CN100541054C - 复合空调设备 - Google Patents

Abstract

一种复合空调设备，其中具有空气热泵(10)，所述空气热泵(10)包括室外冷凝器(2)、压缩机(5)、蒸发器(7)和膨胀阀(6)，它们通过管道连接形成循环回路。所述循环回路中的蒸发器(7)中设有用于热交换的换热盘管(75)，换热盘管(75)连接室内风盘组(94)，由此形成制冷/制热系统。设有地下水集热器(1)。在第二蒸发器(4)中与水侧盘管(14)耦合的热交换盘管(18)的出入口分别通过管道与空气热泵(10)的循环回路相连接。在热泵(10)的循环回路中，设有五个二位三通换向阀，当五个二位三通换向阀处于第一位置时，系统进入制热工作状态；当五个二位三通换向阀处于第二位置时，系统进入制冷工作状态。

Description

复合空调设备

技术领域

本发明涉及一种复合空调设备，特别是涉及一种包括利用地热能源，以流体，如空气或水作为换热介质进行采暖或制冷的空调设备。

背景技术

目前，一些宾馆、饭店、写字楼、政府机关办公楼等大型建筑，夏季采用空气热泵进行制冷降温；冬季则用锅炉供热采暖。而燃煤、燃气、燃油锅炉燃烧时会产生大量废气，污染环境。如将已建成的制冷、供热系统进行彻底更换，采用崭新的本发明提供的各种利用地下普遍存在的冷热源进行采暖和降温的设备，如采用00123494.3号“井式液体冷热源系统”；00123495.1号“地热式液体冷热源系统”等，必然会浪费大量资金，延长工期，在改建过程中甚至停工停业，影响工作。

在现有技术中常见的用于宾馆、写字楼、饭店等降温的中央空调系统如图3所示，其中由置于室外散热/吸热器或凉水塔内的冷凝器2、压缩机5、蒸发器7和膨胀阀6通过管道连接形成制冷/制热回路，及和蒸发器7相耦合的散热盘管相连接的水泵90和室内风盘组94，当置于室外散热/吸热器或凉水塔内的冷凝器2作为散热器时，中央空调系统相对于室内风盘组94进行制冷。天气较冷时，空气热泵用于供暖效率低，当室外温度低于4℃时，不能工作，因而，冬季采暖时，则需将采暖锅炉98接入风盘组，用锅炉的热水或热气供暖。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺点，在基本不改变原有空气热泵和室内供热系统，只对采暖锅炉进行改造的情况下，提供一种复合空调设备。

本发明复合空调设备，其具有空气热泵，所述空气热泵包括室外冷凝器、压缩机、蒸发器和膨胀阀，它们通过管道连接形成循环回路，在所述循环回路中具有换热介质，所述循环回路中的蒸发器中设有用于热交换的换热盘管，换热盘管连接室内风盘组，设有地下水集热器，集热器通过供水管和回水管与水侧盘管相连，在第二蒸发器中与水侧盘管耦合的热交换盘管的出入口分别通过第一管道和第二管道与所述空气热泵的循环回路相连接，在热泵的回路中，设有五个二位三通换向阀，室外冷凝器的一个端口连通第三管道的一端，所述室外冷凝器的连接第三管道的另一端连通第一二位三通换向阀的第一端口，第一二位三通换向阀的第二端口连接第二管道的一端，所述连接第一二位三通换向阀的第二管道的另一端连接第二蒸发器中换热盘管的一个端口，第一二位三通换向阀的第三端口连接第四管道的一端，所述连接第一二位三通换向阀的第四管道的另一端连接第二二位三通换向阀的第一端口，第二二位三通换向阀的第二端口连接第五管道的一端，所述连接第二二位三通换向阀的第五管道的另一端与第六管道相接，第二二位三通阀的第三端口连接第七管道的一端，所述连接第二二位三通阀的第三端口的第七管道的另一端连接压缩机的出口端，压缩机的入口端连接第八管道的一端，第八管道的另一端连接第四二位三通换向阀的第二端口，第四二位三通换向阀的第一端口连接第九管道的一端，所述连接第四二位三通换向阀的第一端口的第九管道的另一端连通膨胀阀的一端和第十管道，第十管道的另一端连通第五二位三通换向阀的第三端口，第四二位三通换向阀的第三端口连通蒸发器中放热或吸热盘管的一端口，放热或吸热盘管的另一端口连通第五二位三通换向阀的第一端口，第五二位三通换向阀的第二端口连通第九管道二的一端，所述连接第五二位三通换向阀的第二端口的第十一管道的另一端连通第二二位三通换向阀的第三端口和第七管道，膨胀阀的另一端通过第六管道连通第三二位三通换向阀的第三端口，所述第三二位三通换向阀的第三端口还通过第五管道连通第二二位三通换向阀的第二端口，第三二位三通换向阀的第二端口通过第十二管道连通压缩机入口端和第四二位三通换向阀之间的第八管道，第三二位三通换向阀的第一端口通过第十三管道连通室外冷凝器的另一个端口，通过第一管道连通第三二位三通换向阀的第一端口和第二蒸发器中换热盘管的另一个端口，与第二蒸发器中换热盘管耦合的放热盘管的进水口连通供水管的一端，供水管的另一端连通地下水集热器中的潜水泵，放热盘管的出水口连通回水管的一端，回水管的另一端位于集热器的竖井内，当二位三通换向阀处于第一位置时，使通过管道相连通的集热器、第二蒸发器、压缩机、蒸发器、膨胀阀和室内风盘组构成的制热系统进入工作状态；当二位三通换向阀处于第二位置时，使通过管道相连通的室外冷凝器、压缩机、蒸发器、膨胀阀和室内风盘组构成的制冷系统进入工作状态。

