CN100348906C

CN100348906C - 采暖/空调+热水机

Info

Publication number: CN100348906C
Application number: CNB2004100389641A
Authority: CN
Inventors: 侴乔力; 马春青; 曲忠斌; 王峰
Original assignee: DALIAN BINGSHAN GROUP Co Ltd
Current assignee: DALIAN BINGSHAN GROUP Co Ltd
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2024-05-10
Also published as: CN1570482A

Abstract

一种成本简化40%的采暖/空调+热水机：具有制冷/热泵-空调+热水循环、气-水热泵热水循环、气-水热泵采暖循环、二级热泵采暖/热水循环、水-水热泵采暖循环5种优化功能，以小温差、直接换热方式制备热水；电子膨胀阀调节使-7℃时的制热衰减率由62%提高到75%；调低采暖、热水循环水温上限，实现-7℃以下环境的热泵制热；借用热水箱上水口及汇流三通阀实现上水与泵后定压，从而既节省成本，又提高系统可靠性。

Description

采暖/空调+热水机

(一)技术领域

本发明涉及一种采暖/空调+热水机。

(二)背景技术

所公布的中国发明专利“二级水环复合热泵驱动的采暖空调热水系统”(专利申请号：02104844.4)，由“户”字形水系统与复合热泵回路相连构成；通过太阳空气电热三能源互补，实现采暖空调热水三功能综合利用；载热/蓄热合二为一省略换热环节，融霜热/功损失小，加热热容损耗为0.5％，系统平均供热系数提高18％；4种优化运行技术使其全年运行；优化设置蓄热温度及双级热泵压比，使其适应环境温度-30～+43℃；运行20年初投资+运行费比现有技术降低20～45％。然而该系统在实际运行中存在下列问题：

1、需设7只电动阀的水环路及其控制较复杂；

2、对于无须严寒采暖的广大南方地区，二级热泵所需蓄热水箱将多余。

(三)发明内容

本发明的目的是要综合二级水环复合热泵驱动的采暖空调热水系统的优点，改进其不足之处，提供一种技术上更简捷的采暖/空调+热水机。

本发明采用的技术方案，即采暖/空调+热水机，其包括：压缩机；高压开关；四通换向阀；空气蒸发/冷凝器；止回阀；干燥过滤器；膨胀装置；蒸发/冷凝器；消音器；气液分离器；低压开关；三通阀组；循环泵；逆止阀；风机盘管；热水箱；排水阀；电热器；排气阀；过滤器；高压储液器；辅助蒸发/冷凝器；辅助循环泵；双向电磁阀；功能三通；出口三通；进口三通；盘管三通。

按照附图1所示的采暖/空调+热水机：其由压缩机、高压开关、四通换向阀、空气蒸发/冷凝器、双向电磁阀、止回阀、干燥过滤器、膨胀装置、止回阀、蒸发/冷凝器冷媒侧、消音器、四通换向阀、气液分离器、低压开关、压缩机，组成气-水热泵回路；

辅助蒸发/冷凝器冷媒侧通过双向电磁阀及三通与空气蒸发/冷凝器并联，以形成水-水热泵支路；

蒸发/冷凝器载冷剂侧出口通过出口管道连接排气阀、功能三通，而进口管道连接三通阀组、循环泵、逆止阀、蒸发/冷凝器载冷剂侧进口，形成风机盘管/热水箱供冷/热支路；

辅助蒸发/冷凝器载冷剂侧出口通过管道连接排气阀、辅助循环泵、逆止阀、出口三通，而进口三通通过管道连接辅助蒸发/冷凝器载冷剂侧进口，形成热水箱供热支路；

功能三通通过管道连接风机盘管、过滤器、三通阀组，形成风机盘管支路；

功能三通通过管道连接出口三通、热水箱、过滤器、进口三通、三通阀组，形成热水箱支路；

热水箱的上水管通过过滤器、逆止阀、排水阀，形成补水、定压支路。

膨胀装置是电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管、节流孔板，或其间的相互并联结构。

热水箱的入口管设置盘管三通，热水箱的出口管处过滤器之后设置三通阀组，并在盘管三通与该三通阀组之间连接复合能源盘管，该复合能源盘管是太阳能集热管、水源热盘管、地源热盘管。

