本實(shí)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)疊的熱泵系統(tǒng)及熱泵設(shè)備機(jī)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，CO₂復(fù)疊熱泵系統(tǒng)可以主要應(yīng)用于供暖，其具有兩套循環(huán)系統(tǒng)，如圖1所示，一套是通過二氧化碳用作低溫段的氣體循環(huán)20，另一套是通過氟利昂等用作高溫段的液體循環(huán)30，且兩套循環(huán)系統(tǒng)可以通過蒸發(fā)冷凝器聯(lián)在一起，并在蒸發(fā)冷凝器處于制熱工況下以實(shí)現(xiàn)換熱、制熱的效果。近年來CO₂熱泵熱水器技術(shù)發(fā)展迅速。與常規(guī)的氟里昂熱泵熱水器相比,CO₂熱泵熱水器能制取90℃的高溫?zé)崴?而常規(guī)的氟里昂熱泵熱水器的熱水溫度一般只能達(dá)到55～65℃；同時(shí)CO₂熱泵的制熱性能系數(shù)也比常規(guī)的氟里昂熱泵循環(huán)高,可達(dá)到4.0以上。

但是這種熱泵系統(tǒng)循環(huán)過程中所消耗的能源只能用來制熱，無法滿足部分用戶制熱的同時(shí)制冰的使用要求，同時(shí)缺少對(duì)能源的二級(jí)利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)及熱泵設(shè)備機(jī)組，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的熱泵系統(tǒng)循環(huán)過程中所消耗的能源只能用來制熱，無法滿足部分用戶制熱的同時(shí)制冰的使用要求，同時(shí)缺少對(duì)能源的二級(jí)利用技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了以下技術(shù)方案；

本實(shí)用新型提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)，包括二氧化碳熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)和普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)；

所述普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)包括依次設(shè)置的第一控制閥、制冰機(jī)、蒸發(fā)冷凝器、和冷熱水換熱器，所述蒸發(fā)冷凝器通過換向閥連通有第二壓縮機(jī)，所述第二壓縮機(jī)通過所述換向閥依次連通有所述冷熱水換熱器和所述第一控制閥，且所述制冰機(jī)與所述冷熱水換熱器之間設(shè)置有第二膨脹閥；

所述二氧化碳熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)的回路分別連接蒸發(fā)冷凝器的第一接口和第二接口；

所述普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)的回路分別連接所述蒸發(fā)冷凝器的第三接口和第四接口。

在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步的，所述二氧化碳熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)中的室外換熱器通過兩個(gè)連通管路與所述普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)的回路相連通，且每個(gè)所述連通管路上分別設(shè)置有所述第一控制閥，所述第三接口和所述第四接口處分別設(shè)置有第二控制閥，且其中一個(gè)所述第二控制閥設(shè)置在所述制冰機(jī)和所述蒸發(fā)冷凝器之間。

在上述任一技術(shù)方案中，進(jìn)一步的，所述二氧化碳熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)包括所述室外換熱器、內(nèi)部換熱器、第一壓縮機(jī)和第一膨脹閥；

所述室外換熱器分別設(shè)置有進(jìn)氣口、出氣口、第一口、第二口、第三口和第四口，所述第一口通過所述第一膨脹閥與所述內(nèi)部換熱器的第一端口連通，所述內(nèi)部換熱器的第二端口與所述蒸發(fā)冷凝器的第一接口相連通；所述第二口、所述內(nèi)部換熱器的第三端口、所述內(nèi)部換熱器的第四端口和所述第一壓縮機(jī)依次連通，且所述壓縮機(jī)與所述蒸發(fā)冷凝器的第二接口相連通；

所述第三口和所述第四口分別連接兩個(gè)所述連通管路。

在上述任一技術(shù)方案中，進(jìn)一步的，所述冷熱水換熱器與所述第二膨脹閥之間設(shè)置有第一儲(chǔ)液罐。

在上述任一技術(shù)方案中，進(jìn)一步的，所述冷熱水換熱器與所述第一儲(chǔ)液罐之間設(shè)置有單向閥組，且所述單向閥組與所述第二膨脹閥相連通。

