一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统的制作方法

本技术属于热泵供暖，尤其涉及一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统。

背景技术：

1、在过去，由于产煤大省在生活和生产中普遍采用燃煤锅炉供暖，主要是由于当地居民的生活习惯以及燃煤锅炉的能源价格相对较低。尤其是在边缘城区的生活取暖、农业温室、牧业暖棚等场景，燃煤锅炉一直是主要的供热方式。然而，与传统的燃煤锅炉相比，空气源热泵作为一种清洁能源供暖装置，利用空气中的低温热源进行供暖，更符合现代环保政策的要求，采用空气源热泵可以显著减少温室气体排放，有助于实现双碳目标，即降低对碳排放的依赖，推动地区能源结构的清洁转型。

2、但在严寒的冬季，随着室外环境温度的下降，普通单级热泵制热能力衰减迅速，不仅供暖效率大幅降低，运行费用也随之提高，传统的制冷和供热系统可能存在效率低下的问题，传统的双级复叠式热泵系统的夏季制冷效果差、效率低，冬季供暖效果差、效率低。

技术实现思路

1、本实用新型的目的就在于为了解决传统的双级复叠式热泵系统夏季制冷效果差、效率低，冬季供暖效果差、效率低的问题。而提供一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统。

2、本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统，包括空气式双级复叠热泵，所述空气式双级复叠热泵包括低温级部分和高温级部分，所述低温级部分包括低温级压缩机、四通换向阀、低温级冷凝器、低温级节流装置、低温级蒸发器、气液分离器和低温冷冻换热器，所述低温冷冻换热器一端与所述低温级蒸发器一端相连接，所述低温冷冻换热器另一端与所述低温级蒸发器另一端相连接，所述高温级部分包括高温级压缩机、高温级冷凝器、高温级节流装置、供热介质出管、供热介质进管和供热循环泵，所述高温级冷凝器一侧设置有冷却塔，所述供热介质出管与所述冷却塔相连接，所述冷却塔与供热循环泵一端相连接，所述供热循环泵另一端与所述供热介质进管相连接。

4、进一步的，所述低温级压缩机一端与所述四通换向阀一号阀门相连接，所述四通换向阀二号阀门与所述低温级冷凝器相连接，所述四通换向阀三号阀门与所述低温级蒸发器相连接，所述四通换向阀四号阀门与所述气液分离器相连接，所述低温级冷凝器一端设有中间换热器，所述中间换热器一端与所述低温级冷凝器相连接。

5、进一步的，所述高温级压缩机一端与所述中间换热器相连接，所述高温级冷凝器与所述高温级节流装置一端相连接，所述高温级节流装置另一端与所述中间换热器相连接，所述供热介质出管及供热介质进管皆与所述低温级冷凝器相连接。

6、进一步的，所述供暖给水管可与地暖相连接。

7、进一步的，所述低温冷冻换热器一端连接冷冻出水管，所述低温冷冻换热器另一端设置有冷冻进水管，所述低温级压缩机另一端与所述低温级节流装置连接，所述低温级压缩机与所述低温级节流装置之间设置有热泵电磁阀，所述低温冷冻换热器另一端与所述低温级蒸发器另一端之间设置有冷冻电磁阀。

8、进一步的，所述低温冷冻换热器与所述低温级蒸发器连接方式为并联。

9、进一步的，所述冷却塔与所述供热介质出管之间设置有供暖给水管，所述供热循环泵与所述冷却塔之间设置有供暖回水管，所述供暖给水管及所述供暖回水管与所述冷却塔之间皆设置有电磁阀。

10、进一步的，热泵正常制热模式下，制冷剂流动方向从所述低温级冷凝器流向所述中间换热器，热泵热气融霜模式下，制冷剂流动方向从所述中间换热器流向所述低温级冷凝器。

11、进一步的，所述中间换热器与所述低温级节流装置之间可增加设有储液器与干燥过滤器。

12、有益效果：本实用新型设计合理，结构简单稳定，实用性强，具有以下有益效果：

13、1.本实用新型中在双级交叉复叠式热泵中的低温级部分中增加了低温冷冻换热器，当在夏天的时候关闭热泵电磁阀，低温介质经过冷冻进水管流入低温冷冻换热器经过冷冻电磁阀和低温级节流装置流入中间换热器，在经过中间换热器流入低温级冷凝器，再通过低温级冷凝器一端流向四通换向阀三号阀门回到低温冷冻换热器，从冷冻出水管流出，而在冬天的时候打开热泵电磁阀，关闭冷冻电磁阀，即可形成正常回路，解决了常规双级交叉复叠式热泵夏季制冷效果差的问题，并且能够提供快速冷冻的功能，能够为超市等场所所进行长时间的冷藏和速冻。

