本發(fā)明涉及制熱設(shè)備，具體涉及一種混合工質(zhì)熱泵系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在冬季嚴(yán)寒地區(qū)，最低室外環(huán)境溫度可達(dá)到－45℃，按照生活用水供水溫度為50℃計(jì)算，需要的制熱熱泵最大工作溫差為95℃，單一工質(zhì)循環(huán)熱泵無法滿足要求。為了滿足嚴(yán)寒地區(qū)高工作溫差的運(yùn)行需求，在冬季嚴(yán)寒地區(qū)若采用的單一工質(zhì)熱泵進(jìn)行制熱還需要聯(lián)合其他輔助熱源才能滿足需求，但該方案投資成本高，運(yùn)行費(fèi)用偏高。

2、為了降低冬季嚴(yán)寒地區(qū)的冬季制熱成本，現(xiàn)有技術(shù)中采用混合工質(zhì)循環(huán)熱泵系統(tǒng)進(jìn)行制熱，最大工作溫差可達(dá)到120℃，能夠很好地滿足冬季嚴(yán)寒地區(qū)的冬季供熱需求?，F(xiàn)有的混合工質(zhì)循環(huán)熱泵系統(tǒng)主要包括壓縮機(jī)、冷凝器、氣液分離器、蒸發(fā)冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器等零部件組成。工作時(shí)，混合工質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后流經(jīng)冷凝器和氣液分離器，混合工質(zhì)在氣液分離器中分離，低沸點(diǎn)工質(zhì)變成氣態(tài)，高沸點(diǎn)工質(zhì)為液態(tài)，低沸點(diǎn)的氣態(tài)工質(zhì)和流經(jīng)節(jié)流閥的高沸點(diǎn)液態(tài)工質(zhì)在蒸發(fā)冷凝器換熱，使得低沸點(diǎn)氣態(tài)工質(zhì)溫度降低，之后低沸點(diǎn)氣態(tài)工質(zhì)流經(jīng)蒸發(fā)器以吸收低溫空氣中的熱量，從而提高熱泵的cop值，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，混合工質(zhì)循環(huán)熱泵系統(tǒng)在嚴(yán)寒地區(qū)的夏季運(yùn)行時(shí)，所需的熱泵工作溫差遠(yuǎn)低于120℃，導(dǎo)致混合工質(zhì)循環(huán)熱泵系統(tǒng)中混合工質(zhì)發(fā)生相變所需的外部能量增加，導(dǎo)致熱泵系統(tǒng)在夏季運(yùn)行時(shí)能耗偏高，制熱性能差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的混合工質(zhì)循環(huán)熱泵系統(tǒng)在工作溫差較小時(shí)制熱性能差的缺陷，從而提供一種混合工質(zhì)熱泵系統(tǒng)。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種混合工質(zhì)熱泵系統(tǒng)，包括相連接的壓縮機(jī)、冷凝器、一次氣液分離器、蒸發(fā)冷凝器以及主蒸發(fā)器；

3、還包括：

4、氣相管路，連接在一次氣液分離器的氣相輸出端與主蒸發(fā)器輸入端之間，氣相管路可通斷設(shè)置；氣相管路設(shè)置有儲(chǔ)液器，蒸發(fā)冷凝器和儲(chǔ)液器依次設(shè)置在氣相管路上，儲(chǔ)液器位于蒸發(fā)冷凝器下游；氣相管路上設(shè)置有第三膨脹閥；

5、液相管路，連接在一次氣液分離器的液相輸出端與主蒸發(fā)器輸入端之間，液相管路可通斷設(shè)置；蒸發(fā)冷凝器的另一通道與液相管路連通；液相管路上設(shè)置有第一膨脹閥以及第二膨脹閥，第一膨脹閥位于蒸發(fā)冷凝器的上游，第二膨脹閥位于蒸發(fā)冷凝器的下游；

