CN101498521A

CN101498521A - 一种空气源三用热泵热水机

Info

Publication number: CN101498521A
Application number: CNA2009100373805A
Authority: CN
Inventors: 张加振
Original assignee: DONGGUAN CARNOY ENERGY-CONSERVATION SCIENCE Co Ltd
Current assignee: DONGGUAN CARNOY ENERGY-CONSERVATION SCIENCE Co Ltd
Priority date: 2009-02-21
Filing date: 2009-02-21
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2029-02-21
Also published as: CN101498521B

Abstract

一种空气源三用热泵热水机，包括通过管路连通的室外热交换器、过滤器、节流装置、室内热交换器、热水用热交换器、压缩机、气液分离器以及中央控制器、一号四通换向阀、二号四通换向阀以及两个止回阀，通过对两个四通换向阀和两个止回阀的控制，使整个设备可在五种条件模式下运行。相对现有技术相比，本发明具有如下优点：1.在所有运行模式下，设备运行时所有三个热交换器均会参与，避免了现有空气源三用热泵热水机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。2.整个设备运行时各种运行模式下均处于可控状态，使系统稳定运行。

Description

一种空气源三用热泵热水机

技术领域

本发明涉及一种空气源三用热泵热水机。

背景技术

空气源三用热泵热水机是指可以用作制取卫生热水、制冷空调和采暖三用的热泵热水机，其制取卫生热水和采暖的热源为室外的空气，一般包含有三个热交换器，即热水用热交换器、室内热交换器和室外从外界环境空气吸放热量的室外热交换器。其中，热水用热交换器用来把冷水加热到设定温度的换热器。室内热交换器用来制冷(从被调节房间吸收热量)或采暖(向被调节房间释放热量)的热交换器。室外热交换器用来向外界环境空气释放热量(如制冷时)或从外界环境空气吸收热量的热交换器(如采暖或制热水时)。

目前空气源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大规模推广应用。

空气源三用热泵热水机管路复杂、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。目前一般三用热泵热水机均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用热交换器和室外热交换器，通过阀件的开关使制冷剂不经过室内热交换器用来制冷，这就不可避免地导致了如下问题：

1.增加了很多阀件，使系统管路复杂、造价高，故障点增多。

2.由于如制热水时制冷剂不经过室内热交换器，此时室内热交换器中可能存在大量制冷剂或润滑油，使整个系统的制冷剂或润滑油处于不可控状态，使系统不能稳定运行，故障率高。

发明内容

本发明要解决的技术是提供一种造价低、运行稳定的空气源三用热泵热水机。

为了解决上述技术问题，本发明采取如下方式实现：

一种空气源三用热泵热水机，包括通过管路连通的室外热交换器、过滤器、节流装置、室内热交换器、热水用热交换器、压缩机、气液分离器以及控制各部件协调运作的中央控制器，在管路中连接有一号四通换向阀和二号四通换向阀两个阀门；其中，

一号四通换向阀具有入口以及接口C1、接口S1、接口E1三个接口，入口与压缩机出口连通，接口C1与热水用热交换器一端连接，接口S1与气液分离器入口连接，接口E通过二号止回阀与二号四通换向阀入口连通；

二号四通换向阀具有入口以及接口C2、接口S2、接口E2，入口通过一号止回阀与热水用热交换器一端连接，接口S2与气液分离器入口连接，室外热交换器、过滤器、节流装置以及室内热交换器依次串连于接口C1和接口E2之间的管路中；

气液分离器出口与压缩机入口连通，各阀门均由中央控制器控制。

上述的热水用热交换器安装于保温水箱中，在保温水箱上设置有水温传感器，水温传感器与中央控制器连接。

同时，为了便于控制，在室外热交换器和室内热交换器上均设置有温度传感器，两温度传感器均与中央控制连接。

通过对管路中各阀门以及各热交换器的控制，本发明可进行单独制冷、单独制热水(制热水除霜)、单独采暖(采暖除霜)、制冷+制热水、采暖+制热水(采暖+制热水除霜)五种运行模式，满足多种需要。

相对现有技术而言，本发明具有如下优点：

1.在所有运行模式下，设备运行时所有三个热交换器均会参与，避免了现有空气源三用热泵热水机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。

