本发明涉及制冷技术领域，更具体的说，是涉及一种带膨胀增压的双级压缩热泵系统。
背景技术：
随着环保压力的增加，国家大力推广煤改电产品。空气源热泵由于其具有节能环保的特性得到了广泛的使用。为了适应冬季低温环境，采用双级压缩循环空气源热泵，以提高系统效率，并可以在-25℃室外温度下实现供暖。
现有的双级压缩热泵系统有单机头和多机头两种方式，在单机头中一般采用中间补气方式实现双级压缩，此时，高压级压缩机与低压级压缩机的压缩容积比一般固定为1∶3或1∶2。这种传统的双级压缩热泵系统有以下不足，一方面系统部件多，结构复杂，投入成本较高，不适用于小型热泵系统，所以对双级压缩热泵系统进行优化是亟待解决的问题；另一方面，双级压缩热泵系统的高压级循环和低压级循环都设有节流降压过程，系统节流降压过程损失较大，造成整个制冷循环熵增较大，系统的性能系数较低。因此，如何减少节流损失，使节流过程接近等熵膨胀过程，减少热泵循环的熵增，提高热泵系统的能效比，节约能源，也是亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种带有膨胀增压的双级压缩热泵系统，以降低节流过程的损失，提高系统的能效比。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种带膨胀增压的双级压缩热泵系统，包括功能压缩机、室外机、膨胀机、节流元件、室内机、增压压缩机、第一四通换向阀和第二四通换向阀；所述功能压缩机的排气口与第一四通换向阀的第三接口连接，所述第一四通换向阀的第二接口与所述室外机的第一接口连接，所述室外机的第二接口与所述第二四通换向阀的第三接口连接，所述第二四通换向阀的第二接口与所述膨胀机的进口端连接，所述膨胀机的出口端与所述第二四通换向阀的第四接口连接，所述第二四通换向阀的第一接口通过所述节流元件与所述室内机的第二接口连接，所述室内机的第一接口与所述第一四通换向阀的第四接口连接，所述第一四通换向阀的第一接口与所述增压压缩机的吸气口连接，所述增压压缩机的排气口与所述功能压缩机的吸气口连接，所述膨胀机驱动所述增压压缩机。
夏季供冷运行时，所述第一四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，所述第一四通换向阀的第二接口与第三接口相连通。所述第二四通换向阀的第一接口与第四接口相连通，所述第二四通换向阀的第二接口与第三接口相连通；所述增压压缩机通过所述第一四通换向阀吸入来自所述室内机的低压蒸气压缩至中压完成第一级压缩，所述功能压缩机吸入来自所述增压压缩机的中压工质压缩至高压完成第二级压缩；由所述功能压缩机排出的高压工质经所述第一四通换向阀进入所述室外机中进行冷凝，冷凝后的工质经所述第二四通换向阀进入所述膨胀机膨胀，所述膨胀机对外做功驱动所述增压压缩机工作，从所述膨胀机中流出的工质经所述第二四通换向阀进入所述节流元件进行膨胀节流降压，从所述节流元件流出的工质进入所述室内机中蒸发吸热，产生制冷现象，从所述室内机流出的低压气体经所述第一四通换向阀被所述增压压缩机吸气端吸入完成制冷循环。
在冬季供热运行时，所述第一四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，所述第一四通换向阀的第三接口与第四接口相连通；所述第二四通换向阀的第一接口与第二接口相连通，所述第二四通换向阀的第三接口与第四接口相连通；所述增压压缩机通过所述第一四通换向阀吸入来自所述室外机的低压蒸气压缩至中压完成第一级压缩，所述功能压缩机吸入来自所述增压压缩机的中压工质压缩成高压完成第二级压缩；由所述功能压缩机排气口出来的高压工质经所述第一四通换向阀进入所述室内机中进行冷凝，向室内环境放热，冷凝后的工质进入所述节流元件膨胀降压，之后经所述第二四通换向阀进入所述膨胀机进行膨胀，工质在所述膨胀机对外做功驱动所述增压压缩机工作，从所述膨胀机流出的工质经所述第二四通换向阀进入所述室外机中蒸发吸热，吸收室外环境热量，从所述室外机中出来的低压气体经所述第一四通换向阀被所述增压压缩机吸气端吸入完成制热循环。
所述功能压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机、活塞压缩机中和离心式压缩机的任一种。
所述增压压缩机为开启式压缩机，可以是螺杆压缩机、活塞压缩机和离心式压缩机中的任一种。
所述膨胀机为活塞膨胀机或透平膨胀机。
所述节流元件为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流装置
