本實用新型涉及熱泵技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)及熱泵設(shè)備機組。

背景技術(shù)：

熱泵是一種能將低位熱源的熱能轉(zhuǎn)移到高位熱源的裝置，通常是先從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱能，經(jīng)過電力做功，然后再向人們提供可被利用的高品位熱能。

具體地，如圖1所示，現(xiàn)有一種復(fù)疊熱泵系統(tǒng)，該復(fù)疊熱泵系統(tǒng)主要應(yīng)用于食品的冷凍冷藏、農(nóng)作物種子的保存以及超市制冷系統(tǒng)等領(lǐng)域，其具有兩套循環(huán)系統(tǒng)，其中一套循環(huán)系統(tǒng)中包含一個室外換熱器12和一個內(nèi)部換熱器13、一個壓縮機14、一個膨脹閥11和一個制熱用蒸發(fā)冷凝器15；另外一套循環(huán)系統(tǒng)包含一個壓縮機14、一個膨脹閥11、一個主換熱器16和一個蒸發(fā)冷凝器15，兩套系統(tǒng)公用一個蒸發(fā)冷凝器15，即兩套系統(tǒng)通過一個蒸發(fā)冷凝器15聯(lián)結(jié)在一起。制冷工質(zhì)分別在兩套系統(tǒng)中循環(huán)流動，并在蒸發(fā)冷凝器處于制冷工況下實現(xiàn)換熱、制冷的效果。

然而，本申請實用新型人發(fā)現(xiàn)，由于現(xiàn)有的復(fù)疊熱泵系統(tǒng)中所消耗的能源只能用來制冷或者制熱，功能單一，限制了復(fù)疊系統(tǒng)的使用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的復(fù)疊熱泵系統(tǒng)功能單一的技術(shù)問題。

本實用新型提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)，包括：制冷循環(huán)和制熱循環(huán)，

所述制冷循環(huán)包括：第一換熱器，所述第一換熱器具有水進口和水出口，所述第一換熱器通過換向閥與第一壓縮機連通，所述第一換熱器通過所述換向閥與第二換熱器連通，所述第二換熱器與第一毛細(xì)管連通，所述第一毛細(xì)管與所述第一換熱器連通；

所述制熱循環(huán)包括：蒸發(fā)冷凝器，所述蒸發(fā)冷凝器與所述第一換熱器之間設(shè)置有第二毛細(xì)管，所述蒸發(fā)冷凝器通過換向閥與第一換熱器連通，所述蒸發(fā)冷凝器與第二換熱器之間設(shè)置有第三換熱器，所述第三換熱器與所述蒸發(fā)冷凝器之間設(shè)置有第二壓縮機。

進一步地，所述蒸發(fā)冷凝器與所述換向閥之間、以及所述第二毛細(xì)管與所述第一換熱器之間均設(shè)置有第一控制閥，所述第一毛細(xì)管與所述第一換熱器之間、以及所述第二換熱器與所述換向閥之間均設(shè)置有第二控制閥。

進一步地，所述第一控制閥為電磁閥。

進一步地，所述第二控制閥為電磁閥。

進一步地，所述換向閥為四通換向閥。

進一步地，所述第一壓縮機與所述換向閥之間設(shè)置有第一儲液罐。

進一步地，所述第一毛細(xì)管與所述第一換熱器之間設(shè)置有第二儲液罐。

進一步地，所述第二毛細(xì)管與所述第一換熱器之間設(shè)置有第三儲液罐。

進一步地，所述第二換熱器與所述第三換熱器之間設(shè)置有第一膨脹閥。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型所述的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

本實用新型所述的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)具有冬季制熱和夏季制冷兩種工況，通過制熱循環(huán)實現(xiàn)冬季制熱，通過制冷循環(huán)實現(xiàn)夏季制冷。當(dāng)適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)處于夏季制冷工況時，制冷工質(zhì)經(jīng)由第一毛細(xì)管進入第一換熱器，在第一換熱器內(nèi)吸熱，吸熱后經(jīng)過換向閥進入第一壓縮機，經(jīng)第一壓縮機壓縮后進入第二換熱器，并從第二換熱器回到第一毛細(xì)管，從而完成一個循環(huán)過程。由于制冷工質(zhì)在第一換熱器內(nèi)吸熱，因此將吸取流經(jīng)第一換熱器的水的熱量，使得流經(jīng)第一換熱器的水的溫度下降，從而達到制冷效果。