在上述任一技術(shù)方案中，進(jìn)一步的，所述第二壓縮機(jī)與所述第四接口處的第二控制閥之間設(shè)置有第二儲(chǔ)液罐。

在上述任一技術(shù)方案中，進(jìn)一步的，所述室外換熱器、所述內(nèi)部換熱器和所述冷熱水換熱器分別為翅片換熱器。

在上述任一技術(shù)方案中，進(jìn)一步的，所述第一控制閥和所述第二控制閥分別為電磁閥。

在上述任一技術(shù)方案中，進(jìn)一步的，所述換向閥為四通換向閥。

本實(shí)用新型還提供了一種熱泵設(shè)備機(jī)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)疊的熱泵系統(tǒng)。

本實(shí)用新型提供的熱泵設(shè)備機(jī)組，設(shè)置有上述適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)，因此，具有本實(shí)用新型提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)的全部有益效果，在此就不一一贅述。

本實(shí)用新型的實(shí)施例還提供了一種適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)的控制方法，包括：

步驟S1，關(guān)閉第一控制閥，開啟第二控制閥；

步驟S2，低溫段制冷劑二氧化碳經(jīng)過第一膨脹閥進(jìn)入室外換熱器吸收室外熱量；

步驟S3，經(jīng)過內(nèi)部換熱器后進(jìn)入第一壓縮機(jī)，經(jīng)第一壓縮機(jī)壓縮；

步驟S4，進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器放熱后回到第一膨脹閥完成低溫段循環(huán)；

步驟S5，高溫段的制冷劑工質(zhì)經(jīng)第二膨脹閥進(jìn)入制冰機(jī)進(jìn)行一次換熱吸收熱量；

步驟S6，進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器吸收低溫段熱量進(jìn)行二次換熱；

步驟S7，經(jīng)過四通換向閥、第二壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入冷熱水換熱器放熱；

步驟S8，經(jīng)單向閥組、第一儲(chǔ)液罐回到第二膨脹閥完成高溫段循環(huán)。

本實(shí)用新型相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的有益效果為：

本實(shí)用新型提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)，普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)包括依次設(shè)置的第一控制閥、制冰機(jī)、蒸發(fā)冷凝器、和冷熱水換熱器，蒸發(fā)冷凝器通過換向閥連通有第二壓縮機(jī)，第二壓縮機(jī)通過換向閥依次連通有冷熱水換熱器和第一控制閥，且制冰機(jī)與冷熱水換熱器之間設(shè)置有第二膨脹閥，二氧化碳熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)的回路分別連接蒸發(fā)冷凝器的第一接口和第二接口，普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)的回路分別連接蒸發(fā)冷凝器的第三接口和第四接口，當(dāng)高溫段的制冷劑工質(zhì)進(jìn)入制冰機(jī)進(jìn)行一次換熱吸收熱量后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器吸收低溫段(二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng))熱量進(jìn)行二次換熱，再進(jìn)過換向閥、第二壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入冷熱水換熱器后回到第二膨脹閥處完成高溫段循環(huán)，完成了制熱又能同時(shí)制冰，滿足了制熱的同時(shí)制冰的需求，實(shí)現(xiàn)能源的二級(jí)利用。

附圖說明

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

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)的示意圖；

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

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)中冬季制熱同時(shí)制冰的流向示意圖；

圖4為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)的控制方法的流程示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-第一膨脹閥；2-室外換熱器；3-內(nèi)部換熱器；4-第一壓縮機(jī)；5-第一控制閥；6-第二控制閥；7-蒸發(fā)冷凝器；8-四通換向閥；9-第二壓縮機(jī)；10-第二膨脹閥；11-單向閥組；12-冷熱水換熱器；13-第二儲(chǔ)液罐；14-第一儲(chǔ)液罐；15-制冰機(jī)；20-低溫段的氣體循環(huán)；30-高溫段的液體循環(huán)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)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(shí)用新型和簡(jiǎn)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(duì)本實(shí)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(duì)重要性。

在本實(shí)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(jī)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(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)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(shí)用新型中的具體含義。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)中冬季制熱同時(shí)制冰的流向示意圖；圖4為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)的控制方法的流程示意圖；

