CN101387456B - 寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置，属于制冷空调技术领域，该装置由高低压两台压缩机、闪蒸器、除霜盘管、闪蒸气体过热盘管、压缩机热回收盘管、低压补气增压管路等部件通过管线连接组成。其特征在于系统中高低压两台压缩机，具有单独运行、并联运行和两级压缩联合运行三种模式，与四通电磁换向阀、三通电磁阀、电磁阀配合，构成制冷模式、供暖模式、卫生热水模式、制冷和卫生热水联合运行模式。本发明的效果和益处是该装置在夏季不仅可制冷，还可在制冷的同时制取卫生热水；在冬季低温气候下可平稳运行并向室内提供采暖及卫生热水所需热量，实现了冷暖浴功能一体化。该装置在寒冷地区居室内使用，具有广泛的推广应用空间和节能意义。
Description
技术领域
本发明属于制冷空调技术领域，涉及了一种寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置，特别是涉及一种利用室外空气源在低温气候下平稳运行并向室内提供所需热量及卫生热水的热泵装置。
背景技术
能源，在经济高速发展的今天，已成为全球关注的焦点。随着我国建设节约型社会的逐步深入，如何正确使用能源及合理开发利用可再生能源已经上升到关乎国家生存发展的战略高度。然而目前我国城镇供热虽然以集中管网供热为主，但还大量存着采用小型电、煤、油、气锅炉等多种方式进行冬季取暖。存在着能源利用率低、供热效果不佳、过热供热等问题，造成了大量能源浪费和严重的环境污染。所以利用空气源低位热能的热泵空调系统越来越受到重视。空气源热泵在长江以南地区已获得了广泛应用，但在寒冷地区由于气候条件的限制，使空气源热泵系统在寒冷地区很难大面积推广。它只能作为夏季制冷和过渡季节取暖产品。在采暖季需另购置取暖装置，同时为了制取卫生热水还需另购置热水器产品，造成巨大的资源和能源浪费。环境空气是巨大的低品位热源，若能研制出一种冷暖浴一体的热泵装置，使其在制冷的同时利用系统排出的废热制取卫生热水，充分合理地利用空气源热泵原理特性，提高热泵系统的综合性能，并且能使其在室外气温-15℃时热泵制热性能系数在2.0以上，满足采暖和制取卫生热水的需要，那么这种空气源热泵系统将会在寒冷地区获得广泛的应用。
本发明申请人曾提出过一种适于寒冷地区应用的空气源热泵供暖系统及装置(实用新型专利ZL200720011341.4，发明专利申请号：200710158998.8)。该装置在低温工况制热运行时，基于两级节流中间不完全冷却的双级压缩循环，利用闪蒸气体过热盘管、高压压缩机热回收盘管与低压补气增压管路回收压缩机散热量，实现闪蒸气态制冷剂工质过热，提高压缩机输气量，进而提高了热泵系统的制热量和能效比，同时在室外换热装置底部增加除霜盘管，解决了热泵系统室外换热装置结霜问题，实现冬季单独供暖运行，冬季供暖和卫生热水联合运行、非供暖期间卫生热水单独运行三种运行模式。但是该装置只具有制热和制卫生热水功能，不能实现制冷及制冷和制取卫生热水联合运行的模式，使设备在夏季长时间闲置，造成设备综合利用效率低、实用范围小、资源浪费等问题，同时该装置单级压缩时只能高压压缩机启动，不能实现低压压缩机单独启动和高低压缩机并联同时启动运行模式，此种只具有高压压缩机启动的单级压缩运行模式不能很好地满足制冷运行工况下制冷量的要求。
发明内容
本发明目的在于提供一种寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置，解决了上述寒冷地区应用的空气源热泵供暖系统及装置只具有制热、制取卫生热水功能和单级压缩时只能高压压缩机启动造成的设备功能单一、资源浪费的技术不足，实现了装置冷暖浴功能一体化。
本发明技术方案如下：
本发明提供的寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置，包含由低压压缩机；高压压缩机2；闪蒸器3；储液器4；室外换热器5；室外风扇6；第一换热器7；第二换热器8；闪蒸气体过热盘管9；低压压缩机热回收盘管10；高压压缩机热回收盘管11；低压补气增压管路12；热气体除霜管路13；四通电磁换向阀14；第一电子膨胀阀15；第二电子膨胀阀16；第三电子膨胀阀17；第四电子膨胀阀18；毛细管19；第一电磁三通阀20；第一电磁阀21；第二电磁阀22；第三电磁阀23；第四电磁阀24；第五电磁阀25；第六电磁阀26；第七电磁阀27；第一单向阀28；第二单向阀29；第三单向阀30；第四单向阀31；第五单向阀32；第六单向阀33；第七单向阀34；第八单向阀35及制冷剂连接管构成制冷剂循环回路A，和由第一室内换热设备36；第二室内换热设备37；热水箱38；第一水泵39；第二水泵40；第二电磁三通阀41；第三电磁三通阀42；第八电磁阀43；第九电磁阀44及水路连接管构成供水循环回路B。