【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热管理，特别涉及一种大温差复叠热泵系统及控制方法。
技术介绍
1、热泵系统被列为可再生能源，其推广及应用是完成“双碳”目标的有效途径与手段。
2、通常热泵系统为单级压缩热泵系统，其可适用于常规温度范围内，例如适用于-20℃以上的温度范围内。若环境温度处于极寒温度时，例如出入-40℃以下的温度时，工质的工作温度范围较大，单级压缩热泵系统制热量不能满足要求，而且需要压缩机增大压缩比以提高制热量，随着压缩比增大，一方面，其系统cop降低，另一方面，高压缩比也会导致工质泄露的可能增大大，且排气温度较高，系统散热要求较高，同时也容易导致部分零部件过热损坏。
3、因此，基于上述技术问题，需要一种大温差复叠热泵系统，该热泵系统通过两级单级压缩热泵系统，可灵活的适应于大温差的工况中。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种大温差复叠热泵系统及控制方法，该热泵系统中包括了第一循环环路和第二循环环路以及中间换热器，其中第一循环环路中包括工质为co2的低温压缩机，第二循环环路中包括高温压缩机，在极寒温度时，高温压缩机和低温压缩机同时工作，中间换热器此时作为第一循环环路中的冷凝器功能、作为第二循环环路中的蒸发器功能，依次可以对热量进行梯级利用，进而降低第一循环环路和第二循环环路中的压缩机的单级压缩比；当极寒温度以上时，低温压缩机工作。
2、本专利技术提供了一种大温差复叠热泵系统，包括：
3、第一循环环路和第二循环环路以及中间换热器；p>
4、所述中间换热器用于所述第一循环环路和所述第二循环环路的热交换，所述中间换热器的热路连接于所述第一循环环路内，所述中间换热器的冷路连接于所述第二循环环路内；
5、所述第一循环环路包括低温压缩机和第一换热器，所述低温压缩机的出口依次与所述第一换热器、所述中间换热器的热路进口连通；所述第二循环环路包括高温压缩机和第二换热器，所述高温压缩机的进口与所述中间换热器的冷路出口连通，所述高温压缩机的出口与所述第二换热器连通；
6、所述环境温度低于温度阈值时，所述第一循环环路和所述第二循环环路同时启动，所述第二循环环路的工质在所述第二换热器中与终端介质换热；
7、所述环境温度高于温度阈值时，所述第一循环环路启动，所述第一循环环路的工质在所述第一换热器中与终端介质换热。
8、可选地，所述高温压缩机的工质为r290；和/或；所述低温压缩机的工质为co2。
9、可选地，所述第一换热器的热路进口与所述低温压缩机的出口连通，所述第一换热器的热路出口与所述中间换热器的热路进口连通，所述终端介质通过第一终端支路接入所述第一换热器的冷路，所述第一终端支路与所述第一换热器的冷路之间设置第一控制件控制通断。
10、可选地，所述第二换热器的热路进口与所述高温压缩机的出口连通，所述第二换热器的热路出口与所述中间换热器的冷路进口连通，所述终端介质通过第二终端支路接入所述第二换热器的冷路，所述第二终端支路与所述第二换热器的冷路之间设置第二控制件控制通断。
11、可选地，所述大温差复叠热泵系统还包括冷水管和热水管，所述第一控制件包括第一阀门和第二阀门，所述第二控制件包括第三阀门和第四阀门；所述第一终端支路的所述冷水管与所述第一换热器的冷路进口连接，且该支路上设置有所述第一阀门，所述第二终端支路的冷水管与所述第二换热器的冷路进口连接，且该支路上设置有所述第三阀门；所述第一终端支路的热水管与所述第一换热器的冷路出口连接，且该支路上设置有所述第二阀门，所述第二终端支路的热水管与所述第二换热器的冷路出口连接，且该支路上设置有所述第四阀门，所述热水管用于为终端设备供热；
12、所述环境温度低于温度阈值时，所述第一阀门和所述第二阀门关闭，所述第三阀门和所述第四阀门开启；
13、所述环境温度高于温度阈值时，所述第一阀门和所述第二阀门开启，所述第三阀门和所述第四阀门关闭。
14、可选地，所述第一循环环路还包括蒸发器，所述蒸发器的进口与所述中间换热器的热路出口连通，所述蒸发器的出口与所述低温压缩机的进口连通。
15、可选地，所述第一循环环路还包括第一膨胀阀，所述第一膨胀阀设置于所述中间换热器的热路出口至所述蒸发器的进口之间的通路上；所述第二循环环路还包括第二膨胀阀，所述第二膨胀阀设置于所述第二换热器的热路出口至所述中间换热器的冷路进口之间的通路上。
16、可选地，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门及所述第四阀门中的部分或全部为电磁阀。
17、本专利技术还提供了一种用于上述所述系统的大温差复叠热泵控制方法，包括以下步骤：
18、判断环境温度与温度阈值的大小；
19、所述环境温度低于温度阈值时，所述第一循环环路和所述第二循环环路同时启动，所述第一循环环路的工质经低温压缩机压缩后自出口流动至所述中间换热器的热路后回流至所述低温压缩机的进口，所述第二循环环路的工质经所述中间换热器的冷路与其热路中工质进行热交换后流至所述高温压缩机，压缩后的工质流入所述第二换热器的热路，与第二换热器的冷路中的终端介质换热；
20、所述环境温度高于温度阈值时，启动所述第一循环环路，所述第一循环环路的工质经所述低温压缩机压缩后自出口流动至第一换热器的热路，并与所述第一换热器的冷路中的终端介质换热。
21、可选地，所述温度阈值为-40℃。
