耦合水罐式超低温空气源热泵空调.pdf

一种耦合水罐式超低温空气源热泵空调，它包括有空气源热泵和人工源热泵以及人工源热泵空调输出回路，在空气源热泵与人工源热泵之间设有耦合水罐，由该耦合水罐分别串联前级输出循环水泵和前级输出换热器、后级输入循环水泵和后级输入换热器、空调风机盘管和空调输出循环水泵组成空气源热泵输出回路、人工源热泵输入回路、单级制热和单级制冷空调输出回路。本发明的空气源热泵与人工源热泵同时工作，可实现在-7℃以下超低温环境采暖运行；空气源热泵单级工作，可用于在-7℃以上低温环境采暖和夏季制冷运行；通过空气源热泵与单级制

1、  一种耦合水罐式超低温空气源热泵空调，包括有由依次连接的前级制冷压缩机(1)、四通换向阀(2)、前级输出换热器(3)、前级膨胀阀(4)和空气换热器(5)组成的空气源热泵回路以及由依次连接的后级制冷压缩机(8)、后级输出换热器(9)、后级膨胀阀(10)和后级输入换热器(11)组成的人工源热泵回路，所述后级输出换热器(9)的二次端串联空调输出循环水泵(15)和空调风机盘管(16)组成人工源热泵空调输出回路，其特征是：在空气源热泵与人工源热泵之间设有耦合水罐(6)，该耦合水罐(6)与前级输出循环水泵(7)和前级输出换热器(3)的二次端串联构成空气源热泵输出回路，耦合水罐6又与后级输入循环水泵(12)和后级输入换热器(11)的一次端串联构成人工源热泵输入回路，耦合水罐(6)还与空调输出循环水泵(15)和空调风机盘管(16)串联构成单级制热和单级制冷空调输出回路，在人工源热泵空调输出回路中于空调输出循环水泵(15)与后级输出换热器(9)之间设置有人工源热泵空调输出回路通断阀门(13)，在单级制热和单级制冷空调输出回路中于空调输出循环水泵(15)与耦合水罐(6)之间设置有单级制热和单级制冷空调输出回路通断阀门(14)。

2、  根据权利要求1所述的耦合水罐式超低温空气源热泵空调，其特征是：在前级制冷压缩机(1)的吸气端连接有太阳能换热器(17)，该太阳能换热器(17)的二次端串联在空气源热泵回路中，该太阳能换热器(17)的一次端串联太阳能循环水泵(18)、太阳能集热器(19)和太阳能储热水罐(20)构成太阳能辅助伴热回路。

3、  根据权利要求1所述的耦合水罐式超低温空气源热泵空调，其特征是：所述的人工源热泵空调输出回路通断阀门(13)、单级制热和单级制冷空调输出回路通断阀门(14)为电动阀门。

