CN101344338B - 节能控制式风冷三用机组及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种节能控制式风冷三用机组及其使用方法，其结构包括压缩机、热水器换热器、室外空调换热器、室内空调换热器、气液分离器、储液器、四通换向阀、单向阀、电磁阀、膨胀阀，能实现制冷、供热与供生活热水三种方式自由组合，热水器换热器与室外空调换热器或室内空调换热器之间通过四通换向阀与单向阀的配合，实现串联连接。这样，一方面可以实现全热回收；另一方面，其串联的结构可保证热水被加热到一定温度时，即进入显热回收阶段时，冷媒依次通过热水器换热器、室外空调换热器和室内空调换热器，不会单独只对其中一个换热器发生作用，制冷效果不会下降，系统能效比亦不会下降。

Description

节能控制式风冷三用机组及其使用方法

技术领域    本发明涉及制冷、供热及供热水的三用机组领域，尤其涉及节能控制式风冷三用机组领域。

背景技术    为了能合理利用能源，提高能源利用率，人们研发出诸如可以制冷、制热及制热水的三用机组的节能产品，但目前市面上的节能产品只能提供在制冷状态下的部分热回收，其低品位之热能还是要排向空气，未能将低品位热能一并进行回收。

后来又出现了也可以吸收低品位热能的全热回收节能产品，如发明专利200710070046.《一种多功能太阳辅助的一体化空调热水器》中公开了一种包括制冷剂循环系统和水循环系统的风冷节能装置，其将空调、热水器融入一体化设计，并在设计中加入了太阳能的利用，与传统的单个空调、单个热水器的组合设计相比，有着明显的一体化与节能性的优势。该结构可以利用低品位的无偿的空气能源，供给家用热消耗，获得数倍于传统供热方式的能源利用效率，做到全热回收，但由于该结构如图1所示，其热水器和冷凝器是并联设计的，在制冷与供热水同时进行工作时，冷媒只能对其中一路结构产生作用，即热水被加热到一定温度时，要么冷媒切换到正常制冷状态，热水温度无法继续上升；要么冷媒继续用于热水加热，则制冷效果则下降；并且该结构过于复杂，造价成本过高。

发明专利200620163960.0《空气源热泵空调热水器》中也公开了一种将热水系统与空气调节系统有机组合在一起的风冷节能装置，可实现制冷、供热的功能，并能循环产生热水，但该结构如图2所示，其热水器与冷凝器也是并联设计的，只能吸收到低品位的热能，在制冷并热回收供热水的后期，吸收到高品位的热能时，制冷效果会明显下降，设备的能效比亦显著下降。

发明内容    本发明的目的在于提供一种在制冷与供热水同时工作的后期，其制冷效果与设备能效比都不会下降的可实现全热回收的风冷三用机组。

为实现上述目的，本发明包括压缩机、热水器换热器、室外空调换热器、室内空调换热器、气液分离器、储液器、四通换向阀、单向阀、电磁阀、膨胀阀，能实现制冷、供热与供生活热水三种方式自由组合，热水器换热器与室外空调换热器或室内空调换热器之间通过四通换向阀与单向阀的配合，实现串联连接。

具体结构为压缩机的排气口与热水器换热器的入口相连，热水器换热器的出口与第一四通换向阀的第一端口相连，热水器换热器另设有生活进水口与生活出水口；第一四通换向阀的第二端口通过第一单向阀与第二四通换向阀的第一端口相连，第一四通换向阀的第三端口经过第五单向阀和第八单向阀分别与室内空调换热器的入口和室外空调换热器的出口相连，第五单向阀和第八单向阀对称设置，第四端口通过第二单向阀与储液器入口相连；第二四通换向阀的第三端口与气液分离器的气体进口相连，第四端口与室外空调换热器的入口相连；室外空调换热器的出口分为三个分路：气液分离器的液体出口通过第三单向阀与第一分路相连，第二分路通过第四单向阀与储液器的入口相连，第一四通换向阀的第三端口通过第五单向阀与第三分路相连；气液分离器的气体出口与压缩机的进气口相连，液体出口另通过第六单向阀与膨胀阀后与室内空调换热器的入口相连；储液器的出口与气液分离器的液体入口相连，另通过电磁阀与第一四通换向阀的第三端口相连；室内空调换热器的出口与第二四通换向阀的第二端口相连，入口另通过第七单向阀与储液器的入口相连，室内空调换热器另设有空调进水口与空调出水口。

