CN108253654B - 可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统，旨在提供一种切换方便，初投资低的系统。包括制冷压缩机组、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第三四通换向阀、中间冷却器、室外机、室内机、第一节流阀、第二节流阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门。制冷压缩机组的第一排气接口通过第二阀门与第二四通换向阀的第四接口连接，制冷压缩机组的第一吸气接口与第二四通换向阀的第二接口连接，制冷压缩机组的第二排气接口通过第四阀门与第三四通换向阀的第二接口连接，制冷压缩机组的第二吸气接口与第三四通换向阀的第四接口连接。该系统通过调节阀的启闭及四通换向阀的接口变换实现切换，提高了夏季制冷量，运行成本低。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，更具体的说，是涉及一种可实现变流量单级并联循环与双级循环的热泵系统。
背景技术
随着环保压力的增加，国家大力推广煤改电产品。空气源热泵由于其具有节能环保的特性得到了广泛的使用。为了适应冬季低温环境，采用双级压缩循环空气源热泵，以提高系统效率，并可以在-25℃室外温度下实现供暖。
现有的双级压缩热泵系统有单机头和多机头两种方式，在单机头中一般采用中间补气方式实现双级压缩，此时，高压级压缩机与低压级压缩机的压缩容积比一般固定为1∶3或1∶2。由于热泵系统的蒸发压力会随室外环境温度而变化，系统的中间压力以及高压级压缩机与低压级压缩机的气缸容积比也会不断变化，这对于设计好的高低压气缸容积比是不经济的。现有的多机头方式虽然高低压级压缩机均运用变频技术可以保证合适的压缩比及合适的气缸容积比，但成本较高且压缩形式固定，夏季供冷时，对于双级压缩热泵系统而言，如果按照能够满足-25℃室外温度供暖热负荷需要的设计，换句话说这些地区的空气源热泵设置以冬季热负荷为主，夏季供冷时高压级和低压级压缩机不能同时使用，运行时会有一半以上压缩机闲置，运行成本高，系统初投资大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种可以根据制冷量需要进行单级压缩循环与双级压缩循环切换，制冷剂流量可调，能够降低用户运行成本和初投资的热泵系统。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统，包括制冷压缩机组、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第三四通换向阀、中间冷却器、室外机、室内机、第一节流阀、第二节流阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；所述制冷压缩机组的第一排气接口通过所述第二阀门与所述第二四通换向阀的第四接口连接，所述制冷压缩机组的第一吸气接口与所述第二四通换向阀的第二接口连接，所述制冷压缩机组的第二排气接口通过所述第四阀门与所述第三四通换向阀的第二接口连接，所述制冷压缩机组的第二吸气接口与所述第三四通换向阀的第四接口连接；所述第二四通换向阀的第一接口与所述中间冷却器的第二接口连接，所述中间冷却器的第三接口分别与所述第一四通换向阀的第二接口和所述第三四通换向阀的第一接口连接，所述中间冷却器的第一接口通过所述第三阀门分别与所述第二节流阀和第一阀门一端连接，所述第一阀门的另一端与所述第一四通换向阀的第一接口连接，所述第一四通换向阀的第三接口通过所述第一节流阀与所述中间冷却器的第四接口连接，所述第一四通换向阀的第四接口通过所述室外机与所述第三四通换向阀的第三接口连接；所述第二节流阀的另一端通过所述室内机与所述第二四通换向阀的第三接口连接。
所述制冷压缩机组包括多台压缩机，所述压缩机的排气端并联连接分为第一排气接口和第二排气接口，所述压缩机的吸气端并联连接分为第一吸气接口和第二吸气接口，相邻所述压缩机的排气端之间及相邻所述压缩机的吸气端之间分别设置有调节阀。
在夏季以单级压缩制冷循环运行时，所述制冷压缩机组中的调节阀全部打开，所述第一阀门和第四阀门打开，所述第二阀门和第三阀门关闭，所述第一四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第一四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，第二四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第三四通换向阀的第二接口与第三接口相连通；压缩后的工质经所述制冷压缩机组的第二排气接口、第四阀门、第三四通换向阀进入所述室外机中冷凝，冷凝后的工质经所述第一四通换向阀、第一阀门后进入所述第二节流阀，节流后的工质进入所述室内机中蒸发，产生制冷现象，蒸发后的工质经所述第二四通换向阀回到所述制冷压缩机组的第一吸气接口回到所述制冷压缩机组；通过控制所述制冷压缩机组中压缩机运行的数量实现能量调节。
