專利名稱：一種超低溫多機分體式風能熱泵空調的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種適應超低溫環境高效制熱和超高溫環境高效制冷運行的多機分體式風能熱泵空調，具體涉及一種超低溫多機分體式風能熱泵空調。
背景技術：
目前，多機分體式空調具備部分負荷調節方便、系統簡潔、施工方便等優點，在中央空調中越來越體現出某些優勢而被廣泛應用。但是這類空氣源熱泵空調均存在一個通病即在冬季制熱運行的效率隨室外氣溫的降低成正比地下降，就連日本大金公司在世界變頻控制的VRV多機分體式空調系統作的最好的廠商也沒能解決這一難題，導致無法獨立實現冬季采暖運行，必須輔助配置電熱絲加熱裝置或在大型系統中配置電鍋爐、燃氣鍋爐、市政熱網、太陽能等輔助熱源冬季供熱采暖。增加輔助熱源又將導致系統投資增大，系統復雜，維護量增多，能耗高等弊病。

發明內容
針對上述問題，本發明的目的在于提供一種由前級超低溫熱泵和后級超高溫熱泵兩極構成的風能熱泵裝置，兩級熱泵利用蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器可以實現前級單級獨立運行，也可以前后兩級共同運行，可以實現在室外氣溫55°C至_35°C寬溫度環境下，可靠高效的實現夏季超高氣溫制冷空調和冬季超低氣溫制熱采暖運行，也可以在10°C至_5°C低溫環境單級制熱運行，在-5°C至_35°C超低溫環境下，雙級高效制熱采暖運行，室內機最高采暖熱風溫度在65°C左右。本發明的目的是通過以下技術方案來實現一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，由前級超低溫熱泵裝置和后級超高溫熱泵裝置兩級構成，所述的前級超低溫熱泵裝置和后級超高溫熱泵裝置的耦合由蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3構成，所述的耦合換熱器3包括盛放制冷劑的密閉容器21、制冷劑20和裝配于容器內的換熱管15，所述的密閉容器21上部設置有至少一個氣端口 18且其下部設置有至少一個供液端口，所述換熱管15用于與前級超低溫熱泵裝置連接組成前級循環換熱回路，所述的氣端口 18和供液端口 19用于與后級超高溫熱泵裝置連接組成后級循環換熱回路。進一步的，所述的蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3的密閉容器21采用立式或臥式結構。進一步的，所述蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3具有兩個供液端口 19、22。進一步的，所述密閉容器可以是多個容器經管路組合而成。優選的一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，前級超低溫熱泵裝置包括前級制冷 壓縮機I、前級四通換向閥2、蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3、前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5、氣液分離器6 ;所述后級超高溫熱泵裝置包括后級制冷壓縮機7、后級四通換向閥8、室內機空氣換熱器9、10、11、后級膨脹閥12、13、14，所述的蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3的換熱管15的一端口 16與前級四通換向閥2的端口 c連接，另一端17依次連接前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5與前級四通換向閥2的端口 a連接，所述前級四通換向閥2的端口 b和端口 d之間依次連接有前級制冷壓縮機I和氣液分離器6 ;蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3的氣端口 18與后級四通換向閥8的端口 e連接，所述后級四通換向閥8的端口 g依次連接室內機空氣換熱器9、10、11、后級膨脹閥12、13、14后與供液端口 19相連接，所述后級制冷壓縮機7設置于后級四通換向閥8的端口 f和端口 h之間。