这样，通过将热水器换热器与室外空调换热器或室内空调换热器之间通过四通换向阀与单向阀的配合，实现串联连接，与现有技术相比，一方面可以实现全热回收；另一方面，其串联的结构可保证热水被加热到一定温度时，即进入显热回收阶段时，冷媒依次通过热水器换热器、室外空调换热器和室内空调换热器，不会单独只对其中一个换热器发生作用，制冷效果不会下降，系统能效比亦不会下降，而且能使热水温度得到进一步提升。

附图说明    以下结合附图对本发明作进一步的详述：

图1是本发明的背景技术1的结构示意图；

图2是本发明的背景技术2的结构示意图；

图3是本发明的结构示意图；

图4是本发明在单独制冷时的结构示意图；

图5是本发明在制冷及供热水时的全热回收阶段的结构示意图；

图6是本发明在制冷及供热水时的显热回收阶段的结构示意图；

图7是本发明在单独供热时的结构示意图；

图8是本发明在单独供热水时的结构示意图；

图9是本发明在供热及供热水时的供热阶段的结构示意图；

图10是本发明在供热及供热水时的供热水阶段的结构示意图。

具体实施方式    请参阅图3所示，本发明包括压缩机1、热水器换热器2、室外空调换热器3、室内空调换热器4、气液分离器5、储液器6、四通换向阀、单向阀、电磁阀9、膨胀阀10，能实现制冷、供热与供生活热水三种方式自由组合，其热水器换热器2与室外空调换热器3或室内空调换热器4之间通过四通换向阀与单向阀的配合，实现串联连接，具体结构为：

具体结构为压缩机1的排气口12与热水器换热器2的入口21相连，热水器换热器2的出口22与第一四通换向阀71的第一端口711相连，热水器换热器2另设有生活进水口23与生活出水口24；第一四通换向阀71的第二端口712通过第一单向阀81与第二四通换向阀72的第一端口721相连，第一四通换向阀71的第三端口713经过第五单向阀85和第八单向阀88分别与室内空调换热器4的入口41和室外空调换热器3的出口32相连，第五单向阀85和第八单向阀88对称设置，第四端口714通过第二单向阀82与储液器6入口61相连；第二四通换向阀72的第三端口723与气液分离器5的气体进口51相连，第四端口724与室外空调换热器3的入口31相连；室外空调换热器3的出口32分为三个分路：气液分离器5的液体出口54通过第三单向阀83与第一分路相连，第二分路通过第四单向阀84与储液器6的入口61相连，第一四通换向阀71的第三端口713通过第五单向阀85与第三分路相连；气液分离器5的气体出口52与压缩机1的进气口11相连，液体出口304另通过第六单向阀86与膨胀阀10后与室内空调换热器4的入口41相连；储液器6的出口62与气液分离器5的液体入口53相连，出口62另通过电磁阀9与第一四通换向阀71的第三端口713相连；室内空调换热器4的出口42与第二四通换向阀72的第二端口722相连，入口41另通过第七单向阀87与储液器6的入口61相连，室内空调换热器4另设有空调进水口43与空调出水口44。

为了能更好保护压缩机、提高能效比，本发明在气液分离器的液体出口处设有干燥过滤器101；热水器换热器2的出口22处设有冷媒高压充注口102和高压开关103；在气液分离器5的气体进口51处设有冷媒低压充注口104，气体出口52处设有低压开关105；电磁阀9与设在压缩机1排气口12处的电磁阀感温探头106相连，膨胀阀10与设在室内空调换热器4出口42处的膨胀阀感温探头107相连；储液器6的出口62处在电磁阀9后设有第一毛细管108，室外空调换热器3的出口32处在第三单向阀83前设有第二毛细管109；室外空调换热器3外设有风扇110。

