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专利号: 2018102349392
申请人: 天津商业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 制冷或冷却;加热和制冷的联合系统;热泵系统;冰的制造或储存;气体的液化或固化
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种变流量多循环热泵系统,其特征在于,包括制冷压缩机组、三通阀、换热器、室内机、室外机、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;所述制冷压缩机组包括多台压缩机及与所述压缩机数量相同的四通换向阀,每台所述压缩机与相对应的所述四通换向阀组成一个压缩单元;在每个所述压缩单元中,所述压缩机的排气端与相对应的四通换向阀的第一接口连接,所述压缩机的吸气端与所述四通换向阀的第三接口连接,每个所述压缩单元中,所述四通换向阀的第二接口并联连接后分为制冷压缩机组的第二接口和第三接口,所述四通换向阀的第四接口并联连接后分为制冷压缩机组的第一接口和第四接口;相邻所述四通换向阀的第二接口之间及第四接口之间分别安装有调节阀;

对应同一所述压缩单元的压缩机的吸气端及排气端的调节阀同时打开或同时关闭;所述制冷压缩机组的第二接口通过第二阀门与所述换热器的第二接口连接,所述换热器的第三接口与所述三通阀的第一接口连接,所述三通阀的第二接口分别与所述第二节流阀和第三阀门一端连接,所述第二节流阀另一端通过所述室内机与所述制冷压缩机组的第一接口连接,所述第三阀门另一端分别与所述换热器的第一接口和第一阀门一端连接,所述第一阀门另一端与所述三通阀的第三接口并联后通过第四阀门与所述制冷压缩机组的第四接口连接,所述换热器的第四接口通过所述第一节流阀和室外机与所述制冷压缩机组的第三接口连接;在夏季以单级压缩并联制冷循环运行时,所述制冷压缩机组中的调节阀全部打开,所述第一阀门和第二阀门关闭,所述第三阀门和第四阀门打开,所述三通阀的第一接口与第三接口相连通,所述三通阀的第一接口与第二接口断开,所述四通换向阀的第一接口与第二接口相通,所述四通换向阀的第三接口与第四接口相通;压缩至高压的气体工质经所述四通换向阀、制冷压缩机组的第三接口进入所述室外机中冷凝为高压液体,从所述室外机中流出的高压液体工质经所述第一节流阀节流后进入所述换热器,从所述换热器出来的工质经所述第三阀门、第二节流阀节流至低压进入所述室内机中蒸发,产生制冷现象,从所述室内机出来的低压蒸气工质经所述制冷压缩机组的第一接口、四通换向阀进入所述制冷压缩机组,完成单级压缩并联制冷循环;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调节;在夏季以两次节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环运行时,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,所述三通阀的第一接口与第三接口相通,所述三通阀的第一接口与第二接口断开,所述四通换向阀的第一接口与第二接口相通,所述四通换向阀的第三接口与第四接口相通;靠近所述制冷压缩机组第三接口一侧的压缩机设定为高压级系统压缩机,靠近所述制冷压缩机组第二接口一侧的压缩机设定为低压级系统压缩机;所述高压级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通,所述低压级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通,所述低压级系统压缩机与高压级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通;压缩至中压后的过热工质经所述四通换向阀、制冷压缩机组的第二接口、第二阀门进入所述换热器,冷却降低过热度后经所述三通阀、第四阀门进入所述制冷压缩机组的第四接口,再经所述四通换向阀进入所述制冷压缩机组的高压级系统压缩机的吸气端;压缩至高压后的工质经所述四通换向阀、制冷压缩机组的第三接口进入所述室外机中冷凝为高压液体,从所述室外机中流出的高压液体工质经所述第一节流阀节流至中压气液两相工质进入所述换热器,部分中压工质在所述换热器中蒸发吸热,之后工质经所述第三阀门、第二节流阀节流至低压气液两相工质进入所述室内机中蒸发,产生制冷现象,从所述室内机出来的低压蒸气工质经所述制冷压缩机组的第一接口、四通换向阀进入所述制冷压缩机组低压级系统压缩机吸气端,完成两次节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环;通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应压缩单元的一组调节阀的启闭实现高低压级的流量调节。

