、结合图5说明，单独制取热水工况，在开始制取热水时，第一压缩机1运行(第二压缩机12不工作)，快速生产热水，制冷剂经过第一压缩机1压缩，通过换热器2将水加热(此时，第二旁通管道14上第三截断阀15关闭，第四截断阀18开启)，水经换热器2被加热后储存在热水罐13中，由循环泵3控制循环水的流量，然后制冷剂通过四通换向阀4流向室内机11，但是室内机11的风机不开启，制冷剂不与室内空气换热，然后经过节流装置10，通过室外机5蒸发吸热(此时，第一旁通管道6上的第一截断阀16关闭，第二截断阀17开启，室外机5的风机开启，因新增管路的第一毛细管8阻力大，制冷剂不会经过新增支路上的单向阀7直接回第一压缩机1，故支路为断路)，最后经四通换向阀4和气液分离器9回到第一压缩机完成循环，在热水温度达到一定程度后，自动切换成第二压缩机运行，继续加热热水至50度，并保温，节能的同时保证系统连续稳定运行，不会有过多的热量排放到室内。运行中可通过补水阀19进行补水。

[0023] 实施例5、结合图6说明，冬季供热兼制取热水时，此时第一压缩机1和第二压缩机12共同运行，制冷剂经过第一压缩机1和第二压缩机12压缩，通过换热器2放热(此时，第二旁通管道14上的第三截断阀15关闭，第四截断阀18开启)，再流过四通换向阀4，在室内机11(室内机11的风机开启)继续与室内空气冷凝放热，然后经过节流装置10，在室外机5(室外机5的风机开启)蒸发吸热(此时，第一旁通管道6上的第一截断阀16关闭，第二截断阀17开启)，因新增支路第一毛细管8阻力大，制冷剂不会经过新增管路上的单向阀
7直接回第一压缩机1机第二压缩机12，故支路为断路)，最后通过四通换向阀4和气液分离器9回到第一压缩机1及第二压缩机12，保证室内温度和热水的同时供应。水经换热器
2被加热后储存在热水罐13中，由循环泵3控制循环水的流量，也可通过阀门的调节，在一定程度上实现供热优先或制取热水优先，本实施例可以解决供热功率不足的问题。运行中可通过补水阀19进行补水。

[0024] 实施例6、结合图7说明，除湿模式工况，第二压缩机12单独运行(此时第一压缩机1不工作)，室内机11的风机和室外机5的风机均开启，换热器2被旁通(此时，第二旁通管道14上的第三截断阀15开启，第四截断阀18关闭)，制冷剂经过第二压缩机12压缩，直接通过第二旁通管道14和四通换向阀4流到室外机5(此时，第一旁通管道6上的第一截断阀16关闭，第二截断阀17开启)，因新增管路第一毛细管8阻力大，制冷剂不会经过新增支路上的单向阀7直接回第一压缩机1机第二压缩机12，故支路为断路)，冷凝放热给室外空气，然后经过节流装置10节流，在室内机11蒸发吸热，使室内空气的含湿量减小，达到除湿的目的，最后经过四通换向阀4和气液分离器9回到第二压缩机，为防止室内温度降低，可开启空调辅助电加热。

[0025] 实施例7、结合图8说明，除霜模式工作时，为缩短除霜时间，第一压缩机1和第二压缩机12同时运行，循环泵开启，室内机11的风机不运行，室外机5的风机运行，制冷剂从第一压缩机1和第二压缩机12出来流经换热器(此时，第二旁通管道14上的第三截断阀15关闭，第四截断阀18开启)，与热水灌中储存的热水换热，制冷剂被预热，然后经四通换向阀4和室外机5的冷凝器(此时，第一旁通管道6上的第一截断阀16关闭，第二截断阀
17开启，因新增支路第一毛细管8阻力大，制冷剂不会经过新增支路上的单向阀7直接回第一压缩机1机第二压缩机12，故支路为断路)，冷凝放热化霜，然后经过节流装置10，流到室内机11吸热，然后经过四通换向阀4和气液分离器9回到第一压缩机1及第二压缩机12。
由循环泵3控制循环水的流量，此时，使用储水罐13中已经制取好的热水预热制冷剂，能减少除霜时从室内空气吸取的热量，也可减少辅助电加热的能耗。