當(dāng)適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)處于冬季制熱工況時，制冷工質(zhì)分為低溫段制冷工質(zhì)和高溫段制冷工質(zhì)，低溫段制冷工質(zhì)進入第二換熱器，吸熱后進入第三換熱器，換熱后進入第二壓縮機，經(jīng)第二壓縮機壓縮后進入蒸發(fā)冷凝器，放熱后回到所述第三換熱器，從而完成低溫段制冷工質(zhì)的一個循環(huán)過程；高溫段制冷工質(zhì)經(jīng)由第二毛細(xì)管進入蒸發(fā)冷凝器，吸熱后經(jīng)由換向閥后進入第一壓縮機，經(jīng)第一壓縮機壓縮后進入第一換熱器，放熱后回到第二毛細(xì)管，從而完成高溫段制冷工質(zhì)的一個循環(huán)過程。由于高溫段制冷工質(zhì)在第一換熱器內(nèi)進行放熱，放出的熱量被流經(jīng)第一換熱器的水吸收，從而使得水的溫度升高，以達到制熱效果。

綜上所述，本實用新型提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)具有制冷和制熱兩種功能，可以在夏季制冷和冬季制熱兩種工況間進行切換，功能多樣化，應(yīng)用范圍更廣泛。

本實用新型的另一目的在于提出一種熱泵設(shè)備機組，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的復(fù)疊熱泵系統(tǒng)功能單一的技術(shù)問題。

為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種熱泵設(shè)備機組，包括上述技術(shù)方案所述的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)。

所述熱泵設(shè)備機組與上述適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)相對于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)勢相同，在此不再贅述。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為背景技術(shù)所述的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)處于冬季制熱工況時的流向示意圖；

圖4為本實用新型實施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)處于夏季制冷工況時的流向示意圖。

圖中：11-膨脹閥；12-室外換熱器；13-內(nèi)部換熱器；14-壓縮機；15-制熱用蒸發(fā)冷凝器；16-主換熱器；21-第一換熱器；22-第二換熱器；23-第三換熱器；31-第一毛細(xì)管；32-第二毛細(xì)管；41-第一壓縮機；42-第二壓縮機；51-換向閥；52-蒸發(fā)冷凝器；61-第一控制閥；62-第二控制閥；71-第一儲液罐；72-第二儲液罐；73-第三儲液罐；8-第一膨脹閥。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

圖2為本實用新型實施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型實施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)處于冬季制熱工況時的流向示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)處于夏季制冷工況時的流向示意圖；如圖2-4所示，本實用新型實施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)，包括：制冷循環(huán)和制熱循環(huán)，其中：

制冷循環(huán)包括：第一換熱器21，第一換熱器21具有水進口和水出口；第一換熱器21通過換向閥51與第一壓縮機41連通；第一換熱器21通過換向閥51與第二換熱器22連通；第二換熱器22與第一毛細(xì)管31連通，第一毛細(xì)管31與第一換熱器21連通。

制熱循環(huán)包括：蒸發(fā)冷凝器52，蒸發(fā)冷凝器52與第一換熱器21之間設(shè)置有第二毛細(xì)管32，蒸發(fā)冷凝器52通過換向閥51與第一換熱器21連通，蒸發(fā)冷凝器52與第二換熱器22之間設(shè)置有第三換熱器23，第三換熱器23與蒸發(fā)冷凝器52之間設(shè)置有第二壓縮機42。