上述各部件的具体作用如下：

压缩机1——压缩制冷剂，使之形成高温高压气体；

热水器换热器2——使冷媒与水进行热交换；

室外空调换热器3——冷媒与空气进行热交换；

室内空调换热器4——冷媒与水进行热交换；

气液分离器5——用保证进入膨胀阀的液体为过冷液体，不易产生闪汽，影响制冷或制热效果；

干燥过滤器101——过滤作用，把铁屑、焊渣等杂质过滤掉，保证制冷剂的干净，以免堵塞其他设备；

储液器6——用于回收冷媒液；

第一四通换向阀71、第二四通换向阀72——通过其换向改变冷媒的走向来实现各功能；

第一～第八单向阀81～88——防止冷媒倒流，其中第五单向阀85用于保证当室外空调换热器作为蒸发器时，第二四通换向阀82的第三端口随时与其相连，第三单向阀83、第六单向阀86用于保证从储液器出来的液体只能流向作为蒸发器的换热器而且能阻断液体直接从毛细管或膨胀阀流出；

电磁阀9——串接在管路中，当压缩机排气温度偏高时，会打开电磁阀，给压缩机供液，起到系统高压时的卸载作用以保护压缩机；

电磁阀感温探头106——感应压缩机排气温度，以免造成高温；

膨胀阀10——通过感温包感应回气管的温度，确认其过热度来控制膨胀阀的开启，以达到节流降压作用；

膨胀阀感温探头107——感应压缩机回气温度；

第一毛细管108、第二毛细管109——节流降压，使冷媒形成低温低压的气液混合物；

冷媒高压充注口102——在真空时充注冷媒及机组运行过程中冷媒的回收；

冷媒低压充注口104——充注冷媒；

高压开关103——系统压力过高时起到断路作用；

低压开关105——系统压力过低时起到断路作用；

风扇110——吸收空气热量，加速热量交换；

本发明在具体使用时，共形成三个流程回路：生活热水流程、空调水系统流程和冷媒系统流程，具体情况如下：

1、在单独制冷时，本发明所涉及的流程如下：

生活热水流程：不工作；

空调水系统流程：空调回水通过空调进水口43进入室内空调换热器4，形成冷水后通过空调出水口44排出；

冷媒系统流程：冷媒经压缩机1压缩后形成高温高压气体，进入热水器换热器2，但此时不与水进行热交换，冷媒再分别经过第一四通换向阀71、第一单向阀81、第二四通换向阀72换向后进入室外空调换热器4(此时相当于冷凝器)与空气进行热交换，此时冷媒被空气吸收热量变成中温高压液体，经过第四单向阀84后进入储液器，经气液分离后，纯液体被压出来后进入气液分离器5，冷媒在气液分离器5内进行再冷却形成过冷液体，分别经过干燥过滤器101过滤、第六单向阀86后进入膨胀阀10，在膨胀阀10的节流降压作用下形成低温低压气液混合物，该混合物经过室内空调换热器4(此时相当于蒸发器)与水进行热交换，此时冷媒吸收水的热量，形成低温低压气体，低温低压气体经过第二四通换向阀72变向后进入气液分离器5进行热交换和气液分离，形成过热的干燥的低温低压气体再回到压缩机1，完成一个制冷循环。

2、在制冷并供热水时，第一阶段为全热回收，其所涉及的流程如下：

生活热水流程：冷水经生活进水口23进入热水器换热器2，形成温水由生活出水口24排出；

空调水系统流程：空调回水通过空调进水口43进入室内空调换热器4，形成冷水后通过空调出水口44排出；

冷媒系统流程：冷媒经压缩机1压缩后形成高温高压气体，进入热水器换热器2(此时相当于水冷冷凝器)与水进行热交换，再经过第一四通换向阀71换向后进入储液器6储存多余的冷媒，然后依次经过气液分离器5再冷却，干燥过滤器.01过滤杂质，第六单向阀86、膨胀阀10内节流降压形成低温低压的气液混合物，经过室内空调换热器4(此时相当于蒸发器)与水进行热交换，此时冷媒吸收水的热量，形成低温低压气体，低温低压气体经过第二四通换向阀72变向后进入气液分离器5进行热交换和气液分离，形成过热的干燥的低温低压气体再回到压缩机1，完成一个制冷循环；

