CN101000182A - 一种燃气热泵空调装置及其运行控制方法 - Google Patents

一种燃气热泵空调装置及其运行控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃气热泵空调装置及其运行控制方法，它主要由一拖多制冷系统、余热回收系统和新风系统耦合而成，在冬季供热模式下，余热回收系统中的热水热交换器(21)与室外换热器(17)的串联，使得系统在寒冷天气条件下无需除霜；排烟换热器(24)对压缩机排气的再热和对气液分离器(4)的改装，有效地控制了压缩机的吸气状态，提高了压缩机的运行效率；从发动机缸套散热回收的余热与室外新风之间的换热，在不增加热泵空调系统额外能耗的条件下，提高了室内空气品质。本发明体现了节能、环保和舒适的空调理念。

Description

一种燃气热泵空调装置及其运行控制方法
技术领域
本发明涉及一种多台机组型的燃气热泵空调装置及其运行控制方法，属于空气调节器制造的技术领域。
背景技术
随着制冷空调设备的广泛应用和人民生活水平的提高，空调系统能耗、室内空气品质以及空调环境污染问题引起了当前社会界的普遍关注。因此，提出节能、环保和舒适的制冷空调方法是制冷领域内在新形势下的迫切要求。一拖多制冷系统通过向空调房间输送制冷剂实现制热或制冷，空气在空调房间内循环流动，没有额外的新风输入，室内空气品质差，一拖多空调系统若向房间输入一定量的新风，则需要额外的功耗，从而影响了空调系统的整体性能；在燃气热泵空调系统中，需要回收发动机缸套散热和排烟余热，如何更好的利用这部分余热，是燃气热泵研究课题中的一个热点问题。
发明内容
本发明提供的一拖多燃气热泵空调装置及其运行控制方法，通过回收发动机缸套散热和排烟废热，有效提高空调器的制热效果，即使在寒冷的气候条件下，无需对室外蒸发器除霜，也无需考虑室外蒸发器出口的制冷剂状态。
本发明的技术方案如下：一种燃气热泵空调装置，它由燃气发动机、压缩机、四通阀、室外换热器、节流装置、室内换热器、气液分离器通过循环管路连接，它还设有热水换热器，所述热水换热器的工作介质为燃气发动机缸套冷却水，它另外设有热交换器，所述热交换器的制冷剂通道两端分别通过控制阀与四通阀的一个端口以及室外换热器的制冷剂通道相连，所述热水换热器的热水出口分为两个支路，其中一支路通过控制阀与室外换热器的进水管相连，另一支路通过控制阀与热交换器的水通道相连，两路汇合后通过循环泵与热水换热器的回水管相连。
它还包括风机和新风换热器，新风换热器的新风通道分别与风机出口和室内相通；所述的热水换热器的热水出口还设有第三支路，第三支路通过控制阀与新风换热器工作介质流道相连，新风换热器工作介质流道出口与前述两支路汇合相连。
它还设有排烟换热器，排烟换热器的工作介质通道与燃气发动机排烟管道相通；所述四通阀的另一端口与三通阀一端相通，三通阀的另外两端分别与排烟换热器的制冷剂通道进口、室内换热器的制冷剂通道进口相连，排烟换热器的制冷剂通道进口通过控制阀与室内换热器的制冷剂通道进口相连。
所述气液分离器的制冷剂通道一端与四通阀的第三端口相通，另一端与压缩机的吸气口相通，所述热水换热器的回水管通过控制阀与气液分离器的进、出液端相连。
燃气热泵空调装置的运行控制方法，在冬季供热模式下，当室外环境温度低于-4℃时，通过调控各控制阀的关闭或开启度，使室外换热器与热交换器的制冷剂流道相串联，热交换器的水通道与热水换热器的热水出口相通，对室外换热器内制冷剂进一步蒸发；当室外环境温度高于-4℃时，通过调控各控制阀的关闭或开启度，使室外换热器制冷剂通道与直接与四通阀的一个端口相连，制冷剂直接回到压缩机内。
所述气液分离器通过控制阀与热水换热器的回水管相连，在冬季供热模式下，当室外环境温度低于-4℃时，通过调控各控制阀的关闭或开启度，使热水换热器的回水管与气液分离器的进、出液端相通，进一步蒸发流经气液分离器的制冷剂。
将四通阀的出端与排烟换热器的制冷剂通道相连，在冬季供热模式下，通过调控各控制阀的关闭或开启度，使压缩机制冷通道与排烟换热器制冷剂通道相通，制冷剂与燃气发动机的废烟换热后，再流入室内换热器。
所述空调增设有风机和新风换热器，在冬季供热模式下，通过调控各控制阀的关闭或开启度，使热水换热器的热水出口与新风换热器的工作介质流道相通，对进入室内的新风进行加热。