在夏季以二级节流中间不完全冷却双级压缩循环制冷运行时，第一阀门关闭，第二阀门、第三阀门和第四阀门打开，第一四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，第一四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第三四通换向阀的第二接口与第三接口相连通；靠近所述制冷压缩机组第二排气接口的压缩机作为高压级压缩机，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口的压缩机作为低压级压缩机；高压级压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级压缩机与高压级压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通；高压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第二排气接口、第四阀门、第三四通换向阀进入所述室外机中冷凝，冷凝后的工质经所述第一四通换向阀、第一节流阀进入所述中间冷却器中蒸发吸热，降低中压过热蒸气的过热度，蒸发后的工质经所述第三阀门、第二节流阀进入所述室内机蒸发，产生制冷现象，之后工质经所述第二四通换向阀、制冷压缩机组的第一吸气接口进入所述制冷压缩机组的低压级压缩机；低压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第一排气接口、第二阀门、第二四通换向阀进入所述中间冷却器中放热，降低过热度，之后工质再经第三四通换向阀、所述制冷压缩机组的第二吸气接口进入所述制冷压缩机组的高压级压缩机，完成二级节流中间不完全冷却双级压缩循环；通过控制所述制冷压缩机组中每台压缩机的启停及压缩机对应的一组调节阀的启闭实现高低压级变流量调节。
在夏季以二级节流中间完全冷却双级压缩循环制冷运行时，第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门打开，第一四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，第一四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第三四通换向阀的第二接口与第三接口相连通；靠近所述制冷压缩机组第二排气接口的压缩机作为高压级压缩机，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口的压缩机作为低压级压缩机；高压级压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级压缩机与高压级压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通；高压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第二排气接口、第四阀门、第三四通换向阀进入所述室外机中冷凝，冷凝后的工质经第一四通换向阀、第一节流阀节流后进入所述中间冷却器中蒸发吸热，降低中压过热蒸气的过热度，蒸发后的工质经所述第三阀门后分为两路，一路经所述第一阀门、第一四通换向阀与所述中间冷却器出来的过热蒸气混合，经所述第三四通换向阀回到所述制冷压缩机组的第二吸气接口，另一路经所述第二节流阀节流后进入所述室内机蒸发，产生制冷现象，蒸发后的工质再经所述第二四通换向阀、制冷压缩机组的第一吸气接口进入所述制冷压缩机组的低压级压缩机；同时，低压级压缩机将工质压缩后经所述第二阀门、第二四通换向阀进入所述中间冷却器中放热，降低过热度，放热后的工质与所述第一四通换向阀的工质混合后通过所述第三四通换向阀回到所述制冷压缩机组的第二吸气接口；通过控制所述制冷压缩机组中每台压缩机的启停及压缩机对应的一组调节阀的启闭实现高低压级变流量调节。
在冬季以单级压缩循环供暖运行时，所述制冷压缩机组中的调节阀全部打开，第一阀门和第二阀门打开，第三阀门和第四阀门关闭，所述第一四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，所述第一四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，所述第二四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，所述第二四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，所述第三四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，第三四通换向阀的第二接口与第一接口相连通；工质压缩后经所述制冷压缩机组的第一排气接口、第二阀门、第二四通换向阀进入所述室内机中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经所述第二节流阀、第一阀门、第一四通换向阀的进入所述室外机蒸发，吸收环境热量，再经所述第三四通换向阀、所述制冷压缩机组的第二吸气接口回到所述制冷压缩机组，完成单级制热循环；通过控制所述制冷压缩机组中压缩机的运行数量实现能量调节。
在冬季以二级节流中间不完全冷却双级压缩循环制热运行时，所述第一电阀门关闭，所述第二阀门、第三阀门和第四阀门打开；所述第一四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，第一四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，第三四通换向阀的第三接口与第四接口相连通；靠近所述制冷压缩机组第一排气接口的压缩机作为高压级压缩机，靠近所述制冷压缩机组第二排气接口的压缩机作为低压级压缩机；高压级压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级压缩机与高压级压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通；高压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第一排气接口、第二阀门、第二四通换向阀进入所述室内机中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经所述第二节流阀、第三阀门进入所述中间冷却器蒸发吸热，降低中压过热蒸气的过热度，之后，工质经所述第一节流阀、第一四通换向阀进入所述室外机中蒸发，吸收环境热量，蒸发后的工质再经所述第三四通换向阀、制冷压缩机组的第二吸气接口进入所述低压级压缩机的吸气端，完成高压级循环；同时，低压级压缩机将工质压缩后经第四阀门、第三四通换向阀进入所述中间冷却器中放热，降低过热度，再经所述第二四通换向阀、制冷压缩机组的第一吸气接口回到所述制冷压缩机组的高压级压缩机吸气端，完成低压级循环；通过控制所述制冷压缩机组中每台压缩机的启停及压缩机对应的一组调节阀的启闭实现高低压级变流量调节。