制冷剂循环回路(A)中各设备连接方式为：低压压缩机(1)上端制冷剂管路经第一单向阀(28)与四通换向阀(14)的a端相连，低压压缩机(1)下端制冷剂管路经第七单向阀(34)与四通换向阀(14)的c端相连，四通换向阀(14)的b端制冷剂管路与第二换热器(8)的左上部端口相连，第二换热器(8)的左下部端口制冷剂管路经第五电磁阀(25)、第三单向阀(30)与储液器(4)相连，储液器(4)另一端制冷剂管路经第二电子膨胀阀(16)与闪蒸器(3)相连，闪蒸器(3)左下部端口制冷剂管路经第三电子膨胀阀(17)、室外换热器(5)和第一电磁阀(21)与四通换向阀(14)的d端相连，室外换热器(5)右侧设置室外风扇(6)，高压压缩机(2)上端制冷剂管路接至第一单向阀(28)与四通换向阀(14)a端相连的制冷剂管路上，高压压缩机(2)下端制冷剂管路经第四单向阀(31)接至第七单向阀(34)与四通换向阀(14)c端相连的制冷剂管路上，闪蒸器(3)上端制冷剂管路经第四电磁阀(24)和第二单向阀(29)接至高压压缩机(2)与第四单向阀(31)相连的制冷剂管路上，第三电磁阀(23)上端制冷剂管路接至低压压缩机(1)与第一单向阀(28)相连的制冷剂管路上，第三电磁阀(23)下端制冷剂管路接至高压压缩机(2)与第四单向阀(31)相连的制冷剂管路上，第一换热器(7)左下部端口制冷剂管路经第八单向阀(35)接至室外换热器(5)与第一电磁阀(21)相连的制冷剂管路上，第一换热器(7)右下部端口制冷剂管路经第二电磁阀(22)接至第一电磁阀(21)与四通换向阀(14)d端相连的制冷剂管路上，毛细管(19)上端制冷剂管路经低压压缩机热回收盘管(10)、高压压缩机热回收盘管(11)、第四电子膨胀阀(18)和低压补气增压管路(12)后接至室外换热器(5)与第一电磁阀(21)相连的制冷剂管路上，毛细管(19)下端制冷剂管路经闪蒸气体过热盘管(9)接至储液器(4)与第二电子膨胀阀(16)相连的制冷剂管路上，第一电磁三通阀(20)a端制冷剂管路接至高压压缩机热回收盘管(11)与第四电子膨胀阀(18)相连的制冷剂管路上，第一电磁三通阀(20)b端制冷剂管路经热气体除霜管路(13)接至室外换热器(5)与第一电磁阀(21)相连的制冷剂管路上，第一电磁三通阀(20)c端制冷剂管路接至第三电子膨胀阀(17)与室外换热器(5)相连的制冷剂管路上，第七电磁阀(27)上端制冷剂管路经第六单向阀(33)接至第三单向阀(30)与储液器(4)相连的制冷剂管路上，第七电磁阀(27)下端制冷剂管路接至第三电子膨胀阀(17)与室外换热器(5)相连的制冷剂管路上，第六电磁阀(26)上端制冷剂管路接至储液器(4)与第二电子膨胀阀(16)相连的制冷剂管路上，第六电磁阀(26)下端制冷剂管路经第五单向阀(32)与闪蒸器(3)相连，第一电子膨胀阀(15)上端制冷剂管路接至第二换热器(8)与第五电磁阀(25)相连的制冷剂管路上，第一电子膨胀阀(15)下端制冷剂管路接至闪蒸器(3)与第三电子膨胀阀(17)相连的制冷剂管路上；供水循环回路(B)中各设备连接方式为：第二换热器(8)右上部端口水管路与第二电磁三通阀(41)a端相连，第二电磁三通阀(41)b端水管路经第一水泵(39)、第一室内换热设备(36)与第三电磁三通阀(42)b端相连，第三电磁三通阀(42)a端水管路与第二换热器(8)右下部端口相连，第二电磁三通阀(41)c端水管路经第二水泵(40)与热水箱(38)左端口相连，热水箱(38)右端水管路与第三电磁三通阀(42)c端相连，第二室内换热设备(37)上端水管路接至第一水泵(39)与第一室内换热设备(36)相连的水管路上，第二室内换热设备(37)下端水管路接至第一室内换热设备(36)与第三电磁三通阀(42)b端相连的水管路上，第八电磁阀(43)上端水管路与第一换热器(7)右上部端口相连，第八电磁阀(43)下端水管路接至第二电磁三通阀(41)c端与第二水泵(40)相连的水管路上，第九电磁阀(44)上端水管路与第一换热器(7)左上部端口相连，第九电磁阀(44)下端水管路接至热水箱(38)与第三电磁三通阀(42)c端相连的水管路上。所述制冷剂循环回路A中包含由低压压缩机1，高压压缩机2，第三电磁阀23，第四电磁阀24，第一单向阀28，第二单向阀29，第四单向阀31，第七单向阀34及制冷剂连接管构成压缩单元。