CN101498498A - 一种三用热泵热水机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种三用热泵热水机及其控制方法，热泵热水机包括通过管路相互连通的压缩机、热水罐及其热水加热用热交换器、四通阀、从外界环境吸放热用热交换器、过滤装置、节流装置、制冷采暖用热交换器、气液分离装置，压缩机和所述各部件及装置接收并按照中央控制器的指令动作，管路的连通次序是压缩机、热水加热用热交换器、四通阀D口、四通阀C口、从外界环境吸放热用热交换器、过滤装置、节流装置、制冷采暖用热交换器、四通阀E口、四通阀S口、气液分离装置并返回压缩机；控制方法是指设备运行时，制冷剂均会通过所述的三个换热器，运行的启、停由运行模式及状态目标的达到决定，运行模式及运行状态间的切换由所述四通阀配合其它部件自行实现。

Description

一种三用热泵热水机及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种热泵热水机，特别是指一种可以用于生产日用热水、制冷空调和采暖三用的热泵热水机及其启停切换控制方法。

背景技术

三用热泵热水机是指可以用于生产日用热水、制冷空调和采暖三用的热泵热水机，其一般包含有三个热交换器，即热水加热用热交换器、制冷采暖用热交换器和从外界环境吸放热用热交换器。其中，热水加热用热交换器是用来把冷水加热到设定温度的换热器；制冷采暖用热交换器是用来制冷(从被调节环境吸收热量)、采暖(向被调节环境释放热量)的换热器；从外界环境吸放热用热交换器是用来向外界环境释放热量(如制冷时)、或从外界环境吸收热量的热交换器(如采暖或制热水时)。目前，三用热泵热水机有多种制冷系统流程结构原理与控制方式，但在实际应用中往往存在系统管路复杂、故障率高、造价高的问题，故直至目前都很难批量生产与供应。

三用热泵热水机系统管路复杂、故障率高、造价高的问题，主要与制冷系统流程结构原理与控制方式有关，现有的三用热泵热水机一般采用换热器分别单独控制的方法。如在制热水时，制冷剂就只流过热水加热用热交换器和从外界环境吸放热用热交换器，通过阀件的开关使制冷剂不经过制冷采暖用热交换器，这就不可避免地导致了如下问题：①由于增加了很多阀件，使系统管路复杂、造价高，并使系统故障点增多；②由于制热水时制冷剂不经过制冷采暖用热交换器，此时制冷采暖用热交换器中可能存在大量制冷剂或润滑油，使系统的制冷剂或润滑油处于不可控状态，造成系统运行稳定性差，故障率高。

发明内容

本发明需解决的问题是克服现有技术中三用热泵热水机控制管路复杂、故障点多、设备中制冷剂和润滑剂可能处于不可控状态，从而提供一种管路连接简洁、故障点少、设备造价低且于各种运行模式下制冷剂和润滑剂均处于可控状态下的三用的热泵热水机及其启停切换控制方法。

根据上述需解决的问题设计了一种三用的热泵热水机，包括通过管路相互连通的压缩机、热水罐、四通阀、从外界环境吸放热用热交换器、过滤装置、节流装置、制冷采暖用热交换器、气液分离装置，压缩机和所述各部件及装置接收并按照中央控制器的指令动作，其中，所述热水罐中包含有热水加热用热交换器；具体装配时，各部件及装置间的管路连通次序是压缩机、热水加热用热交换器、四通阀D口、四通阀C口、从外界环境吸放热用热交换器、过滤装置、节流装置、制冷采暖用热交换器、四通阀E口、四通阀S口、气液分离装置并返回压缩机。所述热水罐中还设有热水温度传感器，从外界环境吸放热用热交换器中还设有温度传感器，制冷采暖用热交换器中还设有温度传感器，各传感器均与中央控制器连接。

所述的三用热泵热水机的控制方法是在运行时，制冷剂均会通过所述的三个换热器，即制冷剂均会通过热水加热用热交换器、制冷采暖用热交换器和从外界环境吸放热用热交换器；而运行的启、停由运行模式及状态目标的达到决定，运行模式及运行状态间的切换由所述四通阀配合其它部件自行实现；其中，所述的运行模式是指单独制冷、单独制热水及单独制热水除霜、制冷加制热水、单独采暖及单独采暖除霜、采暖加制热水及采暖加制热水除霜。下面对具体的运行模式做进一步阐述。

1、单独制冷运行模式的运行循环流程为，压缩机→热水加热用热交换器→四通阀D口→四通阀C口→从外界环境吸放热用热交换器→过滤器→节流装置→制冷采暖用热交换器→四通阀E口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

2、单独制热水及单独制热水除霜运行模式的运行循环流程为，

(1)运行单独制热水时，压缩机→热水加热用热交换器→四通阀D口→四通阀E口→制冷采暖用热交换器→节流装置→过滤器→从外界环境吸放热用热交换器→四通阀C口→四通阀S口→气液分离器→压缩机；

