一种热泵系统的制作方法

1.本技术涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种热泵系统。


背景技术：

2.热泵系统作为高效、节能、环保的室内环境调节装置，广泛应用于人工环境，传统空气能热泵系统在寒冷低温以及炎热高温的地方效率下降明显，甚至不可用，相关技术中，热泵系统存在换热效率差的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种能够提高换热效率的热泵系统。
4.为达到上述目的，本技术实施例提供一种热泵系统，包括：
5.热泵组件，所述热泵组件包括主回路以及设置在所述主回路上的室内换热器和室外换热器；
6.储能组件，所述储能组件包括储能回路、设置在所述储能回路上的储能装置和辅助换热器以及沿所述储能回路循环流动的冷媒，沿室外空气的流动方向，所述辅助换热器位于所述室外换热器的上游。
7.一种实施方式中，所述储能装置设置在所述主回路上，以使沿所述主回路循环流动的至少部分制冷剂能够流经所述储能装置。
8.一种实施方式中，所述储能装置包括储能箱和设置在所述储能箱中的储能介质，所述储能介质用于与流经所述储能装置的所述制冷剂进行热交换并储能。
9.一种实施方式中，所述储能介质为水或者相变储能材料。
10.一种实施方式中，所述冷媒为盐水。
11.一种实施方式中，所述热泵组件包括设置在所述主回路上的四通阀、压缩机、膨胀阀；
12.所述储能装置与所述室内换热器并联设置在所述四通阀和所述膨胀阀之间。
13.一种实施方式中，所述热泵系统包括调节阀，所述调节阀用于调节流经所述室内换热器和/或所述储能组件的所述制冷剂的流量。
14.一种实施方式中，所述热泵系统包括两个所述调节阀，两个所述调节阀的其中之一分别与所述膨胀阀、所述室内换热器的第一端以及所述储能装置的第一端连通，两个所述调节阀的其中另一分别与所述四通阀、所述室内换热器的第二端以及所述储能装置的第二端连通。
15.一种实施方式中，所述主回路具有并联设置的第一支路和第二支路，所述储能装置设置在所述第一支路上，所述室内换热器设置在所述第二支路上，所述第一支路和所述第二支路的至少其中之一设置有所述调节阀。
16.一种实施方式中，所述储能组件包括外部供能装置，所述外部供能装置用于与所述储能装置和/或所述冷媒进行热交换。
17.一种实施方式中，所述储能装置与所述热泵组件独立设置；所述储能组件包括外部供能装置，所述外部供能装置用于与所述储能装置和/或所述冷媒进行热交换。
18.一种实施方式中，所述室外换热器为多个，各所述室外换热器均能与所述辅助换热器进行换热。
19.一种实施方式中，所述室内换热器为多个，多个所述室内换热器之间相互并联。
20.本技术实施例的热泵系统，通过设置储能回路，并在储能回路上设置储能装置和辅助换热器，而沿室外空气的流动方向，辅助换热器位于室外换热器的上游，也就是说，室外空气先流经辅助换热器，再流入室外换热器，而储能回路中循环流动的冷媒流入辅助换热器，并与辅助换热器进行热交换，由此，当室外空气流经辅助换热器时，辅助换热器能够与室外空气进行热交热，以对室外空气进行预热升温或者预冷降温，经过预热升温或者预冷降温的室外空气再流入室外换热器，进而，提高了热泵系统的换热效率。
附图说明
21.图1为本技术一实施例的热泵系统的结构示意图，其中，热泵系统处于制冷模式，虚线箭头表示室外空气的流动方向，实线箭头表示制冷剂的流动方向；
22.图2为本技术一实施例的热泵系统的结构示意图，其中，热泵系统处于制热模式，虚线箭头表示室外空气的流动方向，实线箭头表示制冷剂的流动方向；
23.图3为本技术另一实施例的热泵系统的结构示意图。
24.附图标记说明
25.主回路11；室内换热器12；室外换热器13；四通阀14；压缩机15；膨胀阀16；调节阀17；储能回路21；储能装置22；辅助换热器23；泵24；外部供能装置25。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本技术宗旨的解释说明，不应视为对本技术的不当限制。
27.本技术实施例提供了一种热泵系统，请参阅图1至图3，其中，图1至图3中a表示的是室内侧，b表示的是室外侧，热泵系统包括热泵组件和储能组件。