在冬季以二级节流中间完全冷却双级压缩循环制热运行时，第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门打开，第一四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，第一四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，第三四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口的压缩机作为高压级压缩机，靠近所述制冷压缩机组第二排气接口的压缩机作为低压级压缩机；高压级压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级压缩机与高压级压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通；高压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第一排气接口、第二四通换向阀进入所述室内机中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经所述第二节流阀节流后分两路，一路工质经所述第一阀门进入所述第一四通换向阀；另一路工质经所述第三阀门进入所述中间冷却器蒸发吸热，降低中压过热蒸气的温度，从所述中间冷却器出来的工质经所述第一节流阀二次节流进入所述室外机蒸发，吸收环境热量，再经所述第三四通换向阀、制冷压缩机组的第二吸气接口进入低压级压缩机的吸气端。低压级压缩机将工质压缩后经所述第四阀门、第三四通换向阀与所述第一四通换向阀来的中压气液两相工质混合后进入所述中间冷却器中再次放热，至中压蒸气变为饱和蒸气，再经所述第二四通换向阀、所述制冷压缩机组的第一吸气接口回到所述制冷压缩机组的高压级压缩机；通过控制所述制冷压缩机组中每台压缩机的启停及压缩机对应的一组调节阀的启闭实现高低压级变流量调节。
所述制冷压缩机组中的压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机和活塞压缩机中的任一种。
所述第一节流阀和第二节流阀为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流装置
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的热泵系统通过调节阀的启闭及四通换向阀的接口变换能够实现单级压缩与双级压缩的切换，在作为双级压缩热泵系统时易于能量调节，能够实现高压级压缩机与低压级压缩机的相互转换，提高热泵系统的效率。同时在夏季热泵系统作为空调使用时，全部压缩机都可以投入使用，提高夏季制冷量，降低了系统的初投资，降低了运行成本，达到节能的目的。
2、本发明的机组当作为单级压缩并联热泵系统运行时，制冷压缩机都可通过启停控制实现能量调节。本发明的机组当作为双级压缩热泵系统运行时，制冷压缩机组中的压缩机都可以通过启停及对应压缩机的吸气端和排气端的一组调节阀的开启与关闭改变高压级制冷压缩机与低压级制冷压缩机的投入运行台数与级间比例，便于进行级间能量调节，高压级制冷系统和低压级制冷系统工质流量配比合理，可实现制冷和热泵系统的小温差波动控制，可实现系统制冷量或制热量的有效调节。
3、本发明的变流量单级压缩并联与双级压缩热泵系统可以实现单级压缩制冷循环、二次节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环、二次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环、单级压缩热泵循环、二次节流中间不完全冷却双级压缩热泵循环、二次节流中间完全冷却双级压缩热泵循环，系统切换灵活,可以适用于多种工况。
附图说明
图1所示为本发明可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统的结构示意图；
图2所示为制冷压缩机组的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统的示意图如图1所示，包括制冷压缩机组1、第一四通换向阀2-1、第二四通换向阀2-2、第三四通换向阀2-3、中间冷却器3、室外机5、室内机6、第一节流阀4-1、第二节流阀4-2、第一阀门7-1、第二阀门7-2、第三阀门7-3和第四阀门7-4，所述制冷压缩机组1包括多台压缩机8，所述压缩机8的排气端并联连接分为第一排气接口1-2和第二排气接口1-3，所述压缩机的吸气端并联连接分为第一吸气接口1-1和第二吸气接口1-4，相邻所述压缩机8的排气端之间及相邻所述压缩机的吸气端之间分别设置有调节阀9。同一台压缩机8相对应排气端与吸气端的调节阀同时打开或同时关闭。