專利名稱：復(fù)疊式熱泵采暖空調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱泵采暖空調(diào)裝置，尤其是一種復(fù)疊式熱泵采暖空調(diào)裝置，屬于制冷空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前冬季通用的家用空調(diào)，大多采用熱泵式循環(huán)，在特別寒冷的季節(jié)，由于室內(nèi)外溫差太大，熱泵循環(huán)效率急劇下降，采暖效果十分低劣，以至在我國南方的嚴冬，使用熱泵式空調(diào)的室內(nèi)往往依然偏冷，在我國的北方根本不能采用此類裝置，而不得不沿用燃料燃燒的分散或集中供暖方式；已有技術(shù)中，專利申請?zhí)枮镃N01117616.4的“熱泵式空調(diào)裝置”發(fā)明專利，公開的是一種熱泵式空調(diào)裝置，在制冷劑流通通路中用一個裝有熱交換機的回流管接入到壓縮機與四通閥之間的連接管道上，與該熱交換機有著熱交換關(guān)系的第2熱交換機和在其另一方安裝的熱輻射發(fā)生器形成一個溫水加熱回路，同時進行對流供暖和輻射供暖，雖然在天氣特別寒冷的工況能夠?qū)崿F(xiàn)供暖，耗費的能源卻并不節(jié)??；專利申請?zhí)枮镃N02130144.1的“燃氣熱泵式空調(diào)裝置”發(fā)明專利，把從燃氣發(fā)動機排出的廢熱收集起來返回到發(fā)動機冷卻水中，制冷劑由發(fā)動機冷卻水加熱，以增強空氣加熱能力，它能適用于天氣特別寒冷的工況，但需要額外增加作為驅(qū)動源的燃氣發(fā)動機的能耗，用能效率低下；專利申請?zhí)枮镃N200510067687.1的“復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置”發(fā)明專利，是一種以內(nèi)燃機和電動機為動力源的熱泵式空調(diào)裝置，在負荷高時使用的壓縮機至少一部分為可變?nèi)萘啃?，?dāng)負荷下降時，把壓縮機的動力源從內(nèi)燃機切換為電動機，以達到電動機小型化、降低運行成本的目的，但并不適用于天氣特別寒冷的工況；專利申請?zhí)枮镃N01277991.1的“余熱補償熱泵式空調(diào)裝置”發(fā)明專利，是一種加熱和制冷的聯(lián)合系統(tǒng)，可以利用制冷劑中所含的余熱，在室外溫度特別低時，也無法確保熱泵式空調(diào)裝置的制熱取暖效果。類似效率大幅下降的情況在高溫天氣和南方地區(qū)使用空調(diào)降溫時也有出現(xiàn)。當(dāng)盛夏時節(jié)，環(huán)境出現(xiàn)35℃以上的高溫時，通用的空調(diào)系統(tǒng)的效果也急劇下降，不敷使用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種復(fù)疊式熱泵采暖空調(diào)裝置，克服了室內(nèi)外溫差過大，以至采暖空調(diào)循環(huán)的壓縮比過大，造成采暖空調(diào)效果急劇下降達不到采暖、空調(diào)效果的弊病。在該發(fā)明中，兩個壓縮比相對為小的循環(huán)復(fù)疊在一起，發(fā)揮接力作用，使每一個循環(huán)的效率大幅提高，以至整個復(fù)疊式裝置能在經(jīng)濟、高效的狀況下工作，降低了能耗，又明顯地提高采暖和空調(diào)的效率。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明包括高溫壓縮機、室內(nèi)換熱器、高溫過濾—干燥器、高溫節(jié)流閥、蒸發(fā)—冷凝器、高溫感溫包、低溫壓縮機、低溫過濾—干燥器、低溫節(jié)流閥、室外換熱器、低溫感溫包和8個三通閥，其中高溫壓縮機、室內(nèi)換熱器、高溫過濾—干燥器、高溫節(jié)流閥、蒸發(fā)—冷凝器中的管程、高溫感溫包和4個三通閥組成高溫循環(huán)；低溫壓縮機、蒸發(fā)—冷凝器中的殼程、低溫過濾—干燥器、低溫節(jié)流閥、室外換熱器、低溫感溫包和4個三通閥組成低溫循環(huán)。高溫循環(huán)和低溫循環(huán)的復(fù)疊依賴蒸發(fā)—冷凝器的作用而實現(xiàn)。蒸發(fā)—冷凝器是高溫循環(huán)的蒸發(fā)器與低溫循環(huán)的冷凝器的復(fù)合，在其中，冷凝散發(fā)的熱量恰被蒸發(fā)過程所吸收。室內(nèi)換熱器總是在室內(nèi)工作，室外換熱器總是在室外工作，不受高溫循環(huán)或低溫循環(huán)的限制。