28.热泵组件包括主回路11以及设置在主回路11上的室内换热器12和室外换热器13，热泵系统处于制热模式时，沿主回路11循环流动的制冷剂流入室内换热器12，在室内换热器12中冷凝放热以提高室内温度，流入室外换热器13吸热蒸发后回到压缩机15的吸气口，从而完成一个制热循环；热泵系统处于制冷模式时，制冷剂流入室外换热器13，在室外换热器13中冷凝放热，流入室内换热器12，从室内吸收热量后吸热蒸发后回到压缩机15的吸气口，从而完成一个制冷循环。
29.储能组件包括储能回路21、冷媒、储能装置22和辅助换热器23，储能装置22和辅助换热器23设置在储能回路21上，冷媒沿储能回路21循环流动，即能够与储能装置22和辅助换热器23进行热交换，也就是说，在实际应用中，储能组件可以根据需要通过辅助换热器23与室外空气进行热交换。
30.其中，冷媒的具体组分不做限制，示例性地，冷媒为盐水，一方面，盐水的凝固点较
低，更适用于低温环境，另一方面，盐水的换热效率较好。
31.沿室外空气的流动方向，辅助换热器23位于室外换热器13的上游，也就是说，室外空气先流经辅助换热器23以进行预热升温或者预冷降温，再流入室外换热器13，由此，提高了热泵系统的换热效率。
32.相关技术中，热泵系统在寒冷低温以及炎热高温等极端工况或者环境下，换热效率下降明显，甚至存在不能使用的情况，例如，一方面，热泵系统在寒冷低温工况下的蒸发温度较低，从而导致换热效率差和能耗高，且室外换热器易结霜，当室外换热器的表面发生结霜时，会导致室外换热器的换热能力下降，此时就需要为室外换热器进行除霜，进而导致供暖能力恶化；另一方面，热泵系统在炎热高温工况下冷凝温度较高，进而导致换热效率差、能耗高以及压缩机排气温度过高。
33.而本技术实施例的热泵系统，请参阅图1至图3，通过设置储能回路21，并在储能回路21上设置储能装置22和辅助换热器23，而沿室外空气的流动方向，辅助换热器23位于室外换热器13的上游，也就是说，室外空气先流经辅助换热器23，再流入室外换热器13，而储能回路21中循环流动的冷媒流入辅助换热器23，并与辅助换热器23进行热交换，由此，当室外空气流经辅助换热器23时，辅助换热器23能够与室外空气进行热换热，以对室外空气进行预热升温或者预冷降温，经过预热升温或者预冷降温的室外空气再流入室外换热器13，进而，提高了热泵系统的换热效率，本技术实施例的热泵系统尤其适用于寒冷低温以及炎热高温等极端工况或者环境下。
34.一实施例中，请参阅图1至图3，储能装置22设置在主回路11上，以使沿主回路11循环流动的至少部分制冷剂能够流经储能装置22，也就是说，通过制冷剂与储能组件进行热交换，进而通过储能回路21中循环流动的冷媒流入辅助换热器23，并与辅助换热器23进行热交换。
35.需要说明的是，流经储能装置22的制冷剂能够与冷媒直接进行热交换，也能够与储能装置22进行热交换，再通过储能装置22与冷媒进行热交换。
36.其中，可以通过不同的控制方法或者储能装置22的设置位置，以使沿主回路11循环流动的部分制冷剂流经储能装置22，或者全部制冷剂流经储能装置22。
37.示例性地，储能装置22包括储能箱和设置在储能箱中的储能介质，储能介质用于与流经储能装置22的制冷剂进行热交换并储能，也就是说，通过控制主回路11循环流动的至少部分制冷剂流入储能箱中，并与储能箱中的储能介质进行热交换，储能介质与制冷剂热交换后还能够储能，当冷媒流过储能箱时，与储能箱中的储能介质进行热交换。
38.其中，储能介质为水或者相变储能材料，可以理解的是，相变储能材料，或称为相变材料、相变储热材料，具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力，也就是说，在一定的温度范围内，相变材料可以在固态、液态、气态之间发生改变。
39.本技术实施例的相变材料可以是无机相变材料、有机相变材料或复合相变材料，其中，无机相变材料主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等；有机相变材料主要包括石蜡、醋酸和其他有机物，而复合相变材料既能有效克服单一的无机相变材料或有机相变材料存在的缺点，又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围。
40.一实施例中，储能装置22包括设置在储能箱中的换热盘管，换热盘管与主回路11连通，制冷剂流经换热盘管与储能介质进行热交换。
41.一实施例中，请参阅图1至图3，储能组件包括设置在储能回路21上的泵24，储能回路21为闭式循环，冷媒与储能箱中的储能介质进行热交换后，在泵24的作用下流入辅助换热器23，并与辅助换热器23进行热交换，由此，当室外空气流经辅助换热器23时，辅助换热器23能够与室外空气进行热交热，以对室外空气进行预热升温或者预冷降温。
