[发明专利]一种双向自复叠热泵系统

说明书

本发明涉及一种双向自复叠热泵系统，属于加热技术领域。该双向自复叠热泵系统包括压缩机、室内换热器、精馏柱、第一回热器、第二回热器、副节流装置、主节流装置、室外换热器、第一四通阀与第二四通阀；通过对双四通阀端口连通状态的组合，将压缩机、室内换热器、精馏柱、第一回热器、第二回热器、副节流装置、主节流装置及室外换热器组合出均为自复叠流程的制热回路与除霜回路，以在室外换热器出现结霜而影响系统的运行效率时进行除霜，且可实现75℃以上的大温差制热，可广泛应用于制热技术领域。

技术领域

本发明涉及供热系统技术领域，具体地说，涉及一种双向自复叠热泵系统。

背景技术

以消耗煤炭资源采暖的传统采暖方式因其污染大、效率低且不可再生等问题而引起人们的担忧，解决这些问题的可行方式之一是充分使用空气源热泵技术进行替代传统技术进行采暖，虽然空气源热泵技术取得了突飞猛进，但热泵设备仍以低温热泵为主，通常输出温度低于55℃。

在采用热泵技术对燃煤采暖系统进行改造的过程中，为了匹配原采暖系统中的室内末端设备，必须输出较高温度的热水，但将目前普遍使用的蒸汽压缩式空气源热泵应用于寒冷地区会存在以下缺陷：制热能力衰减、制热效率降低、压缩机排气温度升高导致热泵不能运行或运行可靠性降低、出风温度低而严重影响室内环境的舒适性。因此，若要将热泵技术应用至寒冷地区，需克服低温环境对其性能的影响。

自复叠制冷/制热技术是一种使用单个压缩机达到大温差制冷/制热的常用技术，现已广泛应用于低温保存箱、低温恒温槽、真空冷冻干燥机、天然气液化装置等多种低温设备及热泵热水器、采暖热泵等多种高温设备，该技术是实现高温热泵大温跨制热的有效途径。自复叠高温热泵出水温度可达80℃以上，压缩机排气温度合适，制热效率远超100％，比传热直接电加热具有明显的节能性。但由于其基于非共沸混合工质运行，中间换热过程存在气液分离等步骤，无法实现普通热泵空调一样的简单反向运行，这对冬季室外温度处于0℃以下时的结霜状况造成了很严重的不利后果。由于室外换热器承担着吸热换热的作用，在结霜的工况下换热性能严重下降，会导致热泵性能和运行状况恶化，不利于热泵的长期使用，因此自复叠热泵通常需要另增一套电热除霜设备，不仅除霜能耗大，且效果较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向自复叠热泵系统，基于双四通阀端口连通状态的组合，以在正常工作时能实现大温差制热，而在必要时可对室外换热器进行除霜，有效地提高了热泵的运行效率及减少成本投资。

为了实现上述目的，本发明提供的双向自复叠热泵系统包括压缩机、室内换热器、精馏柱、第一回热器、第二回热器、副节流装置、主节流装置、室外换热器、第一四通阀与第二四通阀；第一四通阀的D端口与压缩机的出口端连接，E端口与室外换热器的进口端连通，S端口与主节流装置的出口端连通，C端口与室内换热器的进口端连通；第二四通阀的D端口与室外换热器的出口端连通，E端口与精馏柱的进口端连通，S端口与室内换热器的出口端连通，C端口与第二回热器冷流体通道的进口端连通；第一回热器的热流体通道的进口端与精馏柱的顶部排气端口连通，冷流体通道的出口端通过精馏柱的釜顶换热器与压缩机的进口端连通；第二回热器的热流体通道的出口端与主节流装置的进口端连通；精馏柱的底部排液端口通过副节流装置与第一回热器的冷流体通道的进口端连通。

通过切换两个四通阀上不同端口连通关系的组合，以使工质沿由压缩机、室内换热器、精馏柱、第一回热器、第二回热器、副节流装置、主节流装置及室外换热器连接成的自复叠流程回路循环流动而对室内环境进行制热，或使工质沿由压缩机、室外换热器、精馏柱、第一回热器、第二回热器、副节流装置、主节流装置及室内换热器连接成的自复叠流程回路循环流动对室外换热器进行除霜，从而可在室外换热器出现结霜时对其进行除霜，以提高热泵的运行效率；同时，该热泵系统的制热与除霜过程均为自复叠流程，其基于节流装置与回热器的配合，可有效地提高制热温差与除霜温差。

一个具体的方案为压缩机的两端并联有开机保护管路，开机保护管路包括通过管路依次串联的出口端截止阀、储气罐及进口端截止阀，以使压缩机能低压启动。