压缩单元中第七单向阀34下端制冷剂管路与四通电磁换向阀14的c端相连，第七单向阀34上端制冷剂管路与低压压缩机1相连，低压压缩机1上端制冷剂管路经第一单向阀28与四通换向阀14的a端相连构成低压压缩机压缩通路；第四单向阀31下端制冷剂管路接至第七单向阀34与四通换向阀14的c端相连的制冷剂管路上，第四单向阀31上端制冷剂管路与高压压缩机2相连，高压压缩机上端制冷剂管路接至第一单向阀28与四通换向阀14的a端相连的制冷剂管路上构成高压压缩机压缩通路；由低压压缩机压缩通路和高压压缩机压缩通路并联构成高低压压缩机并联压缩通路；第七单向阀34下端制冷剂管路与四通电磁换向阀14的c端相连，第七单向阀34上端制冷剂管路与低压压缩机1相连，低压压缩机1上端制冷剂管路经第三电磁阀23与高压压缩机2下端制冷剂管路相连，高压压缩机2上端制冷剂管路接至第一单向阀28与四通换向阀14的a端相连的制冷剂管路上，第四电磁阀24上端制冷剂管路经第二单向阀29接至高压压缩机2下端制冷剂管路与第三电磁阀23相连制冷剂管路上，第四电磁阀24下端制冷剂管路与闪蒸器3相连构成高低压压缩机两级压缩通路。
所述制冷剂循环回路A中，当四通电磁换向阀14不通电时，四通电磁换向阀14中a、d接通，b、c接通，同时第一电子膨胀阀15通电开启，第一电磁三通阀20中b、c连通，第一电磁阀21、第六电磁阀26、第七电磁阀27通电开启，构成制冷制冷剂循环回路，此时压缩单元可采用低压压缩机压缩通路、高压压缩机压缩通路或高低压压缩机并联压缩通路三种连接方式；当四通电磁换向阀14通电时，四通电磁换向阀14中a、b接通，c、d接通，同时第三电子膨胀阀17通电开启，第一电磁三通阀20中b、c连通，第一电磁阀21、第五电磁阀25、第六电磁阀26通电开启构成制热制冷剂循环回路，此时压缩单元可采用低压压缩机压缩通路、高压压缩机压缩通路或高低压压缩机并联压缩通路三种连接方式；当四通电磁换向阀14通电时，四通电磁换向阀14中a、b接通，c、d接通，同时第二电子膨胀阀16、第三电子膨胀阀17通电开启，第一电磁三通阀20中b、c连通，第一电磁阀21、第三电磁阀23、第四电磁阀24、第五电磁阀25通电开启构成低温制热制冷剂循环回路，此时压缩单元采用高低压压缩机两级压缩通路的连接方式；当四通电磁换向阀14不通电时，四通电磁换向阀14中a、d接通，b、c接通，同时第一电子膨胀阀15通电开启，第一电磁三通阀20中b、c连通，第二电磁阀22、第六电磁阀26、第七电磁阀27通电开启，构成制冷和制热联合运行制冷剂循环回路，此时压缩单元可采用低压压缩机压缩通路、高压压缩机压缩通路或高低压压缩机并联压缩通路三种连接方式。
所述供水循环回路B中，当第二电磁三通阀41和第三电磁三通阀42中a、b连通，第八电磁阀43、第九电磁阀44关闭不通电，构成单独制冷或采暖供水循环回路；当第二电磁三通阀41和第三电磁三通阀42中a、c连通，第八电磁阀43、第九电磁阀44关闭不通电，构成单独卫生热水供水循环回路；当第二电磁三通阀41和第三电磁三通阀42中a、b连通，第八电磁阀43、第九电磁阀44通电开启，构成制冷和卫生热水联合运行供水循环回路。
本发明装置中低压压缩机1机体外部设有低压压缩机热回收盘管10。利用低压缩机热回收盘管10把经毛细管19节流后来自于闪蒸气体加热盘管的过冷液态制冷剂与低压压缩机进行热交换，吸收低压压缩机机体的散热量，冷却压缩机电机，降低排气温度及低压压缩机油温，提高系统制热量和制热效率。
本发明装置中包含低压压缩机1和高压压缩机2两台压缩机，低压压缩机1为变频或变容量压缩机，高压压缩机2为定频、变频或变容量压缩机。低压压缩机采用变频或变容量压缩机可根据不同负荷要求进行10％～130％的能量输出，在系统高温环境下制冷和低温环境下制热以及需大负荷能力输出时，低压压缩机高频运转实现100～130％能量输出；在过渡季节和需小负荷能力输出时，低压压缩机可根据实际负荷进行低频运转，实现10～100％的能量输出。利用低压压缩机的能量调节可实现根据实际负荷的大小进行按比例输出能量，保持制冷剂质量流量的稳定性，避免了由于压缩机频繁启动造成室内温度波动大的问题，达到系统节能和增强系统适应性能力的目的，且与高压压缩机配合实现高低压压缩机并联压缩循环系统和高低压压缩机两级压缩循环系统运行。
本发明装置第一室内换热设备36和第二室内换热设备37为风机盘管、冷辐射盘管、地热热水盘管或散热器。