42.请参阅图2，在制热模式下，储能装置22用于储热，室外空气流经辅助换热器23后升温，再流经室外换热器13后即可避免寒冷低温导致的换热差、频繁融霜等问题；在制冷模式下，储能装置22用于储冷，室外空气流经辅助换热器23后降温，再流经室外换热器13后即可避免炎热高温导致的换热差、能效低、压缩机15排气温度过高等问题。
43.热泵组件包括设置在主回路11上的四通阀14、压缩机15、膨胀阀16。
44.其中，四通阀14的第一端与压缩机15的排气口连通，四通阀14的第二端与室内换热器12连通，四通阀14的第三端与压缩机15的吸气口连通，四通阀14的第四端与室外换热器13连通，室内换热器12和室外换热器13之间的连接管道上设置有膨胀阀16；请参阅图2，热泵系统处于制热模式时，压缩机15排气口排出的高温高压制冷剂通过四通阀14流入室内换热器12，在室内换热器12中冷凝放热，以提高室内温度，随后经过膨胀阀16后流入室外换热器13吸热蒸发后回到压缩机15的吸气口，从而完成一个制热循环；请参阅图1，热泵系统处于制冷模式时，压缩机15排气口排出的高温高压制冷剂通过四通阀14流入室外换热器13，在室外换热器13中冷凝放热之后，经过膨胀阀16后流入室内换热器12，从室内吸收热量后吸热蒸发后回到压缩机15的吸气口，从而完成一个制冷循环。
45.一实施例中，请参阅图1至图3，储能装置22与室内换热器12并联设置在四通阀14和膨胀阀16之间。
46.其中，请参阅图2，在制热模式时，压缩机15的排气口排出的高温高压的制冷剂，经四通阀14后分为两路分别进入室内换热器12以及储能装置22，然后汇合后流入膨胀阀16，制冷剂经膨胀阀16后流入室外换热器13，制冷剂流出室外换热器13后经四通阀14流回到压缩机15的吸气口，室内空气经室内换热器12后送入室内循环；另外，由于部分高温高压的制冷剂流经储能装置22，由此，储能装置22箱中的储能介质能够与高温高压的制冷剂进行热交换并储热，从而，冷媒在储能箱中与储能介质进行热交换后流入辅助换热器23，由此，室外空气流经辅助换热器23后预热升温，经过预热升温的室外空气再流经室外换热器13即可避免寒冷低温导致的换热差、频繁融霜等问题。
47.请参阅图1，在制冷模式时，压缩机15排气口排出的高温高压制冷剂通过四通阀14流入室外换热器13，在室外换热器13中冷凝放热之后，经过膨胀阀16后分为两路分别进入室内换热器12以及储能装置22，然后汇合经四通阀14后流回到压缩机15的吸气口，室内空气经室内换热器12后送入室内循环；另外，由于部分制冷剂流经储能装置22，由此，储能装置22箱中的储能介质能够与制冷剂进行热交换并储冷，从而，冷媒在储能箱中与储能介质进行热交换后流入辅助换热器23，由此，室外空气流经辅助换热器23后预冷降温，经过预冷降温的室外空气再流经室外换热器13即可避免炎热高温导致的换热差、能效低、压缩机15排气温度过高等问题。
48.在一些实施例方式中，储能装置22与室内换热器12串联设置在主回路11上，例如储能装置22可以连通在室内换热器12与膨胀阀16之间的连接管路上，也可以连通在室内换热器12与四通阀14之间的连接管路上，此时，全部制冷剂均流经储能装置22，也就是说，可
以通过制冷剂在与室内换热器12换热之后流经储能装置22，储能介质与制冷剂进行热交换并储能，进而，通过辅助换热器23对室外空气进行预热升温或者预冷降温；也可以是制冷剂先流经储能装置22，储能介质与制冷剂进行热交换并储能后，制冷剂再流入室内换热器12进行热交换，进而，通过辅助换热器23对室外空气进行预热升温或者预冷降温。
49.为了控制制冷剂在储能装置22以及室内换热器12所在支路中的流量，热泵系统包括调节阀17，调节阀17可以用于调节流经室内换热器12或储能组件的制冷剂的流量，也可以同时调节流经室内换热器12或储能组件的制冷剂的流量，通过控制制冷剂在储能装置22以及室内换热器12所在支路中的流量，从而能够提高换热效率。
50.具体地，在炎热高温的工况下，热泵系统可以在主回路11启动时，通过调节阀17分流一部分制冷剂流经储能装置22，用于使储能介质降温储冷，或者在室内无需制冷时，通过调节阀17控制制冷剂全部流经储能装置22，用于使储能介质储冷(例如夜间)，从而达到用能和储能分离的目的；在寒冷低温的工况下，热泵系统可以在主回路11启动时，通过调节阀17分流一部分制冷剂流经储能装置22，用于使储能介质升温储热，或者在室内无需制热时、系统运行高效时，通过调节阀17控制制冷剂全部流经储能装置22，用于使储能介质储冷(例如午后)，从而达到用能和储能分离的目的，储能和用能时间分离，提升了热泵系统的柔性和可调节性。