6、輔助回流管路，一端與液相管路上連通并位于蒸發(fā)冷凝器的下游，另一端連通在主蒸發(fā)器的輸出端管路上，輔助回流管路可通斷設(shè)置。

7、本技術(shù)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有的有益效果有：

8、本發(fā)明提供的混合工質(zhì)熱泵系統(tǒng)，混合工質(zhì)熱泵系統(tǒng)在小工作溫差環(huán)境下工作時(shí)，混合工質(zhì)在壓縮機(jī)內(nèi)壓縮成高溫高壓氣體從壓縮機(jī)排出，進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷卻，此時(shí)高沸點(diǎn)工質(zhì)因?yàn)榉悬c(diǎn)較高在冷凝器作用下首先冷凝成液體，低沸點(diǎn)工質(zhì)因沸點(diǎn)較低無法冷凝，還是以氣體形式存在，隨后在氣液分離器內(nèi)分離。經(jīng)過冷卻液化后，液態(tài)高沸點(diǎn)工質(zhì)進(jìn)入液相管路經(jīng)過第一膨脹閥膨脹后進(jìn)入到蒸發(fā)冷凝器中，經(jīng)過蒸發(fā)冷凝器的初步降溫后，進(jìn)入主蒸發(fā)器進(jìn)行吸熱，隨后第二膨脹閥膨脹后回到壓縮機(jī)，完成一個(gè)循環(huán)。同時(shí)，氣相管路斷開，低沸點(diǎn)工質(zhì)氣體從氣相管路中輸出，隨后流經(jīng)蒸發(fā)冷凝器并散熱后冷凝為液體后最終進(jìn)入儲(chǔ)液器進(jìn)行存儲(chǔ)。上述工作過程中只有高沸點(diǎn)工質(zhì)完成整個(gè)循環(huán)，低沸點(diǎn)工質(zhì)在溫差的驅(qū)動(dòng)下逐步流向儲(chǔ)液器后終止循環(huán)，最終在儲(chǔ)液器處存儲(chǔ)。混合工質(zhì)熱泵系統(tǒng)在大工作溫差環(huán)境下工作時(shí)，混合工質(zhì)在壓縮機(jī)內(nèi)壓縮成高溫高壓氣體從壓縮機(jī)排出，進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷卻，此時(shí)高沸點(diǎn)工質(zhì)因?yàn)榉悬c(diǎn)較高首先冷凝成液體，低沸點(diǎn)工質(zhì)因沸點(diǎn)較低無法冷凝，還是以氣體形式存在。液態(tài)高沸點(diǎn)工質(zhì)進(jìn)入液相管路經(jīng)過第一膨脹閥膨脹后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器進(jìn)行吸熱，隨后直接通過輔助回流管路回到壓縮機(jī)。同時(shí)低沸點(diǎn)工質(zhì)氣體經(jīng)過氣相管路進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器被冷卻成液體后進(jìn)入儲(chǔ)液器，隨后經(jīng)過第三膨脹閥膨脹后進(jìn)入主蒸發(fā)器進(jìn)行吸熱，出來后進(jìn)入壓縮機(jī)完成一個(gè)循環(huán)。上述過程中高沸點(diǎn)工質(zhì)、低沸點(diǎn)工質(zhì)共同完成整個(gè)循環(huán)，最終的效果是低沸點(diǎn)工質(zhì)從主蒸發(fā)器吸熱，高沸點(diǎn)工質(zhì)向冷凝器放熱。通過設(shè)置儲(chǔ)液器，在小工作溫差環(huán)境下工作時(shí)，只有高沸點(diǎn)工質(zhì)完成整個(gè)循環(huán)，低沸點(diǎn)工質(zhì)在溫差的驅(qū)動(dòng)下逐步流向儲(chǔ)液器后終止循環(huán)，最終在儲(chǔ)液器處存儲(chǔ)；在大工作溫差環(huán)境下工作時(shí)，高沸點(diǎn)工質(zhì)、低沸點(diǎn)工質(zhì)共同完成整個(gè)循環(huán)，最終的效果是低沸點(diǎn)工質(zhì)從主蒸發(fā)器吸熱，高沸點(diǎn)工質(zhì)向冷凝器放熱。使得混合工質(zhì)熱泵系統(tǒng)在冬季大工作溫差和夏季小工作溫差環(huán)境下均能保持較高的制熱效率，使得混合工質(zhì)熱泵系統(tǒng)在嚴(yán)寒地區(qū)的全年運(yùn)行時(shí)均能保持較好的制熱性能，從而起到節(jié)能減排的作用。