本发明的效果和益处是：寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置采用了高低压两台压缩机和闪蒸器装置实现制冷剂两级节流、中间不完全冷却的双级压缩热泵循环。利用闪蒸气体过热盘管、压缩机散热回收盘管与低压补气增压管路回收压缩机散热量，实现闪蒸气态制冷剂工质过热，提高压缩机输气量，进而可使热泵系统提高10～30％制热量，热泵系统能效比提高5～10％。再加上该系统具有独特的热气体除霜盘管可使该系统装置在-15℃的低温环境中稳定、可靠地长期运行，提供足够的制热量和最低2.0的制热性能系数，满足寒冷地区冬季采暖和卫生热水的要求。同时本装置还可实现制冷和制取卫生热水的功能，弥补了原有寒冷地区应用的空气源热泵供暖系统及装置只具有制热、制取卫生热水功能和单级压缩时只能高压压缩机启动等技术不足，实现了冷暖浴功能一体化，充分利用了资源和能源，满足用户的多功能需求，拓展了应用范围，使本发明装置可在寒冷地区居室内广泛应用，具有很大的推广空间和节能意义。
附图说明
附图是寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置的结构原理示意图。
图中：1低压压缩机、2高压压缩机、3闪蒸器、4储液器、5室外换热器、6室外风扇、7第一换热器、8第二换热器、9闪蒸气体过热盘管、10低压压缩机热回收盘管、11高压压缩机热回收盘管、12低压补气增压管路、13热气体除霜管路、14四通电磁换向阀、15第一电子膨胀阀、16第二电子膨胀阀、17第三电子膨胀阀、18第四电子膨胀阀、19毛细管、20第一电磁三通阀、21第一电磁阀、22第二电磁阀、23第三电磁阀、24第四电磁阀、25第五电磁阀、26第六电磁阀、27第七电磁阀、28第一单向阀、29第二单向阀、30第三单向阀、31第四单向阀、32第五单向阀、33第六单向阀、34第七单向阀、35第八单向阀、36第一室内换热设备、37第二室内换热设备、38热水箱、39第一水泵、40第二水泵、41第二电磁三通阀、42第三电磁三通阀、43第八电磁阀、44第九电磁阀。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图，详细叙述本发明的具体实施方式。
夏季制冷工况的工作方式：
制冷剂循环回路A部分中，第一电磁阀21、第六电磁阀26、第七电磁阀27开启，四通电磁换向阀14不通电，使四通电磁换向阀14中a端与d端接通、b端与c端接通，第一电磁三通阀20中b端和c端接通。压缩机1、2排出的高温高压气态制冷剂工质经四通电磁换向阀14、第一电磁阀21流入室外换热器5，经室外空气换热冷却，冷凝成过冷的高压制冷剂工质经过第七电磁阀27和第六单向阀33流入储液器4，再经过第六电磁阀26和第五单向阀32流入闪蒸器3，从闪蒸器流出的液态制冷剂工质经过第一电子膨胀阀15节流降压成为低温低压液态和气态混合制冷剂工质，进入第二换热器8，低温低压的液态和气态混合制冷剂工质经第二换热器8与水循环路进行换热，吸热后成为低温低压气态制冷剂工质经四通电磁换向阀14流入压缩机1和2。
供水循环回路B部分中，第二电磁三通阀41和第三电磁三通阀42中a端与b端接通，第八电磁阀43、第九电磁阀44不通电。冷水从第二换热器8流出，经第二电磁三通阀41、第一水泵39流入第一室内换热设备36、第二室内换热设备37，与室内空气换热后的冷水经第三电磁三通阀42回到第二换热器8。
在制冷过程中，当室内制冷负荷较小时，高低压压缩机可单独运行，低压压缩机1单独运行时，第三电磁阀23不通电，低温低压气态制冷剂工质经第七单向阀34流入低压压缩机1，压缩机压缩后成为高温高压的气态制冷剂工质经第一单向阀28流入四通电磁换向阀14；高压压缩机2单独运行时，第三电磁阀23不通电，低温低压气态制冷剂工质经第四单向阀31流入高压压缩机2，经压缩机压缩后成为高温高压的气态制冷剂工质流入四通电磁换向阀14。当室内制冷负荷较大时，高低压压缩机可并联运行，此时第三电磁阀23不通电，低温低压气态制冷剂工质经第四单向阀31、第七单向阀34分别流入低压压缩机1和高压压缩机2，压缩机压缩后成为高温高压的气态制冷剂工质流入四通电磁换向阀14。由于低压压缩机1是变频压缩机可根据不同负荷要求进行10％～130％的能量输出，并且与高压压缩机2配合实现热泵系统装置在整机额定制冷范围内，根据实际负荷的大小进行按比例变负荷能量输出，保持制冷剂质量流量的稳定性，避免了由于压缩机频繁启动造成的室内温度波动大的问题，实现系统节能和增强系统适应性能力的目的。
夏季卫生热水工况的工作方式：
制冷剂循环回路A部分中，第一电磁阀21、第五电磁阀25、第六电磁阀26开启，四通电磁换向阀14通电，使四通电磁换向阀14中a端与b端接通、c端与d端接通，第一电磁三通阀20中b端与c端接通。压缩机1、2排出的高温高压气态制冷剂工质经四通电磁换向阀14流入第二换热器8，与水循环回路换热冷却，冷凝成过冷的高压制冷剂工质经过第五电磁阀25和第三单向阀30流入储液器4，再经过第六电磁阀26和第五单向阀32流入闪蒸器3，从闪蒸器流出的液态制冷剂工质经过第三电子膨胀阀17节流降压成为低温低压的液态和气态混合制冷剂工质，进入室外换热器5，低温低压的液态和气态混合制冷剂工质经室外换热器5与空气进行换热，吸热后成为低温低压气态制冷剂工质经第一电磁阀21、四通电磁换向阀14流入压缩机1和2。