22、综上所述，本专利技术提供了一种大温差复叠热泵系统，包括：第一循环环路和第二循环环路以及中间换热器；所述中间换热器用于所述第一循环环路和所述第二循环环路的热交换，所述中间换热器的热路连接于所述第一循环环路内，所述中间换热器的冷路连接于所述第二循环环路内；所述第一循环环路包括低温压缩机和第一换热器，所述低温压缩机的出口依次与所述第一换热器、所述中间换热器的热路进口连通；所述第二循环环路包括高温压缩机和第二换热器，所述高温压缩机的进口与所述中间换热器的冷路出口连通，所述高温压缩机的出口与所述第二换热器连通；所述环境温度低于温度阈值时，所述第一循环环路和所述第二循环环路同时启动，所述第二循环环路的工质在所述第二换热器中与终端介质换热；所述环境温度高于温度阈值时，所述第一循环环路启动，所述第一循环环路的工质在所述第一换热器中与终端介质换热。
23、如此配置，本专利技术中，通过上述的热泵系统，系统随着环境温度的升高可转换单级供热工作模式与双级复叠供热工作模式，其控制简单，避免能源浪费，该系统可有效解决极寒或低温地区的供热问题，提高系统的制热量以及制热效率。
24、该系统在极寒温度时，采用双级复叠供热工作模式，低温压缩机和高温压缩机各自均工作在合适的温度范围内，一方面可以使得低温压缩机和高温压缩机均位于合理的压缩比范围内，而不会导致压缩比过大，其系统cop保持较高范围内，并且改善由于高压缩比导致的工质漏量的几率，同时可降低压缩机的排气温度，改善系统发热过高的现象，进而改本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大温差复叠热泵系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的大温差复叠热泵系统，其特征在于，所述高温压缩机的工质为R290；和/或；所述低温压缩机的工质为CO2。
3.如权利要求1所述的大温差复叠热泵系统，其特征在于，所述第一换热器的热路进口与所述低温压缩机的出口连通，所述第一换热器的热路出口与所述中间换热器的热路进口连通，所述终端介质通过第一终端支路接入所述第一换热器的冷路，所述第一终端支路与所述第一换热器的冷路之间设置第一控制件控制通断。
4.如权利要求3所述的大温差复叠热泵系统，其特征在于，所述第二换热器的热路进口与所述高温压缩机的出口连通，所述第二换热器的热路出口与所述中间换热器的冷路进口连通，所述终端介质通过第二终端支路接入所述第二换热器的冷路，所述第二终端支路与所述第二换热器的冷路之间设置第二控制件控制通断。
5.如权利要求4所述的大温差复叠热泵系统，其特征在于，所述大温差复叠热泵系统还包括冷水管和热水管，所述第一控制件包括第一阀门和第二阀门，所述第二控制件包括第三阀门和第四阀门；所述第一终端支路的所述冷水管与
6.如权利要求1所述的大温差复叠热泵系统，其特征在于，所述第一循环环路还包括蒸发器，所述蒸发器的进口与所述中间换热器的热路出口连通，所述蒸发器的出口与所述低温压缩机的进口连通。
7.如权利要求6所述的大温差复叠热泵系统，其特征在于，所述第一循环环路还包括第一膨胀阀，所述第一膨胀阀设置于所述中间换热器的热路出口至所述蒸发器的进口之间的通路上；所述第二循环环路还包括第二膨胀阀，所述第二膨胀阀设置于所述第二换热器的热路出口至所述中间换热器的冷路进口之间的通路上。
8.如权利要求5所述的大温差复叠热泵系统，其特征在于，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门及所述第四阀门中的部分或全部为电磁阀。
9.一种用于权利要求1-8任一所述系统的大温差复叠热泵控制方法，包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的大温差复叠热泵控制方法，其特征在于，所述温度阈值为-40℃。
...【技术特征摘要】
1.一种大温差复叠热泵系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的大温差复叠热泵系统，其特征在于，所述高温压缩机的工质为r290；和/或；所述低温压缩机的工质为co2。
3.如权利要求1所述的大温差复叠热泵系统，其特征在于，所述第一换热器的热路进口与所述低温压缩机的出口连通，所述第一换热器的热路出口与所述中间换热器的热路进口连通，所述终端介质通过第一终端支路接入所述第一换热器的冷路，所述第一终端支路与所述第一换热器的冷路之间设置第一控制件控制通断。
4.如权利要求3所述的大温差复叠热泵系统，其特征在于，所述第二换热器的热路进口与所述高温压缩机的出口连通，所述第二换热器的热路出口与所述中间换热器的冷路进口连通，所述终端介质通过第二终端支路接入所述第二换热器的冷路，所述第二终端支路与所述第二换热器的冷路之间设置第二控制件控制通断。
5.如权利要求4所述的大温差复叠热泵系统，其特征在于，所述大温差复叠热泵系统还包括冷水管和热水管，所述第一控制件包括第一阀门和第二阀门，所述第二控制件包括第三阀门和第四阀门；所述第一终端支路的所述冷水管与所述第一换热器的冷路进口连接，且该支路上设置有所述第一阀门，所述第二终端支路的冷水管与所...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐笑锋，周易，张时华，石刚意，魏明辉，
申请(专利权)人：上海海立电器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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