第二阶段为显热回收，其所涉及的流程如下：

生活热水流程：温水经生活进水口23进入热水器换热器2，形成热水由生活出水口24排出；

空调水系统流程：空调回水通过空调进水口43进入室内空调换热器4，形成冷水后通过空调出水口44排出；

冷媒系统流程：冷媒经压缩机1压缩后形成高温高压气体，进入热水器换热器2与水进行热交换，冷媒的显热部分热量被水吸收，流程的其余部分与单独制冷时的流程一致。

3、在单独供热时，其所涉及的流程如下：

生活热水流程：不工作；

空调水系统流程：空调回水通过空调进水口43进入室内空调换热器4，形成热水后通过空调出水口44排出；

冷媒系统流程：冷媒经压缩机1压缩后形成高温高压气体，进入热水器换热器2，但不与水进行热交换，再经过第一四通换向阀71换向后，经过第一单向阀81后，再经过第二四通换向阀72换向进入室内空调换热器4(此时相当于冷凝器)与空调末端设备回水进行热交换，中温高压的冷媒液体分别通过第七单向阀87、储液器6后到气液分离器5再冷却，干燥过滤器101过滤杂质后，经第三单向阀83、第二毛细管109节流降压形成低温低压的气液混合物，经过室外空调换热器3(此时相当于蒸发器)与空气进行热交换，此时冷媒吸收空气的热量，形成低温低压气体，低温低压气体经过第二四通换向阀72变向后进入气液分离器5进行热交换和气液分离，形成过热的干燥的低温低压气体再回到压缩机1，完成一个循环。

4、在单独供生活热水时，其所涉及的流程如下：

生活热水流程：冷水经生活进水口23进入热水器换热器2，形成热水由生活出水口24排出；

空调水系统流程：不工作；

冷媒系统流程：冷媒经压缩机1压缩后形成高温高压气体，进入热水器换热器2(此时相当于水冷冷凝器)与水进行热交换，冷媒的显热部分热量被水吸收，再经过第一四通换向阀71换向，经过第二单向阀82后进入储液器6储存多余的冷媒，纯液体被压出来后依次经过气液分离器5再冷却，干燥过滤器101过滤杂质后，经第三单向阀83、第二毛细管109节流降压形成低温低压的气液混合物，经过室外空调换热器3(此时相当于蒸发器)与空气进行热交换，此时冷媒吸收空气的热量，形成低温低压气体，低温低压气体经过第二四通换向阀72变向后进入气液分离器5进行热交换和气液分离，形成过热的干燥的低温低压气体再回到压缩机1，完成一个循环。

5、在供热与供生活热水同时工作时，其一个阶段为供热阶段，所涉及的流程如下：

生活热水流程：不工作；

空调水系统流程：空调回水通过空调进水口43进入室内空调换热器4，形成热水后通过空调出水口44排出；

冷媒系统流程：与单独供热时一致；

其另一个阶段为供生活热水阶段，所涉及的流程如下：

生活热水流程：冷水经生活进水口23进入热水器换热器2，形成热水由生活出水口24排出；

空调水系统流程：空调回水通过空调进水口43进入室内空调换热器4，形成热水后通过空调出水口44排出；

冷媒系统流程：与单独供生活热水时一致；

供热与供生活热水阶段通过控制系统相互转换，在优先满足供热时，控制系统自动切换到供生活热水阶段。

Claims (12)

