[发明专利]用于生产高温热水的多级空气源热泵

说明书

技术领域

本发明涉及空气源热泵，更具体地说，涉及用于生产高温热水的多级空气源热泵。

背景技术

空气源热泵机组是通过逆压缩循环(逆卡诺循环)从周围低温环境中吸取热量来给用户提供高温热水的可制冷又可制热的机器。空气源热泵的用处是在一定的温度下生产一定量的热水或者在用户设定的温度下提供一定的制热量QT。热泵性能系数(COP)被定义为有效热(提供给用户的热量)和总耗电量(吸收功率PA)的比值。

现在有各种类型的空气源热水热泵用于生产高温热水。传统的单级空气源热水热泵存在的缺点是环境空气温度与生产的最高热水温度的温差需要在一定的限制范围内。特别是，在高压缩比下机组的COP值存在相应的衰减。而且当空气温度下降时，热泵机组提供给用户的热容量QT也减少。

使用单一制冷剂的传统的双级空气源热泵的制冷剂热特性不完善，并且运行范围不大。热泵对边界条件的变化适应性差，高压与低压之间会相互影响，并且保持两个阶段的最小压缩比存在一定难度。也有具有两个串联制冷回路的两级空气源热泵，但是结构极其复杂，适应边界条件性差，难以独立控制单个制冷剂回路。

这些热泵存在除霜周期效率低下，并且在空气温度高时难以保持两个阶段的最小压缩比的困难。这些热泵最终只适用于专门生产高温热水。

发明内容

针对现有技术中存在的环境空气温度与生产的最高热水温度的温差需要在一定的限制范围内，制冷剂热特性不完善，并且运行范围不大，对边界条件的变化适应性差，结构极其复杂，除霜周期效率低下等缺点，本发明的目的是提供一种用于生产高温热水的多级空气源热泵。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明，提供一种用于生产高温热水的多级空气源热泵，其特征在于，包括第一制冷剂回路和第二制冷剂回路。第一制冷剂回路与热交换器相连接，且第一制冷剂回路和第二制冷剂回路通过中间热交换器和翅片式热交换器相互连接，翅片式热交换器内部的第一制冷回路和第二制冷回路彼此交织在热交换器的翅片中

根据本发明的一实施例，第一制冷剂回路包括第一压缩机、四通阀、第一膨胀阀、第二膨胀阀、第三膨胀阀、第一单向阀。四通阀的入口连接第一压缩机，其出口分别连接热交换器、第一单向阀和翅片式热交换器。第一膨胀阀设置于中间热交换器的上游，第二膨胀阀设置于翅片式热交换器的上游，第三膨胀阀设置于热交换器相连接，且第一膨胀阀和第二膨胀阀相连通。

根据本发明的一实施例，第一制冷剂回路还包括第一止回阀、第二止回阀、第三止回阀、气液分离器、储液器、第二单向阀。第一单向阀和第一压缩机通过气液分离器相连接并形成回路。第一膨胀阀和第二膨胀阀之间依次设置第一止回阀和第三止回阀，第二止回阀的一端连接第三膨胀阀，另一端连接第一止回阀、第三止回阀和储液器。储液器通过第二单向阀与翅片式热交换器相连接。

根据本发明的一实施例，第二制冷剂回路包括第二压缩机、第四膨胀阀。第二压缩机一端连接翅片式热交换器，另一端连接中间热交换器，中间热交换器通过第四膨胀阀与翅片式热交换器相连接。

根据本发明的一实施例，第二制冷剂回路还包括第三单向阀，第三单向阀的一端连接第二单向阀和储液器，其另一端连接第三膨胀阀和热交换器。

根据本发明的一实施例，四通阀包括一个入口和三个出口，入口可以切换连接任意一个出口，且各个出口之间可互相连通。

根据本发明的一实施例，第一制冷剂回路由空气温度和生产热水的温差决定，其内部使用第一制冷剂。

根据本发明的一实施例，第二制冷剂回路使用与第一制冷剂不同的第二制冷剂。

根据本发明的一实施例，第一压缩机和第一制冷剂由其在高压阶段优化的运行特性被选择使用，第二压缩机和第二制冷剂由于其在低压阶段优化的运行特性被选择使用。

在上述技术方案中，本发明设计了一种性能系数优化的生产高温热水的多级空气源热泵，可以在一个范围很广的工作区间保持优化的性能系数，同时使本发明对边界变化条件实现高适应性。最后，本发明设计紧凑，简单，容易控制，并且能够高效执行必需的化霜循环。

附图说明

图1是第一回路生产高温水时的系统回路图；

图2是第二回路生产高温水时的系统回路图；

图3是翅片式换热器除霜或用于生产冷水工作时的系统回路图；

图4是四通阀的放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。