本发明复合空调设备，其中与蒸发器中放热或吸热盘管耦合的换热盘管的一个端口通过第十四管道连通风盘组的第一端口，换热盘管的另一个端口通过第十五管道连接水泵的出口，水泵的入口通过第十六管道连接风盘组的第二端口。

本发明多热源空调设备，其中在压缩机和第二二位三通换向阀的第三端口之间的第七管道中串接热水器的加热盘管。

本发明提供的复合空调设备特别适用于已有的仅用于夏季降温的中央空调系统的改造。通过设置地下水集热器，利用地下水资源与原有的中央空调系统相结合，能够在冬季、寒冷地区，向需要的场合提供热能。而在夏季，依然采用原有中央空调系统进行制冷。本发明是通过在原有的中央空调系统中，安装多个二位三通换向阀门，使地下水集热器中的换热器中氟路侧串接到空气热泵的氟路中。在冬季，通过转换多个二位三通换向阀门与管路的接口，切断原中央空调系统中氟路的室外部分，接通地下水集热器中的换热器的氟路部分，从而使地下水集热器进入制热工作系统。

当通过地下水集热器中的潜水泵向地下水集热器中的水侧盘管提供具有低品位热能的地下水时，与其耦合的第二蒸发器中的含氟介质吸收热量蒸发，再经过压缩机压缩升温之后，在冷凝器中释放热量。在冷凝器中水侧管路中的水吸收热量，然后被输送到风盘组中释放热量，从而达到供暖目的。

下面通过结合附图进行描述，可以更加清楚、具体地理解本发明的详细内容。

附图说明

图1是本发明第一实施例的示意图；

图2是本发明第二实施例的示意图；

图3是现有技术中的中央空调系统的简化示意图。

具体实施方式

参照附图1，其中描绘了本发明提供的一种复合空调设备，其中具有空气热泵10，所述空气热泵10包括置于室外流体散热器内的冷凝器2、压缩机5、蒸发器7和膨胀阀6，它们通过管道连接形成制冷/制热回路。在制冷/制热回路中具有换热介质或制冷剂。设有地下水集热器1，集热器1通过供水管道11和回水管道12与第二蒸发器4相连。在第二蒸发器4中与水侧盘管14耦合的热交换盘管18的出入口分别通过管道23、24与流体热泵10的制冷/制热回路相连接。

如图1所示，在热泵10的制热回路中，设有五个二位三通换向阀30、40、50、60、70，当这五个二位三通换向阀30、40、50、60、70处于图1所示的第一位置时(图中涂黑的部分表示关闭的流道)，通过管道相连通的集热器1、第二蒸发器4、压缩机5、蒸发器7、膨胀阀6和室内风盘组94构成的制热系统处于工作状态。此时，蒸发器7作为冷凝器作用。

如图2所示，当二位三通换向阀30、40、50、60、70处于第二位置时，使通过管道相连通的冷凝器2、压缩机5、蒸发器7、膨胀阀6和室内风盘组94构成的制冷系统进入工作状态。

