复叠热泵和空调器的制作方法

1.本实用新型涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种复叠热泵和空调器。


背景技术：

2.复叠热泵系统在低温环境下，虽然可以通过低温级r410a系统和高温级r134a系统同步运行，使水温升至高水温——70℃至80℃，但在除霜时，需要低温级系统和高温级系统通过四通阀同时换向除霜，容易造成高温级系统压力偏高保护，导致低温级霜除不干净。


技术实现要素：

3.本实用新型的第一个目的在于提供一种室外换热组件，以解决现有复叠热泵中受温度较高的换热器的影响而造成温度较低的换热器的除霜效果差的技术问题。
4.本实用新型提供的复叠热泵，包括主回路、中间回路和水温调节装置，所述主回路包括串联设置的第一压缩机、第一换热器、第二换热器的第一侧和第三换热器的第三侧，所述主回路还包括短路组件和换向组件，所述短路组件与所述第二换热器的第一侧并联设置，且所述短路组件与所述第一换热器串联设置；
5.所述换向组件的端口分别连接于所述第一压缩机的出口端、所述第三换热器的第三侧的一端，所述第一换热器、所述第三换热器的第三侧的另一端，所述换向组件用于分别控制所述第一压缩机的出口端和所述第三换热器的第三侧中的一端的每一者与所述第一换热器和所述第三换热器的第三侧的另一端中的每一者之间的各自的通断状态；
6.所述中间回路包括串联设置的所述第三换热器的第四侧和第四换热器的第五侧；所述水温调节装置包括所述第二换热器的第二侧和所述第四换热器的第六侧。
7.通过设置短路组件与主回路中的第二换热器的第一侧并联，可以在需要的目标水温较高时，利用短路组件将第二换热器的第一侧短路，利用第三换热器实现主回路与中间回路的换热，并且，经过中间回路的第四换热器将热量传递给水温调节装置中的循环水中，可以利用中间回路的第二冷媒将水温调节装置中的水温上升至较高的高度。而且，通过设置换向组件，可以实现在除霜时只对温度较低的换热器除霜，而不会对温度较高的换热器除霜。避免了现有技术中，因为受到主回路中温度较高的换热器的影响而造成温度较低的换热器的除霜效果差的问题。
8.优选的技术方案中，所述主回路还包括第一膨胀阀，所述第一膨胀阀与所述第二换热器的第一侧串联形成低温换热组件，且所述低温换热组件与所述短路组件并联。
9.通过设置第一膨胀阀，可以使得第一冷媒在流经第一膨胀阀时，体积增大，便于从第一换热器经过时吸收或释放更多的热量。
10.优选的技术方案中，所述短路组件包括第五截止阀。
11.通过设置第五截止阀，可以在需要第二换热器发挥换热作用时，使得第五截止阀断开，第一冷媒完全流经第二换热器；当不需要第二换热器发挥作用时，将第五截止阀导通，从而使得第二换热器处于被短路的状态，不起到换热作用。
12.优选的技术方案中，所述换向组件包括首尾依次顺序连接的第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第四截止阀，所述第一截止阀和所述第二截止阀均与所述第一换热器连接；所述第二截止阀和所述第三截止阀的第一连接处，所述第三截止阀和所述第四截止阀均与所述第三换热器的第二连接处，分别连接所述第三换热器的第三侧的两端；所述第四截止阀和所述第一截止阀均与所述第一压缩机的出口端连接。
13.将第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀与第一压缩机、第三换热器和第一换热器如此连接，可以分别实现对第一压缩机的出口端与第一换热器之间，对第一换热器和第三换热器的第三侧的一端之间，对第三换热器的第三侧的两端在第三换热器之外，第三换热器的第三侧和第一压缩机的出口端之间，的连通与否的控制，可以实现在主回路中只使用第二换热器换热而不使用第三换热器换热，从而不再受到第三换热器的压力条件制约，以使得第二换热器和第一换热器能够充分地化霜，从而最终提高空气源热泵的使用效率。