2.根据权利要求1所述的变流量多循环热泵系统,其特征在于,在夏季以两次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环运行时,所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门打开,所述三通阀的第一接口与第三接口相通,所述三通阀的第一接口与第二接口断开,所述四通换向阀的第一接口与第二接口相通,所述四通换向阀的第三接口与第四接口相通;靠近所述制冷压缩机组第三接口一侧的压缩机设定为高压级系统压缩机,靠近所述制冷压缩机组第二接口一侧的压缩机设定为低压级系统压缩机;所述高压级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通,所述低压级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通,所述低压级系统压缩机与高压级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通;压缩至中压后的过热工质经所述四通换向阀、制冷压缩机组的第二接口、第二阀门进入所述换热器,工质冷却降低过热度后经所述三通阀与来自所述第一阀门的中压气液两相工质混合变为饱和中压蒸气,再经所述第四阀门、制冷压缩机组的第四接口、四通换向阀进入所述制冷压缩机组的高压级系统压缩机吸气端;压缩至高压后的工质经所述四通换向阀、制冷压缩机组的第三接口进入所述室外机中冷凝为高压液体,从所述室外机中流出的高压液体工质经所述第一节流阀节流至中压气液两相工质进入所述换热器,部分中压工质在所述换热器中蒸发吸热,之后工质经所述换热器的第一接口出来分两部分,一部分进入所述第一阀门;另一部分经所述第三阀门、第二节流阀节流至低压气液两相工质进入所述室内机中蒸发,产生制冷现象,从所述室内机出来的低压蒸气工质经所述制冷压缩机组的第一接口、四通换向阀进入所述制冷压缩机组的低压级系统压缩机吸气端,完成两次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环;通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应压缩单元的一组调节阀的启闭实现高低压级的流量调节。

3.根据权利要求1所述的变流量多循环热泵系统,其特征在于,在夏季以复叠制冷循环运行时,所述第一阀门、第二阀门和第四阀门打开,所述第三阀门关闭,所述三通阀的第一接口与第二接口相通,所述三通阀的第一接口与第三接口断开,所述四通换向阀的第一接口与第二接口相通,所述四通换向阀的第三接口与第四接口相通;靠近所述制冷压缩机组第三接口一侧的压缩机设定为高温级系统压缩机,靠近所述制冷压缩机组第二接口一侧的压缩机设定为低温级系统压缩机;所述高温级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通,所述低温级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通,所述低温级系统压缩机与高温级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通;压缩至中压过热蒸气的工质经所述四通换向阀、制冷压缩机组的第二接口、第二阀门进入所述换热器的一侧冷凝,将热量传递给高温级,冷凝后的中压液体工质经所述三通阀进入所述第二节流阀节流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制冷压缩机组的第一接口、四通换向阀进入所述制冷压缩机组的低温级系统压缩机的吸气端,完成低温级循环;同时,压缩至高压后的工质经所述四通换向阀、制冷压缩机组的第三接口进入所述室外机中冷凝,冷凝后的高压液体工质经所述第一节流阀节流至中压进入所述换热器的另一侧蒸发,吸收低温级热量后经所述第一阀门、第四阀门、制冷压缩机组的第四接口、四通换向阀进入所述制冷压缩机组的高温级系统压缩机吸气端,完成高温级循环;通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应压缩单元的一组调节阀的启闭实现高低温级的流量调节。

4.根据权利要求1所述的变流量多循环热泵系统,其特征在于,在冬季以单级压缩并联热泵循环运行时,所述第一阀门、第二阀门和第四阀门关闭,所述第三阀门打开,所述三通阀的第一接口与第三接口相通,所述三通阀的第一接口与第二接口断开,所述四通换向阀的第一接口与第四接口相通,所述四通换向阀的第二接口与第三接口相通;所述制冷压缩机组中的所有调节阀全部打开;压缩至高压气体的工质经所述四通换向阀、制冷压缩机组的第一接口进入所述室内机中冷凝为高压液体,产生制热现象,从所述室内机中流出的高压液体经工质所述第二节流阀、第三阀门进入所述换热器,之后,工质经所述第一节流阀节流至低压进入所述室外机中蒸发,吸收室外环境热量,从所述室外机出来的低压蒸气工质经所述制冷压缩机组的第三接口、四通换向阀进入所述制冷压缩机组,完成单级压缩并联热泵循环;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。

5.根据权利要求1所述的变流量多循环热泵系统,其特征在于,在冬季以两次节流中间不完全冷却双级压缩热泵循环运行时,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,所述三通阀的第一接口与第三接口相通,所述三通阀的第一接口与第二接口断开,所述四通换向阀的第一接口与第四接口相通,所述四通换向阀的第二接口与第三接口相通;靠近所述制冷压缩机组第二接口一侧的压缩机设定为高压级系统压缩机,靠近所述制冷压缩机组第三接口一侧的压缩机设定为低压级系统压缩机;所述高压级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通,所述低压级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通,所述低压级系统压缩机与高压级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通;