如圖2和圖3所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)，包括二氧化碳熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)和普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)；

所述普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)包括依次設(shè)置的第一控制閥5、制冰機(jī)15、蒸發(fā)冷凝器7、和冷熱水換熱器12，所述蒸發(fā)冷凝器7通過換向閥連通有第二壓縮機(jī)9，所述第二壓縮機(jī)9通過所述換向閥依次連通有所述冷熱水換熱器12和所述第一控制閥5，且所述制冰機(jī)15與所述冷熱水換熱器12之間設(shè)置有第二膨脹閥10；

所述二氧化碳熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)的回路分別連接蒸發(fā)冷凝器7的第一接口和第二接口；

所述普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)的回路分別連接所述蒸發(fā)冷凝器7的第三接口和第四接口。

本實(shí)用新型相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的有益效果為：

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)，普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)包括依次設(shè)置的第一控制閥5、制冰機(jī)15、蒸發(fā)冷凝器7、和冷熱水換熱器12，蒸發(fā)冷凝器7通過換向閥連通有第二壓縮機(jī)9，第二壓縮機(jī)9通過換向閥依次連通有冷熱水換熱器12和第一控制閥5，且制冰機(jī)15與冷熱水換熱器12之間設(shè)置有第二膨脹閥10，二氧化碳熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)的回路分別連接蒸發(fā)冷凝器7的第一接口和第二接口，普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)的回路分別連接蒸發(fā)冷凝器7的第三接口和第四接口，當(dāng)高溫段的制冷劑工質(zhì)進(jìn)入制冰機(jī)15進(jìn)行一次換熱吸收熱量后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器7吸收低溫段(二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng))熱量進(jìn)行二次換熱，再進(jìn)過換向閥、第二壓縮機(jī)9壓縮后進(jìn)入冷熱水換熱器12后回到第二膨脹閥10處完成高溫段循環(huán)，完成了制熱又能同時(shí)制冰，滿足了制熱的同時(shí)制冰的需求，實(shí)現(xiàn)能源的二級(jí)利用。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，具體地，所述二氧化碳熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)中的室外換熱器2通過兩個(gè)連通管路與所述普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)的回路相連通，且每個(gè)所述連通管路上分別設(shè)置有所述第一控制閥5，所述第三接口和所述第四接口處分別設(shè)置有第二控制閥6，且其中一個(gè)所述第二控制閥6設(shè)置在所述制冰機(jī)15和所述蒸發(fā)冷凝器7之間。

更進(jìn)一步的，所述二氧化碳熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)包括所述室外換熱器2、內(nèi)部換熱器3、第一壓縮機(jī)4和第一膨脹閥1；

所述室外換熱器2分別設(shè)置有進(jìn)氣口、出氣口、第一口、第二口、第三口和第四口，所述第一口通過所述第一膨脹閥1與所述內(nèi)部換熱器3的第一端口連通，所述內(nèi)部換熱器3的第二端口與所述蒸發(fā)冷凝器7的第一接口相連通；所述第二口、所述內(nèi)部換熱器3的第三端口、所述內(nèi)部換熱器3的第四端口和所述第一壓縮機(jī)4依次連通，且所述壓縮機(jī)與所述蒸發(fā)冷凝器7的第二接口相連通；

所述第三口和所述第四口分別連接兩個(gè)所述連通管路。

進(jìn)一步的，所述冷熱水換熱器12與所述第二膨脹閥10之間設(shè)置有第一儲(chǔ)液罐14。

進(jìn)一步的，所述冷熱水換熱器12與所述第一儲(chǔ)液罐14之間設(shè)置有單向閥組11，且所述單向閥組11與所述第二膨脹閥10相連通。

進(jìn)一步的，所述第二壓縮機(jī)9與所述第四接口處的第二控制閥6之間設(shè)置有第二儲(chǔ)液罐13。

優(yōu)選的，為了提高換熱效率，所述室外換熱器2、所述內(nèi)部換熱器3和所述冷熱水換熱器12分別為翅片換熱器。

優(yōu)選的，為了實(shí)現(xiàn)操作方便簡(jiǎn)單，自動(dòng)控制，所述第一控制閥5和所述第二控制閥6分別為電磁閥。

優(yōu)選的，所述換向閥為四通換向閥8。

具體的，如圖3所示，當(dāng)適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)處于冬季制熱同時(shí)制冰工況時(shí)：