14.优选的技术方案中，所述主回路还包括第二膨胀阀，所述第二膨胀阀连接于所述第一连接处与所述第三换热器的第三侧之间。
15.通过设置第二膨胀阀，可以使得第一冷媒在流经第二膨胀阀时，体积增大，便于从第一换热器经过时吸收或释放更多的热量。而且，对于第二换热器和第三换热器，分别设置对应的膨胀阀，可以提高对于经过不同的换热过程之前或之后的第一冷媒的膨胀操作的针对性，提高第一冷媒的在主回路中的运行效果。
16.优选的技术方案中，所述中间回路还包括第二压缩机。
17.通过设置第二压缩机，可以增加中间回流中的第二冷媒压力，便于高压的气态的第二冷媒将能量转移给第四换热器的第六侧中的水。
18.优选的技术方案中，所述中间回路还包括第三膨胀阀，所述第三膨胀阀、所述第三换热器的第四侧、所述第二压缩机和所述第四换热器的第五侧依次顺序连接。
19.通过设置第三膨胀阀，便于将经过第四换热器的第五侧释放热量，温度下降的第二冷媒体积膨胀，以便于在第三换热器的第四侧吸收热量后再被第二压缩机压缩。
20.优选的技术方案中，所述第一压缩机为变频压缩机。
21.采用变频压缩机，可以调节第一压缩机的电机转数、扭矩等，使得主回路中的第一冷媒在经过作为冷凝器的第三换热器的第一侧之后，可以保持温度大致不变，从而使得主回路的压力变化也较小，进而能够让压缩机工作在较为高效的区间，从而降低能耗。
22.优选的技术方案中，所述水温调节装置还包括水泵。
23.通过设置水泵，可以驱动水温调节装置中的水沿自第四换热器的第六侧向第二换热器的第二侧的方向流动，从第四换热器中吸收热量或从第二换热器中吸收热量。
24.本实用新型的第二个目的在于提供一种空调器，以解决现有复叠热泵中受温度较高的换热器的影响而造成温度较低的换热器的除霜效果差的技术问题。
25.本实用新型提供的空调器，包括上述复叠热泵。
26.通过在空调器中设置上述复叠热泵，相应地，该空调器具有上述复叠热泵的所有优势，在此不再一一赘述。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
28.图1为本实用新型实施例提供的复叠热泵的结构示意图；
29.图2为上述的复叠热泵处于制热状态时的第一冷媒和第二冷媒流动示意图；
30.图3为上述的复叠热泵处于除霜或制冷状态时的第一冷媒流动示意图。
31.附图标记说明：
32.11-第一换热器；12-第二换热器；13-第一膨胀阀；14-第五截止阀；15-第二膨胀阀；16-第三换热器；17-第一压缩机；18-第一气液分离器；21-第一截止阀；22-第二截止阀；23-第三截止阀；24-第四截止阀；
33.31-第四换热器；32-第二压缩机；33-第二气液分离器；34-第三膨胀阀；
34.41-水泵。
具体实施方式
35.图1为本实用新型实施例提供的复叠热泵的结构示意图；如图1所示，本实施例提供的复叠热泵，包括主回路、中间回路和水温调节装置，主回路包括第一压缩机17、第一换热器11、第二换热器12的第一侧和第三换热器16的第三侧，主回路还包括短路组件和换向组件，短路组件与第二换热器12的第一侧并联设置，且短路组件与第一换热器11串联设置；
36.换向组件的端口分别连接于第一压缩机17的出口端、第三换热器16的第三侧的一端，第一换热器11、第三换热器16的第三侧的另一端，换向组件用于分别控制第一压缩机17的出口端，第三换热器16的第三侧的一端的每一者与第一换热器11、第三换热器16的第三侧的另一端的每一者之间的各自的通断状态；