供水循环回路B部分中，第二电磁三通阀41和第三电磁三通阀42中a端与c端接通，第八电磁阀43、第九电磁阀44不通电。热水从第二换热器8流出，经第二电磁三通阀41、第二水泵40流入热水箱38，热水在热水箱内进行自然对流换热后经第三电磁三通阀42回到第二换热器8。
在夏季卫生热水工况运行中，热水箱内热负荷小，可采用高低压压缩机单独运行方式对热水箱进行加热。具体工作流程与夏季制冷工况下高低压压缩机单独运行方式相同。
夏季制冷与卫生热水联合运行工况的工作方式：
制冷剂循环回路A部分中，第二电磁阀22、第六电磁阀26、第七电磁阀27开启，四通电磁换向阀14不通电，使四通电磁换向阀14中a端与d端接通、b端与c端接通，第一电磁三通阀20中b端与c端接通。压缩机1、2排出的高温高压气态制冷剂工质经四通电磁换向阀14、第二电磁阀22流入第一换热器7和室外换热器5，经与水和室外空气换热冷却后，冷凝成过冷的高压制冷剂工质经过第七电磁阀27和第六单向阀33流入储液器4，再经过第六电磁阀26和第五单向阀32流入闪蒸器3，从闪蒸器流出的液态制冷剂工质经过第一电子膨胀阀15节流降压成为低温低压的液态和气态混合制冷剂工质，进入第二换热器8，低温低压液态和气态混合制冷剂工质经换热器与水循环路进行换热，吸热成为低温低压气态制冷剂工质经四通电磁换向阀14流入压缩机1和2。
供水循环回路B部分中，第二电磁三通阀41和第三电磁三通阀42中a端与b端接通，第八电磁阀43、第九电磁阀44开启。冷水从第二换热器8流出，经第二电磁三通阀41、第一水泵39流入第一室内换热设备36、第二室内换热设备37，与室内空气换热后的冷水经第三电磁三通阀42回到第二换热器8。热水从第一换热器7流出，经第八电磁阀43、第二水泵40流入热水箱38，热水在热水箱内进行自然对流换热后经第九电磁阀44回到第一换热器7。
在制冷与卫生热水工况运行中，高低压压缩机可根据实际负荷的情况采取高低压压缩机单独运行方式和高低压压缩机并联运行方式。
制冷与卫生热水联合运行模式是一种利用系统排出的废热对热水箱加热的节能方法，此模式运行充分利用资源和能源，满足了用户多功能需求，拓展了设备应用领域。
过渡季节采暖工况的工作方式：
制冷剂循环回路A部分中，第一电磁阀21、第五电磁阀25、第六电磁阀26开启，四通电磁换向阀14通电，使四通电磁换向阀14中a端与b端接通、c端与d端接通，第一电磁三通阀20中b端与c端接通。压缩机1、2排出的高温高压气态制冷剂工质经四通电磁换向阀14流入第二换热器8，与水循环回路换热冷却，冷凝成过冷的高压制冷剂工质经过第五电磁阀25和第三单向阀30流入储液器4，再经过第六电磁阀26和第五单向阀32流入闪蒸器3，从闪蒸器流出的液态制冷剂工质经过第三电子膨胀阀17节流降压成为低温低压液态和气态混合制冷剂工质，进入室外换热器5，低温低压的液态和气态混合制冷剂工质经室外换热器5与空气进行换热，吸热后成为低温低压气态制冷剂工质经第一电磁阀21、四通电磁换向阀14流入压缩机1和2。
供水循环回路B部分中，第二电磁三通阀41和第三电磁三通阀42中a端与b端接通，第八电磁阀43、第九电磁阀44不通电。热水从第二换热器8流出，经第二电磁三通阀41、第一水泵39流入第一室内换热设备36、第二室内换热设备37，与室内空气换热后的热水经第三电磁三通阀42回到第二换热器8。
在过渡季节采暖工况运行中，高低压压缩机可根据实际负荷的情况采取高低压压缩机单独运行方式和高低压压缩机并联运行方式。
过渡季节同样也具有制冷工况、制取卫生热水工况、制冷与卫生热水联合运行工况，此三种工况下装置的工作方式与相应的夏季工况相同。
冬季室外环境温度在0℃以上时采暖工况的工作方式：
本工况装置的工作方式与过渡季节采暖工况完全相同。同时在本工况下，制取卫生热水时的工作方式与过渡季节制取卫生热水的工作方式相同。
冬季室外环境温度在0℃以下时采暖工况的工作方式：