止回阀和干燥过滤器之间接入高压储液器。

三通阀组是1只三通阀，或由2只二通阀及1只三通相连接组成。

在风机盘管的盘管与出风口之间设置用于辅助加热空气的电热器。

蒸发/冷凝器和辅助蒸发/冷凝器是壳管式换热器、板式换热器、板翅式换热器、套管式换热器、盘管式换热器的冷媒-载冷剂换热器。

载冷剂是水、乙二醇溶液、盐水、三氯乙稀溶液、防冻液。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、水环路只需2只电动阀，无需蓄热水箱；冷媒回路只需2只电磁阀和1台压缩机，无需中间冷却器或蒸发冷凝器；从而使系统初投资减小，控制简化；

2、夏季、春秋、冬季、严寒分别采用：制冷/热泵-空调+热水循环、气-水热泵热水循环、气-水热泵采暖循环、二级热泵采暖/热水循环、水-水热泵采暖循环5种优化运行技术来满足采暖、空调、热水功能需求，使其实现全年运行，且运行效率始终最高，其运行20年初投资+运行费比空调+集热器或空调+电热器系统降低21.4～43.6％；

3、斧底添薪：如果采用电子膨胀阀变流量调节，就可比热力膨胀阀+毛细管自适应调节，在-7℃时的制热衰减率由62％提高到75％；

4、二级热泵：从控制程序上调低-7℃以下的采暖、热水循环上限水温，使其运行于-7℃至-15℃环境，实现热泵严寒制热，其余热量由风盘出口的电辅热提供；而此时风水分体机已必须停机，完全由电热炉及其专用循环泵带动风盘采暖；

5、小温差与直接换热：热泵制备热水时借用空调机的主循环泵和主换热器，从而确保在热水制热量增大50％的前提下，通过大幅提高循环流速维持小温差与直接换热，以获得更高热水制热系数；

6、直流热水：小温差与直接换热技术使得热水的供应有条件采取直流方式，从而把大容量的电热水器简化为小容量的热水箱；

7、上水与泵后定压：借用热水箱的上水口及系统中空调与热水相切换的汇流三通阀，实现上水与泵后定压，从而既节省了空调机的减压阀、流量开关、膨胀罐，又使整个系统的最高压力点不超过上水压力，提高系统可靠性；

8、一箭三雕：蓄热水箱在有上水时兼具膨胀水箱功能，在无上水时兼具高位水箱功能。

本发明全面耦合空调与热水系统的设置，根除多余功能，七项技术特征使其在现有技术基础上全面提升，其空调采购成本比现有风水式空调简化23％，热水箱销售成本比电热水器简化88％，空调与热水系统的销售成本共计简化40％，从而完成空调与热水系统的成本革命，适应残酷市场竞争。

(四)附图说明

附图1为本发明的系统流程图；

附图2为本发明中三通阀组12的示意图。

(五)具体实施方式

本发明的工作原理结合附图1说明如下：

1、气-水热泵采暖循环：压缩机1启动，以驱动冷媒流经高压开关2、四通换向阀3、消音器9、蒸发/冷凝器8冷媒侧、止回阀5、干燥过滤器6、电子膨胀阀7、止回阀5、双向电磁阀24、空气蒸发/冷凝器4、四通换向阀3、气液分离器10、低压开关11、压缩机1，构成气-水热泵循环；以把空气蒸发/冷凝器4中采集的低位空气热能泵至蒸发/冷凝器8内。循环泵13预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀14、蒸发/冷凝器8载冷剂侧、排气阀19、功能三通25、风机盘管15、过滤器20、三通阀组12、循环泵13，构成采暖循环，以把蒸发/冷凝器8内的高位冷凝放热输送给风机盘管15系统。

