复叠空气源热泵机组及其工作方法与流程

本发明的实施例涉及热泵领域，特别涉及一种复叠空气源热泵机组及其工作方法。

背景技术：

1、现有的双系统复叠空气源热泵化霜方式中会采用左右化霜方式、高低温级系统逆循环化霜方式或低温级系统增加化霜换热器逆循环化霜方式。

2、其中，当使用左右化霜方式时，由于化霜时低压侧先经过储液器，冷凝蒸发器，在此阶段刚进入化霜时制冷剂已经大量蒸发，再进入化霜换热器进行换热，会导致吸气过热度很大，不利于压缩机的正常运行。在化霜过程中，制冷剂需先填充储液器，冷凝蒸发器的容积，然后再进入化霜换热器换热，导致大量制冷剂积存在储液器，冷凝蒸发器中，系统表现出假缺氟现象，会导致低压侧运行压力很低。当系统应用于终端时，运行前需要使用电加热将水加热至40℃以上，避免开机后超出压缩机运行范围。

3、若采用高低温级系统逆循环化霜方式，会导致高温级蒸发压力很高，超出压缩机运行范围，并且导致末端水温波动偏大。

4、若采用低温级系统增加化霜换热器逆循环化霜方式为实现化霜不仅增加化霜换热器，还需要增加一套水系统、水箱等，成本增加，也造成整机机组尺寸偏大，整体费用增加。

5、并且现有的运行模式，在高环温时，无法直接吸收利用空气中的热能，实现高效节能。同时，当在低温环境循环水温较低时，高温级压缩机受冷凝温度限制无法开机，只能通过电加热进行升温，当升温至压缩机冷凝温度范围内时，高温级压缩机才能开启，此时等待的时间过长增加了电能消耗。

技术实现思路

1、为弥补现有技术在进行化霜时会面临假缺氟、高温级蒸发压力过高超出压缩机运行范围以及需要额外增设化霜换热器以及水系统的不足，本发明的实施例提供一种复叠空气源热泵机组及其工作方法，通过增加一组换热器后重新进行三系统的分布，以此解决化霜问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供以下技术方案。

3、在第一方面中，本发明的实施例提供一种复叠空气源热泵机组，复叠空气源热泵机组包括：低温级循环系统、第一高温级循环系统、第二高温级循环系统与低温级预热系统。低温级循环系统包括依次循环连通的第一压缩机、热交换器与第一室外换热器，第一压缩机用于加热制冷剂，以使制冷剂在热交换器内换热释放热量。第一高温级循环系统包括依次循环连通的第二压缩机、高温水热交换器与热交换器，第二压缩机用于加热制冷剂，以使制冷剂在高温水热交换器内释放热量。第二高温级循环系统包括依次循环连通的第二压缩机、高温水热交换器、第二室外换热器与热交换器。其中，第一室外换热器与第二室外换热器相邻设置。低温级预热系统，包括依次循环连通的第一压缩机、高温水热交换器、第一室外换热器，以使制冷剂先对途径高温水热交换器内的水进行预热。

4、在第一方面的一种实施例中，第二高温级循环系统还包括：第一节流元件与第一电气阀。

5、第一节流元件与第一电气阀设置在高温水热交换器与第二室外换热器之间，第一节流元件与第一电气阀并列设置，以使制冷剂离开高温水热交换器，途径第一节流元件或第一电气阀后进入第二室外换热器。

6、在第一方面的一种实施例中，第一高温级循环系统还包括：第二节流元件。第二节流元件设置在高温水热交换器与热交换器之间，制冷剂离开高温水热交换器后途径第二节流元件进入热交换器内。或，制冷剂离开第二室外换热器后途径第二节流元件进入热交换器内。

7、在第一方面的一种实施例中，第二高温级循环系统还包括：第二电气阀。第二电气阀设置在第二室外换热器与热交换器之间。

8、在第一方面的一种实施例中，第二高温级循环系统还包括：第三电气阀与第一分路。第一分路的两端分别与第二室外换热器以及第二压缩机相连接，第三电气阀设置在第一分路上。