制冷剂循环回路A部分中，第一电磁阀21、第三电磁阀23、第四电磁阀24、第五电磁阀25开启，四通电磁换向阀14通电，使四通电磁换向阀14中a端与b端接通、c端与d端接通，第一电磁三通阀20中b端与c端连通。来自室外换热器5与低压补气增压管路12混合的气态过热制冷剂蒸气经四通电磁换向阀14、第七单向阀34进入低压压缩机1进行压缩增压，从低压压缩机1排出的气态制冷剂工质经过第三电磁阀23与经过第四电磁阀24、第二单向阀29从闪蒸器3排出的过热气态制冷剂工质混合，实现制冷剂中间不完全冷却，进入高压压缩机2，从高压压缩机排出的高温高压制冷剂工质，经四通电磁换向阀14进入第二换热器8与水循环回路进行热交换，从第二换热器8流出的高温高压制冷剂液体，经第五电磁阀25、第三单向阀30、储液器4与流向第二电子膨胀阀16，经第二电子膨胀阀16第一次节流降压后制冷剂气液混合制冷剂工质进入闪蒸器3，制冷剂气液混合制冷剂工质闪发后的气态制冷剂工质经第四电磁阀24、第二单向阀29与低压压缩机1排出的制冷剂工质混合流向高压压缩机2，闪蒸器内降压降温液态制冷剂经第三电子膨胀阀17二次节流降压成为低温低压液态制冷剂工质流向室外换热盘管5。同时一部分来自储液器4的高温高压液态制冷剂利用闪蒸气体过热盘管9与闪蒸器3内的闪蒸气态制冷剂工质进行热交换，实现闪蒸气态制冷剂工质过热，高温高压液态制冷剂工质经过换热成为过冷液态制冷剂工质，经毛细管19节流降压成为低温低压气液混合制冷剂工质，低温低压气液混合制冷剂工质经低压压缩机热回收盘管10和高压压缩机热回收盘管11吸收压缩机散热量，低温低压气液混合制冷剂工质吸热后成为过热气态制冷剂工质。过热气态制冷剂工质一部分经第四电子膨胀阀18和低压补气增压管路12与来自于室外换热器5气态制冷剂混合；一部分经第一电磁三通阀20流向除霜盘管13。当室外换热器5大量结霜时，第一电磁三通阀20中a端与b端接通，利用除霜盘管13使过热气态制冷剂工质与除霜盘管外霜体进行热交换，实现热气体除霜，保证了冬季低温条件下系统连续制热。此系统中的闪蒸器3与低压压缩机排气口相连，实现制冷剂中间不完全冷却，利用第三电磁阀23开启与两台压缩机构成了独特的两级压缩回路，实现两级压缩系统模式。利用闪蒸气体过热盘管、压缩机热回收盘管与低压补气增压管路回收压缩机散热量，实现闪蒸气态制冷剂工质过热，提高压缩机输气量，并能保持较低的压缩比和排气温度。
供水循环回路B部分中，第二电磁三通阀41和第三电磁三通阀42中a端与b端接通，第八电磁阀43、第九电磁阀44不通电。热水从第二换热器8流出，经第二电磁三通阀41、第一水泵39流入第一室内换热设备36、第二室内换热设备37，与室内空气换热后的热水经第三电磁三通阀42回到第二换热器8。
本工况制取卫生热水运行时，制冷剂回路A工作方式与本工况下制冷剂回路A的工作方式相同；供水循环回路B的工作方式与夏季卫生热水运行的供水循环回路B的工作方式相同。
Claims (7)
1.一种寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置，其特征在于：所述装置包含由低压压缩机(1)、高压压缩机(2)、闪蒸器(3)、储液器(4)、室外换热器(5)、室外风扇(6)、第一换热器(7)、第二换热器(8)、闪蒸气体过热盘管(9)、低压压缩机热回收盘管(10)、高压压缩机热回收盘管(11)、低压补气增压管路(12)、热气体除霜管路(13)、四通电磁换向阀(14)、第一电子膨胀阀(15)、第二电子膨胀阀(16)、第三电子膨胀阀(17)、第四电子膨胀阀(18)、毛细管(19)、第一电磁三通阀(20)、第一电磁阀(21)、第二电磁阀(22)、第三电磁阀(23)、第四电磁阀(24)、第五电磁阀(25)、第六电磁阀(26)、第七电磁阀(27)、第一单向阀(28)、第二单向阀(29)、第三单向阀(30)、第四单向阀(31)、第五单向阀(32)、第六单向阀(33)、第七单向阀(34)、第八单向阀(35)及制冷剂连接管构成制冷剂循环回路(A)，和由第一室内换热设备(36)、第二室内换热设备(37)、热水箱(38)、第一水泵(39)、第二水泵(40)、第二电磁三通阀(41)、第三电磁三通阀(42)、第八电磁阀(43)、第九电磁阀(44)及水路连接管构成供水循环回路(B)；制冷剂循环回路(A)中各设备连接方式为：低压压缩机(1)上端制冷剂管路经第一单向阀(28)与四通换向阀(14)的a端相连，低压压缩机(1)下端制冷剂管路经第七单向阀(34)与四通换向阀(14)的c端相连，四通换向阀(14)的b端制冷剂管路与第二换热器(8)的左上部端口相连，第二换热器(8)的左下部端口制冷剂管路经第五电磁阀(25)、第三单向阀(30)与储液器(4)相连，储液器(4)另一端制冷剂管路经第二电子膨胀阀(16)与闪蒸器(3)相连，闪蒸器(3)左下部端口制冷剂管路经第三电子膨胀阀(17)、室外换热器(5)和第一电磁阀(21)与四通换向阀(14)的d端相连，室外换热器(5)右侧设置室外风扇(6)，高压压缩机(2)上端制冷剂管路接至第一单向阀(28)与四通换向阀(14)a端相连的制冷剂管路上，高压压缩机(2)下端制冷剂管路