所述制冷压缩机组1的第一排气接口1-2通过所述第二阀门7-2与所述第二四通换向阀2-2的第四接口连接，所述制冷压缩机组的第一吸气接口1-1与所述第二四通换向阀2-2的第二接口连接，所述制冷压缩机组的第二排气接口1-3通过所述第四阀门7-4与所述第三四通换向阀2-3的第二接口连接，所述制冷压缩机组的第二吸气接口1-4与所述第三四通换向阀2-3的第四接口连接。所述第二四通换向阀2-2的第一接口与所述中间冷却器3的第二接口连接，所述中间冷却器3的第三接口分别与所述第一四通换向阀2-1的第二接口和所述第三四通换向阀2-3的第一接口连接，所述中间冷却器3的第一接口通过所述第三阀门7-3分别与所述第二节流阀4-2和第一阀门7-1一端连接，所述第一阀门7-1的另一端与所述第一四通换向阀2-1的第一接口连接，所述第一四通换向阀2-1的第三接口通过所述第一节流阀4-1与所述中间冷却器3的第四接口连接，所述第一四通换向阀2-1的第四接口通过所述室外机5与所述第三四通换向阀2-3的第三接口连接；所述第二节流阀4-2的另一端通过所述室内机6与所述第二四通换向阀2-2的第三接口连接。
本发明的变流量单级压缩并联与双级压缩热泵系统可以实现单级压缩制冷循环、二次节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环、二次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环、单级压缩热泵循环、二次节流中间不完全冷却双级压缩热泵循环、二次节流中间完全冷却双级压缩热泵循环，系统切换灵活。
在夏季以单级压缩制冷循环运行时，所述制冷压缩机组1中的调节阀9全部打开，所述第一阀门7-1和第四阀门7-4打开，所述第二阀门7-2和第三阀门7-3关闭，所述第一四通换向阀2-1的第一接口与第四接口相连通，第一四通换向阀2-1的第二接口与第三接口相连通，第二四通换向阀2-2的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀2-2的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀2-3的第一接口与第四接口相连通，第三四通换向阀2-3的第二接口与第三接口相连通。压缩后的工质经所述制冷压缩机组1的第二排气接口1-3、第四阀门7-4、第三四通换向阀2-3进入所述室外机5中冷凝，冷凝后的工质经所述第一四通换向阀2-1、第一阀门7-1后进入所述第二节流阀4-2，节流后的工质进入所述室内机6中蒸发，产生制冷现象，蒸发后的工质经所述第二四通换向阀2-2回到所述制冷压缩机组的第一吸气接口1-1回到所述制冷压缩机组。运行过程中，通过控制所述制冷压缩机组1中压缩机运行的数量可以实现能量调节。
在夏季以二级节流中间不完全冷却双级压缩循环制冷运行时，第一阀门7-1关闭，第二阀门7-2、第三阀门7-3和第四阀门7-4打开，第一四通换向阀2-1的第一接口与第二接口相连通，第一四通换向阀2-1的第三接口与第四接口相连通，第二四通换向阀2-2的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀2-2的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀2-3的第一接口与第四接口相连通，第三四通换向阀2-3的第二接口与第三接口相连通。靠近所述制冷压缩机组第二排气接口1-3的压缩机作为高压级压缩机，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口1-2的压缩机作为低压级压缩机。高压级压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级压缩机与高压级压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通。同一台压缩机8相对应排气端与吸气端的调节阀同时打开或同时关闭。高压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第二排气接口1-3、第四阀门7-4、第三四通换向阀2-3进入所述室外机5中冷凝，冷凝后的工质经所述第一四通换向阀2-1、第一节流阀4-1进入所述中间冷却器3中蒸发吸热，降低中压过热蒸气的过热度，蒸发后的工质经所述第三阀门7-3、第二节流阀4-2进入所述室内机6蒸发，产生制冷现象，之后工质经所述第二四通换向阀2-2、制冷压缩机组的第一吸气接口1-2进入所述制冷压缩机组1的低压级压缩机。低压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第一排气接口1-2、第二阀门7-2、第二四通换向阀2-2进入所述中间冷却器3中放热，降低过热度，之后工质再经第三四通换向阀2-3、所述制冷压缩机组的第二吸气接口1-4进入所述制冷压缩机组1的高压级压缩机，完成二级节流中间不完全冷却双级压缩循环。通过控制所述制冷压缩机组中压缩机运行的数量实现能量的有级调节。通过控制制冷压缩机组中同一台压缩机8的启停及压缩机及相对应排气端与吸气端的调节阀同时打开或同时关闭可以调节高压级压缩机与低压级压缩机的运行数量，从而调节高低压级的系统流量。