37.中间回路包括串联设置的第三换热器16的第四侧和第四换热器31的第五侧；水温调节装置包括串联设置的第二换热器12的第二侧和第四换热器31的第六侧。
38.具体的，本实施例中，主回路中的第一冷媒可以选用r410a型制冷剂，具体的，r410a型制冷剂为二氟甲烷和五氟乙烷各占50％的混合物。而中间回路中的第二冷媒则可以选用r134a型制冷剂，具体的，r134a型制冷剂为1,1,1,2-四氟乙烷。
39.具体的，本实施例中，第一换热器11，可以是室外换热器，在利用空气作为复叠热泵的热量来源时，第一换热器11作为蒸发器吸收空气中的热量。第一换热器11可以包括翅片换热器，翅片换热器外设置风机，用以强化翅片换热器与环境之间的交换。当室外温度较低时，如果从室外环境中吸收热量以向室内供热，则翅片换热器存在结霜的风险。第二换热器12、第三换热器16和第四换热器31，均可以选用板式换热器。
40.此外，在利用空气作为复叠热泵的热量来源以加热水时，第二换热器12的第一侧指的是第二换热器12的热侧，第二换热器12的第二侧指的是第二换热器12的冷侧，第三换热器16的第三侧指的是第二换热器12的热侧，第三换热器16的第四侧指的是第三换热器16的冷侧，第四换热器31的第五侧指的是第四换热器31的热侧，第四换热器31的第六侧指的是第四换热器31的冷侧。
41.通过设置短路组件与主回路中的第二换热器12的第一侧并联，可以在需要的目标水温较高时，利用短路组件将第二换热器12的第一侧短路，利用第三换热器16实现主回路与中间回路的换热，并且，经过中间回路的第四换热器31将热量传递给水温调节装置中的循环水中，可以利用中间回路的第二冷媒将水温调节装置中的水温上升至较高的高度。而且，通过设置换向组件，可以实现在除霜时只对温度较低的换热器除霜，而不会对温度较高的换热器除霜。避免了现有技术中，因为受到温度较高的换热器的影响而造成温度较低的换热器的除霜效果差的问题。
42.另外，主回路中，还包括第一气液分离器18，第一气液分离器18的出口端与第一压缩机17的入口端连接。具体的，本实施例中，第一气液分离器18的入口端与第二换热器12的第一侧的背离第一换热器11的一端连接。
43.如图1所示，优选的，主回路还包括第一膨胀阀13，第一膨胀阀13与第二换热器12的第一侧串联形成低温换热组件，且低温换热组件与短路组件并联。具体的，第一膨胀阀13连接在第二换热器12与第一换热器11之间。短路组件的一端连接在第一膨胀阀13与第一换热器11之间。其中，第一膨胀阀13可以选用电子膨胀阀。
44.通过设置第一膨胀阀13，可以使得第一冷媒在流经第一膨胀阀13时，体积增大，便于从第一换热器11经过时吸收或释放更多的热量。
45.如图1所示，优选的，短路组件包括第五截止阀14。具体的，第五截止阀14，可以选用电磁阀。具体的，第五截止阀14的一端连接在第一膨胀阀13与第一换热器11之间，第五截止阀14的另一端连接在第二换热器12的第一侧的远离第一膨胀阀13的一端和第一气液分离器18之间。
46.通过设置第五截止阀14，可以在需要第二换热器12发挥换热作用时，使得第五截止阀14断开，第一冷媒完全流经第二换热器12；当不需要第二换热器12发挥作用时，将第五截止阀14导通，从而使得第二换热器12处于被短路的状态，不起到换热作用。特别是，在水温调节装置中，从空气中吸收热量以将水温调节装置中的水加热过程中，将第二换热器12的第二侧与第四换热器31的第六侧串联时，甚至第二换热器12的第二侧的温度还可能高于第二换热器12的第一侧，第二换热器12的第一侧还可能从第二换热器12的第二侧吸收热量，即主回路中的第一冷媒可能从水温调节装置中的水吸收热量。而中断第二换热器12的第一冷媒流动，则可以显著减少乃至于消除这种热量的反向传递。