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、节约能源，系统能效比高：本发明的热泵系统利用膨胀机膨胀做功驱动增压压缩机运行完成第一级压缩，减少了节流降压过程，从而减少了节流过程的损失，减小了制冷循环的熵增，使热泵循环更加接近逆卡诺循环，提高了循环系统的能效比，同时，减少了功能压缩机的工作压差，从而减少了功能压缩机的压缩耗功，提高了热泵循环的能效比。
2、功能压缩机故障少：本发明的热泵系统利用膨胀机膨胀做功驱动增压压缩机，缩小了功能压缩机的工作压差，使功能压缩机工作稳定，减少了功能压缩机故障，降低了热泵系统的维护成本。
3、降低成本：本发明的热泵系统对现有的双级压缩热泵系统进行优化，结构简单，安装方便，工作稳定，节约能源，投入成本低。
附图说明
图1所示为本发明带膨胀增压的双级压缩热泵系统的原理图；
图中：1、功能压缩机；2、室外机；3、膨胀机；4、节流元件；5、室内机；6、增压压缩机；7、第一四通换向阀；8、第二四通换向阀。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
本发明带膨胀增压的双级压缩热泵系统原理图如图1所示，包括功能压缩机1、室外机2、膨胀机3、节流元件4、室内机5、增压压缩机6、第一四通换向阀7和第二四通换向阀8。所述增压压缩机6用于将低压工质压缩成中压工质完成第一级压缩，所述功能压缩机1用于将来自所述增压压缩机的中压工质压缩成高压工质完成第二级压缩。
所述功能压缩机1的排气口与第一四通换向阀7的第三接口连接，所述第一四通换向阀7的第二接口与所述室外机2的第一接口连接，所述室外机2的第二接口与所述第二四通换向阀8的第三接口连接，所述第二四通换向阀8的第二接口与所述膨胀机3的进口端连接，所述膨胀机3的出口端与所述第二四通换向阀8的第四接口连接，所述第二四通换向阀8的第一接口通过所述节流元件4与所述室内机5的第二接口连接，所述室内机5的第一接口与所述第一四通换向阀7的第四接口连接，所述第一四通换向阀7的第一接口与所述增压压缩机6的吸气口连接，所述增压压缩机6的排气口与所述功能压缩机1的吸气口连接，所述膨胀机3驱动所述增压压缩机6。
夏季供冷运行时，所述第一四通换向阀7的第一接口与第四接口相连通，所述第一四通换向阀7的第二接口与第三接口相连通。所述第二四通换向阀8的第一接口与第四接口相连通，所述第二四通换向阀8的第二接口与第三接口相连通。所述增压压缩机6通过所述第一四通换向阀7吸入来自所述室内机5的低压蒸气压缩至中压完成第一级压缩，所述功能压缩机1吸入来自所述增压压缩机6的中压工质压缩至高压完成第二级压缩。由所述功能压缩机1排出的高压工质经所述第一四通换向阀7进入所述室外机2中进行冷凝，冷凝后的工质经所述第二四通换向阀8进入所述膨胀机3膨胀，所述膨胀机3对外做功驱动所述增压压缩机6工作，从所述膨胀机3中流出的工质经所述第二四通换向阀8进入所述节流元件4进行膨胀节流降压，从所述节流元件4流出的工质进入所述室内机5中蒸发吸热，产生制冷现象，从所述室内机5流出的低压气体经所述第一四通换向阀7被所述增压压缩机6吸气端吸入完成制冷循环。
在冬季供热运行时，所述第一四通换向阀7的第一接口与第二接口相连通，所述第一四通换向阀7的第三接口与第四接口相连通；所述第二四通换向阀8的第一接口与第二接口相连通，所述第二四通换向阀8的第三接口与第四接口相连通。所述增压压缩机6通过所述第一四通换向阀7吸入来自所述室外机2的低压蒸气压缩至中压完成第一级压缩，所述功能压缩机1吸入来自所述增压压缩机6的中压工质压缩成高压完成第二级压缩。由所述功能压缩机1排气口出来的高压工质经所述第一四通换向阀7进入所述室内机5中进行冷凝，向室内环境放热，冷凝后的工质进入所述节流元件4膨胀降压，之后经所述第二四通换向阀8进入所述膨胀机3进行膨胀，工质在所述膨胀机3对外做功驱动所述增压压缩机6工作，从所述膨胀机3流出的工质经所述第二四通换向阀8进入所述室外机2中蒸发吸热，吸收室外环境热量，从所述室外机中出来的低压气体经所述第一四通换向阀7被所述增压压缩机6吸气端吸入完成制热循环。
其中，所述功能压缩机1为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机、活塞压缩机中和离心式压缩机中的任一种。
所述增压压缩机6为开启式压缩机，可以采用螺杆压缩机、活塞压缩机和离心式压缩机中的任一种。
所述膨胀机3为活塞膨胀机和透平膨胀机。
所述节流元件4为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流装置。
本发明的热泵系统部件少，结构简单，投入成本低，适用于小型热泵系统。另外，减少了节流元件的节流损失，降低了整个制冷循环熵增，提高了热泵系统的能效比，节约了能源。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。