在夏季以二级节流中间完全冷却双级压缩循环制冷运行时，第一阀门7-1、第二阀门7-2、第三阀门7-3和第四阀门7-4打开，第一四通换向阀2-1的第一接口与第二接口相连通，第一四通换向阀2-1的第三接口与第四接口相连通，第二四通换向阀2-2的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀2-2的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀2-3的第一接口与第四接口相连通，第三四通换向阀2-3的第二接口与第三接口相连通。靠近所述制冷压缩机组第二排气接口1-3的压缩机作为高压级压缩机，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口1-2的压缩机作为低压级压缩机。高压级压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级压缩机与高压级压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通。高压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第二排气接口1-3、第四阀门7-4、第三四通换向阀2-3进入所述室外机5中冷凝，冷凝后的工质经第一四通换向阀2-1、第一节流阀4-1节流后进入所述中间冷却器3中蒸发吸热，降低中压过热蒸气的过热度，蒸发后的工质经所述第三阀门7-3后分为两路，一路经所述第一阀门7-1、第一四通换向阀2-1与所述中间冷却器3出来的过热蒸气混合，经所述第三四通换向阀2-3回到所述制冷压缩机组的第二吸气接口1-4。另一路经所述第二节流阀4-2节流后进入所述室内机6蒸发，产生制冷现象，蒸发后的工质再经所述第二四通换向阀2-2、制冷压缩机组的第一吸气接口1-1进入所述制冷压缩机组的低压级压缩机。同时，低压级压缩机将工质压缩后经所述第二阀门7-2、第二四通换向阀2-2进入所述中间冷却器3中放热，降低过热度，放热后的工质与所述第一四通换向阀2-1的工质混合后通过所述第三四通换向阀2-3回到所述制冷压缩机组的第二吸气接口1-4。通过控制制冷压缩机组中同一台压缩机8的启停及压缩机及相对应排气端与吸气端的调节阀同时打开或同时关闭可以调节高压级压缩机与低压级压缩机的运行数量，从而调节高低压级的系统流量。
在冬季以单级压缩循环供暖运行时，所述制冷压缩机组1中的调节阀9全部打开，第一阀门7-1和第二阀门7-2打开，第三阀门7-3和第四阀门7-4关闭，所述第一四通换向阀2-1的第一接口与第四接口相连通，所述第一四通换向阀2-1的第二接口与第三接口相连通，所述第二四通换向阀2-2的第一接口与第二接口相连通，所述第二四通换向阀2-2的第三接口与第四接口相连通，所述第三四通换向阀2-3的第三接口与第四接口相连通，第三四通换向阀2-3的第二接口与第一接口相连通。工质压缩后经所述制冷压缩机组的第一排气接口1-2、第二阀门7-2、第二四通换向阀2-2进入所述室内机6中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经所述第二节流阀4-2、第一阀门7-1、第一四通换向阀2-1进入所述室外机5蒸发，吸收环境热量，再经所述第三四通换向阀2-3、所述制冷压缩机组的第二吸气接口1-4回到所述制冷压缩机组，完成单级制热循环。通过控制所述制冷压缩机组中压缩机的启停实现能量调节。
在冬季以二级节流中间不完全冷却双级压缩循环制热运行时，所述第一阀门7-1关闭，所述第二阀门7-2、第三阀门7-3和第四阀门7-4打开；所述第一四通换向阀2-1的第一接口与第二接口相连通，第一四通换向阀2-1的第三接口与第四接口相连通，第二四通换向阀2-2的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀2-2的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀2-3的第一接口与第二接口相连通，第三四通换向阀2-3的第三接口与第四接口相连通。靠近所述制冷压缩机组第一排气接口1-2的压缩机作为高压级压缩机，靠近所述制冷压缩机组第二排气接口1-3的压缩机作为低压级压缩机。高压级压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级压缩机与高压级压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通。高压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第一排气接口1-2、第二阀门7-2、第二四通换向阀2-2进入所述室内机6中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经所述第二节流阀4-2、第三阀门7-3进入所述中间冷却器3蒸发吸热，降低中压过热蒸气的过热度，之后，工质经所述第一节流阀4-1、第一四通换向阀2-1进入所述室外机5中蒸发，吸收环境热量，蒸发后的工质再经所述第三四通换向阀2-3、制冷压缩机组的第二吸气接口1-4进入所述低压级压缩机的吸气端，完成高压级循环。同时，低压级压缩机将工质压缩后经第四阀门7-4、第三四通换向阀2-3进入所述中间冷却器3中放热，降低过热度，再经所述第二四通换向阀2-2、制冷压缩机组的第一吸气接口1-1回到所述制冷压缩机组的高压级压缩机吸气端，完成低压级循环。通过控制制冷压缩机组中同一台压缩机8的启停及压缩机及相对应排气端与吸气端的调节阀同时打开或同时关闭可以调节高压级压缩机与低压级压缩机的运行数量，从而调节高低压级的系统流量。