下面参照附图1和2详细描述本发明提供的复合空调设备的优选实施例。

在所述热泵10中，冷凝器2的一个端口21连通第三管道26一端，第三管道26的另一端连通第一二位三通换向阀30的第一端口31。第一二位三通换向阀30的第二端口32连接第二管道24的一端，第二管道24的另一端连接蒸发器4中换热盘管18的一个端口17。第一二位三通换向阀30的第三端口33连接第四管道35的一端，第四管道35的另一端连接第二二位三通换向阀40的第一端口41。第二二位三通换向阀40的第二端口42连接第五管道38的一端，第五管道38的另一端与第六管道36相接；第二二位三通阀40的第三端口43连接第七管道45的一端，第七管道45的另一端连接压缩机5的出口端，压缩机5的入口端连接第八管道48的一端，第八管道48的另一端连接第四二位三通换向阀60的第二端口62。第四二位三通换向阀60的第一端口61连接第九管道47的一端。第九管道47的另一端连通膨胀阀6的一端和第十管道37，第十管道37的另一端连通第五二位三通换向阀70的第三端口73。第四二位三通换向阀60的第三端口63连通冷凝器7中放热或吸热盘管65的一端口64。放热或吸热盘管65的另一端口66连通第五二位三通换向阀70的第一端口71。第五二位三通换向阀70的第二端口72连通第十一管道44的一端，第十一管道44的另一端连通第二二位三通换向阀40的第三端口43和第七管道45。膨胀阀6的另一端通过第六管道36连通第三二位三通换向阀50的第三端口53。所述第三二位三通换向阀50的第三端口53还通过管道38连通第二二位三通换向阀40的第二端口42。第三二位三通换向阀50的第二端口52通过第十二管道34连通压缩机5入口端和第四二位三通换向阀60之间的第八管道48。第三二位三通换向阀50的第一端口51通过第十三管道28连通冷凝器2的另一个端口22，通过第一管道23连通第三二位三通换向阀50的第一端口51和第二蒸发器4中换热盘管18的另一个端口19。与第二蒸发器4中换热盘管18耦合的放热盘管14的进水口15连通供水管11的一端，供水管11的另一端连通地下水集热器1中的潜水泵3。放热盘管14的出水口13连通回水管12的一端。回水管12的另一端位于集热器1的竖井内，将使用过的水通过竖井排入地下。

如图1和2所示，与蒸发器7中放热或吸热盘管65耦合的换热盘管75的一个端口76通过管道95连通至少一组风盘组94的第一端口96，换热盘管75的另一个端口74通过第十五管道97连接水泵90的一个端口。水泵90的另一个端口通过第十六管道93连接风盘组94的第二端口92。

如图2所示，在压缩机5和第二二位三通换向阀40的第三端口43之间的第七管道45中串接热水器80的加热盘管81。

下面参照图1描述本发明的第一实施例的运行过程。

根据图1所示本发明第一实施例的构造，其中五个二位三通换向阀30、40、50、60、70处于图1中所示的第一位置，此时，第一二位三通换向阀30的第一端口31关闭，第一二位三通换向阀30的第二端口32和第三端口33导通。第二二位三通换向阀40的第三端口43关闭，第二二位三通换向阀40的第一端口41和第二端口42导通。第四二位三通换向阀60的第二端口62关闭，第四二位三通换向阀60的第一端口61和第三端口63导通。第五二位三通换向阀70的第三端口73关闭，第五二位三通换向阀70的第一端口71和第二端口72导通。第三二位三通换向阀50的第三端口53关闭，第三二位三通换向阀50的第一端口51和第二端口52导通。设备进入制热工作状态。