關(guān)閉第一控制閥5(電磁閥)，開啟第二控制閥6，低溫段制冷劑二氧化碳經(jīng)過第一膨脹閥1進(jìn)入室外換熱器2吸收室外熱量后經(jīng)過內(nèi)部換熱器3后進(jìn)入第一壓縮機(jī)4，經(jīng)第一壓縮機(jī)4壓縮后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器7放熱后回到第一膨脹閥1完成低溫段循環(huán)；高溫段的制冷劑工質(zhì)經(jīng)第二膨脹閥10進(jìn)入制冰機(jī)15進(jìn)行一次換熱吸收熱量后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器7吸收低溫段熱量進(jìn)行二次換熱，然后經(jīng)過四通換向閥8、第二壓縮機(jī)9壓縮后進(jìn)入冷熱水換熱器12放熱后經(jīng)單向閥組11、第一儲(chǔ)液罐14回到第二膨脹閥10完成高溫段循環(huán)，實(shí)現(xiàn)制熱的同時(shí)制冰，從而實(shí)現(xiàn)能源的二級(jí)利用。

本實(shí)用新型的實(shí)施例還提供了一種熱泵設(shè)備機(jī)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)疊的熱泵系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的熱泵設(shè)備機(jī)組，設(shè)置有上述適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)，因此，具有本實(shí)用新型提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)的全部有益效果，在此就不一一贅述。

如圖4所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例還提供了一種適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)的控制方法，包括：

步驟S1，關(guān)閉第一控制閥5，開啟第二控制閥6；

步驟S2，低溫段制冷劑二氧化碳經(jīng)過第一膨脹閥1進(jìn)入室外換熱器2吸收室外熱量；

步驟S3，經(jīng)過內(nèi)部換熱器3后進(jìn)入第一壓縮機(jī)4，經(jīng)第一壓縮機(jī)4壓縮；

步驟S4，進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器7放熱后回到第一膨脹閥1完成低溫段循環(huán)；

步驟S5，高溫段的制冷劑工質(zhì)經(jīng)第二膨脹閥10進(jìn)入制冰機(jī)15進(jìn)行一次換熱吸收熱量；

步驟S6，進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器7吸收低溫段熱量進(jìn)行二次換熱；

步驟S7，經(jīng)過四通換向閥8、第二壓縮機(jī)9壓縮后進(jìn)入冷熱水換熱器12放熱；

步驟S8，經(jīng)單向閥組11、第一儲(chǔ)液罐14回到第二膨脹閥10完成高溫段循環(huán)。

綜上所述，本實(shí)用新型相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的有益效果為：

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的適用于極寒地區(qū)的CO₂復(fù)疊的熱泵系統(tǒng)，普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)包括依次設(shè)置的第一控制閥、制冰機(jī)、蒸發(fā)冷凝器、和冷熱水換熱器，蒸發(fā)冷凝器通過換向閥連通有第二壓縮機(jī)，第二壓縮機(jī)通過換向閥依次連通有冷熱水換熱器和第一控制閥，且制冰機(jī)與冷熱水換熱器之間設(shè)置有第二膨脹閥，二氧化碳熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)的回路分別連接蒸發(fā)冷凝器的第一接口和第二接口，普通熱泵制冷循環(huán)系統(tǒng)的回路分別連接蒸發(fā)冷凝器的第三接口和第四接口，當(dāng)高溫段的制冷劑工質(zhì)進(jìn)入制冰機(jī)進(jìn)行一次換熱吸收熱量后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器吸收低溫段(二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng))熱量進(jìn)行二次換熱，再進(jìn)過換向閥、第二壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入冷熱水換熱器后回到第二膨脹閥處完成高溫段循環(huán)，完成了制熱又能同時(shí)制冰，滿足了制熱的同時(shí)制冰的需求，實(shí)現(xiàn)能源的二級(jí)利用。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)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(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)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(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。