在冬季以二级节流中间完全冷却双级压缩循环制热运行时，第一阀门7-1、第二阀门7-2、第三阀门7-3和第四阀门7-4打开，第一四通换向阀2-1的第一接口与第二接口相连通，第一四通换向阀2-1的第三接口与第四接口相连通，第二四通换向阀2-2的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀2-2的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀2-3的第一接口与第二接口相连通，第三四通换向阀2-3的第三接口与第四接口相连通。靠近所述制冷压缩机组第一排气接口1-2的压缩机作为高压级压缩机，靠近所述制冷压缩机组第二排气接口1-3的压缩机作为低压级压缩机。高压级压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级压缩机与高压级压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通。高压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第一排气接口1-2、第二四通换向阀2-2进入所述室内机6中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经所述第二节流阀4-2节流后分两路，一路工质经所述第一阀门7-1进入所述第一四通换向阀2-1；另一路工质经所述第三阀门7-3进入所述中间冷却器3蒸发吸热，降低中压过热蒸气的温度，从所述中间冷却器3出来的工质经所述第一节流阀4-1二次节流进入所述室外机5蒸发，吸收环境热量，再经所述第三四通换向阀2-3、制冷压缩机组的第二吸气接口1-4进入低压级压缩机的吸气端。低压级压缩机将工质压缩后经所述第四阀门7-4、第三四通换向阀2-3与所述第一四通换向阀2-1来的中压气液两相工质混合后进入所述中间冷却器3中再次放热，至中压蒸气变为饱和蒸气，再经所述第二四通换向阀2-2、所述制冷压缩机组的第一吸气接口1-1回到所述制冷压缩机组的高压级压缩机。通过控制制冷压缩机组中同一台压缩机8的启停及压缩机及相对应排气端与吸气端的调节阀同时打开或同时关闭可以调节高压级压缩机与低压级压缩机的运行数量，从而调节高低压级的系统流量。
本发明中，所述制冷压缩机组中的压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机和活塞压缩机中的任一种。
所述第一节流阀和第二节流阀为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流装置。
本发明的可实现变流量单级压缩并联与双级压缩热泵系统中，制冷压缩机组中可以通过四通换向阀的动作在变流量单级压缩并联制冷系统与变流量双级压缩制冷系统之间切换，变流量单级压缩并联热泵系统与变流量双级压缩热泵系统之间切换，又可以通过阀门的动作在变流量二次节流中间不完全冷却双级压缩制冷系统与二次节流中间完全冷却双级压缩制冷系统之间切换，又可以通过第一阀门的动作在变流量二次节流中间不完全冷却双级压缩热泵系统与二次节流中间完全冷却双级压缩热泵系统之间切换。在变流量单级压缩并联系统中，通过控制制冷压缩机组中压缩机的启停台数实现能量的无极调节。在双级压缩系统中，通过控制压缩机的启停及成组控制调节电磁阀的打开与关闭，可以实现高低压级系统的流量变化，级间匹配。
本发明的可实现变流量单级压缩并联与双级压缩热泵系统在具体运用时，制冷压缩机可部分或全部采用定频制冷压缩机，以降低投资。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统，其特征在于，包括制冷压缩机组、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第三四通换向阀、中间冷却器、室外机、室内机、第一节流阀、第二节流阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；所述制冷压缩机组的第一排气接口通过所述第二阀门与所述第二四通换向阀的第四接口连接，所述制冷压缩机组的第一吸气接口与所述第二四通换向阀的第二接口连接，所述制冷压缩机组的第二排气接口通过所述第四阀门与所述第三四通换向阀的第二接口连接，所述制冷压缩机组的第二吸气接口与所述第三四通换向阀的第四接口连接；所述第二四通换向阀的第一接口与所述中间冷却器的第二接口连接，所述中间冷却器的第三接口分别与所述第一四通换向阀的第二接口和所述第三四通换向阀的第一接口连接，所述中间冷却器的第一接口通过所述第三阀门分别与所述第二节流阀和第一阀门一端连接，所述第一阀门的另一端与所述第一四通换向阀的第一接口连接，所述第一四通换向阀的第三接口通过所述第一节流阀与所述中间冷却器的第四接口连接，所述第一四通换向阀的第四接口通过所述室外机与所述第三四通换向阀的第三接口连接；所述第二节流阀的另一端通过所述室内机与所述第二四通换向阀的第三接口连接；所述制冷压缩机组包括多台压缩机，所述压缩机的排气端并联连接分为第一排气接口和第二排气接口，所述压缩机的吸气端并联连接分为第一吸气接口和第二吸气接口，相邻所述压缩机的排气端之间及相邻所述压缩机的吸气端之间分别设置有调节阀；可以实现单级压缩制冷循环、二次节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环、二次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环、单级压缩热泵循环、二次节流中间不完全冷却双级压缩热泵循环、二次节流中间完全冷却双级压缩热泵循环。
2.根据权利要求1所述的可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统，其特征在于，在夏季以单级压缩制冷循环运行时，所述制冷压缩机组中的调节阀全部打开，所述第一阀门和第四阀门打开，所述第二阀门和第三阀门关闭，所述第一四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第一四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，第二四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第三四通换向阀的第二接口与第三接口相连通；压缩后的工质经所述制冷压缩机组的第二排气接口、第四阀门、第三四通换向阀进入所述室外机中冷凝，冷凝后的工质经所述第一四通换向阀、第一阀门后进入所述第二节流阀，节流后的工质进入所述室内机中蒸发，产生制冷现象，蒸发后的工质经所述第二四通换向阀回到所述制冷压缩机组的第一吸气接口回到所述制冷压缩机组；通过控制所述制冷压缩机组中压缩机运行的数量实现能量调节。