在冬季按熱泵采暖方式運行時，高溫壓縮機中被壓縮的制冷劑由高溫壓縮機出口流出，經(jīng)串連的三通閥而進入室內(nèi)換熱器，將熱量散發(fā)給室內(nèi)空氣，再流經(jīng)另兩個串連的三通閥，在高溫過濾—干燥器中受到干燥和過濾處理，然后由高溫節(jié)流閥節(jié)流降壓，同時溫度下降，隨即流入蒸發(fā)—冷凝器的管程，在其中蒸發(fā)吸熱，再流入高溫壓縮機的進口被壓縮，進行下一循環(huán)的工作。高溫節(jié)流閥的開度是依據(jù)高溫感溫包所感受的溫度控制改變。低溫壓縮機內(nèi)壓縮的制冷劑經(jīng)低溫壓縮機出口進入蒸發(fā)—冷凝器的殼程，將熱量散發(fā)給蒸發(fā)—冷凝器管程中的高溫循環(huán)制冷劑，溫度降低后流出殼程再經(jīng)低溫過濾—干燥器的作用，隨即進入低溫節(jié)流閥受到節(jié)流降壓降溫作用，經(jīng)過兩個串連的三通閥進入室外換熱器，從環(huán)境大氣中吸收熱量，蒸發(fā)后再經(jīng)過低溫壓縮機開始下一循環(huán)的工作。低溫節(jié)流閥的開度依據(jù)低溫感溫包所感受的溫度來控制改變。
本發(fā)明在盛夏按空調(diào)方式運轉(zhuǎn)時，高溫壓縮機壓縮完了的制冷劑經(jīng)三通閥轉(zhuǎn)入室外換熱器，對外界環(huán)境大氣放熱而冷凝，再經(jīng)三通閥轉(zhuǎn)回高溫循環(huán)裝置，經(jīng)高溫過濾—干燥器后，再經(jīng)高溫節(jié)流閥節(jié)流降壓和降溫，接著流入蒸發(fā)—冷凝器的管程中蒸發(fā)，吸收低溫循環(huán)制冷劑冷凝所散發(fā)的熱量，再進入高溫壓縮機進行下一個循環(huán)的工作。從低溫循環(huán)裝置中的低溫壓縮機出氣閥流出的制冷劑進入蒸發(fā)—冷凝器的殼程，進行散熱而冷凝，流出殼程后經(jīng)低溫過濾—干燥器，由低溫節(jié)流閥節(jié)流，降壓降溫后經(jīng)三通閥轉(zhuǎn)入高溫循環(huán)裝置中的室內(nèi)換熱器，吸收室內(nèi)的熱量而蒸發(fā)，再經(jīng)三通閥轉(zhuǎn)回低溫循環(huán)裝置，最后被吸入低溫壓縮機，開始下一循環(huán)的工作。在夏季空調(diào)的工作方式下，高溫循環(huán)制冷劑的節(jié)流降壓仍由高溫節(jié)流閥完成，高溫節(jié)流閥的開度仍由高溫感溫包根據(jù)感受的溫度進行控制。低溫循環(huán)制冷劑的節(jié)流降壓功能仍由低溫節(jié)流閥完成，低溫節(jié)流閥的開度仍由低溫感溫包按感受的溫度進行控制。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進步。本發(fā)明采用了復(fù)疊式熱泵采暖空調(diào)循環(huán)，高溫循環(huán)和低溫循環(huán)交替地同室內(nèi)換熱器、室外換熱器連接并工作，室內(nèi)、室外換熱器總是固定安裝在室內(nèi)、室外，不必拆裝、移動；復(fù)疊式熱泵循環(huán)避免了因為壓縮機壓縮比過大引起的采暖空調(diào)效果的大幅度下降，尤其是克服了嚴冬季節(jié)單級熱泵裝置不能有效采暖而幾乎失效的弊病，為嚴寒季節(jié)和高寒地區(qū)的采暖提供了清潔、經(jīng)濟、方便的采暖手段，也為酷熱季節(jié)和炎熱地區(qū)的夏季空調(diào)提供了節(jié)能、高效的空調(diào)裝置，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。