经第四单向阀(31)接至第七单向阀(34)与四通换向阀(14)c端相连的制冷剂管路上，闪蒸器(3)上端制冷剂管路经第四电磁阀(24)和第二单向阀(29)接至高压压缩机(2)与第四单向阀(31)相连的制冷剂管路上，第三电磁阀(23)上端制冷剂管路接至低压压缩机(1)与第一单向阀(28)相连的制冷剂管路上，第三电磁阀(23)下端制冷剂管路接至高压压缩机(2)与第四单向阀(31)相连的制冷剂管路上，第一换热器(7)左下部端口制冷剂管路经第八单向阀(35)接至室外换热器(5)与第一电磁阀(21)相连的制冷剂管路上，第一换热器(7)右下部端口制冷剂管路经第二电磁阀(22)接至第一电磁阀(21)与四通换向阀(14)d端相连的制冷剂管路上，毛细管(19)上端制冷剂管路经低压压缩机热回收盘管(10)、高压压缩机热回收盘管(11)、第四电子膨胀阀(18)和低压补气增压管路(12)后接至室外换热器(5)与第一电磁阀(21)相连的制冷剂管路上，毛细管(19)下端制冷剂管路经闪蒸气体过热盘管(9)接至储液器(4)与第二电子膨胀阀(16)相连的制冷剂管路上，第一电磁三通阀(20)a端制冷剂管路接至高压压缩机热回收盘管(11)与第四电子膨胀阀(18)相连的制冷剂管路上，第一电磁三通阀(20)b端制冷剂管路经热气体除霜管路(13)接至室外换热器(5)与第一电磁阀(21)相连的制冷剂管路上，第一电磁三通阀(20)c端制冷剂管路接至第三电子膨胀阀(17)与室外换热器(5)相连的制冷剂管路上，第七电磁阀(27)上端制冷剂管路经第六单向阀(33)接至第三单向阀(30)与储液器(4)相连的制冷剂管路上，第七电磁阀(27)下端制冷剂管路接至第三电子膨胀阀(17)与室外换热器(5)相连的制冷剂管路上，第六电磁阀(26)上端制冷剂管路接至储液器(4)与第二电子膨胀阀(16)相连的制冷剂管路上，第六电磁阀(26)下端制冷剂管路经第五单向阀(32)与闪蒸器(3)相连，第一电子膨胀阀(15)上端制冷剂管路接至第二换热器(8)与第五电磁阀(25)相连的制冷剂管路上，第一电子膨胀阀(15)下端制冷剂管路接至闪蒸器(3)与第三电子膨胀阀(17)相连的制冷剂管路上；供水循环回路(B)中各设备连接方式为：第二换热器(8)右上部端口水管路与第二电磁三通阀(41)a端相连，第二电磁三通阀(41)b端水管路经第一水泵(39)、第一室内换热设备(36)与第三电磁三通阀(42)b端相连，第三电磁三通阀(42)a端水管路与第二换热器(8)右下部端口相连，第二电磁三通阀(41)c端水管路经第二水泵(40)与热水箱(38)左端口相连，热水箱(38)右端水管路与第三电磁三通阀(42)c端相连，第二室内换热设备(37)上端水管路接至第一水泵(39)与第一室内换热设备(36)相连的水管路上，第二室内换热设备(37)下端水管路接至第一室内换热设备(36)与第三电磁三通阀(42)b端相连的水管路上，第八电磁阀(43)上端水管路与第一换热器(7)右上部端口相连，第八电磁阀(43)下端水管路接至第二电磁三通阀(41)c端与第二水泵(40)相连的水管路上，第九电磁阀(44)上端水管路与第一换热器(7)左上部端口相连，第九电磁阀(44)下端水管路接至热水箱(38)与第三电磁三通阀(42)c端相连的水管路上。
2.按照权利要求1所述的寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置，其特征在于：所述制冷剂循环回路(A)中包含由低压压缩机(1)、高压压缩机(2)、第三电磁阀(23)、第四电磁阀(24)、第一单向阀(28)、第二单向阀(29)、第四单向阀(31)、第七单向阀(34)及制冷剂连接管构成压缩单元，压缩单元中第七单向阀(34)下端制冷剂管路与四通电磁换向阀(14)c端相连，第七单向阀(34)上端制冷剂管路与低压压缩机(1)相连，低压压缩机(1)上端制冷剂管路经第一单向阀(28)与四通换向阀(14)a端相连构成低压压缩机压缩通路；第四单向阀(31)下端制冷剂管路接至第七单向阀(34)与四通换向阀(14)c端相连的制冷剂管路上，第四单向阀(31)上端制冷剂管路与高压压缩机(2)相连，高压压缩机上端制冷剂管路接至第一单向阀(28)与四通换向阀(14)a端相连的制冷剂管路上构成高压压缩机压缩通路；由低压压缩机压缩通路和高压压缩机压缩通路并联构成高低压压缩机并联压缩通路；第七单向阀(34)下端制冷剂管路与四通电磁换向阀(14)c端相连，第七单向阀(34)上端制冷剂管路与低压压缩机(1)相连，低压压缩机(1)上端制冷剂管路经第三电磁阀(23)与高压压缩机(2)下端制冷剂管路相连，高压压缩机(2)上端制冷剂管路接至第一单向阀(28)与四通换向阀(14)a端相连的制冷剂管路上，第四电磁阀(24)上端制冷剂管路经第二单向阀(29)接至高压压缩机(2)下端制冷剂管路与第三电磁阀(23)相连的制冷剂管路上，第四电磁阀(24)下端制冷剂管路与闪蒸器(3)相连构成高低压压缩机两级压缩通路。