優選的另一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，所述前級超低溫熱泵裝置包括前級制冷壓縮機I、前級四通換向閥2、蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3、前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5、氣液分離器6 ;所述的后級超高溫熱泵裝置包括后級制冷壓縮機7、止回閥23、24、后級四通換向閥8、室內機空氣換熱器9、10、11、后級膨脹閥12、13、14、制冷劑液泵25構成，所述的耦合換熱器3的換熱管15的一端口 16與前級四通換向閥2的端·口 c連接，另一端口 17依次連接前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5與前級四通換向閥2的端口 a，所述前級四通換向閥2的端口 b和端口 d之間依次連接有前級制冷壓縮機I和氣液分離器6 ;蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3的氣端口 18與后級制冷壓縮機7的吸氣端相連接，后級制冷壓縮機7的排氣端與止回閥23的一端相連接，止回閥23的另一端依次連接室內機空氣換熱器9、10、11的一端和后級四通換向閥8的端口 g、室內機空氣換熱器9、10、11另一端連接后級膨脹閥12、13、14與后級四通換向閥8端口 e，后級四通換向閥8端口 h與耦合換熱器3供液端口 19相連接，后級四通換向閥8端口 f依次與止回閥24、制冷劑液泵25和耦合換熱器3的供液端口 22相連接。優選的另一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，前級超低溫熱泵裝置包括前級制冷壓縮機I、前級四通換向閥2、蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3、前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5、氣液分離器6 ;所述的后級超高溫熱泵裝置包括后級制冷壓縮機7、止回閥23、24、后級四通換向閥8、室內機空氣換熱器9、10、11、后級膨脹閥12、13、14、制冷劑液泵25和制冷劑液泵四通換向閥26 ;所述的耦合換熱器3的換熱管15的一端口 16與前級四通換向閥2的端口 c相連接，另一端口 17依次連接前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5與前級四通換向閥2的a端，所述的前級四通換向閥2的端口 b和端口 d之間依次連接有前級制冷壓縮機I和氣液分離器6 ;蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3的氣端口 18與后級四通換向閥8的端口 e相連接，后級四通換向閥8的端口 h和端口 f之間依次連接后級制冷壓縮機7和止回閥23，后級四通換向閥8的端口 g依次與制冷劑液泵四通換向閥26的端口 k和室內機空氣換熱器9、10、11的一端相連接，室內機空氣換熱器9、10、11另一端與后級膨脹閥12、13、14的一端相連接，后級膨脹閥12、13、14的另一端與耦合換熱器3的供液端口 19相連接，制冷劑液泵四通換向閥26的端口 I和j之間依次連接制冷劑液泵25和止回閥24，制冷劑液泵四通換向閥26的端口 i與耦合換熱器3的供液端口 22相連接。優選的另一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，所述前級超低溫熱泵裝置包括前級制冷壓縮機I、前級四通換向閥2、蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3、前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5、氣液分離器6 ;所述后級超高溫熱泵裝置包括后級制冷壓縮機7、止回閥23、后級四通換向閥8、室內機空氣換熱器9、10、11、后級膨脹閥12、13、14、制冷劑液泵25和閥門27、28、29、30，所述耦合換熱器3換熱管15的一端口 16與前級四通換向閥2的端口 c相連接，另一端口 17依次連接前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5與前級四通換向閥2的端口 a，所述的前級四通換向閥2的端口 b和端口 d之間依次連接有前級制冷壓縮機I和氣液分離器6 ;蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3的氣端口 18與后級四通換向閥8的端口 e和閥門28的一端相連接，閥門28的另一端連接著室內機空氣換熱器9、10、11和后級四通換向閥8的g端以及閥門29的一端，室內機空氣換熱器9、10、11經后級膨脹閥門(12、13、14)后連接閥門27和閥門30的一端，閥門30另一端連接供液端口 19，閥門27的另一端經制冷劑液泵25與供液端口 22相連，后級四通換向閥8的端口 h和端口 f之間依次連接后級制冷壓縮機7和止回閥23。為進一步提高節能效果，所述制冷壓縮機均為變頻控制壓縮機。為實現自動控制，所述的膨脹閥為電子膨脹閥，所述的閥門為為電動閥或氣動閥。