圖1是本發(fā)明裝置冬季運行時的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2是本發(fā)明裝置夏季運行時的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施做進一步描述。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括高溫壓縮機1、室內(nèi)換熱器2、高溫過濾—干燥器3、高溫節(jié)流閥4、蒸發(fā)—冷凝器5、高溫感溫包6、低溫壓縮機7、低溫過濾—干燥器8、低溫節(jié)流閥9、室外換熱器10、低溫感溫包11、A三通閥12、B三通閥13、C三通閥14、D三通閥15、E三通閥16、F三通閥17、G三通閥18、H三通閥19。其中高溫壓縮機1、室內(nèi)換熱器2、高溫過濾—干燥器3、高溫節(jié)流閥4、蒸發(fā)—冷凝器5中的管程、高溫感溫包6、A三通閥12、C三通閥14、E三通閥16和G三通閥18組成高溫循環(huán)；低溫壓縮機7、蒸發(fā)—冷凝器5中的殼程、低溫過濾—干燥器8、低溫節(jié)流閥9、室外換熱器10、低溫感溫包11和B三通閥13、D三通閥15、F三通閥17和H三通閥19組成低溫循環(huán)；高溫循環(huán)和低溫循環(huán)兩部分的復(fù)疊依賴蒸發(fā)—冷凝器5的作用而實現(xiàn)。蒸發(fā)—冷凝器5是高溫循環(huán)蒸發(fā)器與低溫循環(huán)冷凝器的復(fù)合，在其中，冷凝散發(fā)的熱量恰被蒸發(fā)過程所吸收。室內(nèi)換熱器2總是在室內(nèi)工作，室外換熱器10總是在室外工作，不受高溫循環(huán)或低溫循環(huán)的限制。高溫壓縮機1的出口經(jīng)過A三通閥12和C三通閥14與室內(nèi)換熱器2的進口連接，室內(nèi)換熱器2的出口經(jīng)E三通閥16和G三通閥18與高溫過濾—干燥器3的進口連接，高溫過濾—干燥器3的出口通過高溫節(jié)流閥4與蒸發(fā)—冷凝器5的管程進口連接。蒸發(fā)—冷凝器5的管程出口與高溫壓縮機1的進口連接。高溫感溫包6同高溫節(jié)流閥4連成一體，高溫感溫包6緊貼在蒸發(fā)—冷凝器5的管程出口處。低溫壓縮機7的出口與蒸發(fā)—冷凝器5的殼程進口相連，蒸發(fā)—冷凝器5的殼程出口與低溫過濾—干燥器8的進口相連，低溫過濾—干燥器8的出口經(jīng)低溫節(jié)流閥9通過兩個串連的D三通閥15和B三通閥13與室外換熱器10的進口相連，室外換熱器10的出口經(jīng)串連的H三通閥19和F三通閥17與低溫壓縮機7的進口相聯(lián)接。低溫感溫包11與低溫節(jié)流閥9連成一體，低溫感溫包11緊貼在F三通閥17與低溫壓縮機7的進口之間靠近F三通閥17的連接管處。A三通閥12的一個旁路通道與B三通閥13的一個旁路通道管連接，C三通閥14的一個旁路通道與D三通閥15的一個旁路通道管連接，E三通閥16的一個旁路通道與F三通閥17的一個旁路通道管連接，G三通閥18的一個旁路通道與H三通閥19的一個旁路通道連接。
高溫循環(huán)裝置內(nèi)裝填的制冷劑是R22，即一氯二氟甲烷，低溫循環(huán)裝置內(nèi)裝填的制冷劑是R502，即48.8％的R22和51.2％的R115(一氯五氟乙烷)的共沸混合物。
在冬季按熱泵采暖方式運行時，高溫壓縮機1中被壓縮的R22制冷劑經(jīng)兩個串連的A三通閥12、C三通閥14而進入室內(nèi)換熱器2，將熱量散發(fā)給室內(nèi)空氣，再流經(jīng)串連的E三通閥16、G三通閥18，在高溫過濾—干燥器3中受到干燥和過濾處理，然后由高溫節(jié)流閥4節(jié)流降壓，同時溫度下降，隨即流入蒸發(fā)—冷凝器5的管程，在其中蒸發(fā)吸熱，再流入高溫壓縮機1的進口被壓縮，進行下一循環(huán)的工作。高溫節(jié)流閥4的開度是依據(jù)高溫感溫包6所感受的溫度控制改變。低溫壓縮機7內(nèi)壓縮的R502制冷劑進入蒸發(fā)—冷凝器5的殼程，將熱量散發(fā)給蒸發(fā)—冷凝器5管程中的高溫循環(huán)制冷劑，溫度降低后流出殼程再經(jīng)低溫過濾—干燥器8的作用，隨即進入低溫節(jié)流閥9受到節(jié)流降壓降溫作用，再經(jīng)過串連的B三通閥13、D三通閥15進入室外換熱器10，從環(huán)境大氣中吸收熱量，蒸發(fā)后再流入低溫壓縮機6，開始下一循環(huán)的工作。低溫節(jié)流閥8的開度依據(jù)低溫感溫包11所感受的溫度來控制改變。