3.按照权利要求1所述的寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置，其特征在于：所述制冷剂循环回路(A)四通电磁换向阀(14)不通电，四通电磁换向阀(14)中a、d接通，b、c接通，第一电子膨胀阀(15)通电开启，第一电磁三通阀(20)中b、c连通，第一电磁阀(21)、第六电磁阀(26)、第七电磁阀(27)通电开启，构成制冷制冷剂循环回路；四通电磁换向阀(14)通电，四通电磁换向阀(14)中a、b接通，c、d接通，第三电子膨胀阀(17)通电开启，第一电磁三通阀(20)中b、c连通，第一电磁阀(21)、第五电磁阀(25)、第六电磁阀(26)通电开启构成制热制冷剂循环回路；四通电磁换向阀(14)通电，四通电磁换向阀(14)中a、b接通，c、d接通，第二电子膨胀阀(16)、第三电子膨胀阀(17)通电开启，第一电磁三通阀(20)中b、c连通，第一电磁阀(21)、第三电磁阀(23)、第四电磁阀(24)、第五电磁阀(25)通电开启构成低温制热制冷剂循环回路；四通电磁换向阀(14)不通电，四通电磁换向阀(14)中a、d接通，b、c接通，第一电子膨胀阀(15)通电开启，第一电磁三通阀(20)中b、c连通，第二电磁阀(22)、第六电磁阀(26)、第七电磁阀(27)通电开启，构成制冷和制热联合运行制冷剂循环回路。
4.按照权利要求1所述的寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置，其特征在于：所述供水循环回路(B)第二电磁三通阀(41)和第三电磁三通阀(42)中a、b连通，第八电磁阀(43)、第九电磁阀(44)关闭不通电，构成单独制冷或采暖供水循环回路；第二电磁三通阀(41)和第三电磁三通阀(42)中a、c连通，第八电磁阀(43)、第九电磁阀(44)关闭不通电，构成单独卫生热水供水循环回路；第二电磁三通阀(41)和第三电磁三通阀(42)中a、b连通，第八电磁阀(43)、第九电磁阀(44)通电开启，构成制冷和卫生热水联合运行供水循环回路。
5.按照权利要求1所述的寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置，其特征在于：低压压缩机(1)机体外部设有低压压缩机热回收盘管(10)。
6.按照权利要求1所述的寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置，其特征在于：所述装置包含低压压缩机(1)和高压压缩机(2)两台压缩机，低压压缩机(1)为变频或变容量压缩机，高压压缩机(2)为定频、变频或变容量压缩机。
7.按照权利要求1所述的寒冷地区冷暖浴一体的空气源热泵装置，其特征在于：所述装置第一室内换热设备(36)和第二室内换热设备(37)为风机盘管、冷辐射盘管、地热热水盘管或散热器。
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| CN1743762A (zh) * | 2005-09-24 | 2006-03-08 | 林贤华 | 制冷、制热、热水三用空调装置 |
| CN101042271A (zh) * | 2006-04-29 | 2007-09-26 | 张锡鑫 | 一种冷暖气及热水供给装置 |
| JP2007327695A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Daikin Ind Ltd | 冷凍装置 |
| CN201014625Y (zh) * | 2007-03-23 | 2008-01-30 | 大连中星科技开发有限公司 | 北方寒冷地区冬季家用空气源热泵供暖系统及装置 |
| CN201110670Y (zh) * | 2007-12-05 | 2008-09-03 | 佛山市确正冷热设备有限公司 | 具有制冷、采暖及制造生活热水功能的热泵热水机组 |
-
2008
- 2008-10-31 CN CN2008102284996A patent/CN101387456B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
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