本發明所述的蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器，將前級超低溫熱泵的低 溫性能和后級超高溫熱泵的高溫性能有機相結合，實現室外氣溫環境55°C至_35°C寬溫度范圍內，夏季極端酷熱的環境，聞效節能制冷運行；在聞寒地區的冬季聞效制熱運行，在-35°C氣溫環境可供出65°C左右強勁的熱水或熱風采暖供熱。耦合換熱器保證了前級超低溫熱泵和后級超高溫熱泵有效地耦合傳遞能量和蒸發吸熱及冷凝放熱。蒸發、冷凝、耦合和換熱的介質是制冷劑液體，在這里制冷劑又是載冷劑，這些制冷劑液體不但保證高效地傳熱，而且又保證系統有一定制冷劑液體的儲備，提高了前后級運行的穩定并可擴展更多的室內機和更遠的連接管道；另外為了適應后級超高溫熱泵需要氣液分離器的需求，又將儲液器兼做成氣液分離器的結構與功能，以滿足后級超高溫熱泵穩定可靠的運行，將蒸發、冷凝、傳熱、換熱、制冷劑液體儲備和氣液分離多功能綜合地集成為一體。采用雙級同時運行，可滿足超低溫環境和極端高溫環境下的采暖和制冷。亦可實現單級獨立運行和雙機同時運行功能，當室外氣溫升至0°C以上時，由雙級運行變為單級運行，單級雙級運行的控制點溫度可以自由地設定，并采用了制冷劑液體經液泵強迫在室內機空氣換熱器內循環，其循環量約為制冷劑蒸發量的4 6倍，因此沸騰放熱系數較高，而且制冷劑不易積存在室內機內，具有更高的能效比。另外應用液泵不但提高了制冷和制熱能力，同時還可增加室內機數量，而且室內機的安裝位置不受建筑物和裝修高低的影響，使多機分體式空調安裝更輕松。


下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。圖I為本發明實施例所述蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器的結構示意圖；圖2為本發明實施例I所述一種雙級同時運行的超低溫多機分體式風能熱泵空調的系統結構示意圖；圖3為本發明實施例2所述一種可單級獨立制冷、制熱和雙級制熱運行的超低溫多機分體式風能熱泵空調的系統結構示意圖；圖4為本發明實施例3所述一種可單級獨立、雙級同時運行的超低溫多機分體式風能熱泵空調的系統結構示意圖5為本發明實施例4所述一種可單級獨立、雙級同時運行的超低溫多機分體式風能熱泵空調的系統結構示意圖。圖中I、前級制冷壓縮機；2、前級四通換向閥；3、蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器；4、前級膨脹閥；5、室外機空氣換熱器；6、氣液分離器；7、后級制冷壓縮機；8、后級四通換向閥；9、10、11、室內機空氣換熱器；12、13、14、后級膨脹閥；15、換熱管；16、17、端口 ；18、氣端口 ；19、供液端口 ；20、制冷劑；21、密閉容器；22、供液端口 ；23、24、止回閥；25、制冷劑液泵；26、制冷劑液泵四通換向閥；27、28、29、30、閥門。
具體實施方式
如圖I所示，給出了本發明所述蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器的結構示意圖，其包括盛放制冷劑的密閉容器21和裝配于容器內的換熱管15及制冷劑20，密閉容器21上部設置有一個氣端口 18，且其下部設置有兩個供液端口 19、22，所述換熱管15用于與前級低溫熱泵裝置連接組成前級循環換熱回路，所述氣端口 18和供液端口 19、22用于與后級高溫熱泵裝置連接組成后級循環換熱回路。以下給出了本發明所述超低溫多機分體式風能熱泵空調的幾個具體實施例。實施例I :圖2給出了一種雙級同時運行的超低溫多機分體式風能熱泵空調的系統結構示意圖。該超低溫多機分體式風能熱泵空調，由前級超低溫熱泵裝置和后級超高溫熱泵裝置兩級構成，所述的前級超低溫熱泵裝置和后級超高溫熱泵裝置的耦合由蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3構成，所述的耦合換熱器3包括盛放制冷劑的密閉容器21、制冷劑20和裝配于容器內的換熱管15，所述的密閉容器21上部設置有一個氣端口 18，且其下部設置有一個供液端口 19，所述換熱管15用于與前級超低溫熱泵裝置連接組成前級循環換熱回路，所述的氣端口 18和供液端口 19用于與后級超高溫熱泵裝置連接組成后級循環換熱回路。前級超低溫熱泵裝置包括前級制冷壓縮機I、前級四通換向閥2、蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3、前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5、氣液分離器6 ;所述后級超高溫熱泵裝置包括后級制冷壓縮機7、后級四通換向閥8、室內機空氣換熱器9、10、11、后級膨脹閥12、13、14，所述的蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3的換熱管15的一端口 16與前級四通換向閥2的端口 c連接，另一端17依次連接前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5與前級四通換向閥2的端口 a連接，所述前級四通換向閥2的端口 b和端口 d之間依次連接有前級制冷壓縮機I和氣液分離器6 ;蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器