本發(fā)明在盛夏按空調(diào)方式運轉(zhuǎn)時，八只三通閥轉(zhuǎn)向旁通通道工作。高溫壓縮機1壓縮完了的制冷劑流經(jīng)A三通閥12、B三通閥13轉(zhuǎn)入室外換熱器10，對外界環(huán)境大氣放熱而冷凝，再經(jīng)H三通閥19、G三通閥18轉(zhuǎn)回高溫循環(huán)裝置，經(jīng)高溫過濾—干燥器3后，再經(jīng)高溫節(jié)流閥4節(jié)流降壓和降溫，接著流入蒸發(fā)—冷凝器5的管程中蒸發(fā)，吸收低溫循環(huán)制冷劑冷凝所散發(fā)的熱量，再進入高溫壓縮機1進行下一個循環(huán)的工作。從低溫壓縮機7流出的制冷劑進入蒸發(fā)—冷凝器5的殼程，進行散熱而冷凝，流出殼程后經(jīng)低溫過濾—干燥器8，由低溫節(jié)流閥9節(jié)流，降壓降溫后經(jīng)D三通閥15、C三通閥14轉(zhuǎn)入高溫循環(huán)裝置中的室內(nèi)換熱器2，吸收室內(nèi)的熱量而蒸發(fā)，再經(jīng)E三通閥16、F三通閥17轉(zhuǎn)回低溫循環(huán)裝置，最后被吸入低溫壓縮機7。在夏季空調(diào)的工作方式下，高溫循環(huán)制冷劑的節(jié)流降壓仍由高溫節(jié)流閥4完成，高溫節(jié)流閥4的開度仍由高溫感溫包6根據(jù)感受的溫度進行控制。低溫循環(huán)制冷劑的節(jié)流降壓功能仍由低溫節(jié)流閥9完成，低溫節(jié)流閥9的開度仍由低溫感溫包11按感受的溫度進行控制。
按冬季的熱泵采暖方式運行時，高溫循環(huán)工作在3.55-11.9工程大氣壓之間，溫度范圍為-10℃-+30℃。低溫循環(huán)工作在1.3-5.0工程大氣壓之間。溫度范圍為-35℃-+5℃。按夏季空調(diào)方式運行時，高溫循環(huán)工作在9.09-17.0工程大氣壓之間，溫度范圍為+20℃-+45℃，低溫循環(huán)工作在6.8-11.5工程大氣壓之間，溫度范圍為5℃-+35℃。整個裝置中的過濾—干燥器、節(jié)流閥和感溫包都是連成一體的市售產(chǎn)品，蒸發(fā)—冷凝器為殼管式換熱器，室內(nèi)換熱器和室外換熱器都是翅片式散熱器，壓縮機的壓縮比都小于4.0。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)疊式熱泵采暖空調(diào)裝置，包括高溫壓縮機(1)、室內(nèi)換熱器(2)、高溫過濾—干燥器(3)、高溫節(jié)流閥(4)、蒸發(fā)—冷凝器(5)、高溫感溫包(6)、低溫壓縮機(7)、低溫過濾—干燥器(8)、低溫節(jié)流閥(9)、室外換熱器(10)、低溫感溫包(11)、A三通閥(12)、B三通閥(13)、C三通閥(14)、D三通閥(15)、E三通閥(16)、F三通閥(17)、G三通閥(18)、H三通閥(19)，其特征在于高溫壓縮機(1)、室內(nèi)換熱器(2)、高溫過濾—干燥器(3)、高溫節(jié)流閥(4)、蒸發(fā)—冷凝器(5)中的管程、高溫感溫包(6)、A三通閥(12)、C三通閥(14)、E三通閥(16)和G三通閥(18)組成高溫循環(huán)；低溫壓縮機(7)、蒸發(fā)—冷凝器(5)中的殼程、低溫過濾—干燥器(8)、低溫節(jié)流閥(9)、室外換熱器(10)、低溫感溫包(11)和B三通閥(13)、D三通閥(15)、F三通閥(17)和H三通閥(19)組成低溫循環(huán)；在冬季和夏季的運行方式下，高溫循環(huán)和低溫循環(huán)交替地同室內(nèi)換熱器(2)、室外換熱器(10)連接并工作，室內(nèi)換熱器(2)總是固定安裝在室內(nèi)，室外換熱器(10)總是固定安裝在室外；高溫壓縮機(1)的出口經(jīng)過A三通閥(12)和C三通閥(14)與室內(nèi)換熱器(2)的進口連接，室內(nèi)換熱器(2)的出口經(jīng)E三通閥(16)和G三通閥(18)與高溫過濾—干燥器(3)的進口連接，高溫過濾—干燥器(3)的出