一种多温区调控的制冷蓄热系统及工作方式的制作方法

本发明涉及空调热泵的技术领域，尤其是指一种多温区调控的制冷蓄热系统及工作方式。

背景技术：

现有绝大多数空调热泵产品，空调以制冷或制热为主，当空调在制冷或制热时，向室外排放大量的热量或冷气；热泵以制热水为主，当机组进行制热水时，向室外排放大量冷气。而在现有空调热泵热回收产品中，有的将蒸发器置于室内，将室内制冷所吸收的热量来制热；有的将蒸发器置于水槽里，将浴房余热吸收再利用；有的通过双系统热源侧换热器设在一块，将制冷侧换热器排放的热量用来制热水，实现热回收，传统空调热泵产品功能单一，能源利用率低，热回收型产品只能单区制冷制或制热，有些热回收系统需制冷或制热受制于另一使用侧的限制。为此，需要一种能够多功能运转、能源利用率高的制冷蓄热系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多温区调温、制冷蓄热、制热过冷、恒温除霜等功能的制冷蓄热系统及工作方式。

为了实现上述的目的，本发明所提供的一种多温区调控的制冷蓄热系统，包括有压缩机组、第一四通阀、第二四通阀，第一换热器、第二换热器、多组制冷区、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第四截止阀，其中，第一四通阀和第二四通阀均含有S、C、E、D四个接口，所述压缩机组分别与第一四通阀接口S和第一四通阀接口D相连接，所述第一四通阀接口C分别与第一截止阀和第二四通阀接口D相连接，且该第一截止阀与辅助冷凝器相连接，所述辅助冷凝器与单向阀相连接，所述单向阀分别与储液器、第二截止阀和第三截止阀相连接；所述第二四通阀接口C与第一换热器冷媒进口相连接，所述第二四通阀接口E与第一换热器冷媒出口相连接；所述第二四通阀接口S与第二换热器冷媒进口相连接，所述第二换热器冷媒出口与第二截止阀相连接；所述第三截止阀与第二四通阀接口S相连接；所述储液器与第四截止阀之间连接有多组制冷区，其中，多组制冷区相互独立且相连接，每组制冷区包括有制冷截止阀、制冷节流部件和制冷换热器，其中，同组制冷节流部件与制冷换热器相连接且分别与制冷截止阀两端相连接，多组制冷截止阀之间相互串联连接；所述第四截止阀与第一四通阀接口E相连接；所述节流部件与辅助蒸发器相连接且并联于第四截止阀两端，其中，所述辅助蒸发器与第一四通阀接口E相连接且节流部件与制冷区相连接。

进一步，所述第一换热器内设置有电辅热。

进一步，所述压缩机组包括有多个相互并联的压缩机，且其中一个压缩机为变频压缩机。

一种多温区调控的制冷蓄热系统的工作方式，所述制冷蓄热系统包括有多温区制冷多温区蓄热、多温区制冷单温区蓄热、单温区制冷多温区蓄热、单温区制冷单温区蓄热、单温区或多温区制冷、单温区或多温区制热和恒温除霜。

多温区制冷多温区蓄热的工作方式:冷媒经过压缩机组压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组进入第一四通阀接口D ，接着由四通阀接口C流向第二四通阀接口D，再由第二四通阀接口C流向第一换热器冷媒进口，冷媒在第一换热器内进行热交换后由第一换热器冷媒出口流入第二四通阀接口E，接着由第二四通阀接口S流向第二换热器冷媒进口、冷媒在第二换热器内进行热交换；经过第二换热器换热后的冷媒经第二截止阀流向储液器，接着由储液器依次流经多组制冷区换热后再经第四截止阀流入第一四通阀接口E，接着由四通阀接口S流回压缩机组，其中，在冷媒流经制冷区时，关闭各组制冷截止阀，其次，冷媒在一组制冷区中经制冷节流部件节流后流入制冷换热器吸热制冷，经过吸热制冷后的冷媒再流入下一组制冷区。

多温区制冷单温区蓄热的工作方式：冷媒经压缩机组压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组进入第一四通阀接口D，接着由四通阀接口C流向第二四通阀接口D，再由第二四通阀接口C流向第一换热器冷媒进口，冷媒在第一换热器内进行热交换后由第一换热器冷媒出口流入第二四通阀接口E，接着由第二四通阀接口S流向第三截止阀，再由第三截止阀流向储液器，接着由储液器依次流经多组制冷区换热后再经第四截止阀流入第一四通阀接口E，接着由四通阀接口S流回压缩机组，其中，在冷媒流经制冷区时，关闭各组制冷截止阀，其次，冷媒在一组制冷区中经制冷节流部件节流后流入制冷换热器吸热制冷，经过吸热制冷后的冷媒再流入下一组制冷区。