3的氣端口 18與后級四通換向閥8的端口 e連接，所述后級四通換向閥8的端口 g依次連接室內機空氣換熱器9、10、11、后級膨脹閥12、13、14后與供液端口 19相連接，所述后級制冷壓縮機7設置于后級四通換向閥8的端口 f和端口 h之間。 處于夏季制冷工況時換熱管15與耦合換熱器3構成蒸發器，后級高溫熱泵連接氣端口 18和供液端口 19與耦合換熱器3構成冷凝器，耦合換熱器3的氣端口 18對后級高溫熱泵又構成氣液分離器，耦合換熱器3的供液端口 19對后級高溫熱泵還構成儲液器。如圖2，夏季制冷時，前級超低溫熱泵和后級超高溫熱泵同時制冷運行，前級制冷壓縮機I排氣經前級四通換向閥2的b實線通路至a經室外機空氣換熱器5冷凝放熱后，制冷劑液體經前級膨脹閥4節流后經換熱管15的端口 17至端口 16，蒸發吸收制冷劑20中的熱量；后級制冷壓縮機7的排氣經后級四通換向閥8的f 至e端經氣端口 18進入耦合換熱器3向制冷劑20放熱冷凝，冷凝后過冷的制冷劑液體20由耦合換熱器3端口 19向膨脹閥12、13、14供液，節流后經室內機空氣換熱器9、10、11向室內空氣蒸發吸熱制冷，氣態制冷劑經四通換向閥8的g實線通路至h送入后級制冷壓縮機7，經壓縮后的氣態制冷劑經后級四通換向閥8的另一實線通路f至e經氣端口 18再進入耦合換熱器3被制冷劑液20冷卻，冷凝后的液體再經供液端口 19重復供液循環。本循環制冷方式可應用于極端酷熱環境下高效制冷運行。冬季兩級熱泵都處于制熱運行時，前級制冷壓縮機I排出的高溫制冷劑氣體經前、級四通換向閥2的虛線通路b至C，經由耦合換熱器3的端口 16至17，經換熱管15向制冷劑液體20冷凝放熱，冷凝后的制冷劑經端口 17至膨脹閥4節流后經室外機空氣換熱器5向室外空氣蒸發吸熱，氣體經前級四通換向閥2的a至d另一虛線通路至氣液分離器6經制冷壓縮機I的吸氣端吸入，被壓縮機壓縮后重復上述制熱換熱運行。過熱后的制冷劑20氣體經耦合換熱器3的氣端口 18至后級四通換向閥8的e至h虛線通路，被后級的制冷壓縮機7吸入壓縮，經壓縮排出的高溫氣體經后級四通換向閥8的f至g另一虛線通路至室內機空氣換熱器9、10、11，向室內放熱采暖，冷凝放熱后的液體經膨脹閥12、13、14節流后返回耦合換熱器3的體供液端口 19，蒸發吸收換熱管15的冷凝熱繼續重復上述制熱運行。本系統采用雙級同時運行，可滿足一般環境氣溫和超低溫環境下的高效采暖運行。實施例2 圖3給出了一種可單級獨立制冷、制熱和雙級制熱運行的超低溫多機分體式風能熱泵空調的系統結構示意圖。該超低溫多機分體式風能熱泵空調，由前級超低溫熱泵裝置和后級超高溫熱泵裝置兩級構成，所述的前級超低溫熱泵裝置和后級超高溫熱泵裝置的耦合由蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3構成，所述的耦合換熱器3包括盛放制冷劑的密閉容器21、制冷劑20和裝配于容器內的換熱管15，所述的密閉容器21上部設置有一個氣端口 18，且其下部設置有兩個供液端口 19、22，所述換熱管15用于與前級超低溫熱泵裝置連接組成前級循環換熱回路，所述的氣端口 18和供液端口 19、22用于與后級超高溫熱泵裝置連接組成后級循環換熱回路。所述前級超低溫熱泵裝置包括前級制冷壓縮機I、前級四通換向閥2、蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3、前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5、氣液分離器6 ;所述的后級超高溫熱泵裝置包括后級制冷壓縮機7、止回閥23、24、后級四通換向閥8、室內機空氣換熱器9、10、11、后級膨脹閥12、13、14、制冷劑液泵25構成，所述的耦合換熱器3的換熱管15的一端口 16與前級四通換向閥2的端口 c連接，另一端口 17依次連接前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5與前級四通換向閥2的端口 a，所述前級四通換向閥2的端口 b和端口 d之間依次連接有前級制冷壓縮機I和氣液分離器6 ;蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3的氣端口 18與后級制冷壓縮機7的吸氣端相連接，后級制冷壓縮機7的排氣端與止回閥23的一端相連接，止回閥23的另一端依次連接室內機空氣換熱器9、10、11的一端和后級四通換向閥8的端口 g、室內機空氣換熱器9、10、11另一端連接后級膨脹閥12、13、14與后級四通換向閥8端口 e，后級四通換向閥8端口 h與耦合換熱器3供液端口 19相連接，后級四通換向閥8端口 f依次與止回閥24、制冷劑液泵25和耦合換熱器3的供液端口 22相連接。