口通過高溫節(jié)流閥(4)與與蒸發(fā)—冷凝器(5)的管程進口連接，蒸發(fā)—冷凝器(5)的管程出口與高溫壓縮機(1)的進口連接，高溫感溫包(6)緊貼在蒸發(fā)—冷凝器(5)的管程出口處；低溫壓縮機(7)的出口與蒸發(fā)—冷凝器(5)的殼程進口相連，蒸發(fā)—冷凝器(5)的殼程出口與低溫過濾—干燥器(8)的進口相連，低溫過濾—干燥器(8)的出口經(jīng)低溫節(jié)流閥(9)通過串連的D三通閥(15)和B三通閥(13)與室外換熱器(10)的進口相連，室外換熱器(10)的出口經(jīng)串連的H三通閥(19)和F三通閥(17)與低溫壓縮機(7)的進口相連接，低溫感溫包(11)緊貼在F三通閥(17)與低溫壓縮機(7)的進口之間靠近F三通閥(17)的連接管處；A三通閥(12)的—個旁路通道與B三通閥(13)的一個旁路通道管連接，C三通閥(14)的一個旁路通道與D三通閥(15)的一個旁路通道管連接，E三通閥(16)的一個旁路通道與F三通閥(17)的一個旁路通道管連接，G三通閥(18)的一個旁路通道與H三通閥(19)的一個旁路通道連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)疊式熱泵采暖空調(diào)裝置，其特征是在高溫循環(huán)裝置內(nèi)裝填的制冷劑是R22，即一氯二氟甲烷；低溫循環(huán)裝置內(nèi)裝填的制冷劑是R502，即48.8％的R22和51.2％的R115的共沸混合物；R115，即一氯五氟乙烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)疊式熱泵采暖空調(diào)裝置，其特征是在冬季的熱泵采暖方式運行時，高溫循環(huán)工作在3.55-11.9工程大氣壓之間，溫度范圍為-10℃-+30℃，低溫循環(huán)工作在1.3-5.0工程大氣壓之間，溫度范圍為-35℃-+5℃；在冬季空調(diào)方式運行時，高溫循環(huán)工作在9.09-17.0工程大氣壓之間，溫度范圍為+20℃-+45℃，低溫循環(huán)工作在6.8-11.5工程大氣壓之間，溫度范圍為5℃-+35℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)疊式熱泵采暖空調(diào)裝置，其特征是所述的高溫節(jié)流閥(4)和高溫感溫包(6)、低溫節(jié)流閥(9)和低溫感溫包(11)都是連成一體的市售產(chǎn)品；蒸發(fā)—冷凝器(5)為殼管式換熱器；室內(nèi)換熱器(2)和室外換熱器(10)都是翅片式散熱器；高溫壓縮機(1)和低溫壓縮機(7)的壓縮比都小于4.0。
全文摘要
復(fù)疊式熱泵采暖空調(diào)裝置，屬于制冷空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。包括由高溫壓縮機、室內(nèi)換熱器、高溫過濾—干燥器、高溫節(jié)流閥、蒸發(fā)—冷凝器中的管程、高溫感溫包和4個三通閥組成的高溫循環(huán)以及由低溫壓縮機、蒸發(fā)—冷凝器中的殼程、低溫過濾—干燥器、低溫節(jié)流閥、室外換熱器、低溫感溫包和4個三通閥組成的低溫循環(huán)；高溫循環(huán)和低溫循環(huán)的復(fù)疊依賴蒸發(fā)—冷凝器的作用而實現(xiàn)；其中，冷凝散發(fā)的熱量恰被蒸發(fā)過程所吸收；高溫循環(huán)中使用制冷工質(zhì)R22，低溫循環(huán)中使用制冷工質(zhì)R502；在冬季和夏季的運行方式下，高溫循環(huán)和低溫循環(huán)交替地同室內(nèi)換熱器、室外換熱器連接并工作，室內(nèi)、室外換熱器總是固定安裝在室內(nèi)、室外，不必移動。本發(fā)明高效節(jié)能，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號F25B7/00GK1789839SQ20051011180
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者馬捷, 孔巧玲, 馬建民, 杜樂樂 申請人:上海交通大學(xué)