2、制冷-空调循环：压缩机1启动，以驱动冷媒流经高压开关2、四通换向阀3、空气蒸发/冷凝器4、双向电磁阀24、止回阀5、干燥过滤器6、电子膨胀阀7、止回阀5、蒸发/冷凝器8冷媒侧、消音器9、四通换向阀3、气液分离器10、低压开关11、压缩机1，构成制冷循环，以把蒸发/冷凝器8中提取的低位室内空气热能泵至空气蒸发/冷凝器4中，向环境空气释放。循环泵13预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀14、蒸发/冷凝器8载冷剂侧、排气阀19、功能三通25、风机盘管15、过滤器20、三通阀组12、循环泵13，构成空调循环，以把蒸发/冷凝器8内的蒸发冷量输送给风机盘管15系统。

3、气-水热泵热水循环：压缩机1启动，以驱动冷媒流经高压开关2、四通换向阀3、消音器9、蒸发/冷凝器8冷媒侧、止回阀5、干燥过滤器6、电子膨胀阀7、止回阀5、双向电磁阀24、空气蒸发/冷凝器4、四通换向阀3、气液分离器10、低压开关11、压缩机1，构成气-水热泵循环；以把空气蒸发/冷凝器4中采集的低位空气热能泵至蒸发/冷凝器8内。循环泵13预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀14、蒸发/冷凝器8载冷剂侧、排气阀19、功能三通25、出口三通26、热水箱16、过滤器20、进口三通27、三通阀组12、循环泵13，构成热水循环，以把蒸发/冷凝器8内的高位冷凝放热输送给热水箱16。

4、制冷/热泵-空调+热水循环：压缩机1启动，以驱动冷媒流经高压开关2、四通换向阀3、辅助蒸发/冷凝器22冷媒侧、双向电磁阀24、止回阀5、干燥过滤器6、电子膨胀阀7、止回阀5、蒸发/冷凝器8冷媒侧、消音器9、四通换向阀3、气液分离器10、低压开关11、压缩机1，构成制冷/热泵循环，以把蒸发/冷凝器8中提取的低位室内空气热能泵至辅助蒸发/冷凝器22中，向循环热水释放。循环泵13预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀14、蒸发/冷凝器8载冷剂侧、排气阀19、功能三通25、风机盘管15、过滤器20、三通阀组12、循环泵13，构成空调循环，以把蒸发/冷凝器8内的蒸发冷量输送给风机盘管15系统。辅助循环泵23预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀14、出口三通26、热水箱16、过滤器20、进口三通27、辅助蒸发/冷凝器22载冷剂侧、排气阀19、辅助循环泵23，构成热水循环，以把辅助蒸发/冷凝器22内的高位冷凝放热输送给热水箱16。

5、水-水热泵采暖循环：压缩机1启动，以驱动冷媒流经高压开关2、四通换向阀3、消音器9、蒸发/冷凝器8冷媒侧、止回阀5、干燥过滤器6、电子膨胀阀7、止回阀5、双向电磁阀24、辅助蒸发/冷凝器22冷媒侧、四通换向阀3、气液分离器10、低压开关11、压缩机1，构成水-水热泵循环；以把辅助蒸发/冷凝器22中采集的低位水源热能泵至蒸发/冷凝器8内。循环泵13预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀14、蒸发/冷凝器8载冷剂侧、排气阀19、功能三通25、风机盘管15、过滤器20、三通阀组12、循环泵13，构成采暖循环，以把蒸发/冷凝器8内的高位冷凝放热输送给风机盘管15系统。辅助循环泵23预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀14、出口三通26、盘管三通28、复合能源盘管、三通阀组12、进口三通27、辅助蒸发/冷凝器22载冷剂侧、排气阀19、辅助循环泵23，构成采热循环，以把复合能源盘管内的采热输送给辅助蒸发/冷凝器22。

