一种基于三级离心式压缩机的多联机热泵系统技术领域
本发明涉及一种热泵系统，具体地说，是涉及一种具有三级离心式压缩机的多联
机热泵系统。
背景技术
现有多联机热泵系统领域多采用涡旋式压缩机，尤其在低温环境工况下，压缩机
效率较低，而离心式压缩机多用于大型冷水机系统，虽然效率要高于涡旋式压缩机，但是由
于其尺寸以及压比限制，不能用于小冷量的多联机系统，并不能很好的转化应用于多联机
系统。多联机热泵随着环境温度的降低，制热量和制热效率都会不断降低，而人们对制热量
的需求却随着环境温度的下降而不断增加。主要技术原因是普通空气源热泵采用的涡旋压
缩机在低温环境下工作时，压缩机的排气温度会超过压缩机允许的工作范围，压缩机出现
频繁的启停，无法正常工作，当环境温度降到5℃以下时，蒸发器表面还会结霜，使得换热系
数降低，热泵系统需不断化霜来保证系统的正常运行，而大大降低了用户的舒适性。另外，
热泵为了从室外空气吸收热量，其蒸发温度将降到最低，此时压缩机的吸气比容增大，系统
冷媒循环量减小，且压缩机的压比增大，容积效率下降，热泵系统制热量以及COP都将大幅
降低。低温工况下提高空气源热泵的制热量一直以来也是空调界需要解决的问题。
为了提高低温工况下多联机系统的制热能力，空调热泵研究者做过大量工作，业
内企业近年来陆续推出了低温强热型多联机系统，大多采用了准两级压缩系统，也有通过
增加辅助模块的方式，推出真正的两级压缩机多联机系统。但是，系统由于其二级压缩模块
单独设置，现场安装时需要通过管路与主机模块连接，导致占地面积增大，并增大了安装难
度，系统无法实现大匹数外机多台并联，不能满足更大负荷的要求。
发明内容
本发明为了解决现有多联机热泵系统的多级压缩模块单独设置，现场安装时需要
通过管路与主机模块连接，具有占地面积增大，安装难度高等一系列问题，提出了一种多联
机热泵系统，可以解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种基于三级离心式压缩机的多联机热泵系统，包括压缩机、第一四通阀、与所述第一
四通阀的s端连接的气液分离器、与所述第一四通阀的c端连接的冷凝器、与所述第一四通
阀的e端连接的气管截止阀、与所述第一四通阀的d端连接的油分离器，与所述冷凝器连接
的主电子膨胀阀、与所述主电子膨胀阀相连的液管截止阀、两端分别与所述气管截止阀和
液管截止阀连接的蒸发器，所述压缩机包括顺次连接的一级压缩腔、二级压缩腔和三级压
缩腔，所述一级压缩腔的进气口通过第二四通阀与所述气液分离器的排气口连接，所述第
二四通阀的另外两端分别与所述二级压缩腔的进气口和排气口连接，所述一级压缩腔的排
气口与二级压缩腔的进气口分别连接第一三通阀的两端，所述二级压缩腔的排气口与所述
三级压缩腔的进气口分别连接第二三通阀的两端，所述三级压缩腔的排气口通过第三四通
阀与所述油分离器连接，所述第三四通阀的另外两端分别与所述第一三通阀的第二三通阀
连接。
进一步的，所述的多联机热泵系统还包括第一板换热器，所述第一板换热器包括
第一换热通道和第一补气通道，所述第一换热通道连接在所述主电子膨胀阀与液管截止阀
之间，所述第一补气通道的一端通过第一电子膨胀阀与所述主电子膨胀阀连接，另外一端
与所述二级压缩腔的进气口连接。
进一步的，所述的多联机热泵系统还包括第二板换热器，所述第二板换热器包括
第二换热通道和第二补气通道，所述第二换热通道一端与所述第一换热通道连接，另外一
端与所述液管截止阀连接，所述第二补气通道一端通过第二电子膨胀阀与所述第一换热通
道连接，另外一端与所述三级压缩腔的进气口连接。
进一步的，所述压缩机为离心式压缩机，所述一级压缩腔、二级压缩腔和三级压缩
腔内分别设置有叶轮，各叶轮的尺寸不全部相同。
进一步的，所述冷凝器的输出端还通过一通路与所述气液分离器的输入端连接，
该通路上设置有喷液阀。
进一步的，所述油分离器的输出端通过卸载阀与所述气液分离器的输入端连接。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的基于三级离心式压缩机
的多联机热泵系统，通过调节两个三通阀及第二四通阀和第三四通阀的流向，可分别实现
一级，二级，三级的不同串联组合，以满足系统的不同负荷下的性能要求，能力范围从3Hp-
75Hp可调，可取代一个或多个涡旋式压缩机，部分负荷下系统效率高，因此，在保留了传统
离心式压缩机的优点之外，还可以将压缩机运转范围拓宽，至多联机系统，甚至是单元机系
统、家用空调可用，从而可实现高效节能。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更