9、可選地，還包括設(shè)置在冷凝器和蒸發(fā)冷凝器之間的第一氣液分離器和第二氣液分離器，第一氣液分離器包括第一流體輸入端、第一液相輸出端以及第一氣相輸出端，第一流體輸入端和第一液相輸出端均與液相管路連通，第一氣相輸出端與氣相管路連通；

10、第二氣液分離器包括第二流體輸入端、第二氣相輸出端、以及第二液相輸出端，第二流體輸入端和第二氣相輸出端均與氣相管路連通，第二液相輸出端與液相管路連通。

11、本發(fā)明提供的混合工質(zhì)熱泵系統(tǒng)，混合工質(zhì)在經(jīng)過一次氣液分離器后，從一次氣液分離器中輸出的帶有部分氣相工質(zhì)的液態(tài)工質(zhì)經(jīng)過液相管路從第一流體輸入端進(jìn)入到第一氣液分離器中，帶有部分液相工質(zhì)的氣態(tài)工質(zhì)經(jīng)過氣相管路從第二流體輸入端進(jìn)入到第二氣液分離器中，液態(tài)高沸點(diǎn)工質(zhì)經(jīng)過一級(jí)分離后進(jìn)入主蒸發(fā)器；大部分低沸點(diǎn)工質(zhì)氣體及少部分高沸點(diǎn)工質(zhì)液體進(jìn)入第二氣液分離器中第一氣液分離器進(jìn)一步分離，低沸點(diǎn)工質(zhì)氣體出來后通過蒸發(fā)冷凝器。通過對(duì)氣相工質(zhì)和液相工質(zhì)進(jìn)行分級(jí)分離處理，提升系統(tǒng)的氣液分離能力，提升工質(zhì)的換熱能力。

12、可選地，一次氣液分離器包括分離箱，冷凝器設(shè)置于分離箱內(nèi)，冷凝器的進(jìn)口和出口用于連接外部換熱介質(zhì)；分離箱具有與壓縮機(jī)的輸出端連接的總輸入端、與氣相管路連接的氣相輸出端、以及與液相管路連接的液相輸出端。可選地，一次氣液分離器與蒸發(fā)冷凝器之間的液相管路上安裝有過冷器，過冷器的其中一個(gè)換熱通道與液相管路連通，過冷器另一個(gè)換熱通道用于連接外部換熱介質(zhì)。

13、本發(fā)明提供的混合工質(zhì)熱泵系統(tǒng)，通過設(shè)置過冷器使從冷凝器輸出的高沸點(diǎn)工質(zhì)進(jìn)入過冷器，大量的高沸點(diǎn)工質(zhì)液體中會(huì)混有少部分低沸點(diǎn)氣體，進(jìn)入過冷器后，高沸點(diǎn)工質(zhì)被進(jìn)一步冷卻，使得高沸點(diǎn)工質(zhì)被完全液化，提升系統(tǒng)對(duì)混合工質(zhì)的分離能力，提升系統(tǒng)的制熱能力。

14、可選地，過冷器的其中一個(gè)換熱通道與液相管路連通，過冷器另一個(gè)換熱通道與冷凝器連通。

15、可選地，還包括冷卻管路，冷卻管路的一端與主蒸發(fā)器的輸出端連接，另一端與壓縮機(jī)連接，冷卻管路可通斷設(shè)置，冷卻管路上設(shè)置有回?zé)崞?，回?zé)崞鞯囊粋?cè)連通在蒸發(fā)冷凝器與儲(chǔ)液器之間的氣相管路上，另一側(cè)連通在主蒸發(fā)器與壓縮機(jī)之間的冷卻管路上。

16、本發(fā)明提供的混合工質(zhì)熱泵系統(tǒng)，通過設(shè)置回?zé)崞?，回?zé)崞鞯囊粋?cè)連通在冷卻管路上，另一側(cè)連通在蒸發(fā)冷凝器與儲(chǔ)液器之間的氣相管路上，通過設(shè)置回?zé)崞髁顝闹髡舭l(fā)器輸出的工質(zhì)吸收從蒸發(fā)冷凝器輸出的工質(zhì)的熱能，使得從蒸發(fā)冷凝器輸出的工質(zhì)進(jìn)一步降溫液化，使從主蒸發(fā)器輸出的工作進(jìn)行升溫回收，從而提高運(yùn)行效率。