单温区制冷多温区蓄热的工作方式：参见附图所示，冷媒经过压缩机组压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组进入第一四通阀接口D ，接着由四通阀接口C流向第二四通阀接口D，再由第二四通阀接口C流向第一换热器冷媒进口，冷媒在第一换热器内进行热交换后由第一换热器冷媒出口流入第二四通阀接口E，接着由第二四通阀接口S流向第二换热器冷媒进口、冷媒在第二换热器内进行热交换，经过第二换热器换热后的冷媒经第二截止阀流向储液器、接着由储液器流入一组制冷区，其中，关闭需制冷的该组制冷区的制冷截止阀且打开其余的制冷区的制冷截止阀，冷媒经制冷节流部件节流后；流入制冷换热器吸热制冷，经过吸热制冷后的冷媒再依次经其余制冷截止阀流入节流部件，经过节流部件节流后进入辅助蒸发器进行吸热蒸发，完成换热后的冷媒由辅助蒸发器流入第一四通阀接口E，接着由第一四通阀接口S流回压缩机组。

单温区制冷单温区蓄热的工作方式：冷媒经压缩机组压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组进入第一四通阀接口D，接着由四通阀接口C流向第二四通阀接口D，再由第二四通阀接口C流向第一换热器冷媒进口，冷媒在第一换热器内进行热交换后由第一换热器冷媒出口流入第二四通阀接口E，接着由第二四通阀接口S流向第三截止阀，再由第三截止阀流向储液器，接着由储液器流入一组制冷区，其中，关闭需制冷的一组制冷区的制冷截止阀且打开其余的制冷区的制冷截止阀，冷媒经制冷节流部件节流后；流入制冷换热器吸热蒸发，经过吸热蒸发后的冷媒再依次经其余制冷截止阀流入节流部件，经过节流部件节流后进入辅助蒸发器进行吸热蒸发，完成换热后的；冷媒由辅助蒸发器流入第一四通阀接口E，接着由第一四通阀接口S流回压缩机组。

单温区或多温区制冷的工作方式：冷媒经压缩机组压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组流入第一四通阀接口D，接着由第一四通阀接口C流向第一截止阀，冷媒接着由第一截止阀流向辅助冷凝器放热降温，经热交换后的冷媒由辅助冷凝器流出经单向阀流入储液器，接着由储液器流向制冷区进行吸热制冷，其中，根据各组制冷区的制冷需求选择关闭需要制冷的制冷区的制冷截止阀，且不需要制冷的制冷区打开制冷截止阀；完成换热后的冷媒经节流部件流向辅助蒸发器，并由辅助蒸发器流向第一四通阀接口E,接着由第一四通阀接口S流回压缩机组。

单温区或多温区制热的工作方式：冷媒经压缩机组压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组进入四通阀接口D，接着由第一四通阀接口C流向第二四通阀接口D再由第二四通阀接口C流向第一换热器冷媒进口，冷媒在第一换热器内进行热交换后由第一换热器冷媒出口流入第二四通阀接口E，系统根据制热需求可选择打开或关闭第三截止阀，其中，当关闭第三截止阀且打开第二截止阀，冷媒由第二四通阀接口S流向第二换热器冷媒进口，冷媒在第二换热器内再次进行热交换，再次热交换后的冷媒经第二截止阀流向储液器，实现多温区制热；当关闭打开第三截止阀且关闭第二截止阀，冷媒由第二四通阀接口S流向第三截止阀，经第三截止阀后流入储液器，实现单温区制热；完成换热后的冷媒再由储液器依次通过各组制冷区的制冷截止阀流向节流部件,冷媒经节流部件节流后流入辅助蒸发器再次进行吸热蒸发，完成换热后的冷媒由辅助蒸发器流向第一四通阀接口E，接着由第一四通阀接口S流回压缩机组。

恒温除霜的工作方式：冷媒经过压缩机组压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组进入第一四通阀接口D，接着由第一四通阀接口E流向辅助蒸发器进行放热除霜，经除霜热交换后的冷媒经节流部件节流后依次经过各制冷区的制冷节流部件流入储液器，接着由储液器经第三截止阀流向第二四通阀接口S，冷媒接着由第二四通阀接口E流向第一换热器，冷媒在第一换热器内吸热蒸发，经热交换后的冷媒由第一换热器流向第二四通阀接口C，接着由第二四通阀接口D流向第一四通阀接口C，最后由第二四通阀接口S流回压缩机组。

