[发明专利]一种整体式单双级热泵系统及其控制方法

权利要求书

1.一种整体式单双级热泵系统，其特征在于，包括第一循环回路、第二循环回路、第三循环回路、第四循环回路、空气侧蒸发器和冷凝-蒸发换热器；

所述空气侧蒸发器连接空气侧四通阀，所述空气侧四通阀分别连接空气侧压缩机和冷凝-蒸发换热器的第一通道，所述冷凝-蒸发换热器的第一通道依次连接空气侧冷凝器的第一通道、空气侧膨胀阀和空气侧蒸发器，形成第一循环回路；

所述冷凝-蒸发换热器的第二通道经水侧压缩机与水侧冷凝器的第一通道相连，所述水侧冷凝器的第一通道经水侧膨胀阀与冷凝-蒸发换热器的第二通道连接，形成第二循环回路；

所述水侧冷凝器的第二通道通过第一管道连接储能水箱，所述储能水箱通过第一阀门和第二阀门分别连接供能出水管路，所述供能出水管路用于连接用能末端；所述用能末端经第一循环泵连接供能回水管路，所述供能回水管路连接水侧冷凝器的第二通道，形成第三循环回路；

所述空气侧冷凝器的第二通道通过第二循环水泵连接储能水箱，所述储能水箱通过第二管道连接空气侧冷凝器的第二通道，形成第四循环回路；

所述储能水箱内设有电加热器；

还包括保温箱体；

所述保温箱体内设有空气侧四通阀、空气侧压缩机、冷凝-蒸发换热器、空气侧膨胀阀、空气侧冷凝器、水侧压缩机、水侧冷凝器、水侧膨胀阀、储能水箱、第一循环泵和第二循环泵；

所述保温箱体外设有空气侧蒸发器；

所述水侧冷凝器连接第一循环泵的管道上设有第一温度探测器；所述保温箱体内设有第二温度探测器和控制柜，所述控制柜内设有控制系统，所述保温箱体外设有第三温度探测器，所述储能水箱内设有第四温度探测器；

所述的整体式单双级热泵系统进行采暖及制冷的控制方法，包括以下步骤：

通过第一温度探测器发送第一温度信息给控制柜的控制系统，所述控制系统根据接收的第一温度信息控制第一循环回路、第二循环回路、第三循环回路和第四循环回路的启停；

通过第三温度探测器发送第三温度信息给控制柜的控制系统，所述控制系统根据设定温度和接收的第三温度信息来判断是双级运行还是单级运行，控制第一循环回路、第二循环回路、第三循环回路和/或第四循环回路的启停；

通过第四温度探测器发送温度信息给控制柜的控制系统，所述控制系统根据接收的第四温度信息控制储能水箱内电加热器的启停。

2.根据权利要求1所述的整体式单双级热泵系统，其特征在于，所述空气侧四通阀包括四个连通口，分别为连通口A、连通口B、连通口C和连通口D，所述空气侧蒸发器的出口与所述连通口A连接，所述连通口D与空气侧压缩机的进口相连，所述空气侧压缩机的出口与连通口C相连，所述连通口B与冷凝-蒸发换热器的第一通道相连。

3.根据权利要求1所述的整体式单双级热泵系统，其特征在于，所述储能水箱为分层水箱。

4.根据权利要求3所述的整体式单双级热泵系统，其特征在于，所述储能水箱包括壳体，所述壳体内设有外套筒，所述外套筒内设有内套筒，所述外套筒的筒壁上设有第一通孔，所述内套筒的筒壁上设有第二通孔，所述第一管道依次穿过壳体和外套筒，伸入所述内套筒内，所述第二管道沿着所述内套筒的长度方向深入所述内套筒内。

5.根据权利要求4所述的整体式单双级热泵系统，其特征在于，所述第一通孔沿着所述外套筒的圆周方向间隔距离设置一周，形成一排第一通孔，沿着所述外套筒的长度方向间隔距离设置多排第一通孔，所述第二通孔沿着所述内套筒的圆周方向间隔距离设置一周，形成一排第二通孔，沿着所述内套筒的长度方向间隔距离设置多排第二通孔，一排第一通孔和一排第二通孔的位置在长度方向交叉设置。

6.根据权利要求1所述的整体式单双级热泵系统，其特征在于，所述冷凝-蒸发换热器采用板式换热器；所述空气侧冷凝器采用管壳式换热器。

7.根据权利要求1-6任一项所述的整体式单双级热泵系统，其特征在于，

所述第一阀门和第二阀门设置在所述保温箱体的外面。

8.根据权利要求7所述的整体式单双级热泵系统，其特征在于，所述第一阀门和第二阀门为电动阀。

9.一种使用权利要求8所述的整体式单双级热泵系统进行采暖及制冷的控制方法，其特征在于：

供热模式运行时，当第一温度传感器检测管路温度低于设定温度时，控制系统自动启动第一循环泵，运行第三循环回路向用能末端供热；

此时第三温度传感器检测环境温度，当环境温度低于设定温度时，控制系统自动启动第一循环回路和第二循环回路；空气侧传热介质通过空气侧蒸发器从空气中吸收热量经空气侧压缩机加压升温后通过冷凝-蒸发换热器把热量传递给第二循环回路，散热后的介质通过空气侧膨胀阀重新进入空气侧蒸发器吸收热量；水侧传热介质通过冷凝-蒸发换热器吸收热量经水侧压缩机加压升温后进入水侧冷凝器并把热量传递给第三循环回路向用能末端供热，如此循环运行；

当第三温度传感器检测环境温度高于设定温度时，第二循环泵运行，控制系统自动启动第一循环回路和第四循环回路；空气侧传热介质通过空气侧蒸发器从空气中吸收热量经空气侧压缩机加压升温后通过空气侧冷凝器把热量传递给第四循环回路，散热后的介质通过空气侧膨胀阀重新进入空气侧蒸发器吸收热量；第四循环回路的传热介质通过空气侧冷凝器吸收热量后进入储能水箱，散热后提供给第三循环回路向用能末端供热，如此循环运行；

当进入化霜状态时，第一循环回路和第四循环回路运行；热量从储能水箱由传热介质传送到空气侧冷凝器并传递给第一循环回路的传热介质后循环回到储能水箱，并不断循环运行；通过空气侧冷凝器的第一循环回路的传热介质按照与供热时相反的路径进入空气侧压缩机加压升温后进入空气侧蒸发器散热以使空气侧蒸发器表面的霜吸热并消除；放热后的传热介质再经过空气侧膨胀阀重新进入空气侧冷凝器吸热，此过程不断循环至空气侧蒸发器表面的霜全部消除；

当进入制冷模式时，第一、第三、第四循环回路运行；当第一温度传感器检测温度高于设定温度时，第三循环回路的第一循环泵启动，传热介质从用能末端吸收热量并传送到储能水箱散热降温后重新进入用能末端吸热；同时启动第四循环回路的第二循环泵，传热介质在储能水箱与空气侧冷凝器之间不断循环，把热量从储能水箱带到空气侧冷凝器并吸收冷量输送到储能水箱；同时第一循环回路启动，第一循环回路中的传热介质从空气侧冷凝器吸收热量后进入空气侧压缩机经加压升温后送到空气侧蒸发器放出热量后，再经空气侧膨胀阀后进入空气侧冷凝器吸收热量；如此三个循环回路不断循环，给用能末端供冷、对外散热，至第一温度传感器检测温度达到设定停止温度，停止系统运行。