6、制冷-融霜循环：压缩机1启动，以驱动冷媒流经高压开关2、四通换向阀3、空气蒸发/冷凝器4、双向电磁阀24、止回阀5、干燥过滤器6、电子膨胀阀7、止回阀5、蒸发/冷凝器8冷媒侧、消音器9、四通换向阀3、气液分离器10、低压开关11、压缩机1，构成制冷-融霜循环，以把蒸发/冷凝器8中提取的风机盘管15热能泵至空气蒸发/冷凝器4中以融霜。循环泵13预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀14、蒸发/冷凝器8载冷剂侧、排气阀19、功能三通25、风机盘管15、过滤器20、三通阀组12、循环泵13，构成采热循环，以把风机盘管15内的热量输送给蒸发/冷凝器8。

本发明提出的采暖/空调+热水机的实施例如附图1所示，现说明如下：按照附图1所示的采暖/空调+热水机，其由电功率4.0kW的全封闭涡旋式压缩机1通过直径20mm铜管顺次连接高压开关2、四通换向阀3、铜管套铝翅片式/换热面积40m²的空气蒸发/冷凝器4中R22的直径20mm进口，其直径10mm出口再通过铜管顺次连接双向电磁阀24、止回阀5、干燥过滤器6、电子膨胀阀7、止回阀5、换热面积1.5m²的板式蒸发/冷凝器8的R22进口，其直径20mm出口再通过铜管顺次连接消音器9、四通换向阀3、气液分离器10、低压开关11、压缩机1，组成气-水热泵回路；换热面积1.5m²的板式辅助蒸发/冷凝器22的R22侧直径10mm出口铜管通过双向电磁阀24及三通与空气蒸发/冷凝器4并联，以形成水-水热泵支路；板式蒸发/冷凝器8载冷剂侧出口通过直径25mm出口钢管连接排气阀19、功能三通25，而进口直径25mm钢管连接三通阀12、流量3m³/h、扬程14mH₂O的循环泵13、逆止阀14、板式蒸发/冷凝器8载冷剂侧进口，形成风机盘管15/热水箱16供冷/热支路；板式辅助蒸发/冷凝器22载冷剂侧出口通过直径25mm钢管连接排气阀19、流量3m³/h、扬程14mH₂O的辅助循环泵23、逆止阀14、出口三通26，而进口三通27通过直径25mm钢管连接板式辅助蒸发/冷凝器22载冷剂侧进口，形成热水箱16供热支路；功能三通25通过直径25mm钢管并联连接5台全热冷量3.7kW/供热量6.3kW的风机盘管15、过滤器20、三通阀12，形成风机盘管15支路；功能三通25通过直径25mm钢管连接出口三通26、1台厚1.2mm不锈钢板制成/直径300mm/长800mm的热水箱16、过滤器20、进口三通27、三通阀12，形成热水箱16支路；热水箱的直径15mm上水钢管通过过滤器20、逆止阀14、排水阀17，形成补水、定压支路。热水箱16的入口管设置盘管三通28，其出口管处过滤器20之后设置三通阀12，并在盘管三通28与三通阀12之间连接水源热盘管。止回阀5和干燥过滤器6之间接入3升高压储液器21。在风机盘管15的盘管与出风口之间设置用于辅助加热空气的3.7kW电热器18。载冷剂是水。

本发明实施例在日平均环境气温7℃的气象条件下，循环供水温度45℃时，可实现采暖/热水制热功率13.9kW，热泵供热系数2.99，总输入电功率4.65kW，距离机组1m处运行噪音59dB，运行重量145kg；在日平均环境气温35℃的气象条件下，循环供水温度7℃时，可实现空调制冷功率12.0kW，热水供热功率15.5kW；此时热水循环供水温度45℃时，冷/热联供系数6.21，总输入电功率4.43kW；平均环境水温15℃的水文条件下，循环供水温度45℃时，可实现采暖制热功率15.7kW，热泵供热系数4.32。