圖3前級超低溫熱泵裝置與圖2前級超低溫熱泵裝置工作原理完全相同，不再重復，只對后級超高溫熱泵裝置的工作過程進行講述。夏季制冷時，當氣溫低于30°C時，由前級超低溫熱泵單級制冷運行，換熱管15此時是前級超低溫熱泵的蒸發器的蒸發管，蒸發吸收制冷劑20中的熱量，過冷的液體20由供液端口 22經制冷劑液泵25、止回閥24經后級四通換向閥8的端口 f至端口 e，經后級膨脹閥12、13、14節流后至室內機空氣換熱器9、10、11蒸發吸收室內空氣熱量而制冷，氣體經后級四通換向閥8的端口 g至端口 h返回耦合換熱器3的供液端口 19，與制冷劑20混合后繼續被換熱管15冷卻，再由制冷劑液泵25重復上述單級制冷空調運行。冬季當室外氣溫彡(TC以上時，由前級超低溫單級制熱運行，換熱管15為冷凝放 熱管，將冷凝熱釋放給制冷劑20，過熱的制冷劑20由制冷劑液泵25、止回閥24經后級四通換向閥8的端口 f至端口 g經室內機空氣換熱器9、10、11向室內空氣放熱采暖運行，冷凝后的液體經后級膨脹閥12、13、14節流后經后級四通換向閥8的端口 e至端口 h返回供液端口 19繼續被換熱管加熱，過熱制冷劑20繼續由制冷劑液泵25重復上述單級制熱運行。冬季當室外氣溫< (TC以下時，由后級制冷壓縮機7與前級制冷壓縮機I組成兩級制熱運行。后級制冷壓縮機7排氣經止回閥23至室內機空氣換熱器9、10、11向室內空氣放熱，冷凝后的制冷劑經后級膨脹閥12、13、14節流后經后級四通換向閥8的端口 e至端口h，經供液端口 19進入耦合換熱器3繼續被換熱管15加熱，過熱氣體經氣端口 18至后級制冷壓縮機7的吸氣端，經壓縮后繼續重復上述雙級制熱運行。實施例3 圖4給出了另一種可單級獨立、雙級同時運行的超低溫多機分體式風能熱泵空調的系統結構示意圖。該超低溫多機分體式風能熱泵空調，由前級超低溫熱泵裝置和后級超高溫熱泵裝置兩級構成，所述的前級超低溫熱泵裝置和后級超高溫熱泵裝置的耦合由蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3構成，所述的耦合換熱器3包括盛放制冷劑的密閉容器21、制冷劑20和裝配于容器內的換熱管15，所述的密閉容器21上部設置有一個氣端口 18，且其下部設置有兩個供液端口 19、22，所述換熱管15用于與前級超低溫熱泵裝置連接組成前級循環換熱回路，所述的氣端口 18和供液端口 19、22用于與后級超高溫熱泵裝置連接組成后級循環換熱回路。前級超低溫熱泵裝置包括前級制冷壓縮機I、前級四通換向閥2、蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3、前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5、氣液分離器6;所述的后級超高溫熱泵裝置包括后級制冷壓縮機7、止回閥23、24、后級四通換向閥8、室內機空氣換熱器9、10、11、后級膨脹閥12、13、14、制冷劑液泵25和制冷劑液泵四通換向閥26 ;所述的I禹合換熱器3的換熱管15的一端口 16與前級四通換向閥2的端口 c相連接,另一端口 17依次連接前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5與前級四通換向閥2的a端，所述的前級四通換向閥2的端口 b和端口 d之間依次連接有前級制冷壓縮機I和氣液分離器6 ;蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3的氣端口 18與后級四通換向閥8的端口 e相連接，后級四通換向閥8的端口 h和端口 f之間依次連接后級制冷壓縮機7和止回閥23，后級四通換向閥8的端口 g依次與制冷劑液泵四通換向閥26的端口 k和室內機空氣換熱器9、10、11的一端相連接，室內機空氣換熱器9、10、11另一端與后級膨脹閥12、13、14的一端相連接，后級膨脹閥12、13、14的另一端與耦合換熱器3的供液端口 19相連接，制冷劑液泵四通換向閥26的端口 I和j之間依次連接制冷劑液泵25和止回閥24，制冷劑液泵四通換向閥26的端口 i與耦合換熱器3的供液端口 22相連接。圖4前級超低溫熱泵裝置的工作原理與圖2和圖3—樣，不作重復敘述，后級超高溫熱泵裝置的工作原理與圖2完全一樣，其工作原理就不作重復講述。制冷劑液泵25構成的運行回路與圖3液泵25原理一樣，也不作敘述了。實施例4