(2)运行单独制热水除霜时，压缩机→热水加热用热交换器→四通阀D口→四通阀C口→从外界环境吸放热用热交换器→过滤器→节流装置→制冷采暖用热交换器→四通阀E口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

3、制冷加制热水运行模式的运行循环流程为，压缩机→热水加热用热交换器→四通阀D口→四通阀C口→从外界环境吸放热用热交用热交换器→四通阀D口→四通阀C口→从外界环境吸放热用热交换器→过滤器→节流装置→制冷采暖用热交换器→四通阀E口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

4、单独采暖及单独采暖除霜运行模式的运行循环流程为，

(1)运行单独采暖时，压缩机→热水加热用热交换器→四通阀D口→四通阀E口→制冷采暖用热交换器→节流装置→过滤器→从外界环境吸放热用热交换器→四通阀C口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

(2)运行单独采暖除霜时，压缩机→热水加热用热交换器→四通阀D口→四通阀C口→从外界环境吸放热用热交换器→过滤器→节流装置→制冷采暖用热交换器→四通阀E口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

5、采暖加制热水运行模式的运行循环流程为，

(1)在需要同时运行采暖加制热水时，采用优先单独制热水运行，当热水制取完毕后转入单独采暖运行，因此运行循环流程与单独制热水及单独采暖运行的循环流程相同；

(2)在需要同时运行采暖加制热水除霜时，采用优先单独制热水运行，当热水制取完毕后转入单独采暖运行，因此运行循环流程与单独制热水及单独采暖除霜运行的循环流程相同。

本发明在所涉及的运行模式或状态下，设备运行时制冷剂均会通过所述的三个换热器，避免了在普通三用设备中制冷剂或润滑油的不可控积存问题，使系统管路简单、控制阀件少，降低了系统的复杂性，降低了设备造价，减少了故障点。上述系统设计使设备制冷剂与润滑油在各种运行模式下均处于可控状态，使系统稳定运行，降低故障率。

附图说明

附图1是本发明各部件间的基本连通关系示意图。

具体实施方式

本发明的主旨是当三用热泵热水机在所能涉及到的运行模式或状态下，设备运行时制冷剂均会通过所有三个换热器，以此避免在普通三用设备中制冷剂或润滑油的不可控积存问题，使系统管路简单、控制阀件少，并降低系统的复杂性，降低设备造价，减少故障点。上述设计理念将使设备制冷剂与润滑油在各种运行模式下均处于可控状态，使系统稳定运行，降低故障率。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详述。

本发明针对三用的热泵热水机设计的基本管路连通方式包括通过管路相互连通的压缩机、热水罐、四通阀、从外界环境吸放热用热交换器、过滤装置、节流装置1、制冷采暖用热交换器、气液分离装置，压缩机和所述各部件及装置接收并按照中央控制器的指令动作，其中，管路是与热水罐中的热水加热用热交换器2、从外界环境吸放热用热交换器、制冷采暖用热交换器连通。具体装配时，各部件及装置间的管路连通次序是压缩机、热水加热用热交换器2、四通阀D口、四通阀C口、从外界环境吸放热用热交换器、过滤装置、节流装置、制冷采暖用热交换器、四通阀E口、四通阀S口、气液分离装置并返回压缩机。当然，在热水罐中还设有热水温度传感器3，从外界环境吸放热用热交换器中还设有温度传感器4，制冷采暖用热交换器中还设有温度传感器5，各传感器均与中央控制器连接。

所述的三用热泵热水机的控制方法是在运行时，制冷剂均会通过所述的三个换热器，即制冷剂均会通过热水加热用热交换器、制冷采暖用热交换器和从外界环境吸放热用热交换器；而运行的启、停由运行模式及状态目标的达到决定，运行模式及运行状态间的切换由所述四通阀配合其它部件自行实现；其中，所述的运行模式是指单独制冷、单独制热水及单独制热水除霜、制冷加制热水、单独采暖及单独采暖除霜、采暖加制热水及采暖加制热水除霜。下面对具体的运行模式以附图1为例做进一步阐述，并可据此做出顺序上的多种变化。

1、单独制冷运行模式的运行循环流程为，压缩机→热水加热用热交换器2→四通阀D口→四通阀C口→从外界环境吸放热用热交换器→过滤器→节流装置1→制冷采暖用热交换器→四通阀E口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

2、单独制热水及单独制热水除霜运行模式的运行循环流程为，

(1)运行单独制热水时，压缩机→热水加热用热交换器2→四通阀D口→四通阀E口→制冷采暖用热交换器→节流装置1→过滤器→从外界环境吸放热用热交换器→四通阀C口→四通阀S口→气液分离器→压缩机；

(2)运行单独制热水除霜时，压缩机→热水加热用热交换器2→四通阀D口→四通阀C口→从外界环境吸放热用热交换器→过滤器→节流装置1→制冷采暖用热交换器→四通阀E口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

3、制冷加制热水运行模式的运行循环流程为，压缩机→热水加热用热交换器2→四通阀D口→四通阀C口→从外界环境吸放热用热交换器→过滤器→节流装置1→制冷采暖用热交换器→四通阀E口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