4、  根据权利要求1所述的耦合水罐式超低温空气源热泵空调，其特征是：所述的耦合水罐(6)为设置有保温层的保温水罐。

5、  根据权利要求2所述的耦合水罐式超低温空气源热泵空调，其特征是：所述的太阳能储热水罐(20)为设置有保温层的保温水罐。

耦合水罐式超低温空气源热泵空调
技术领域
本发明涉及空气源热泵空调，具体涉及一种耦合水罐式超低温空气源热泵空调。
背景技术
为了使空气源热泵空调在-7℃以下的超低温环境不用辅助加热而有效运行，现有技术采用复叠式空气源热泵系统，即由前级空气源热泵与后级人工源热泵构成复叠的两级热泵系统。这种复叠式热泵系统由于不便实现由双级热泵运行向单级热泵运行转换，因此无论室外环境气温高低、冬季制热还是夏季制冷，均由前后两级热泵共同配合运行，导致空调系统运行能效比低，而且结构复杂，系统造价高，难以成为实用的空气源热泵空调产品推广使用。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种能够在-7℃以下的超低温环境高效制热运行，且易于实现由双级热泵运行向单级热泵运行转换，并且结构简单、造价低、易于推广应用的耦合水罐式超低温空气源热泵空调。
实现上述目的的技术方案是：一种耦合水罐式超低温空气源热泵空调，它包括有由依次连接的前级制冷压缩机、四通换向阀、前级输出换热器、前级膨胀阀和空气换热器组成的空气源热泵回路以及由依次连接的后级制冷压缩机、后级输出换热器、后级膨胀阀和后级输入换热器组成的人工源热泵回路，所述后级输出换热器的二次端串联空调输出循环水泵和空调风机盘管组成人工源热泵空调输出回路，在空气源热泵与人工源热泵之间设有耦合水罐，该耦合水罐与前级输出循环水泵和前级输出换热器的二次端串联构成空气源热泵输出回路，该耦合水罐又与后级输入循环水泵和后级输入换热器的一次端串联构成人工源热泵输入回路，该耦合水罐还与空调输出循环水泵和空调风机盘管串联构成单级制热和单级制冷空调输出回路，在人工源热泵空调输出回路中于空调输出循环水泵与后级输出换热器之间设置有人工源热泵空调输出回路通断阀门，在单级制热和单级制冷空调输出回路中于空调输出循环水泵与耦合水罐之间设置有单级制热和单级制冷空调输出回路通断阀门。
本发明的技术方案还包括：在所述前级制冷压缩机的吸气端连接有太阳能换热器，该太阳能换热器的二次端串联在空气源热泵回路中，该太阳能换热器的一次端串联太阳能循环水泵、太阳能集热器和太阳能储热水罐构成太阳能辅助伴热回路。
上述的人工源热泵空调输出回路通断阀门、单级制热和单级制冷空调输出回路通断阀门为电动阀门。
上述的耦合水罐和太阳能储热水罐为设置有保温层的保温水罐。
本发明在前级热泵与后级热泵之间配置了一个结构简单、造价低廉的耦合水罐，通过循环水耦合换热，使空气源热泵空调能够在-7℃以下超低温环境高效制热运行，并且易于实现由双级热泵运行转换成单级热泵制热和制冷运行，具有运行整体能效比高的特点，且系统结构简单、价格低廉，便于推广应用。
本发明通过在前级压缩机的吸气端装配太阳能提取装置，可进一步提高热泵空调的节能效果。
附图说明
图1是本耦合水罐式超低温空气源热泵空调结构示意图；
图2是配置有太阳能提取装置的耦合水罐式超低温空气源热泵空调结构示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
如附图1，本耦合水罐式超低温空气源热泵空调包括有由依次连接的前级制冷压缩机1、四通换向阀2、前级输出换热器3、前级膨胀阀4和空气换热器5组成的空气源热泵回路以及由依次连接的后级制冷压缩机8、后级输出换热器9、后级膨胀阀10和后级输入换热器11组成的人工源热泵回路，所述后级输出换热器9的二次端串联空调输出循环水泵15和空调风机盘管16组成人工源热泵空调输出回路，在空气源热泵与人工源热泵之间配置有带保温层的耦合水罐6，耦合水罐6与前级输出循环水泵7、前级输出换热器3的二次端串联构成空气源热泵输出回路，耦合水罐6与后级输入循环水泵12和后级输入换热器11的一次端串联构成人工源热泵输入回路，耦合水罐6与空调输出循环水泵15和空调风机盘管16串联构成单级制热和单级制冷空调输出回路，在人工源热泵空调输出回路中于空调输出循环水泵15与后级输出换热器9的二次端之间设置有人工源热泵空调输出回路通断阀门13，在单级制热和单级制冷空调输出回路中于空调输出循环水泵15与耦合水罐6之间设置有单级制热和单级制冷空调输出回路通断阀门14。
附图1与附图2的区别是在系统中增加了太阳能提取装置，它是在前级制冷压缩机1的吸气端连接有太阳能换热器17，该太阳能换热器17的二次端串联在空气源热泵回路中，该太阳能换热器17的一次端串联太阳能循环水泵18、太阳能集热器19和太阳能储热保温水罐20构成太阳能辅助伴热回路。
本发明在-7℃以下超低温环境运行时，空气源热泵和人工源热泵同时启动，两级热泵间热能经耦合水罐及耦合水循环回路传递，由人工源热泵空调输出回路输出，实现超低温环境下的供暖空调运行。在-7℃以上低温环境运行时，由空气源热泵单独运行提供采暖热水，经耦合水罐及单级制热空调输出回路输出，实现单级供暖空调运行。在夏季制冷运行时，同样由空气源热泵单独运行提供冷媒水，通过耦合水罐及单级制冷空调输出回路输出，实现单级制冷空调运行。本发明的化霜运行由耦合水罐与空气源热泵回路配合单级制热空调输出回路完成。