圖5給出了另一種可單級獨立、雙級同時運行的超低溫多機分體式風能熱泵空調的系統結構示意圖。該超低溫多機分體式風能熱泵空調，由前級超低溫熱泵裝置和后級超高溫熱泵裝置兩級構成，所述的前級超低溫熱泵裝置和后級超高溫熱泵裝置的耦合由蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3構成，所述的耦合換熱器3包括盛放制冷劑的密閉容器21、制冷劑20和裝配于容器內的換熱管15，所述的密閉容器21上部設置有一個氣端口 18，且其下部設置有兩個供液端口 19、22，所述換熱管15用于與前級超低溫熱泵裝置連接組成前級循環換熱回路，所述的氣端口 18和供液端口 19、22用于與后級超高溫熱泵裝置連接組成后級循環換熱回路。所述前級超低溫熱泵裝置包括前級制冷壓縮機I、前級四通換向閥2、蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3、前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5、氣液分離器6 ;所述后級超高溫熱泵裝置包括后級制冷壓縮機7、止回閥23、后級四通換向閥8、室內機空氣換熱器9、10、11、后級膨脹閥12、13、14、制冷劑液泵25和閥門27、28、29、30，所述耦合換熱器3換熱管15的一端口 16與前級四通換向閥2的端口 c相連接，另一端口 17依次連接前級膨脹閥4、室外機空氣換熱器5與前級四通換向閥2的端口 a，所述的前級四通換向閥2的端口 b和端口 d之間依次連接有前級制冷壓縮機I和氣液分離器6 ;蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器3的氣端口 18與后級四通換向閥8的端口 e和閥門28的一端相連接，閥門28的另一端連接著室內機空氣換熱器9、10、11和后級四通換向閥8的g端以及閥門29的一端，室內機空氣換熱器9、10、11經后級膨脹閥門(12、13、14)后連接閥門27和閥門30的一端，閥門30另一端連接供液端口 19，閥門27的另一端經制冷劑液泵25與供液端口 22相連，后級四通換向閥8的端口 h和端口 f之間依次連接后級制冷壓縮機7和止回閥23。夏季制冷時，當氣溫低于30°C時，由前級超低溫熱泵單級運行制冷，閥門27、28開啟，閥門29、30關閉，換熱管15此時是前級超低溫熱泵的蒸發器的蒸發管，蒸發吸收制冷劑20中熱量，過冷制冷劑20由供液端口 22經制冷劑液泵25至閥門27經后級膨脹閥12、13、14節流后，至室內機空氣換熱器9、10、11蒸發吸收室內空氣中的熱量，向室內強迫循環制冷空調，氣液混合狀態的制冷劑經閥門28至耦合換熱器3的氣端口 18進入耦合換熱器3，混合后繼續被換熱管15蒸發吸熱，重復上述強迫單級制冷運行。本實施例可以實現制冷劑管路加長和室內機增多的效果，使多機分體空調更具發揮其優勢。夏季當室外氣溫高于30°C時，后級制冷壓縮機7開始運行，閥門27、28、29關閉，閥門30開啟，液泵25停止運行。制冷劑20經供液端口 19經閥門30至膨脹閥12、13、14節流后至室內機空氣換熱器9、10、11蒸發吸收室內空氣熱量，氣體經四通換向閥8的端口g至h，被后級制冷壓縮機7吸入，后級制冷壓縮機7的排氣經止回閥23至四通換向閥8的端口 f 至e經氣端口 18進入耦合換熱器3冷凝放熱，并重復上述循環實現雙級制冷運行。冬季采暖時，當冬季室外氣溫> (TC，后級制冷壓縮機7停止運行，由前級低溫熱泵單級運行，閥門27、28關閉，閥門29、30開啟，過熱的制冷劑20經供液端口 22經液泵25至閥門29至室內機空氣換熱器9、10、11向室內供熱采暖，放熱后的制冷劑經膨脹閥12、13、14節流后，經閥門30至供液端口 19返回耦合換熱器3繼續被 換熱管15加熱，吸熱后的制冷劑20繼續由供液端口 22至液泵25重復上述強迫供熱循環。冬季當室外氣溫彡(TC之后，后級制冷壓縮機7運行，閥門27、28、29關閉，閥門30開啟，組成雙級高效制熱采暖，其運行過程為后級制冷壓縮機7排氣經止回閥23至后級四通換向閥8端口 f至端口 g，經室內機空氣換熱器9、10、11向室內空氣放熱采暖運行，冷凝后的液體經后級膨脹閥12、13、14節流后至閥門30由供液端口 19返回耦合換熱器3，繼續被換熱管15加熱，過熱的氣體經氣端口 18至四通換向閥8的端口 e至端口 h至后級制冷壓縮機7的吸氣端，被壓縮機7吸入繼續壓縮重復上述雙級制熱運行。以上給出了本發明的4個實施例，所組成的空調系統具有單級運行和/或雙機運行功能，當室外氣溫升至o°c以上時，由雙級運行變為單級運行，并采用了制冷劑液體經液泵強迫在室內機內循環，其循環量約為制冷劑蒸發量的4 6倍，因此沸騰放熱系數較高，而且制冷劑不易積存在室內機內，具有更1 的能效比。本發明超低溫多機分體式風能熱泵空調的蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器也適應構成室內機為一臺式的家用超低溫分體式空調器或多臺室內機大型商用風能熱
栗空調。
權利要求