4、单独采暖及单独采暖除霜运行模式的运行循环流程为，

(1)运行单独采暖时，压缩机→热水加热用热交换器2→四通阀D口→四通阀E口→制冷采暖用热交换器→节流装置1→过滤器→从外界环境吸放热用热交换器→四通阀C口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

(2)运行单独采暖除霜时，压缩机→热水加热用热交换器2→四通阀D口→四通阀C口→从外界环境吸放热用热交换器→过滤器→节流装置1→制冷采暖用热交换器→四通阀E口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

5、采暖加制热水运行模式的运行循环流程为，

(1)在需要同时运行采暖加制热水时，采用优先单独制热水运行，当热水制取完毕后转入单独采暖运行，因此运行循环流程与单独制热水及单独采暖运行的循环流程相同；

(2)在需要同时运行采暖加制热水除霜时，采用优先单独制热水运行，当热水制取完毕后转入单独采暖运行，因此运行循环流程与单独制热水及单独采暖除霜运行的循环流程相同。

Claims (8)

1、一种三用热泵热水机，包括通过管路相互连通的压缩机、热水罐、四通阀、从外界环境吸放热用热交换器、过滤装置、节流装置(1)、制冷采暖用热交换器、气液分离装置，压缩机和所述各部件及装置接收并按照中央控制器的指令动作，其特征是所述热水罐中设置有热水加热用热交换器(2)；

具体的管路连通次序是压缩机、热水加热用热交换器、四通阀D口、四通阀C口、从外界环境吸放热用热交换器、过滤装置、节流装置、制冷采暖用热交换器、四通阀E口、四通阀S口、气液分离装置并返回压缩机。

2、根据权利要求1所述的三用热泵热水机，其特征是所述热水罐中还设有热水温度传感器(3)，所述从外界环境吸放热用热交换器中还设有温度传感器(4)，所述制冷采暖用热交换器中还设有温度传感器(5)，各传感器均与中央控制器连接。

3、根据权利要求1所述的三用热泵热水机的控制方法，其特征是

运行时，制冷剂均会通过所述的三个换热器，即制冷剂均会通过热水加热用热交换器、制冷采暖用热交换器和从外界环境吸放热用热交换器；

运行的启、停由运行模式及状态目标的达到决定，运行模式及运行状态间的切换由所述四通阀配合其它部件自行实现；

所述的运行模式是指单独制冷、单独制热水及单独制热水除霜、制冷加制热水、单独采暖及单独采暖除霜、采暖加制热水及采暖加制热水除霜。

4、根据权利要求3所述的三用热泵热水机的控制方法，其特征是所述单独制冷运行模式的运行循环流程为，压缩机→热水加热用热交换器→四通阀D口→四通阀C口→从外界环境吸放热用热交换器→过滤器→节流装置→制冷采暖用热交换器→四通阀E口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

5、根据权利要求3所述的三用热泵热水机的控制方法，其特征是所述单独制热水及单独制热水除霜运行模式的运行循环流程为，

(1)运行单独制热水时，压缩机→热水加热用热交换器→四通阀D口→四通阀E口→制冷采暖用热交换器→节流装置→过滤器→从外界环境吸放热用热交换器→四通阀C口→四通阀S口→气液分离器→压缩机；

(2)运行单独制热水除霜时，压缩机→热水加热用热交换器→四通阀D口→四通阀C口→从外界环境吸放热用热交换器→过滤器→节流装置→制冷采暖用热交换器→四通阀E口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

6、根据权利要求3所述的三用热泵热水机的控制方法，其特征是所述制冷加制热水运行模式的运行循环流程为，压缩机→热水加热用热交换器→四通阀D口→四通阀C口→从外界环境吸放热用热交换器→过滤器→节流装置→制冷采暖用热交换器→四通阀E口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

7、根据权利要求3所述的三用热泵热水机的控制方法，其特征是所述单独采暖及单独采暖除霜运行模式的运行循环流程为，

(1)运行单独采暖时，压缩机→热水加热用热交换器→四通阀D口→四通阀E口→制冷采暖用热交换器→节流装置→过滤器→从外界环境吸放热用热交换器→四通阀C口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

(2)运行单独采暖除霜时，压缩机→热水加热用热交换器→四通阀D口→四通阀C口→从外界环境吸放热用热交换器→过滤器→节流装置→制冷采暖用热交换器→四通阀E口→四通阀S口→气液分离器→压缩机。

8、根据权利要求3所述的三用热泵热水机的控制方法，其特征是所述采暖加制热水运行模式的运行循环流程为，

(1)在需要同时运行采暖加制热水时，采用优先单独制热水运行，当热水制取完毕后转入单独采暖运行，因此运行循环流程与单独制热水及单独采暖运行的循环流程相同；

(2)在需要同时运行采暖加制热水除霜时，采用优先单独制热水运行，当热水制取完毕后转入单独采暖运行，因此运行循环流程与单独制热水及单独采暖除霜运行的循环流程相同。