1.节能控制式风冷三用机组，其包括压缩机、热水器换热器、室外空调换热器、室内空调换热器、气液分离器、储液器、四通换向阀、单向阀、电磁阀、膨胀阀，能实现制冷、供热与供生活热水三种方式自由组合，热水器换热器与室外空调换热器或室内空调换热器之间通过四通换向阀与单向阀的配合，实现串联连接，其特征在于：压缩机的排气口与热水器换热器的入口相连，热水器换热器的出口与第一四通换向阀的第一端口相连，热水器换热器另设有生活进水口与生活出水口；第一四通换向阀的第二端口通过第一单向阀与第二四通换向阀的第一端口相连，第一四通换向阀的第三端口经过第五单向阀和第八单向阀分别与室内空调换热器的入口和室外空调换热器的出口相连，第五单向阀和第八单向阀对称设置，第四端口通过第二单向阀与储液器入口相连；第二四通换向阀的第三端口与气液分离器的气体进口相连，第四端口与室外空调换热器的入口相连；室外空调换热器的出口分为三个分路：气液分离器的液体出口通过第三单向阀与第一分路相连，第二分路通过第四单向阀与储液器的入口相连，第一四通换向阀的第三端口通过第五单向阀与第三分路相连；气液分离器的气体出口与压缩机的进气口相连，液体出口另通过第六单向阀与膨胀阀后与室内空调换热器的入口相连；储液器的出口与气液分离器的液体入口相连，另通过电磁阀与第一四通换向阀的第三端口相连；室内空调换热器的出口与第二四通换向阀的第二端口相连，入口另通过第七单向阀与储液器的入口相连，室内空调换热器另设有空调进水口与空调出水口。

2.如权利要求1所述的节能控制式风冷三用机组，其特征在于：在气液分离器的液体出口处设有干燥过滤器。

3.如权利要求1所述的节能控制式风冷三用机组，其特征在于：在热水器换热器的出口处设有冷媒高压充注口和高压开关；在气液分离器的气体进口处设有冷媒低压充注口，气体出口处设有低压开关。

4.如权利要求1所述的节能控制式风冷三用机组，其特征在于：电磁阀与设在压缩机排气口处的电磁阀感温探头相连，膨胀阀与设在室内空调换热器出口处的膨胀阀感温探头相连。

5.如权利要求1所述的节能控制式风冷三用机组，其特征在于：储液器的出口处在电磁阀后设有第一毛细管，室外空调换热器的出口处在第三单向阀前设有第二毛细管。

6.如权利要求1所述的节能控制式风冷三用机组，其特征在于：室外空调换热器外设有风扇。

7.如权利要求1所述的节能控制式风冷三用机组的使用方法，其特征在于：该风冷三用机组在使用时，共形成三个流程回路：生活热水流程、空调水系统流程和冷媒系统流程。

8.如权利要求7所述的节能控制式风冷三用机组的使用方法，其特征在于：在单独制冷时，所涉及的流程如下：

生活热水流程：不工作；

空调水系统流程：空调回水通过空调进水口进入室内空调换热器，形成冷水后通过空调出水口排出；

冷媒系统流程：冷媒经压缩机压缩后形成高温高压气体，进入热水器换热器，但此时不与水进行热交换，冷媒再分别经过第一四通换向阀、第一单向阀、第二四通换向阀换向后进入室外空调换热器与空气进行热交换，此时冷媒被空气吸收热量变成中温高压液体，经过第四单向阀后进入储液器，经气液分离后，纯液体被压出来后进入气液分离器，冷媒在气液分离器内进行再冷却形成过冷液体，分别经过干燥过滤器过滤、第六单向阀后进入膨胀阀，在膨胀阀的节流降压作用下形成低温低压气液混合物，该混合物经过室内空调换热器与水进行热交换，此时冷媒吸收水的热量，形成低温低压气体，低温低压气体经过第二四通换向阀变向后进入气液分离器进行热交换和气液分离，形成过热的干燥的低温低压气体再回到压缩机，完成一个制冷循环。