进一步，所述多温区调控的制冷蓄热系统在多温区制冷多温区蓄热、单温区制冷多温区蓄热和多温区制热时，冷媒经压缩机组压缩后，高温高压的冷媒在所述第一换热器放热后进入所述第二换热器再次放热降温，所述第二换热器实现对系统冷媒过冷功能。

进一步，所述多温区调控的制冷蓄热系统在多温区制冷多温区蓄热、多温区制冷单温区蓄热、单温区制冷多温区蓄热和单温区制冷单温区蓄热时，系统将制冷区的热量吸收给第一换热器或第一换热器和第二换热器制热，实现热回收功能。

进一步，所述多温区调控的制冷蓄热系统在单温区或多温区制冷时，系统通过辅助冷凝器排出系统对所述制冷区制冷所吸收的热量。

进一步，所述多温区调控的制冷蓄热系统在单温区或多温区制热时，系统通过辅助蒸发器吸收热量给第一换热器或第一换热器和第二换热器制热。

进一步，所述多温区调控的制冷蓄热系统在恒温除霜时，系统吸收第一换热器的热量来给辅助蒸发器除霜，在除霜过程中，第二换热器内温度不变，实现恒温除霜功能。

本发明采用上述的方案，其有益效果在于通过压缩机组控制系统流量，以及通过多个阀门控制系统流路，使系统具有多温区调控、制冷蓄热、制热过冷、恒温除霜、单独制热、单独制冷等多项功能；系统可分别对多个温区进行单独调温；其次，系统在制冷时蓄热，实现热回收功能；另外，系统制热时将冷媒由高温制热区流向低温制热区后再流向蒸发器，实现过冷功能，从而增大过冷度。

附图说明

图1为本发明的多温区调控的制冷蓄热系统示意图。

图2为本发明的多温区制冷多温区蓄热工作原理图。

图3为本发明的多温区制冷单温区蓄热工作原理图。

图4为本发明的单温区制冷多温区蓄热工作原理图。

图5为本发明的单温区制冷单温区蓄热工作原理图。

图6为本发明的单温区或多温区制冷工作原理图。

图7为本发明的单温区或多温区制热工作原理图。

图8为本发明的恒温除霜工作原理图。

其中，1-压缩机组，2-第一四通阀，3-第二四通阀，4-第一换热器，5-第二换热器，6-制冷区，61-制冷换热器，62-制冷节流部件，63-制冷截止阀，7-第一截止阀，8-第二截止阀，9-第三截止阀，10-第四截止阀，11-节流部件，12-辅助蒸发器，13-辅助冷凝器，14-单向阀，15-储液器，16-电辅热。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

参见附图1所示，在本实施例中，一种多温区调控的制冷蓄热系统，包括有压缩机组1、第一四通阀2、第二四通阀3，第一换热器4、第二换热器5、多组制冷区6、第一截止阀7、第二截止阀8、第三截止阀9、第四截止阀10、辅助蒸发器12、节流部件11、辅助冷凝器13、单向阀14和储液器15，其中，第一四通阀2和第二四通阀3均含有S、C、E、D四个接口。所述压缩机组1分别与第一四通阀2接口S和第一四通阀2接口D相连接，所述第一四通阀2接口C分别与第一截止阀7和第二四通阀3接口D相连接，且该第一截止阀7与辅助冷凝器13相连接，所述辅助冷凝器13与单向阀14相连接，所述单向阀14分别与储液器15、第二截止阀8和第三截止阀9相连接；所述第二四通阀3接口C与第一换热器4冷媒进口相连接，所述第二四通阀3接口E与第一换热器4冷媒出口相连接；所述第二四通阀3接口S与第二换热器5冷媒进口相连接，所述第二换热器5冷媒出口与第二截止阀8相连接；所述第三截止阀9与第二四通阀3接口S相连接；所述储液器15与第四截止阀10之间连接有多组制冷区6，其中，多组制冷区6相互独立且相连接，每组制冷区6包括有制冷截止阀63、制冷节流部件62和制冷换热器61，其中，同组制冷节流部件62与制冷换热器61相连接且分别与制冷截止阀63两端相连接，多组制冷截止阀63之间相互串联连接；所述第四截止阀10与第一四通阀2接口E相连接；所述节流部件11与辅助蒸发器12相连接且并联于第四截止阀10两端，其中，所述辅助蒸发器12与第一四通阀2接口E相连接且节流部件11与制冷区6相连接。

在本实施例中，系统通过设置双压缩机的压缩机组1，其中一个压缩机为变频压缩机，系统根据末端负荷的变化来改变变频压缩机频率，通过控制排量来控制冷媒流量，确保系统正常运行。