17、可選地，冷卻管路上還設(shè)置有節(jié)流件，節(jié)流件位于主蒸發(fā)器與回?zé)崞髦g。

18、可選地，第三膨脹閥位于儲(chǔ)液器的下游，氣相管路上設(shè)置有第三電磁閥，第三電磁閥與第三膨脹閥并聯(lián)設(shè)置。

19、可選地，液相管路上設(shè)置有第一電磁閥，第一電磁閥與第一膨脹閥并聯(lián)設(shè)置；

20、和/或，液相管路上設(shè)置有第二電磁閥，第二電磁閥與第二膨脹閥并聯(lián)設(shè)置。

21、可選的，氣相管路上設(shè)置有第五電磁閥，第五電磁閥位于蒸發(fā)冷凝器的上游。

22、本發(fā)明提供的混合工質(zhì)熱泵系統(tǒng)，通過上述閥組及部件的設(shè)置，使得本技術(shù)還具備自化霜功能，該化霜模式下第一電磁閥和第二電磁閥開啟，第三電磁閥、第四電磁閥和第六電磁閥關(guān)閉，第五電磁閥先開啟，待低沸點(diǎn)工質(zhì)完成儲(chǔ)存后關(guān)閉；第二膨脹閥開啟，第一膨脹閥和第三膨脹閥關(guān)閉。

23、混合工質(zhì)在壓縮機(jī)內(nèi)壓縮成高溫高壓氣體從壓縮機(jī)排出，進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷卻，此時(shí)高沸點(diǎn)工質(zhì)因?yàn)榉悬c(diǎn)較高首先冷凝成液體，低沸點(diǎn)工質(zhì)因沸點(diǎn)較低無法冷凝，還是以氣體形式存在。此后大部分的高沸點(diǎn)工質(zhì)液體及少部分低沸點(diǎn)氣體進(jìn)入過冷器，高沸點(diǎn)工質(zhì)被進(jìn)一步冷卻，該部分氣液混合狀態(tài)的混合工質(zhì)隨后進(jìn)入第一氣液分離器進(jìn)行分離，液態(tài)高沸點(diǎn)工質(zhì)經(jīng)過第一電磁閥及蒸發(fā)冷凝器后進(jìn)入主蒸發(fā)器進(jìn)行放熱化霜，隨后流經(jīng)節(jié)流件進(jìn)行節(jié)流，節(jié)流后高沸點(diǎn)工質(zhì)低溫兩相態(tài)進(jìn)入回?zé)崞鬟M(jìn)行吸熱變成氣體，后進(jìn)入低壓側(cè)氣液分離器，再由低壓側(cè)氣液分離器進(jìn)入壓縮機(jī)，完成一個(gè)循環(huán)。

24、同時(shí)，從冷凝器頂部出來的大部分低沸點(diǎn)工質(zhì)氣體及少部分高沸點(diǎn)工質(zhì)液體與從第一氣液分離器出來的低沸點(diǎn)工質(zhì)氣體匯合，共同進(jìn)入第二氣液分離器進(jìn)行分離。低沸點(diǎn)工質(zhì)氣體出來后通過第五電磁閥及蒸發(fā)冷凝器，隨后進(jìn)入回?zé)崞鞅涣鹘?jīng)的高沸點(diǎn)低溫氣體冷卻成液體并最終進(jìn)入儲(chǔ)液器進(jìn)行存儲(chǔ)。于此同時(shí)，從第二氣液分離器出來的高沸點(diǎn)工質(zhì)液體與由第一氣液分離器出來的高沸點(diǎn)工質(zhì)液體匯合，參與前速高沸點(diǎn)工質(zhì)的循環(huán)。

25、以上所述只有高沸點(diǎn)工質(zhì)完成整個(gè)循環(huán)，低沸點(diǎn)工質(zhì)在溫差的驅(qū)動(dòng)下逐步流向儲(chǔ)液器后終止循環(huán)，最終在此處存儲(chǔ)。低沸點(diǎn)工質(zhì)被冷卻存儲(chǔ)的過程會(huì)放出大量的熱，該部分熱量被高沸點(diǎn)工質(zhì)在回?zé)崞魈幬沼脕砘瑥亩鴮?shí)現(xiàn)自化霜功能，有利于節(jié)省能耗。