14、2.本实用新型中在双级交叉复叠式热泵中的高温级部分中增加了冷却塔，在夏天时候关闭其中两个电磁阀，供热介质通过供热介质出管流入冷却塔进行冷却，再从冷却塔流出到供热循环泵，最后流入到供热介质进管，当冬天时，关闭另外两个电磁阀，供热介质不会进入冷却塔进入循环，供热介质通过供暖回水管流入，经过供热循环泵流入供热介质进管经过高温级冷凝器，再从供热介质出管流入到供暖给水管，通过在夏季关闭电磁阀，使得供热介质流入冷却塔进行冷却，系统实现了夏季制冷的功能，而在冬季，通过关闭另外两个电磁阀，系统避免了供热介质进入冷却塔，确保了冬季供热，在夏季通过冷却塔进行降温，有助于减轻供热循环泵等设备的负荷，从而可能延长设备的使用寿命，在冬季，供热介质通过高温级冷凝器升温后再流回供暖给水管，这有助于确保供热介质足够温暖，提高供热效率，解决了常规双级交叉复叠式热泵冬季供暖效果差、效率低的问题。

技术特征：

1.一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统，包括空气式双级复叠热泵，其特征在于：所述空气式双级复叠热泵包括低温级部分和高温级部分，所述低温级部分包括低温级压缩机（1）、四通换向阀（2）、低温级冷凝器（3）、低温级节流装置（4）、低温级蒸发器（5）、气液分离器（6）和低温冷冻换热器（7），所述低温冷冻换热器（7）一端与所述低温级蒸发器（5）一端相连接，所述低温冷冻换热器（7）另一端与所述低温级蒸发器（5）另一端相连接，所述高温级部分包括高温级压缩机（8）、高温级冷凝器（9）、高温级节流装置（10）、供热介质出管（11）、供热介质进管（12）和供热循环泵（13），所述高温级冷凝器（9）一侧设置有冷却塔（14），所述供热介质出管（11）与所述冷却塔（14）相连接，所述冷却塔（14）与供热循环泵（13）一端相连接，所述供热循环泵（13）另一端与所述供热介质进管（12）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述低温级压缩机（1）一端与所述四通换向阀（2）一号阀门相连接，所述四通换向阀（2）二号阀门与所述低温级冷凝器（3）相连接，所述四通换向阀（2）三号阀门与所述低温级蒸发器（5）相连接，所述四通换向阀（2）四号阀门与所述气液分离器（6）相连接，所述低温级冷凝器（3）一端设有中间换热器（15），所述中间换热器（15）一端与所述低温级冷凝器（3）相连接。

3.根据权利要求2所述的一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述高温级压缩机（8）一端与所述中间换热器（15）相连接，所述高温级冷凝器（9）与所述高温级节流装置（10）一端相连接，所述高温级节流装置（10）另一端与所述中间换热器（15）相连接，所述供热介质出管（11）及供热介质进管（12）皆与所述低温级冷凝器（3）相连接。

4.根据权利要求2所述的一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述低温级部分与所述高温级部分通过中间换热器（15）耦合，所述中间换热器（15）与所述低温级冷凝器（3）通过制冷剂相连，所述中间换热器（15）与所述高温级压缩机（8）通过供热介质相连。

5.根据权利要求1所述的一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述低温冷冻换热器（7）一端连接冷冻出水管（71），所述低温冷冻换热器（7）另一端设置有冷冻进水管（72），所述低温级压缩机（1）另一端与所述低温级节流装置（4）连接，所述低温级压缩机（1）与所述低温级节流装置（4）之间设置有热泵电磁阀（73），所述低温冷冻换热器（7）另一端与所述低温级蒸发器（5）另一端之间设置有冷冻电磁阀（74）。

6.根据权利要求1所述的一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述低温冷冻换热器（7）与所述低温级蒸发器（5）连接方式为并联。

7.根据权利要求1所述的一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述冷却塔（14）与所述供热介质出管（11）之间设置有供暖给水管（141），所述供热循环泵（13）与所述冷却塔（14）之间设置有供暖回水管（142），所述供暖给水管（141）及所述供暖回水管（142）与所述冷却塔（14）之间皆设置有电磁阀（143）。

8.根据权利要求7所述的一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述供暖给水管（141）可与地暖相连接。

9.根据权利要求2所述的一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统，其特征在于：所述中间换热器（15）与所述低温级节流装置（4）之间可增加设有储液器（201）与干燥过滤器（202）。

技术总结
本技术公开了一种超低温冷冻的交叉复叠式热泵系统，包括空气式双级复叠热泵，空气式双级复叠热泵包括低温级部分和高温级部分，低温级部分包括低温级压缩机、四通换向阀、低温级冷凝器、低温级节流装置、低温级蒸发器、气液分离器和低温冷冻换热器，高温级部分包括高温级压缩机、高温级冷凝器、高温级节流装置、供热介质出管、供热介质进管和供热循环泵，高温级冷凝器一侧设置有冷却塔，低温冷冻换热器能够实现冷藏、速冻功能，解决了传统交叉复叠式热泵系统夏季制冷效果差、效率低，冬季供暖效果差、效率低的问题，且具有快速冷冻的优点。

技术研发人员：苏朋,苏树强
受保护的技术使用者：江苏蓄能谷实业有限公司
技术研发日：20231129
技术公布日：2024/12/23