9.如权利要求7所述的节能控制式风冷三用机组的使用方法，其特征在于：在制冷并供热水时，第一阶段为全热回收，其所涉及的流程如下：

生活热水流程：冷水经生活进水口进入热水器换热器，形成温水由生活出水口排出；

空调水系统流程：空调回水通过空调进水口进入室内空调换热器，形成冷水后通过空调出水口排出；

冷媒系统流程：冷媒经压缩机压缩后形成高温高压气体，进入热水器换热器与水进行热交换，再经过第一四通换向阀换向后进入储液器储存多余的冷媒，然后依次经过气液分离器再冷却，干燥过滤器过滤杂质，第六单向阀、膨胀阀内节流降压形成低温低压的气液混合物，经过室内空调换热器与水进行热交换，此时冷媒吸收水的热量，形成低温低压气体，低温低压气体经过第二四通换向阀变向后进入气液分离器进行热交换和气液分离，形成过热的干燥的低温低压气体再回到压缩机，完成一个制冷循环；

第二阶段为显热回收，其所涉及的流程如下：

生活热水流程：温水经生活进水口进入热水器换热器，形成热水由生活出水口排出；

空调水系统流程：空调回水通过空调进水口进入室内空调换热器，形成冷水后通过空调出水口排出；

冷媒系统流程：冷媒经压缩机压缩后形成高温高压气体，进入热水器换热器与水进行热交换，冷媒的显热部分热量被水吸收，流程的其余部分与单独制冷时的流程一致。

10.如权利要求7所述的节能控制式风冷三用机组的使用方法，其特征在于：在单独供热时，其所涉及的流程如下：

生活热水流程：不工作；

空调水系统流程：空调回水通过空调进水口进入室内空调换热器，形成热水后通过空调出水口排出；

冷媒系统流程：冷媒经压缩机压缩后形成高温高压气体，进入热水器换热器，但不与水进行热交换，再经过第一四通换向阀换向后，经过第一单向阀后，再经过第二四通换向阀换向进入室内空调换热器与空调末端设备回水进行热交换，中温高压的冷媒液体分别通过第七单向阀、储液器后到气液分离器再冷却，干燥过滤器过滤杂质后，经第三单向阀、第二毛细管节流降压形成低温低压的气液混合物，经过室外空调换热器与空气进行热交换，此时冷媒吸收空气的热量，形成低温低压气体，低温低压气体经过第二四通换向阀变向后进入气液分离器进行热交换和气液分离，形成过热的干燥的低温低压气体再回到压缩机，完成一个循环。

11.如权利要求7所述的节能控制式风冷三用机组的使用方法，其特征在于：在单独供生活热水时，其所涉及的流程如下：

生活热水流程：冷水经生活进水口进入热水器换热器，形成热水由生活出水口排出；

空调水系统流程：不工作；

冷媒系统流程：冷媒经压缩机压缩后形成高温高压气体，进入热水器换热器与水进行热交换，冷媒的显热部分热量被水吸收，再经过第一四通换向阀换向，经过第二单向阀后进入储液器储存多余的冷媒，纯液体被压出来后依次经过气液分离器再冷却，干燥过滤器过滤杂质后，经第三单向阀、第二毛细管节流降压形成低温低压的气液混合物，经过室外空调换热器与空气进行热交换，此时冷媒吸收空气的热量，形成低温低压气体，低温低压气体经过第二四通换向阀变向后进入气液分离器进行热交换和气液分离，形成过热的干燥的低温低压气体再回到压缩机，完成一个循环。

12.如权利要求7所述的节能控制式风冷三用机组的使用方法，其特征在于：在供热与供生活热水同时工作时，其一个阶段为供热阶段，所涉及的流程如下：

生活热水流程：不工作；

空调水系统流程：空调回水通过空调进水口进入室内空调换热器，形成热水后通过空调出水口排出；

冷媒系统流程：与单独供热时一致；

其另一个阶段为供生活热水阶段，所涉及的流程如下：

生活热水流程：冷水经生活进水口进入热水器换热器，形成热水由生活出水口排出；

空调水系统流程：空调回水通过空调进水口进入室内空调换热器，形成热水后通过空调出水口排出；

冷媒系统流程：与单独供生活热水时一致；

供热与供生活热水阶段通过控制系统相互转换，在优先满足供热时，控制系统自动切换到供生活热水阶段。

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