1.一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，其特征在于由前級超低溫熱泵裝置和后級超高溫熱泵裝置兩級構成，所述的前級超低溫熱泵裝置和后級超高溫熱泵裝置的耦合由蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器(3)構成，所述的耦合換熱器(3)包括盛放制冷劑的密閉容器(21)、制冷劑(20)和裝配于容器內的換熱管(15)，所述的密閉容器(21)上部設置有至少一個氣端口(18)且其下部設置有至少一個供液端口(19)，所述換熱管(15)用于與前級超低溫熱泵裝置連接組成前級循環換熱回路，所述的氣端口(18)和供液端口(19)用于與后級超高溫熱泵裝置連接組成后級循環換熱回路。
2.根據權利要求I所述的一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，其特征在于所述的蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器(3)的密閉容器(21)采用立式或臥式結構。
3.根據權利要求I所述的一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，其特征在于所述蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器(3)具有兩個供液端口(19、22)。
4.根據權利要求I所述的一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，其特征在于所述密閉容器可以是多個容器經管路組合而成。
5.根據權利要求I所述的一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，其特征在于前級超低溫熱泵裝置包括前級制冷壓縮機(I)、前級四通換向閥(2)、蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器(3)、前級膨脹閥(4)、室外機空氣換熱器(5)、氣液分離器￠);所述后級超高溫熱泵裝置包括后級制冷壓縮機(7)、后級四通換向閥(8)、室內機空氣換熱器(9、10、11)、后級膨脹閥(12、13、14)，所述的蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器(3)的換熱管(15)的一端口(16)與前級四通換向閥⑵的端口 c連接，另一端口(17)依次連接前級膨脹閥(4)、室外機空氣換熱器(5)與前級四通換向閥(2)的端口 a，所述前級四通換向閥(2)的端口b和端口 d之間依次連接有前級制冷壓縮機⑴和氣液分離器(6);蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器(3)的氣端口(18)與后級四通換向閥(8)的端口 e連接，所述后級四通換向閥(8)的端口 g依次連接室內機空氣換熱器(9、10、11)、后級膨脹閥(12、13,14)后與供液端口(19)相連接，所述后級制冷壓縮機(7)設置于后級四通換向閥(8)的端口 f和端口 h之間。
6.根據權利要求3所述的一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，其特征在于所述前級超低溫熱泵裝置包括前級制冷壓縮機(I)、前級四通換向閥(2)、蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器(3)、前級膨脹閥(4)、室外機空氣換熱器(5)、氣液分離器￠);所述的后級超高溫熱泵裝置包括后級制冷壓縮機(7)、止回閥(23、24)、后級四通換向閥(8)、室內機空氣換熱器(9、10、11)、后級膨脹閥(12、13、14)、制冷劑液泵(25)構成，所述的耦合換熱器(3)的換熱管(15)的一端口(16)與前級四通換向閥(2)的端口c連接，另一端口(17)依次連接前級膨脹閥(4)、室外機空氣換熱器(5)與前級四通換向閥(2)的端口 a，所述前級四通換向閥(2)的端口 b和端口 d之間依次連接有前級制冷壓縮機(I)和氣液分離器(6)；蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器(3)的氣端口(18)與后級制冷壓縮機(7)的吸氣端相連接，后級制冷壓縮機(7)的排氣端與止回閥(23)的一端相連接，止回閥(23)的另一端依次連接室內機空氣換熱器(9、10、11)的一端和后級四通換向閥(8)的端口 g、室內機空氣換熱器(9、10、11)另一端連接后級膨脹閥(12、13、14)與后級四通換向閥⑶端口 e，后級四通換向閥⑶端口 h與耦合換熱器(3)供液端口(19)相連接，后級四通換向閥⑶端口 f依次與止回閥(24)、制冷劑液泵(25)和耦合換熱器(3)的供液端口(22)相連接。