在本实施例中，系统将制冷时产生的热量用来制热水，实现热回收功能；系统将高温制热区的冷媒流经低温制热区后再流向蒸发器，实现过冷功能；通过设置辅助蒸发器12，实现单独制热；通过设置辅助冷凝器13实现单独制冷；其次，为了使热区制取更高的热量，在第一换热器4内设有电辅热16；通过上述的功能设计，使该多温区调控的制冷蓄热系统实现多温区调温、热回收和过冷等功能。

所述多温区调控的制冷蓄热系统在多温区制冷多温区蓄热、单温区制冷多温区蓄热和多温区制热时，冷媒经压缩机组压缩后，高温高压的冷媒在所述第一换热器放热后进入所述第二换热器再次放热降温，所述第二换热器实现对系统冷媒过冷功能。

所述多温区调控的制冷蓄热系统在多温区制冷多温区蓄热、多温区制冷单温区蓄热、单温区制冷多温区蓄热和单温区制冷单温区蓄热时，系统将制冷区的热量吸收给第一换热器或第一换热器和第二换热器制热，实现热回收功能。

所述多温区调控的制冷蓄热系统在单温区或多温区制冷时，系统通过辅助冷凝器排出系统对所述制冷区制冷所吸收的热量。

所述多温区调控的制冷蓄热系统在单温区或多温区制热时，系统通过辅助蒸发器吸收热量给第一换热器或第一换热器和第二换热器制热。

所述多温区调控的制冷蓄热系统在恒温除霜时，系统吸收第一换热器的热量来给辅助蒸发器除霜，在除霜过程中，第二换热器内温度不变，实现恒温除霜功能。

下面结合附图具体说明系统功能的工作原理:

1)当系统需多温区制冷多温区蓄热:参见附图2所示，冷媒经过压缩机组1压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组1进入第一四通阀2接口D ，接着由四通阀接口C流向第二四通阀3接口D，再由第二四通阀3接口C流向第一换热器4冷媒进口，冷媒在第一换热器4内进行热交换后由第一换热器4冷媒出口流入第二四通阀3接口E，接着由第二四通阀3接口S流向第二换热器5冷媒进口、冷媒在第二换热器5内进行热交换；经过第二换热器5换热后的冷媒经第二截止阀8流向储液器15，接着由储液器15依次流经多组制冷区6换热后再经第四截止阀10流入第一四通阀2接口E，接着由四通阀接口S流回压缩机组1，其中，在冷媒流经制冷区6时，关闭各组制冷截止阀63，其次，冷媒在一组制冷区6中经制冷节流部件62节流后流入制冷换热器61吸热制冷，经过吸热制冷后的冷媒再流入下一组制冷区6；通过上述流路的循环，系统实现多区制冷多区蓄热功能。

2)当系统需多温区制冷单温区蓄热：参见附图3所示，冷媒经压缩机组1压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组1进入第一四通阀2接口D，接着由四通阀接口C流向第二四通阀3接口D，再由第二四通阀3接口C流向第一换热器4冷媒进口，冷媒在第一换热器4内进行热交换后由第一换热器4冷媒出口流入第二四通阀3接口E，接着由第二四通阀3接口S流向第三截止阀9，再由第三截止阀9流向储液器15，接着由储液器15依次流经多组制冷区6换热后再经第四截止阀10流入第一四通阀2接口E，接着由四通阀接口S流回压缩机组1，其中，在冷媒流经制冷区6时，关闭各组制冷截止阀63，其次，冷媒在一组制冷区6中经制冷节流部件62节流后流入制冷换热器61吸热制冷，经过吸热制冷后的冷媒再流入下一组制冷区6；通过上述流路的循环，系统实现多区制冷单区蓄热功能。

3)当系统需单温区制冷多温区蓄热：参见附图4所示，冷媒经过压缩机组1压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组1进入第一四通阀2接口D ，接着由四通阀接口C流向第二四通阀3接口D，再由第二四通阀3接口C流向第一换热器4冷媒进口，冷媒在第一换热器4内进行热交换后由第一换热器4冷媒出口流入第二四通阀3接口E，接着由第二四通阀3接口S流向第二换热器5冷媒进口、冷媒在第二换热器5内进行热交换，经过第二换热器5换热后的冷媒经第二截止阀8流向储液器15、接着由储液器15流入一组制冷区6，其中，关闭需制冷的该组制冷区6的制冷截止阀63且打开其余的制冷区6的制冷截止阀63，冷媒经制冷节流部件62节流后；流入制冷换热器61吸热制冷，经过吸热制冷后的冷媒再依次经其余制冷截止阀63流入节流部件11，经过节流部件11节流后进入辅助蒸发器12进行吸热蒸发，完成换热后的冷媒由辅助蒸发器12流入第一四通阀2接口E，接着由第一四通阀2接口S流回压缩机组1。通过上述流路循环，实现了单区制冷多区蓄热功能。系统也可以不经过辅助蒸发器12的循环进行快速制冷。