47.如图1所示，优选的，换向组件包括首尾依次顺序连接的第一截止阀21、第二截止阀22、第三截止阀23和第四截止阀24，第一截止阀21和第二截止阀22均与第一换热器11连接；第二截止阀22和第三截止阀23的第一连接处，第三截止阀23和第四截止阀24均与第三换热器16的第二连接处，分别连接第三换热器16的第三侧的两端；第四截止阀24和第一截止阀21均与第一压缩机17的出口端连接。
48.具体的，第一截止阀21至第四截止阀24，都可以选用电磁阀。
49.在本实施例中，第一截止阀21连接在第一压缩机17的出口端和第一换热器11之间，将第一截止阀21断开时，第一冷媒无法直接从第一压缩机17的出口端流动到第一换热器11中；第二截止阀22连接在第一换热器11的靠近第一压缩机17的一端，与第三换热器16的第三侧之间，当第二截止阀22导通时，第一冷媒可以自第三换热器16的第三侧流动到第一换热器11中；第三截止阀23的两端，分别与第三换热器16的第三侧的两端连接，当第三截
止阀23断开时，第三换热器16的第三侧可以正常发挥作用；第四截止阀24连接在第三换热器16的第三侧的另一端和第一压缩机17的出口端之间，当第四截止阀24导通时，第一冷媒可以从第一压缩机17的出口端流动到第三压缩机的第三侧，第四截止阀24和第二截止阀22，分别连接在第三换热器16的第三侧的相对的两端。
50.将第一截止阀21、第二截止阀22、第三截止阀23、第四截止阀24与第一压缩机17、第三换热器16和第一换热器11如此连接，可以分别实现对第一压缩机17的出口端与第一换热器11之间，对第一换热器11和第三换热器16的第三侧的一端之间，对第三换热器16的第三侧的两端在第三换热器16之外，第三换热器16的第三侧和第一压缩机17的出口端之间，的连通与否的控制，可以实现在主回路中只使用第二换热器12而不使用第三换热器16，从而不再受到第三换热器16的压力条件制约，以使得第二换热器12和第一换热器11能够充分地化霜，从而最终提高空气源热泵的使用效率。
51.如图1所示，优选的，主回路还包括第二膨胀阀15，第二膨胀阀15连接于第一连接处与第三换热器16的第三侧之间。
52.通过设置第二膨胀阀15，可以使得第一冷媒在流经第二膨胀阀15时，体积增大，便于从第一换热器11经过时吸收或释放更多的热量。而且，对于第二换热器12和第三换热器16，分别设置对应膨胀阀，可以提高对于经过不同的换热过程之前或之后的第一冷媒的膨胀操作的针对性，提高第一冷媒的在主回路中的运行效果。
53.如图1所示，优选的，中间回路还包括第二压缩机32。
54.具体的，第二压缩机32可以为定频压缩机，以节省成本，降低系统的造价。
55.通过设置第二压缩机32，可以增加中间回路中的第二冷媒压力，便于高压的气态的第二冷媒将能量转移给第四换热器31的第六侧中的水。
56.如图1所示，优选的，中间回路还包括第三膨胀阀34，第三膨胀阀34、第三换热器16的第四侧、第二压缩机32和第四换热器31的第五侧依次顺序连接。此外，中间回路还包括第二气液分离器33，第二气液分离器33的出口端与第二压缩机32的入口端连接，第二气液分离器33的入口端与第三换热器16的第六侧的远离第三膨胀阀34的一端连接。具体的，本实施例中第三膨胀阀34可以选用电子膨胀阀。
57.通过设置第三膨胀阀34，便于将经过第四换热器31的第五侧释放热量，温度下降后的第二冷媒体积膨胀，以便于在第三换热器16的第四侧吸收热量后再被第二压缩机32压缩。
58.如图1所示，优选的，第一压缩机17为变频压缩机。