此时空气热泵10中通过第二管道24和第一管道23与第二蒸发器4中的热交换盘管18连接的通道被导通，而室外冷凝器2的通道被关闭。开启集热器1中的潜水泵3，使地下水通过供水管11进入换热器4中的放热盘管14，地下水在放热盘管14中将其携带的热量释放给与放热盘管14耦合的吸热盘管18中的热介质，释放过热量的水通过回水管12返回地下水集热器1。在吸热盘管18中的热介质获得来自与其耦合的放热盘管14中的热量后，通过第一管道23进入第三二位三通换向阀50的第一端口51，经第三二位三通换向阀50的第二端口52，进入第十二管道34到达压缩机5的入口，通过压缩机5后热介质进一步提升热量，经过提升热量后的热介质进入第七管道45，由于连接第七管道45的第二二位三通换向阀40的第二端口42关闭，热介质进入第十一管道44，然后进入第五二位三通换向阀70的第二端口72，接着通过导通的第五二位三通换向阀70的第一端口71进入作冷凝器用的蒸发器7中的放热盘管65，热介质在此处冷凝放热，将携带的热量释放给与放热盘管65耦合的吸热盘管75。通过放热盘管65释放热量后的热介质进入第四二位三通换向阀60的第三端口63，再经过导通的第四二位三通换向阀60的第一端口61进入第九管道47，然后释放热量后的热介质通过膨胀阀6，通过膨胀阀6后的热介质进入第六管道36，由于第三二位三通换向阀50的第三端口53关闭，热介质仅沿第五管道38移动进入第二二位三通换向阀40的第二端口42，再经过导通的第二二位三通换向阀40的第一端口41，经过第四管道35，进入第一二位三通换向阀30的第三端口33，再经过导通的第一二位三通换向阀30的第二端口32，通过第二管道24进入第二蒸发器4的吸热盘管18，接着进入下一工作循环。

在吸热盘管75中获得热量的热介质，通常是水，通过第十四管道95进入风盘组94，向用户供暖。从风盘组94中排出的回水经第十六管道93和水泵90，再经过第十五管道97进入换热盘管75的另一个端口74，进入下一工作循环。

下面参照图2描述本发明的第二实施例的运行过程。

根据图2所示本发明第二实施例的构造，其中五个二位三通换向阀30、40、50、60、70处于图2中所示的第二位置，此时，第一二位三通换向阀30的第二端口32关闭，第一二位三通换向阀30的第一端口31和第三端口33导通。第二二位三通换向阀40的第二端口42关闭，第二二位三通换向阀40的第一端口41和第三端口43导通。第四二位三通换向阀60的第一端口61关闭，第四二位三通换向阀60的第二端口62和第四端口63导通。第五二位三通换向阀70的第二端口72关闭，第五二位三通换向阀70的第一端口71和第四端口73导通。第三二位三通换向阀50的第二端口52关闭，第三二位三通换向阀50的第一端口51和第三端口53导通。设备进入制冷工作状态。

此时流体热泵10中通过第二管道24和第一管道23与第二蒸发器4中的热交换盘管18连接的通道被关闭，而室外冷凝器2的通道被导通。此时本发明实施例的设备运行过程是来自风盘组94的热介质在水泵90的推动作用下通过换热盘管75，向与其耦合的吸热盘管65释放热量，释放热量后的热介质由端口76出来后，经第十四管道95返回换风盘组94，从而提供制冷，使室内温度降低。在吸热盘管65获取热量的热介质经第四二位三通换向阀60的第三端口63和导通的第四二位三通换向阀60的第二端口62，进入第八管道48，热介质从第八管道48进入压缩机5，热介质通过压缩机5提升温度，随后进入与第七管道45串接的热水器80中的加热盘管81，向热水器80中的水释放热量。然后，通过第七管道45进入第二二位三通换向阀40的第三端口43和导通的第二二位三通换向阀40的第一端口41，再经过第四管道35进入第一二位三通换向阀30的第三端口33和导通的第一二位三通换向阀30的第一端口31。热介质流出第一二位三通换向阀30的第一端口31后，由管道26经过端口21进入室外冷凝器2，热介质在此处通过空气或水释放热量，释放热量后的热介质再通过第十三管道28、第六管道36、第十管道37依次通过第三二位三通换向阀50、膨胀阀6和第五二位三通换向阀70返回吸热盘管65，进入下一工作循环。

上面所述实施例是对本发明进行说明，并非对本发明进行限定。本发明要求保护的构思和范围，都记载在本发明的权利要求书中。

Claims (3)