7.根據權利要求3所述的一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，其特征是前級超低溫熱泵裝置包括前級制冷壓縮機(I)、前級四通換向閥(2)、蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器(3)、前級膨脹閥(4)、室外機空氣換熱器(5)、氣液分離器￠);所述的后級超高溫熱泵裝置包括后級制冷壓縮機(7)、止回閥(23、24)、后級四通換向閥(8)、室內機空氣換熱器(9、10、11)、后級膨脹閥(12、13、14)、制冷劑液泵(25)和制冷劑液泵四通換向閥(26)；所述的耦合換熱器⑶的換熱管(15)的一端口(16)與前級四通換向閥⑵的端口 c相連接，另一端口(17)依次連接前級膨脹閥(4)、室外機空氣換熱器(5)與前級四通換向閥(2)的a端，所述的前級四通換向閥(2)的端口 b和端口 d之間依次連接有前級制冷壓縮機(I)和氣液分離器出)；蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器(3)的氣端口(18)與后級四通換向閥⑶的端口 e相連接，后級四通換向閥⑶的端口 h和端口 f 之間依次連接后級制冷壓縮機(7)和止回閥(23)，后級四通換向閥(8)的端口 g依次與制冷劑液泵四通換向閥(26)的端口 k和室內機空氣換熱器(9、10、11)的一端相連接，室內機空氣換熱器(9、10、11)另一端與后級膨脹閥(12、13、14)的一端相連接，后級膨脹閥(12、13、14)的另一端與耦合換熱器(3)的供液端口(19)相連接，制冷劑液泵四通換向閥(26)的端口 I和j之間依次連接制冷劑液泵(25)和止回閥(24)，制冷劑液泵四通換向閥(26)的端口 i與耦合換熱器⑶的供液端口(22)相連接。
8.根據權利要求3所述的一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，其特征在于所述前級超低溫熱泵裝置包括前級制冷壓縮機(I)、前級四通換向閥(2)、蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器(3)、前級膨脹閥(4)、室外機空氣換熱器(5)、氣液分離器￠);所述后級超高溫熱泵裝置包括后級制冷壓縮機(7)、止回閥(23)、后級四通換向閥(8)、室內機空氣換熱器(9、10、11)、后級膨脹閥(12、13、14)、制冷劑液泵(25)和閥門(27、28、29、30)，所述耦合換熱器(3)換熱管(15)的一端口(16)與前級四通換向閥(2)的端口 c相連接，另一端口(17)依次連接前級膨脹閥(4)、室外機空氣換熱器(5)與前級四通換向閥(2)的端口a，所述的前級四通換向閥(2)的端口 b和端口 d之間依次連接有前級制冷壓縮機(I)和氣液分離器￠);蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器(3)的氣端口(18)與后級四通換向閥⑶的端口 e和閥門(28)的一端相連接，閥門(28)的另一端連接著室內機空氣換熱器(9、10、11)和后級四通換向閥(8)的g端以及閥門(29)的一端，室內機空氣換熱器(9、10,11)經后級膨脹閥門(12、13、14)后連接閥門(27)和閥門(30)的一端，閥門(30)另一端連接供液端口(19)，閥門(27)的另一端經制冷劑液泵(25)與供液端口(22)相連，后級四通換向閥(8)的端口 h和端口 f之間依次連接后級制冷壓縮機(7)和止回閥(23)。
9.根據權利要求I至8所述的任一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，其特征在于所述制冷壓縮機均為變頻控制壓縮機。
10.根據權利要求I至8所述的任一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，其特征在于所述的膨脹閥(4、12、13、14)為電子膨脹閥，所述閥門(27、28、29、30)為電動閥或氣動閥。
全文摘要
一種超低溫多機分體式風能熱泵空調，由前級超低溫熱泵裝置和后級超高溫熱泵裝置兩級構成，所述的前級超低溫熱泵和后級超高溫熱泵由蒸發、冷凝、儲液、氣液分離式耦合換熱器將前后兩級連接構成，所述耦合換熱器包括盛放制冷劑的密閉的容器和裝配于容器內的換熱管，在容器上部設置有至少一個氣端口且其下部設置有至少一個供液端口，換熱管與前級超低溫熱泵裝置連接組成前級循環換熱回路，所述氣端口和供液端口與后級超高溫熱泵裝置連接組成后級循環換熱回路。具備前級獨立運行和前后兩級共同運行功能實現室外氣溫環境55℃至-35℃寬溫度范圍內，夏季極端酷熱的環境，高效節能制冷運行；在高寒地區冬季高效制熱運行。
文檔編號F25B41/04GK102706031SQ20121000203
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者王全齡 申請人:王全齡