本實用新型實施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)具有冬季制熱和夏季制冷兩種工況，通過制熱循環(huán)實現(xiàn)冬季制熱，通過制冷循環(huán)實現(xiàn)夏季制冷。當(dāng)適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)處于夏季制冷工況時，制冷工質(zhì)經(jīng)由第一毛細(xì)管31進入第一換熱器21，在第一換熱器21內(nèi)吸熱，吸熱后經(jīng)過換向閥51進入第一壓縮機41，經(jīng)第一壓縮機41壓縮后進入第二換熱器22，并從第二換熱器22回到第一毛細(xì)管31，從而完成一個循環(huán)過程。由于制冷工質(zhì)在第一換熱器21內(nèi)吸熱，因此將吸取流經(jīng)第一換熱器21的水的熱量，使得流經(jīng)第一換熱器21的水的溫度下降，從而達到制冷效果。

當(dāng)適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)處于冬季制熱工況時，制冷工質(zhì)分為低溫段制冷工質(zhì)和高溫段制冷工質(zhì)，低溫段制冷工質(zhì)進入第二換熱器22，吸熱后進入第三換熱器23，換熱后進入第二壓縮機42，經(jīng)第二壓縮機42壓縮后進入蒸發(fā)冷凝器52，放熱后回到所述第三換熱器23，從而完成低溫段制冷工質(zhì)的一個循環(huán)過程；高溫段制冷工質(zhì)經(jīng)由第二毛細(xì)管32進入蒸發(fā)冷凝器52，吸熱后經(jīng)由換向閥51后進入第一壓縮機41，經(jīng)第一壓縮機41壓縮后進入第一換熱器21，放熱后回到第二毛細(xì)管32，從而完成高溫段制冷工質(zhì)的一個循環(huán)過程。由于高溫段制冷工質(zhì)在第一換熱器21內(nèi)進行放熱，放出的熱量被流經(jīng)第一換熱器21的水吸收，從而使得水的溫度升高，以達到制熱效果。

綜上所述，本實用新型實施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)具有制冷和制熱兩種功能，可以在夏季制冷和冬季制熱兩種工況間進行切換，功能多樣化，應(yīng)用范圍更廣泛。

為便于在夏季制冷工況和冬季制熱工況之間進行切換，進一步地，蒸發(fā)冷凝器52與換向閥51之間、以及第二毛細(xì)管32與第一換熱器21之間均設(shè)置有第一控制閥61，第一毛細(xì)管31與第一換熱器21之間、以及第二換熱器22與換向閥51之間均設(shè)置有第二控制閥62。

為便于實現(xiàn)自動控制，第一控制閥61為電磁閥，第二控制閥62為電磁閥，換向閥51為四通換向閥，可使用現(xiàn)有技術(shù)中的四通閥。

進一步地，第一壓縮機41與換向閥51之間設(shè)置有第一儲液罐71，第一毛細(xì)管31與第一換熱器21之間設(shè)置有第二儲液罐72，第二毛細(xì)管32與第一換熱器21之間設(shè)置有第三儲液罐73，第二換熱器22與第三換熱器23之間設(shè)置有第一膨脹閥8。第一儲液罐71、第二儲液罐72和第三儲液罐73能夠起到儲存制冷工質(zhì)的作用，還能夠起到緩壓和分液的作用。

在一種具體實施方式中，適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)包括制冷循環(huán)和制熱循環(huán)，其中：

制冷循環(huán)包括第一毛細(xì)管31、第二儲液罐72、第二控制閥62、第一換熱器21、換向閥51、第一儲液罐71、第一壓縮機41和第一膨脹閥8。具體地，第一換熱器21具有四個接口，分別為第一接口、第二接口、水進口和水出口，在制冷循環(huán)中，水進口進入的是熱水，水出口流出的是冷水，第一換熱器21的第一接口與換向閥51連通，第一換熱器21的第二接口與第二儲液罐72連通；換向閥51與第一壓縮機41和第一儲液罐71之間連成一條回路，兩個第二控制閥62中，其中一個第二控制閥62設(shè)置于第二儲液罐72與第一換熱器21之間連通的管路上，另一個第二控制閥62設(shè)置于第二換熱器22與換向閥51連通的管路上。