9、在第一方面的一种实施例中，第一高温级循环系统还包括：第一单向阀。第一单向阀设置在热交换器与第二压缩机之间，用于限制制冷剂仅能由热交换器流向第二压缩机。

10、在第一方面的一种实施例中，低温级循环系统还：包括第三节流元件与第四电气阀。第三节流元件设置在热交换器与第一室外换热器，用于降低离开热交换器的制冷剂的压强。第四电气阀设置在第一压缩机与热交换器之间，用于第一压缩机与热交换器之间的连通与断开。

11、在第一方面的一种实施例中，低温级预热系统还包括：第五电气阀、第二单向阀与第三单向阀。第五电气阀设置在第一压缩机与高温水热交换器之间，用于第一压缩机与高温水热交换器之间的连通与关闭。第二单向阀设置在高温水热交换器与第三节流元件之间，用于限制制冷剂仅能由高温水热交换流向第三节流元件。第三单向阀设置在热交换器与第三节流元件之间，以限制制冷剂离开第二单向阀后无法流向热交换器。

12、在第一方面的一种实施例中，第二高温级循环系统还包括：室外风机。室外风机用于向第二室外换热器供风。

13、在另一方面，本发明的实施例提供一种复叠空气源热泵机组的工作方法。其中复叠空气源热泵机组的工作方法包括：正常运行模式，正常运行模式包括如下步骤：

14、打开第一压缩机，以使第一压缩机将低温级循环系统内的制冷剂加热并输送至热交换器，用于将低温级循环系统的热量通过热交换器传递至第一高温级循环系统。

15、打开第二压缩机，以使离开热交换器内的第一高温级循环系统内的制冷剂加热并输送至高温水热交换器。

16、在另一方面的一种实施例中，复叠空气源热泵机组的工作方法还包括：高温环境运行模式，高温环境运行模式包括如下步骤：

17、关闭第一压缩机，以使低温级循环系统停止工作。

18、关闭第一高温级循环系统，以使制冷剂离开高温水热交换器后无法进入热交换器。

19、打开第二压缩机，以使第二高温级循环系统内的制冷剂加热并输送至高温水热交换器。

20、待第二高温级循环系统内的制冷剂离开高温水热交换器后，制冷剂进入第二室外换热器进行加热。

21、待第二室外换热器完成对于制冷剂的加热后，制冷剂回流至第二压缩机。

22、在另一方面的一种实施例中，第一高温级循环系统还包括第二节流元件，第二节流元件设置在高温水热交换器与热交换器之间的主路上，复叠空气源热泵机组的工作方法还包括：化霜模式，化霜模式包括如下步骤：

23、打开第一压缩机，以使第一压缩机将低温级循环系统内的制冷剂加热并输送至热交换器，用于将低温级循环系统的热量通过热交换器传递至第一高温级循环系统。

24、打开第二压缩机，以使第二高温级循环系统内的制冷剂加热并输送至高温水热交换器。

25、待第二高温级循环系统内的制冷剂离开高温水热交换器后，制冷剂进入第二室外换热器进行放热，释放后的热量传递至第一室外换热器。

26、待制冷剂在第二室外换热器内完成放热后，制冷剂流动至第一高温循环系统的第二节流元件，并入第一高温循环系统的主路，跟随主路制冷剂节流后进入热交换器进行吸热并准备再次流入第二压缩机。

27、在另一方面的一种实施例中，复叠空气源热泵机组的工作方法还包括：预热模式，预热模式包括如下步骤：

28、关闭第四电气阀，以切断低温级循环系统内制冷剂的流动。

29、打开第一压缩机，以使第一压缩机将低温级预热系统内的制冷剂加热并流经第五电气阀后进入高温水热交换器。

30、待制冷剂在高温水热交换器内完成放热后，制冷剂离开高温水热交换器流经第二单向阀后，途径第三节流元件并进入第一室外换热器准备再次流入第一压缩机。

31、与现有技术相比，本发明的实施例的有益效果在于：

32、通过增加一组换热器并通过系统的连通使用，使其能在高温环境下实现高效节能的运行，同时能在冬季用于化霜避免机组的冻结。避免了压缩机在进行化霜处理时吸热过大，保护了压缩机的正常运行，避免在储液器中积攒大量的制冷剂，从而避免出现假缺氟现象，进一步防止出现系统中低压侧压力过低。相比于逆循环化霜的方式，保护了压缩机的运行范围，不会使其末端水温波动较大。并且不用增加一套水系统，减少了成本的同时也使得整机组的尺寸较小，减少安装时的占地面积节约了资源。