2、整个设备运行时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为本发明实施例结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例以及附图对本发明进行详细描述：

如附图1所示，为本发明一较佳实现方案，该方案包括室外热交换器1、过滤器、节流装置2、室内热交换器3、热水用热交换器4、压缩机5、气液分离器6、中央控制器7、一号四通换向阀8、二号四通换向阀9以及一号止回阀11和二号止回阀10，各部件均通过管路连接。其中，室外热交换器1置于室外，用于向外界空气吸放热量。室内热交换器3置于室内，用于对室内空气进行制冷、制热。热水用热交换器5用于把冷水加热到设定温度，一般放置于保温水箱41中。两个四通换向阀均具有四个接口，其中，一号四通换向阀8具有入口81以及接口C1、接口S1、接口E1三个接口，入口81与压缩机5出口连通，接口C1与热水用热交换器5一端连接，接口S1与气液分离器6入口连接，接口E通过二号止回阀10与二号四通换向阀9入口91连通；二号四通换向阀9具有入口91以及接口C2、接口S2、接口E2，入口91通过一号止回阀11与热水用热交换器5一端连接，接口S2与气液分离器6入口连接，室外热交换器1、过滤器、节流装置2以及室内热交换器3依次串连于接口C1和接口E2之间的管路中。气液分离器6出口与压缩机5入口连通，各阀门均由中央控制器7控制。同时，为了便于中央处理器控制，在保温水箱41上安装有水温传感器42，在室外热交换器1和室内热交换器3上均设置有温度传感器，各传感器均与中央控制器3连接，向中央控制器3传送温度信号。

本方案中的室外热交换器1和室内热交换器3一般可采用翅片管换热器，因市面上较常见，属于现有技术，在此不再详述。另外过滤器、节流装置2以及气液分离器6等部件均是成熟技术，相关产品可从市面上直接购买，在此也不作赘述。

本实施例所揭示的空气源三用热泵热水机具有5种运行模式(共包含8种运行状态)：单独制冷、单独制热水(制热水除霜)、单独采暖(采暖除霜)、制冷以及制热水、采暖以及制热水(采暖+制热水除霜)。下面将针对每个模式进行详细说明：

1.单独制冷：

(1)启停切换控制。当只有单独的制冷要求则切换至单独制冷运行模式。此时当室内环境温度传感器检测到室内环境温度高于高设定值(如高于27℃)时，设备单独制冷运行；当室内环境温度传感器检测到室内环境温度低于低设定值(如低于25℃)时，设备停止单独制冷运行(待机状态)；当室内环境温度传感器检测到室内环境温度低于高设定值但高于低设定值(如介于25～27℃)时，设备保持原状态，即在制冷运行时保持制冷运行，在待机状态时保持待机状态。

(2)制冷剂循环流程及各部件相应动作。当设备在单独制冷运行时，中央控制器7控制一号四通换向阀8、二号四通换向阀9动作使制冷剂在管路中按如下流程循环，设备其它部件作相应配合动作：压缩机5(运行)→一号四通换向阀8→二号止回阀10→二号四通换向阀9→室外热交换器1(运行)→过滤器→节流装置2→室内热交换器3(运行)→二号四通换向阀9→气液分离器6→压缩机5。同时，热水用热交换器4中储存的部分制冷剂也通过一号四通换向阀8与气液分离器6接通，制冷剂被抽回至压缩机5参与系统的循环，一号止回阀11阻止了高压制冷剂再进入热水用热交换器4中。

2.单独制热水(单独制热水除霜)

(1)启停切换控制。当只有单独的制热水要求则切换至单独制热水运行模式。此时当水温传感器42检测到保温水箱41热水温度低于低设定值(如低于50℃)时，设备单独制热水运行；当水温传感器42检测到保温水箱41热水温度高于高设定值(如高于55℃)时，设备停止单独制热水运行(待机状态)；当水温传感器42检测到保温水箱41热水温度高于低设定值但低于高设定值(如介于50～55℃)时，设备保持原状态，即在制热水运行时保持制热水运行，在待机状态时保持待机状态。