本发明的有益效果是：在制热模式下，通过余热回收系统回收发动机缸套散热和排烟废热，并将余热回收、一拖多制冷系统和新风系统耦合成一个有机整体，实现了系统余热的高效利用。
在制热模式下，将从发动机缸套回收的余热加热室外的新风，在不增加热泵空调额外能耗的条件下，改善了空调房间的室内空气品质。
室外蒸发器与热交换器的串联，使得装置即使在寒冷的气候条件下，无需对室外蒸发器除霜，也无需考虑室外蒸发器出口的制冷剂状态。
在制热模式下，对气液分离器的改装，有效地控制了压缩机吸气状态，且排烟换热器对压缩机排气的再热，在室内负荷一定的条件下，减小了压缩机的排气温度、排气压力和负荷，从而提高了压缩机的效率。
附图说明
图1是本发明空调装置的结构示意图
图中：1、燃气发动机，2、连轴器，3、压缩机，4、气液分离器，5、截止阀，6、流量控制阀，7、泵，8、四通阀，9、单向阀，10、电子膨胀阀，11、过滤器，12、截止阀，13、截止阀，14、截止阀，15、热交换器，16、三通阀，17、室外换热器，18、流量控制阀，19、流量控制阀，20、截止阀，21、热水换热器，22、三通阀，23、截止阀，24、排烟换热器，25、泵，26、室内换热器，27、新风换热器，28、新风过滤器，29、风机。
具体实施方式
参照图1，本发明是一种变制冷剂流量的多台机组型的燃气热泵空调装置，该装置分为室内机组、室外机组及室外新风机组，主要由一拖多制冷系统、余热回收系统和新风系统组成。
一拖多制冷系统：燃气发动机1与压缩机3通过连轴器2相连，压缩机3排气管与四通阀8的端口A管道接通，四通阀8的端口B管道分为两路，分别与截止阀14和三通阀16相连，三通阀16另外两路管道分别与热交换器15和室外换热器17相连，四通阀8的端口C管道与气液分离器4接通，气液分离器4的另一端与压缩机3的吸气口接通，四通阀8的端口D管道与三通阀22相连，三通阀22另外两路管道分别与排烟换热24和室内换热器26一端相通，室内换热器26的另外一端与由单向阀9、干燥器11和电子膨胀阀10组成的黑匣子装置一端相通，黑匣子装置的另一端与室外换热器17另一端相通。
余热回收系统分为水循环系统和排烟换热系统。水循环系统：热水换热器21出水管分为三路，第一路与截止阀20一端相连，第二路与流量控制阀18一端相连，第三路与流量控制阀19一端相连，截止阀20的另一端与室外换热器17进水管相连，室外换热器17出水管与截止阀13一端相连，流量控制阀18另一端与热交换器15进水管相连，流量控制阀19另一端与新风换热器27进水管相通，新风换热器27出水管与热交换器15出水管合并成一路与截止阀12一端相连，截止阀12的另一端与截止阀13的另一端合并成一路与泵7入口相连，泵7的出口与热水换热器21的进水管相通；流量控制阀6一端与泵7的出水管相通，流量控制阀6的另一端与气液分离器4的进水管相连，气液分离器4的出水管与截止阀5的一端相连，截止阀5另一端与泵7的出水管相通。
排烟换热系统：燃气发动机1废气出口与排烟换热器2 4相通，三通阀22一端与排烟换热器24制冷剂入口相通，另外两端分别与室内换热器26管道和四通阀8端口D相通，截止阀23一端与排烟换热器24制冷剂出口相通，另一端与室内换热器26管道相通。
新风系统：室外新风从风机29出口经过新风过滤器28过滤后，被送入新风换热器27中换热后，被送入室内空调房间。
该装置可以作以下两种模式运行：
1、夏季作制冷模式运行，此时截止阀5、12、14、23关闭，截止阀13、20开启，流量控制阀6、18、19处于全关闭状态，三通阀16的两端分别与四通阀8端口B和室外换热器17相通，三通阀22的两端分别与四通阀8端口D和室内换热器26相通，四通阀8的端口A与端口B通，端口C与端口D通。
2、冬季作供热模式运行，此时截止阀5、12、23开启，截止阀13、20关闭，流量控制阀6、19开启，三通阀22的两端分别与四通阀8端口D和排烟换热器24相通，四通阀8的进端A与端口D通，端口B与端口C通；当室外环境温度低于-4℃时，截止阀14开启，流量控制阀18开启，三通阀16分别与热交换器15和室外换热器17相通，此时热交换器15与室外换热器17串联；当室外环境温度高于-4℃时，截止阀14关闭，流量控制阀18处于全关闭状态，三通阀16分别与四通阀8端口B管道和室外换热器17相通。