1.一种复合空调设备，其具有空气热泵(10)，所述空气热泵(10)包括室外冷凝器(2)、压缩机(5)、蒸发器(7)和膨胀阀(6)，它们通过管道连接形成循环回路，在所述循环回路中具有换热介质，所述循环回路中的蒸发器(7)中设有用于热交换的换热盘管(75)，换热盘管(75)连接室内风盘组(94)，其特征是：设有地下水集热器(1)，集热器(1)通过供水管(11)和回水管(12)与水侧盘管(14)相连，在第二蒸发器(4)中与水侧盘管(14)耦合的热交换盘管(18)的出入口分别通过第一管道(23)和第二管道(24)与所述空气热泵(10)的循环回路相连接，在热泵(10)的回路中，设有五个二位三通换向阀(30、40、50、60、70)，室外冷凝器(2)的一个端口(21)连通第三管道(26)一端，所述室外冷凝器(2)的连接第三管道(26)的另一端连通第一二位三通换向阀(30)的第一端口(31)，第一二位三通换向阀(30)的第二端口(32)连接第二管道(24)的一端，所述连接第一二位三通换向阀(30)的第二管道(24)的另一端连接第二蒸发器(4)中换热盘管(18)的一个端口(17)，第一二位三通换向阀(30)的第三端口(33)连接第四管道(35)的一端，所述连接第一二位三通换向阀(30)的第四管道(35)的另一端连接第二二位三通换向阀(40)的第一端口(41)，第二二位三通换向阀(40)的第二端口(42)连接第五管道(38)的一端，所述连接第二二位三通换向阀(40)的第五管道(38)的另一端与第六管道(36)相接，第二二位三通阀(40)的第三端口(43)连接第七管道(45)的一端，所述连接第二二位三通阀(40)的第三端口(43)的第七管道(45)的另一端连接压缩机(5)的出口端，压缩机(5)的入口端连接第八管道(48)的一端，第八管道(48)的另一端连接第四二位三通换向阀(60)的第二端口(62)，第四二位三通换向阀(60)的第一端口(61)连接第九管道(47)的一端，所述连接第四二位三通换向阀(60)的第一端口(61)的第九管道(47)的另一端连通膨胀阀(6)的一端和第十管道(37)，第十管道(37)的另一端连通第五二位三通换向阀(70)的第三端口(73)，第四二位三通换向阀(60)的第三端口(63)连通蒸发器(7)中放热或吸热盘管(65)的一端口(64)，放热或吸热盘管(65)的另一端口(66)连通第五二位三通换向阀(70)的第一端口(71)，第五二位三通换向阀(70)的第二端口(72)连通第十一管道(44)的一端，所述连接第五二位三通换向阀(70)的第二端口(72)的第十一管道(44)的另一端连通第二二位三通换向阀(40)的第三端口(43)和第七管道(45)，膨胀阀(6)的另一端通过第六管道(36)连通第三二位三通换向阀(50)的第三端口(53)，所述第三二位三通换向阀(50)的第三端口(53)还通过第五管道(38)连通第二二位三通换向阀(40)的第二端口(42)，第三二位三通换向阀(50)的第二端口(52)通过第十二管道(34)连通压缩机(5)入口端和第四二位三通换向阀(60)之间的第八管道(48)，第三二位三通换向阀(50)的第一端口(51)通过第十三管道(28)连通室外冷凝器(2)的另一个端口(22)，通过第一管道(23)连通第三二位三通换向阀(50)的第一端口(51)和第二蒸发器(4)中换热盘管(18)的另一个端口(19)，与第二蒸发器(4)中换热盘管(18)耦合的放热盘管(14)的进水口(15)连通供水管(11)的一端，供水管(11)的另一端连通地下水集热器(1)中的潜水泵(3)，放热盘管(14)的出水口(13)连通回水管(12)的一端，回水管(12)的另一端位于集热器(1)的竖井内，当二位三通换向阀(30、40、50、60、70)处于第一位置时，使通过管道相连通的集热器(1)、第二蒸发器(4)、压缩机(5)、蒸发器(7)、膨胀阀(6)和室内风盘组(94)构成的制热系统进入工作状态；当二位三通换向阀(30、40、50、60、70)处于第二位置时，使通过管道相连通的室外冷凝器(2)、压缩机(5)、蒸发器(7)、膨胀阀(6)和室内风盘组(94)构成的制冷系统进入工作状态。

2.按照权利要求1所述的复合空调设备，其特征是：与蒸发器(7)中放热或吸热盘管(65)耦合的换热盘管(75)的一个端口(76)通过第十四管道(95)连通风盘组(94)的第一端口(96)，换热盘管(75)的另一个端口(74)通过第十五管道(97)连接水泵(90)的出口，水泵(90)的入口通过第十六管道(93)连接风盘组(94)的第二端口(92)。

3.按照权利要求1或2所述的多热源空调设备，其特征是：在压缩机(5)和第二二位三通换向阀(40)的第三端口(43)之间的第七管道(45)中串接热水器(80)的加热盘管(81)。

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