(2)制冷剂循环流程及各部件相应动作。当设备在单独制热水运行时，中央控制器7控制一号四通换向阀8、二号四通换向阀9动作使制冷剂在管路中按如下流程循环，设备其它部件作相应配合动作。压缩机(运行)→一号四通换向阀8→热水用热交换器4→一号止回阀11→二号四通换向阀9→室内热交换器3(不运行)→节流装置2→过滤器→室外热交换器1(运行)→二号四通换向阀9→气液分离器6→压缩机5。

(3)单独制热水除霜。当设备在单独制热水运行，检测到需要除霜(如室外热交换器1温度传感器检测到室外热交换器1温度连续60分钟低于-1℃)时，设备转入单独制热水除霜运行状态，中央控制器7控制一号四通换向阀8、二号四通换向阀9动作使制冷剂在管路中按如下流程循环，设备其它部件作相应配合动作。压缩机5(运行)→一号四通换向阀8→二号止回阀10→二号四通换向阀9→室外热交换器1→过滤器→节流装置2→室内热交换器3(不运行)→二号四通换向阀9→气液分离器6→压缩机5。当检测到除霜完毕后(如室外热交换器1温度传感器检测到室外热交换器1温度连续10秒高于10℃)时，设备结束除霜转入单独制热水运行状态。

3.制冷+制热水

(1)启停切换控制。当同时有制冷和制热水要求、或只有制冷要求但无制热水要求但热水温度低于低设定值(如低于50℃)时则切换至制冷+制热水运行模式。此时当室内环境温度高于高设定值(如高于27℃)且水温传感器42检测到保温水箱41热水温度低于低设定值(如低于50℃)时，设备制冷+制热水运行；当室内环境温度低于低设定值(如低于25℃)或水温传感器42检测到保温水箱41热水温度高于高设定值(如高于55℃)时，设备停止制冷+制热水运行(待机状态或转入单独制热水或单独制冷运行)；当室内环境温度低于高设定值但高于低设定值(如介于25～27℃)且保温水箱41热水温度高于低设定值但低于高设定值(如介于50～55℃)时，设备保持原状态，即在制冷+制热水运行时保持制冷+制热水运行，在待机状态时保持待机状态。

(2)制冷剂循环流程及各部件相应动作。当设备在制冷+制热水运行时，中央控制器7控制一号四通换向阀8、二号四通换向阀9动作使制冷剂在管路中按如下流程循环，设备其它部件作相应配合动作。压缩机5(运行)→一号四通换向阀8→热水用换热器4→一号止回阀11→二号四通换向阀9→室外热交换器1(运行)→过滤器→节流装置2→室内热交换器3(运行)→二号四通换向阀9→气液分离器6→压缩机5。

4.单独采暖(单独采暖除霜)

(1)启停切换控制。当只有单独的采暖要求则切换至单独采暖运行模式，此时当室内环境温度低于低设定值(如低于18℃)时，设备单独采暖运行；当室内环境温度高于高设定值(如高于22℃)时，设备停止单独采暖运行(待机状态)；当室内环境温度高于低设定值但低于高设定值(如介于18～22℃)时，设备保持原状态，即在采暖运行时保持采暖运行，在待机状态时保持待机状态。

(2)制冷剂循环流程及各部件相应动作。当设备在单独采暖运行时，中央控制器7控制一号四通换向阀8、二号四通换向阀9动作使制冷剂在管路中按如下流程循环，设备其它部件作相应配合动作。压缩机5(运行)→一号四通换向阀8→二号止回阀10→二号四通换向阀9→室内热交换器3(运行)→节流装置2→过滤器→室外热交换器1(运行)→二号四通换向阀9→气液分离器6→压缩机5；同时热水用热交换器4部分制冷剂也通过一号四通换向阀8与气液分离器6接通，被抽回至压缩机5参与系统的循环，一号止回阀11阻止了高压制冷剂再进入热水用热交换器4。

(3)单独采暖除霜。当设备在单独采暖运行，检测到需要除霜(如室外热交换器1温度传感器检测到室外热交换器1温度连续60分钟低于-1℃)时，设备转入单独采暖除霜运行状态；此时通过一号四通换向阀8、二号四通换向阀9控制制冷剂按如下流程循环，设备其它部件作相应配合动作。压缩机(运行)→一号四通换向阀8→二号止回阀10→二号四通换向阀9→室外热交换器1→过滤器→节流装置2→室内热交换器3(不运行)→二号四通换向阀9→气液分离器6→压缩机5。当检测到除霜完毕后(室外热交换器1温度传感器检测到室外热交换器1温度连续10秒高于10℃)时，设备结束除霜转入单独采暖运行状态。