Claims (8)

1、一种燃气热泵空调装置，它由燃气发动机(1)、压缩机(3)、四通阀(8)、室外换热器(17)、节流装置、室内换热器(26)、气液分离器(4)通过循环管路连接，它还设有热水换热器(21)，所述热水换热器(21)的工作介质为燃气发动机缸套冷却水，其特征在于它另外设有热交换器(15)，所述热交换器(15)的制冷剂通道两端分别通过控制阀与四通阀(8)的一个端口以及室外换热器(17)的制冷剂通道相连，所述热水换热器(21)的热水出口分为两个支路，其中一支路通过控制阀与室外换热器(17)的进水管相连，另一支路通过控制阀与热交换器(15)的水通道相连，两路汇合后通过循环泵(7)与热水换热器(21)的回水管相连。
2、根据权利要求1所述的一种燃气热泵空调装置，其特征在于它还包括风机(29)和新风换热器(27)，新风换热器(27)的新风通道分别与风机出口和室内相通；所述的热水换热器(21)的热水出口还设有第三支路，第三支路通过控制阀与新风换热器(27)工作介质流道相连，新风换热器(27)工作介质流道出口与前述两支路汇合相连。
3、根据权利要求1所述的一种燃气热泵空调装置，其特征在于它还设有排烟换热器(24)，排烟换热器(24)的工作介质通道与燃气发动机排烟管道相通；所述四通阀(8)的另一端口与三通阀(22)一端相通，三通阀(22)的另外两端分别与排烟换热器(24)的制冷剂通道进口、室内换热器(26)的制冷剂通道进口相连，排烟换热器(24)的制冷剂通道进口通过控制阀与室内换热器(26)的制冷剂通道进口相连。
4、根据权利要求1所述的一种燃气热泵空调装置，其特征在于所述气液分离器(4)的制冷剂通道一端与四通阀(8)的第三端口相通，另一端与压缩机(3)的吸气口相通，所述热水换热器(21)的回水管通过控制阀与气液分离器(4)的进、出液端相连。
5、根据权利要求1所述的燃气热泵空调装置的运行控制方法，其特征在于在冬季供热模式下，当室外环境温度低于-4℃时，通过调控各控制阀的关闭或开启度，使室外换热器(17)与热交换器(15)的制冷剂流道相串联，热交换器(15)的水通道与热水换热器(21)的热水出口相通，对室外换热器(17)内制冷剂进一步蒸发；当室外环境温度高于-4℃时，通过调控各控制阀的关闭或开启度，使室外换热器(17)制冷剂通道与直接与四通阀(8)的一个端口相连，制冷剂直接回到压缩机(3)内。
6、根据权利要求5所述的燃气热泵空调装置的运行控制方法，其特征在于所述气液分离器(4)通过控制阀与热水换热器(21)的回水管相连，在冬季供热模式下，当室外环境温度低于-4℃时，通过调控各控制阀的关闭或开启度，使热水换热器(21)的回水管与气液分离器(4)的进、出液端相通，进一步蒸发流经气液分离器(4)的制冷剂。
7、根据权利要求5所述的燃气热泵空调装置的运行控制方法，其特征在于将四通阀(8)的出端与排烟换热器(24)的制冷剂通道相连，在冬季供热模式下，通过调控各控制阀的关闭或开启度，使压缩机制冷通道与排烟换热器制冷剂通道相通，制冷剂与燃气发动机(1)的废烟换热后，再流入室内换热器(26)。
8、根据权利要求5、6或者7所述的燃气热泵空调装置的运行控制方法，其特征在于所述空调装置增设有风机(29)和新风换热器(27)，在冬季供热模式下，通过调控各控制阀的关闭或开启度，使热水换热器(21)的热水出口与新风换热器(27)的工作介质流道相通，对进入室内的新风进行加热。
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