加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提出的具有三级离心式压缩机的多联机热泵系统的一种实施例系
统图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，本实施例提出了一种基于三级离心式压缩机的多联机热泵系统，如图1
所示，一种多联机热泵系统，包括压缩机1、第一四通阀2、与第一四通阀的s端连接的气液分
离器4、与第一四通阀2的c端连接的冷凝器5、与第一四通阀2的e端连接的气管截止阀3、与
第一四通阀2的d端连接的油分离器14，与冷凝器5连接的主电子膨胀阀6、与主电子膨胀阀6
相连的液管截止阀7、两端分别与气管截止阀3和液管截止阀7连接的蒸发器8，压缩机1包括
顺次连接的一级压缩腔10、二级压缩腔11和三级压缩腔12，一级压缩腔10的进气口通过第
二四通阀19与气液分离器4的排气口连接，第二四通阀19的另外两端分别与二级压缩腔11
的进气口和排气口连接，一级压缩腔10的排气口与二级压缩腔11的进气口分别连接第一三
通阀9的两端，二级压缩腔11的排气口与三级压缩腔12的进气口分别连接第二三通阀13的
两端，三级压缩腔12的排气口通过第三四通阀20与油分离器14连接，第三四通阀20的另外
两端分别与第一三通阀9的第二三通阀13连接。本发明的多联机热泵系统，压缩机包括一级
压缩腔、二级压缩腔、三级压缩腔，三者为整体式结构设计，无需分别安装，通过调节两个三
通阀以及第二四通阀19、第三四通阀20的流向，可分别实现一级压缩腔、二级压缩腔、三级
压缩腔的不同串联组合，以满足系统的不同负荷下的性能要求，能力范围从3Hp-75Hp可调，
可取代一个或多个涡旋式压缩机，部分负荷下系统效率高，此外，本系统中的压缩机在保留
了传统离心式压缩机的优点之外，还可以将压缩机运转范围拓宽，至多联机系统，甚至是单
元机系统、家用空调可用，从而可实现高效节能。
本实施例中的多联机热泵系统还包括第一板换热器15，如图1所示，第一板换热器
15包括第一换热通道和第一补气通道，第一换热通道连接在主电子膨胀阀6与液管截止阀7
之间，第一补气通道的一端通过第一电子膨胀阀16与主电子膨胀阀6连接，另外一端与二级
压缩腔11的进气口连接。当一级压缩腔输出的排气压力不够时，通过控制第一电子膨胀阀
16开启，为其进行补气，以提高一级压缩腔的排气压力，提高压缩能效。
同样道理的，多联机热泵系统还包括第二板换热器17，第二板换热器17包括第二
换热通道和第二补气通道，第二换热通道一端与第一换热通道连接，另外一端与液管截止
阀7连接，第二补气通道一端通过第二电子膨胀阀18与第一换热通道连接，另外一端与三级
压缩腔12的进气口连接。当二级压缩腔输出的排气压力不够时，通过控制第二电子膨胀阀
18开启，为其进行补气，以提高二级压缩腔的排气压力。
此外，第一板换热器15和第二板换热器17还可以采用闪蒸罐替代实现，同样可以
实现为二级压缩腔、三级压缩腔补气的功能。
压缩机1为离心式压缩机，所述一级压缩腔10、二级压缩腔11和三级压缩腔12内分
别设置有叶轮，各叶轮尺寸不全部相同，使每一级的压缩能力有差异性。控制逻辑则可以根
据负荷的不同，调节三通阀的流向，可分别实现一级，二级，三级的不同串联组合，以满足系
统的不同负荷下的性能要求。例如：
当压机能力负荷为10%时，利用第二四通阀19、第一三通阀9以及管路将一级压缩腔10，
二级压缩腔11旁通掉，此时只利用三级压缩腔12进行压缩，满足性能要求。
当压机能力所需负荷为50%时，第二四通阀19将流向调整至二级压缩腔11，第二三
通阀13流量导向调整至三级压缩腔12，此时一级压缩腔10不发挥作用，实现二级压缩腔11+
三级压缩腔12的串联组合，满足性能要求。
当压机能力所需负荷为100%时，第二四通阀19将流向调整至一级压缩腔10，第一
三通阀9流量导向调整至二级压缩腔11，第二三通阀13与管路旁通三级压缩腔12，此时实现
一级压缩腔10+二级压缩腔11串联组合，满足性能要求。
当系统处于超低温工况时，对性能负荷要求更高，第二四通阀19将流向调整至一
级压缩腔10，第一三通阀9流量导向调整至二级压缩腔11，第二三通阀13流向调整至三级压
缩腔12，此时实现一级压缩腔10+二级压缩腔11+三级压缩腔12的串联组合，满足性能要求。
冷凝器5的输出端还通过一通路与气液分离器4的输入端连接，该通路上设置有喷
液阀21。
油分离器14的输出端通过卸载阀22与气液分离器4的输入端连接。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领
域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发
明的保护范围。