5.采暖+制热水(采暖+制热水除霜)

(1)启停切换控制。当同时有采暖+制热水要求则切换至采暖+制热水运行模式。此时当室内环境温度低于低设定值(如低于18℃)且水温传感器42检测到保温水箱41热水温度低于低设定值(如低于50℃)时，设备采暖+制热水运行；当室内环境温度高于高设定值(如高于22℃)或水温传感器42检测到保温水箱41热水温度高于高设定值(如高于55℃)时，设备停止采暖+制热水运行(待机状态或转入单独制热水或单独采暖运行)；当室内环境温度高于低设定值但低于高设定值(如介于18～22℃)且水温传感器42检测到保温水箱41热水温度高于低设定值但低于高设定值(如介于50～55℃)时，设备保持原状态，即在采暖+制热水运行时保持采暖+制热水运行，在待机状态时保持待机状态。

(2)制冷剂循环流程及各部件相应动作。当设备在采暖+制热水运行时，中央控制器7控制一号四通换向阀8、二号四通换向阀9动作使制冷剂在管路中按如下流程循环，设备其它部件作相应配合动作。压缩机5(运行)→一号四通换向阀8→热水用换热器4→一号止回阀11→二号四通换向阀9→室内热交换器3(运行)→节流装置2→过滤器→室外热交换器1(运行)→二号四通换向阀9→气液分离器6→压缩机5。

(3)采暖+制热水除霜。当设备在采暖+制热水运行，检测到需要除霜(如室外热交换器1温度传感器检测到室外热交换器1温度连续60分钟低于-1℃)时，设备转入单独采暖除霜运行状态。中央控制器7控制一号四通换向阀8、二号四通换向阀9动作使制冷剂在管路中按如下流程循环，设备其它部件作相应配合动作。压缩机5(运行)→一号四通换向阀8→二号止回阀10→二号四通换向阀9→室外热交换器1→过滤器→节流装置2→室内热交换器3(不运行)→二号四通换向阀9→气液分离器6→压缩机5。当检测到除霜完毕后(如室外热交换器1温度传感器检测到室外热交换器1温度连续10秒高于10℃)时，设备结束除霜转入采暖+制热水运行状态。

从上不难看出，本发明通过对四通阀的合理控制以及科学的管路连接，大大提高了设备运行的稳定性，同时也降低了生产成本，其技术效果也是非本领域普通技术人员能够轻易想到，明显符合专利授权条件。

本实施例为本发明较佳的实现方式，需要说明的是，在没有脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明保护范围之内，都属于侵权之行为。

Claims

1.一种空气源三用热泵热水机，包括通过管路连通的室外热交换器(1)、过滤器、节流装置(2)、室内热交换器(3)、热水用热交换器(4)、压缩机(5)、气液分离器(6)以及控制各部件协调运作的中央控制器(7)，其特征在于：在管路中连接有一号四通换向阀(8)和二号四通换向阀(9)两个阀门；

所述的一号四通换向阀具有入口(81)以及接口C1、接口S1、接口E1三个接口，入口(81)与压缩机出口连通，接口C1与热水用热交换器一端连接，接口S1与气液分离器入口连接，接口E通过二号止回阀(10)与二号四通换向阀入口(91)连通；

所述的二号四通换向阀具有入口(91)以及接口C2、接口S2、接口E2，入口通过一号止回阀(11)与热水用热交换器一端连接，接口S2与气液分离器入口连接，室外热交换器、过滤器、节流装置以及室内热交换器依次串连于接口C1和接口E2之间的管路中；

2.根据权利要求1所述的空气源三用热泵热水机，其特征在于：所述的热水用热交换器安装于保温水箱(41)中，在保温水箱上设置有水温传感器(42)，水温传感器与中央控制器连接。

3.根据权利2所述的空气源三用热泵热水机，其特征在于：在室外热交换器和室内热交换器上均设置有温度传感器，两温度传感器均与中央控制连接。