制熱循環(huán)包括蒸發(fā)冷凝器52、第二毛細(xì)管32、第三儲液罐73、第一控制閥61和第三換熱器23，具體地，第二毛細(xì)管32和第三儲液罐73連通，第三儲液罐73和第一換熱器21的第二接口連通，蒸發(fā)冷凝器52和第三換熱器23分別具有四個接口，第二換熱器22具有六個接口，蒸發(fā)冷凝器52的第一接口和第二接口分別與第二毛細(xì)管32和換向閥51連通，蒸發(fā)冷凝器52的第三接口與第三換熱器23的第二接口連通，蒸發(fā)冷凝器52的第四接口與第二壓縮機42連通；第三換熱器23的第一接口通過第一膨脹閥8與第二換熱器22的第一接口連通，第三換熱器23的第三接口與第二換熱器22的第二接口連通，第三換熱器23的第四接口與第二壓縮機42連通；第二換熱器22的第三接口與第一毛細(xì)管31連通，第二換熱器22的第四接口與換向閥51連通，第二換熱器22的第五接口和第六接口分別為空氣出口和空氣進口，兩個第一控制閥61中，其中一個第一控制閥61設(shè)置于第三儲液罐73與第一換熱器21連通的管路上，另一個第一控制閥61設(shè)置于蒸發(fā)冷凝器52與換向閥51連通的管路上。

此外，換向閥51為四通換向閥，第一控制閥61和第二控制閥62均為電磁閥，第二換熱器22為室外換熱器，第三換熱器23為內(nèi)部換熱器。

在運行制冷循環(huán)的過程中，關(guān)閉第一控制閥61，開啟第二控制閥62，將換向閥51調(diào)整為制冷模式，制冷工質(zhì)經(jīng)由第一毛細(xì)管31和第二儲液罐72進入第一換熱器21，吸熱后經(jīng)過換向閥51、第一儲液罐71和第一壓縮機41，經(jīng)第一壓縮機41壓縮后進入第二換熱器22，并從第二換熱器22回到第一毛細(xì)管31，從而完成一個循環(huán)過程。同時，熱水經(jīng)由第一換熱器21的水進口進入，在第一換熱器21中，制冷工質(zhì)吸取熱水的熱量，從而使得熱水的溫度降低，變成冷水后從水出口流出，從而完成制冷過程。

在運行制熱循環(huán)的過程中，制冷工質(zhì)分為兩部分，分別為高溫段制冷工質(zhì)和低溫段制冷工質(zhì)，高溫段制冷工質(zhì)可以為氟利昂或其他制冷工質(zhì)，低溫段制冷工質(zhì)為二氧化碳。在從夏季制冷工況切換為冬季制熱工況時，需要關(guān)閉第二控制閥62，開啟第一控制閥61，因為制熱循環(huán)和制冷循環(huán)中制冷工質(zhì)的流向不同，因此還需將換向閥51調(diào)整到制熱模式。低溫段制冷工質(zhì)經(jīng)第一膨脹閥8進入第二換熱器22，吸收室外熱量后進入第三換熱器23，換熱后進入第二壓縮機42，經(jīng)第二壓縮機42壓縮后進入蒸發(fā)冷凝器52，放熱后經(jīng)第三換熱器23和第二換熱器22回到第一膨脹閥8，從而完成低溫段制冷工質(zhì)的一個循環(huán)過程；高溫段制冷工質(zhì)經(jīng)由第二毛細(xì)管32進入蒸發(fā)冷凝器52，吸熱后經(jīng)由換向閥51、第一儲液罐71后進入第一壓縮機41，經(jīng)第一壓縮機41壓縮后進入第一換熱器21，放熱后經(jīng)由第三儲液罐73回到第二毛細(xì)管32，從而完成高溫段制冷工質(zhì)的一個循環(huán)。同時，冷水經(jīng)由第一換熱器21的水進口進入，在第一換熱器21中吸收高溫段制冷工質(zhì)放出的熱量后溫度升高，變?yōu)闊崴髲乃隹诹鞒觯瑥亩瓿芍茻徇^程。

本實用新型實施例同時提供了一種熱泵設(shè)備機組，包括上述任一技術(shù)方案中所述的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)。本實施例提供的熱泵設(shè)備機組設(shè)置有上述復(fù)疊熱泵系統(tǒng)，因此具有復(fù)疊熱泵系統(tǒng)的全部有益效果，在此不再一一贅述。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。