Claims

1、一种采暖/空调+热水机，其由压缩机(1)；高压开关(2)；四通换向阀(3)；空气蒸发/冷凝器(4)；止回阀(5)；干燥过滤器(6)；膨胀装置(7)；蒸发/冷凝器(8)；消音器(9)；气液分离器(10)；低压开关(11)；三通阀组(12)；循环泵(13)；逆止阀(14)；风机盘管(15)；热水箱(16)；排水阀(17)；电热器(18)；排气阀(19)；过滤器(20)；高压储液器(21)；辅助蒸发/冷凝器(22)；辅助循环泵(23)；双向电磁阀(24)；功能三通(25)；出口三通(26)；进口三通(27)；盘管三通(28)组成，其特征在于：压缩机(1)、高压开关(2)、四通换向阀(3)、空气蒸发/冷凝器(4)、双向电磁阀(24)、止回阀(5)、干燥过滤器(6)、膨胀装置(7)、止回阀(5)、蒸发/冷凝器(8)冷媒侧、消音器(9)、四通换向阀(3)、气液分离器(10)、低压开关(11)、压缩机(1)，组成气-水热泵回路；辅助蒸发/冷凝器(22)冷媒侧通过双向电磁阀(24)及三通与空气蒸发/冷凝器(4)并联，以形成水-水热泵支路；蒸发/冷凝器(8)载冷剂侧出口通过出口管道连接排气阀(19)、功能三通(25)，而进口管道连接三通阀组(12)、循环泵(13)、逆止阀(14)、蒸发/冷凝器(8)载冷剂侧进口，形成风机盘管(15)/热水箱(16)供冷/热支路；辅助蒸发/冷凝器(22)载冷剂侧出口通过管道连接排气阀(19)、辅助循环泵(23)、逆止阀(14)、出口三通(26)，而进口三通(27)通过管道连接辅助蒸发/冷凝器(22)载冷剂侧进口，形成热水箱(16)供热支路；功能三通(25)通过管道连接风机盘管(15)、过滤器(20)、三通阀组(12)，形成风机盘管(15)支路；功能三通(25)通过管道连接出口三通(26)、热水箱(16)、过滤器(20)、进口三通(27)、三通阀组(12)，形成热水箱(16)支路；热水箱的上水管通过过滤器(20)、逆止阀(14)、排水阀(17)，形成补水、定压支路。

2、按照权利要求1所述的采暖/空调+热水机，其特征在于：膨胀装置(7)是电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管、节流孔板，或其间的相互并联结构。

3、按照权利要求1所述的采暖/空调+热水机，其特征在于：热水箱(16)的入口管设置盘管三通(28)，热水箱(16)的出口管处过滤器(20)之后设置三通阀组(12)，并在该三通与该三通阀组(12)之间连接复合能源盘管，该复合能源盘管是太阳能集热管、水源热盘管、地源热盘管。

4、按照权利要求1所述的采暖/空调+热水机，其特征在于：止回阀(5)和干燥过滤器(6)之间接入高压储液器(21)。

5、按照权利要求1所述的采暖/空调+热水机，其特征在于：三通阀组(12)是1只三通阀，或由2只二通阀及1只三通相连接组成。

6、按照权利要求1所述的采暖/空调+热水机，其特征在于：在风机盘管(15)的盘管与出风口之间设置用于辅助加热空气的电热器(18)。

7、按照权利要求1所述的采暖/空调+热水机，其特征在于：蒸发/冷凝器(8)和辅助蒸发/冷凝器(22)是壳管式换热器、板式换热器、板翅式换热器、套管式换热器、盘管式换热器的冷媒-载冷剂换热器。

8、按照权利要求1所述的采暖/空调+热水机，其特征在于：载冷剂是水、乙二醇溶液、盐水、三氯乙稀溶液、防冻液。