51.一实施例中，请参阅图1至图3，热泵系统包括两个调节阀17，两个调节阀17的其中之一分别与膨胀阀16、室内换热器12的第一端以及储能装置22的第一端连通，两个调节阀17的其中另一分别与四通阀14、室内换热器12的第二端以及储能装置22的第二端连通，也就是说，储能装置22的两端分别通过两个调节阀17连通在主回路11上，储能装置22与室内换热器12并联。
52.可以理解的是，在制热模式时，请参阅图2，压缩机15的排气口排出的高温高压的制冷剂，流经四通阀14后经其中一个调节阀17控制，分为两路分别进入室内换热器12以及储能装置22，然后在另一个调节阀17处汇合后流入膨胀阀16；在制冷模式时，请参阅图1，压缩机15排气口排出的高温高压制冷剂通过四通阀14流入室外换热器13，在室外换热器13中冷凝放热之后，流经膨胀阀16后经其中一个调节阀17控制，分为两路分别进入室内换热器12以及储能装置22，然后在另一个调节阀17处汇合，经四通阀14后流回到压缩机15的吸气口。
53.在一些实施例方式中，主回路11具有并联设置的第一支路和第二支路，储能装置22设置在第一支路上，室内换热器12设置在第二支路上，第一支路和第二支路的其中之一设置有调节阀17，即通过控制第一支路和第二支路的其中一条支路的制冷剂的流量，以实现对辅助换热器23换热效率的控制，示例性地，第一支路上设置有调节阀17，即通过控制第一支路的制冷剂的流量，以实现对辅助换热器23换热效率的控制，可以理解的是，可以在储能装置22靠近膨胀阀16的一侧设置调节阀17，也可以在储能装置22靠近四通阀14的一侧设置调节阀17，还可以是在储能装置22的两侧均设置调节阀17。
54.在一些实施例方式中，主回路11具有并联设置的第一支路和第二支路，储能装置22设置在第一支路上，室内换热器12设置在第二支路上，第一支路和第二支路上均设置有调节阀17。
55.一实施例中，请参阅图3，储能组件包括外部供能装置25，外部供能装置25与制冷
剂联合使用，外部供能装置25用于与储能装置22或冷媒进行热交换，即外部供能装置25能够用于对储能装置22或冷媒进行加热或者制冷，也就是说，当外部供能装置25用于对储能装置22进行热交换时，使得储能装置22中的储能介质的温度得到升高或者降低，进而能够使得冷媒的温度得到升高或者降低，保证储能介质和冷媒具有合适的温度，可以理解的是，外部供能装置25也能够用于对冷媒直接进行热交换。
56.在一些实施例方式中，外部供能装置25与储能装置22和冷媒均能进行热交换。
57.外部供能装置25在此不做限制，例如可以是废热供能装置、太阳能供能装置、江湖水源供能装置等，以达到最大化利用免费、废弃资源，节约能源。
58.在一些实施例方式中，储能装置22与热泵组件独立设置，也就是说，储能装置22不设置在主回路11上，制冷剂不能流经储能装置22，储能组件通过设置外部供能装置25，外部供能装置25用于与储能装置22或冷媒进行热交换，可以理解的是，当外部供能装置25用于对储能装置22进行热交换时，使得储能装置22中的储能介质的温度得到升高或者降低，进而能够使得冷媒的温度得到升高或者降低，保证储能介质和冷媒具有合适的温度，可以理解的是，外部供能装置25也能够用于对冷媒直接进行热交换。
59.一实施例中，室外换热器13为多个，各室外换热器13均能与辅助换热器23进行换热，进而提高了换热效率，可以理解的是，辅助换热器23可以为一个，即一个辅助换热器23能够与各室外换热器13均进行换热；辅助换热器23也可以为多个，即多个辅助换热器23与各室外换热器13一一对应进行换热。
60.一实施例中，室内换热器12为多个，多个室内换热器12之间相互并联，即只要其中任何一个室内换热器12工作均可通过辅助换热器23对室外空气进行预热升温或者预冷降温。
61.一实施例中，热泵组件可以为连接多个室内机的一拖多的多联机系统。
62.本技术提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。
63.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本技术的保护范围之内。