3.根据权利要求1所述的可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统，其特征在于，在夏季以二级节流中间不完全冷却双级压缩循环制冷运行时，第一阀门关闭，第二阀门、第三阀门和第四阀门打开，第一四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，第一四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第三四通换向阀的第二接口与第三接口相连通；靠近所述制冷压缩机组第二排气接口的压缩机作为高压级压缩机，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口的压缩机作为低压级压缩机；高压级压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级压缩机与高压级压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通；高压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第二排气接口、第四阀门、第三四通换向阀进入所述室外机中冷凝，冷凝后的工质经所述第一四通换向阀、第一节流阀进入所述中间冷却器中蒸发吸热，降低中压过热蒸气的过热度，蒸发后的工质经所述第三阀门、第二节流阀进入所述室内机蒸发，产生制冷现象，之后工质经所述第二四通换向阀、制冷压缩机组的第一吸气接口进入所述制冷压缩机组的低压级压缩机；低压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第一排气接口、第二阀门、第二四通换向阀进入所述中间冷却器中放热，降低过热度，之后工质再经第三四通换向阀、所述制冷压缩机组的第二吸气接口进入所述制冷压缩机组的高压级压缩机，完成二级节流中间不完全冷却双级压缩循环；通过控制所述制冷压缩机组中每台压缩机的启停及压缩机对应的一组调节阀的启闭实现高低压级变流量调节。
4.根据权利要求1所述的可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统，其特征在于，在夏季以二级节流中间完全冷却双级压缩循环制冷运行时，第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门打开，第一四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，第一四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第三四通换向阀的第二接口与第三接口相连通；靠近所述制冷压缩机组第二排气接口的压缩机作为高压级压缩机，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口的压缩机作为低压级压缩机；高压级压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级压缩机与高压级压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通；高压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第二排气接口、第四阀门、第三四通换向阀进入所述室外机中冷凝，冷凝后的工质经第一四通换向阀、第一节流阀节流后进入所述中间冷却器中蒸发吸热，降低中压过热蒸气的过热度，蒸发后的工质经所述第三阀门后分为两路，一路经所述第一阀门、第一四通换向阀与所述中间冷却器出来的过热蒸气混合，经所述第三四通换向阀回到所述制冷压缩机组的第二吸气接口，另一路经所述第二节流阀节流后进入所述室内机蒸发，产生制冷现象，蒸发后的工质再经所述第二四通换向阀、制冷压缩机组的第一吸气接口进入所述制冷压缩机组的低压级压缩机；同时，低压级压缩机将工质压缩后经所述第二阀门、第二四通换向阀进入所述中间冷却器中放热，降低过热度，放热后的工质与所述第一四通换向阀的工质混合后通过所述第三四通换向阀回到所述制冷压缩机组的第二吸气接口; 通过控制所述制冷压缩机组中每台压缩机的启停及压缩机对应的一组调节阀的启闭实现高低压级变流量调节。
5.根据权利要求1所述的可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统，其特征在于，在冬季以单级压缩循环供暖运行时，所述制冷压缩机组中的调节阀全部打开，第一阀门和第二阀门打开，第三阀门和第四阀门关闭，所述第一四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，所述第一四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，所述第二四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，所述第二四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，所述第三四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，第三四通换向阀的第二接口与第一接口相连通；工质压缩后经所述制冷压缩机组的第一排气接口、第二阀门、第二四通换向阀进入所述室内机中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经所述第二节流阀、第一阀门、第一四通换向阀的进入所述室外机蒸发，吸收环境热量，再经所述第三四通换向阀、所述制冷压缩机组的第二吸气接口回到所述制冷压缩机组，完成单级制热循环；通过控制所述制冷压缩机组中压缩机的运行数量实现能量调节。