压缩至中压后的过热工质经所述四通换向阀、制冷压缩机组的第四接口、第四阀门、三通阀进入所述换热器冷却降低过热度,从所述换热器出来的中压过热度更低的蒸气工质经所述第二阀门、制冷压缩机组的第二接口、四通换向阀进入所述制冷压缩机组的高压级系统压缩机吸气端;压缩至高压的工质经所述四通换向阀、制冷压缩机组的第一接口进入所述室内机中冷凝为高压液体,产生制热现象;从所述室内机中流出的高压液体工质经所述第二节流阀节流至中压经所述第三阀门进入所述换热器,部分中压液体工质在换热器中蒸发吸热,之后,工质经所述第一节流阀节流至低压两相工质进入所述室外机中蒸发吸热,从室外环境吸收热量,从所述室外机出来的低压蒸气工质经所述制冷压缩机组的第三接口、四通换向阀进入所述制冷压缩机组的低压级系统压缩机吸气端,完成两次节流中间不完全冷却双级压缩热泵循环;通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应压缩单元的一组调节阀的启闭实现高低压级的流量调节。

6.根据权利要求1所述的变流量多循环热泵系统,其特征在于,在冬季以两次节流中间完全冷却双级压缩热泵循环运行时,所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门打开,所述三通阀的第一接口与第三接口相通,所述三通阀的第一接口与第二接口断开,所述四通换向阀的第一接口与第四接口相通,所述四通换向阀的第二接口与第三接口相通;靠近所述制冷压缩机组第二接口一侧的压缩机设定为高压级系统压缩机,靠近所述制冷压缩机组第三接口一侧的压缩机设定为低压级系统压缩机;所述高压级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通,所述低压级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通,所述低压级系统压缩机与高压级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通;压缩至中压过热的工质经所述四通换向阀、制冷压缩机组的第四接口进入所述第四阀门,经所述第四阀门后的工质与来自所述第一阀门的气液两相工质混合降低中压工质蒸气过热度,之后,工质经所述三通阀进入所述换热器,在所述换热器中继续被降温变为中压饱和的蒸气,从所述换热器流出的工质经所述第二阀门、四通换向阀进入所述制冷压缩机组的高压级系统压缩机吸气端;压缩至高压的工质经所述四通换向阀的进入所述室内机中冷凝为高压液体,产生制热现象,从所述室内机中流出的高压液体工质经所述第二节流阀节流成中压工质,中压工质经所述第三阀门后分为两部分,一部分工质进入所述第一阀门,另一部分工质进入所述换热器,在所述换热器中部分中压液体工质蒸发吸热,从所述换热器流出的工质经所述第一节流阀节流至低压进入所述室外机中蒸发,吸收室外环境热量,从所述室外机出来的低压蒸气工质经所述制冷压缩机组的第三接口、四通换向阀进入所述制冷压缩机组的低压级系统压缩机吸气端,完成两次节流中间完全冷却双级压缩热泵循环;通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应压缩单元的一组调节阀的启闭实现高低压级的流量调节。

7.根据权利要求1所述的变流量多循环热泵系统,其特征在于,以复叠热泵循环运行时,所述第一阀门、第二阀门和第四阀门打开,所述第三阀门关闭,所述三通阀的第一接口与第二接口相通,所述三通阀的第一接口与第三接口断开,所述四通换向阀的第一接口与第四接口相通,所述四通换向阀的第二接口与第三接口相通;靠近所述制冷压缩机组第二接口一侧的压缩机设定为高温级系统压缩机,靠近所述制冷压缩机组第三接口一侧的压缩机设定为低温级系统压缩机;所述高温级系统压缩机的吸气端相互连通、排气端相互连通,所述低温级系统压缩机的吸气端互相连通、排气端相互连通,所述低温级系统压缩机与高温级系统压缩机的排气端之间及吸气端之间互不连通;压缩至中压的工质经所述四通换向阀、制冷压缩机组的第四接口、第四阀门、第一阀门进入所述换热器的一侧冷凝,将热量传递给高温级,冷凝后的中压液体工质经所述第一节流阀节流进入所述室外机中蒸发,吸收室外环境热量,从所述室外机流出的工质经所述制冷压缩机组的第三接口、四通换向阀进入所述制冷压缩机组的低温级系统压缩机吸气端,完成低温级循环;同时,压缩至高压的工质经所述四通换向阀、制冷压缩机组的第一接口进入所述室内机中冷凝,产生制热现象,冷凝后的高压液体工质经所述第二节流阀节流至中压,中压工质经所述三通阀进入所述换热器的另一侧蒸发,吸收低温级热量后经所述第二阀门、制冷压缩机组的第二接口、四通换向阀进入所述制冷压缩机组的高温级系统压缩机吸气端,完成高温级循环;;通过控制所述制冷压缩机组中压缩机启停及对应压缩单元的一组调节阀的启闭实现高低温级的流量调节。

8.根据权利要求1所述的变流量多循环热泵系统,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。