4)单温区制冷单温区蓄热：参见附图5所示，冷媒经压缩机组1压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组1进入第一四通阀2接口D，接着由四通阀接口C流向第二四通阀3接口D，再由第二四通阀3接口C流向第一换热器4冷媒进口，冷媒在第一换热器4内进行热交换后由第一换热器4冷媒出口流入第二四通阀3接口E，接着由第二四通阀3接口S流向第三截止阀9，再由第三截止阀9流向储液器15，接着由储液器15流入一组制冷区6，其中，关闭需制冷的一组制冷区6的制冷截止阀63且打开其余的制冷区6的制冷截止阀63，冷媒经制冷节流部件62节流后；流入制冷换热器61吸热蒸发，经过吸热蒸发后的冷媒再依次经其余制冷截止阀63流入节流部件11，经过节流部件11节流后进入辅助蒸发器12进行吸热蒸发，完成换热后的；冷媒由辅助蒸发器12流入第一四通阀2接口E，接着由第一四通阀2接口S流回压缩机组1。通过上述流路的循环，系统实现了单温区制冷单温区蓄热功能。

5)单温区或多温区制冷：参见附图6所示，冷媒经压缩机组1压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组1流入第一四通阀2接口D，接着由第一四通阀2接口C流向第一截止阀7，冷媒接着由第一截止阀7流向辅助冷凝器13放热降温，经热交换后的冷媒由辅助冷凝器13流出经单向阀14流入储液器15，接着由储液器15流向制冷区6进行吸热制冷，其中，根据各组制冷区6的制冷需求选择关闭需要制冷的制冷区6的制冷截止阀63，且不需要制冷的制冷区6打开制冷截止阀63；完成换热后的冷媒经节流部件11流向辅助蒸发器12，并由辅助蒸发器12流向第一四通阀2接口E,接着由第一四通阀2接口S流回压缩机组1。通过上述流路的循环，系统实现单温区或多温区制冷功能。另外，系统也可以不经过辅助蒸发器12的循环进行快速制冷。

6)单温区或多温区制热：参见附图7所示，冷媒经压缩机组1压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组1进入四通阀接口D，接着由第一四通阀2接口C流向第二四通阀3接口D再由第二四通阀3接口C流向第一换热器4冷媒进口，冷媒在第一换热器4内进行热交换后由第一换热器4冷媒出口流入第二四通阀3接口E，系统根据制热需求可选择打开或关闭第三截止阀9，其中，当关闭第三截止阀9且打开第二截止阀8，冷媒由第二四通阀3接口S流向第二换热器5冷媒进口，冷媒在第二换热器5内再次进行热交换，再次热交换后的冷媒经第二截止阀8流向储液器15，实现多温区制热；当关闭打开第三截止阀9且关闭第二截止阀8，冷媒由第二四通阀3接口S流向第三截止阀9，经第三截止阀9后流入储液器15，实现单温区制热；完成换热后的冷媒再由储液器15依次通过各组制冷区6的制冷截止阀63流向节流部件11,冷媒经节流部件11节流后流入辅助蒸发器12再次进行吸热蒸发，完成换热后的冷媒由辅助蒸发器12流向第一四通阀2接口E，接着由第一四通阀2接口S流回压缩机组1。通过上述流路的循环，系统实现了单温区或多温区的制热功能。

7)恒温除霜：参见附图8所示，冷媒经过压缩机组1压缩后，高温高压的冷媒由压缩机组1进入第一四通阀2接口D，接着由第一四通阀2接口E流向辅助蒸发器12进行放热除霜，经除霜热交换后的冷媒经节流部件11节流后依次经过各制冷区6的制冷节流部件62流入储液器15，接着由储液器15经第三截止阀9流向第二四通阀3接口S，冷媒接着由第二四通阀3接口E流向第一换热器4，冷媒在第一换热器4内吸热蒸发，经热交换后的冷媒由第一换热器4流向第二四通阀3接口C，接着由第二四通阀3接口D流向第一四通阀2接口C，最后由第二四通阀3接口S流回压缩机组1。通过上述流路的循环，冷媒流路没有经过第二换热器5且第二换热器5没有发生热交换，系统实现对第二换热器5的恒温除霜功能。

以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本发明的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所作的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。