6.根据权利要求1所述的可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统，其特征在于，在冬季以二级节流中间不完全冷却双级压缩循环制热运行时，所述第一阀门关闭，所述第二阀门、第三阀门和第四阀门打开；所述第一四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，第一四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，第三四通换向阀的第三接口与第四接口相连通；靠近所述制冷压缩机组第一排气接口的压缩机作为高压级压缩机，靠近所述制冷压缩机组第二排气接口的压缩机作为低压级压缩机；高压级压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级压缩机与高压级压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通；高压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第一排气接口、第二阀门、第二四通换向阀进入所述室内机中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经所述第二节流阀、第三阀门进入所述中间冷却器蒸发吸热，降低中压过热蒸气的过热度，之后，工质经所述第一节流阀、第一四通换向阀进入所述室外机中蒸发，吸收环境热量，蒸发后的工质再经所述第三四通换向阀、制冷压缩机组的第二吸气接口进入所述低压级压缩机的吸气端，完成高压级循环；同时，低压级压缩机将工质压缩后经第四阀门、第三四通换向阀进入所述中间冷却器中放热，降低过热度，再经所述第二四通换向阀、制冷压缩机组的第一吸气接口回到所述制冷压缩机组的高压级压缩机吸气端，完成低压级循环; 通过控制所述制冷压缩机组中每台压缩机的启停及压缩机对应的一组调节阀的启闭实现高低压级变流量调节。
7.根据权利要求1所述的可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统，其特征在于，在冬季以二级节流中间完全冷却双级压缩循环制热运行时，第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门打开，第一四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，第一四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，第二四通换向阀的第二接口与第三接口相连通，第三四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，第三四通换向阀的第三接口与第四接口相连通，靠近所述制冷压缩机组第一排气接口的压缩机作为高压级压缩机，靠近所述制冷压缩机组第二排气接口的压缩机作为低压级压缩机；高压级压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通，低压级压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通，低压级压缩机与高压级压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通；高压级压缩机将工质压缩后经所述制冷压缩机组的第一排气接口、第二四通换向阀进入所述室内机中冷凝，产生制热现象，冷凝后的工质经所述第二节流阀节流后分两路，一路工质经所述第一阀门进入所述第一四通换向阀;另一路工质经所述第三阀门进入所述中间冷却器蒸发吸热，降低中压过热蒸气的温度，从所述中间冷却器出来的工质经所述第一节流阀二次节流进入所述室外机蒸发，吸收环境热量，再经所述第三四通换向阀、制冷压缩机组的第二吸气接口进入低压级压缩机的吸气端，低压级压缩机将工质压缩后经所述第四阀门、第三四通换向阀与所述第一四通换向阀来的中压气液两相工质混合后进入所述中间冷却器中再次放热，至中压蒸气变为饱和蒸气，再经所述第二四通换向阀、所述制冷压缩机组的第一吸气接口回到所述制冷压缩机组的高压级压缩机；通过控制所述制冷压缩机组中每台压缩机的启停及压缩机对应的一组调节阀的启闭实现高低压级变流量调节。
8.根据权利要求1所述的可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统，其特征在于，所述制冷压缩机组中的压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机和活塞压缩机中的任一种。
9.根据权利要求1所述的可实现变流量单级循环与双级循环的热泵系统，其特征在于，所述第一节流阀和第二节流阀为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流装置。
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