59.采用变频压缩机，可以调节第一压缩机17的电机转数、扭矩等，使得主回路中的第二冷媒在经过作为冷凝器的第三换热器16的第一侧之后，可以保持温度大致不变，从而使得主回路的压力变化也较小，进而能够让压缩机工作在较为高效的区间，从而降低能耗。
60.如图1所示，优选的，水温调节装置还包括水温传感器，水温传感器串联在第二换热器12的第二侧和第四换热器31的第六侧之间。
61.通过设置水温传感器，可以感受自第四换热器31流出的水的温度，当水温达标时，可以反馈水温信息，终止主回路的第一冷媒流动或中间回路的第二冷媒流动，从而降低能耗。
62.如图1所示，优选的，水温调节装置还包括水泵41。
63.通过设置水泵41，可以驱动水温调节装置中的水沿自第四换热器31的第六侧向第二换热器12的第二侧的方向流动，从第四换热器31中吸收热量或从第二换热器12中吸收热量。
64.本实施例的复叠热泵的动作原理为：
65.图2为上述的复叠热泵处于制热状态时的第一冷媒和第二冷媒流动示意图。如图2所示，当复叠热泵处于制热模式时，第一截止阀21处于断开状态，第二截止阀22处于导通状态，第三截止阀23处于断开状态，第四截止阀24处于导通状态，第五截止阀14处于导通状态。第一压缩机17压缩后的第一冷媒，经过第四截止阀24，流入到第三换热器16的第三侧中，与第三换热器16的第四侧进行换热，将热量转移给中间回路中的第二冷媒。第一冷媒自第三换热器16流出后，在作为蒸发器的第一换热器11中吸热蒸发，再流经第五截止阀14，流入第一气液分离器18进行气液分离，最后流回第一压缩机17进行压缩。
66.同时，第二压缩机32也在运作。中间回路的第二冷媒，在第三换热器16的第四侧吸收热量之后，经过第二气液分离器33的气液分离，流入第二压缩机32中，经过第二压缩机32的压缩，压力增加，流入到第四换热器31的第五侧，将热量转移给第四换热器31的第六侧，即水温调节装置的水中。温度下降后的第二冷媒从第四换热器31的第五侧流出，经过第三膨胀阀34的膨胀，再进入到第三换热器16的第四侧吸收热量。
67.在这种模式中，由于第五截止阀14处于导通状态，实际上将第一膨胀阀13和第二换热器12的第一侧短路了，所以并没有第一冷媒流经第二换热器12，水温调节装置中的水的热量也不会持续地与第二换热器12的第一侧的第一冷媒进行换热。即，如果忽略对环境的散热作用，此时主回路中减少的热量可以大部分甚至全部地通过第一换热器11交换给水温调节装置中的水，并用于对室内供热。
68.图3为上述的复叠热泵处于除霜或制冷状态时的第一冷媒流动示意图。如图3所示，当需要对第一换热器11进行除霜，或需要对室内制冷时，第一截止阀21处于导通状态，第二截止阀22处于断开状态，第三截止阀23处于断开状态，第四截止阀24处于断开状态，第五截止阀14处于断开状态，第二压缩机32不运行。第一压缩机17压缩的第一冷媒，经过第一截止阀21，流入到第一换热器11中，在作为冷凝器的第一换热器11中冷凝放热，对第一换热器11进行除霜。第一冷媒再经过第一膨胀阀13后，经过第二换热器12的第一侧，与第二换热器12的第二侧进行换热，从水温调节装置中的水吸收热量，流入第一气液分离器18进行气液分离，最后流回第一压缩机17进行压缩。
69.本技术还提供一种空调器，包括上述复叠热泵。
70.空调器中设置上述复叠热泵，相应地，该空调器具有上述复叠热泵的所有优势，在此不再一一赘述。
71.虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
72.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
73.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种复叠热泵，其特征在于，包括主回路、中间回路和水温调节装置，所述主回路包括第一压缩机(17)、第一换热器(11)、第二换热器(12)的第一侧和第三换热器(16)的第三侧，所述主回路还包括短路组件和换向组件，所述短路组件与所述第二换热器(12)的第一侧并联设置，且所述短路组件与所述第一换热器(11)串联设置；所述换向组件的端口分别连接于所述第一压缩机(17)的出口端、所述第三换热器(16)的第三侧的一端、所述第一换热器(11)、所述第三换热器(16)的第三侧的另一端，所述换向组件用于分别控制所述第一压缩机(17)的出口端和所述第三换热器(16)的第三侧的一端中的每一者与所述第一换热器(11)和所述第三换热器(16)的第三侧的另一端中的每一者，之间的各自的通断状态；所述中间回路包括串联设置的所述第三换热器(16)的第四侧和第四换热器(31)的第五侧；所述水温调节装置包括所述第二换热器(12)的第二侧和所述第四换热器(31)的第六侧。2.根据权利要求1所述的复叠热泵，其特征在于，所述主回路还包括第一膨胀阀(13)，所述第一膨胀阀(13)与所述第二换热器(12)的第一侧串联形成低温换热组件，且所述低温换热组件与所述短路组件并联。3.根据权利要求1或2所述的复叠热泵，其特征在于，所述短路组件包括第五截止阀(14)。4.根据权利要求1所述的复叠热泵，其特征在于，所述换向组件包括首尾依次顺序连接的第一截止阀(21)、第二截止阀(22)、第三截止阀(23)和第四截止阀(24)，所述第一截止阀(21)和所述第二截止阀(22)均与所述第一换热器(11)连接；所述第二截止阀(22)和所述第三截止阀(23)的第一连接处，所述第三截止阀(23)和所述第四截止阀(24)均与所述第三换热器(16)的第二连接处，分别连接所述第三换热器(16)的第三侧的两端；所述第四截止阀(24)和所述第一截止阀(21)均与所述第一压缩机(17)的出口端连接。5.根据权利要求4所述的复叠热泵，其特征在于，所述主回路还包括第二膨胀阀(15)，所述第二膨胀阀(15)连接于所述第一连接处与所述第三换热器(16)的第三侧之间。6.根据权利要求1所述的复叠热泵，其特征在于，所述中间回路还包括第二压缩机(32)。7.根据权利要求6所述的复叠热泵，其特征在于，所述中间回路还包括第三膨胀阀(34)，所述第三膨胀阀(34)、所述第三换热器(16)的第四侧、所述第二压缩机(32)和所述第四换热器(31)的第五侧依次顺序连接。8.根据权利要求1所述的复叠热泵，其特征在于，所述第一压缩机(17)为变频压缩机。9.根据权利要求1所述的复叠热泵，其特征在于，所述水温调节装置还包括水泵(41)。10.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的复叠热泵。

技术总结
本实用新型提供了复叠热泵和空调器，涉及空调领域，为解决现有受温度较高的换热器影响而造成温度较低的换热器除霜效果差的问题而设计。复叠热泵，包括主回路、中间回路和水温调节装置，主回路包括第一压缩机、第一换热器、第二换热器的第一侧和第三换热器的第三侧、短路组件和换向组件，短路组件与第一侧并联设置，并与第一换热器串联设置；换向组件用于分别控制第一压缩机的出口端，第三侧的一端与第一换热器、第三侧的另一端之间的各自的通断状态；中间回路包括串联设置的第三换热器的第四侧和第四换热器的第五侧；水温调节装置包括串联设置的第二换热器的第二侧和第四换热器的第六侧。本实用新型可以直接对主回路中的室外换热器进行除霜。热器进行除霜。热器进行除霜。


技术研发人员：许如亚 王成 高力胜 张萌 李鹏
受保护的技术使用者：宁波奥克斯电气股份有限公司
技术研发日：2021.09.13
技术公布日：2022/5/25