CN101514855A - 热回收热泵空调冷水机组 - Google Patents

Abstract

热回收热泵空调冷水机组，它包括压缩机、四通换向阀、两个室外换热器、室内换热器、节流阀、冷媒管和热回收换热器。本发明采用增设热回收换热器，可以保证在实现良好的制冷或制热的同时，回收冷凝热。通过采用热回收换热器和两个室外换热器并联连接的方式，来控制制冷剂的流量分配和冷凝热的回收量，便于在热回收模式下机组对热回收量的精确调节和控制。与普通的串联热回收机组相比，该机组需要的制冷剂少，更加多地利用了冷媒的冷凝热，从而获得了更高的热回收效率；与普通的并联热回收机组相比，该机组的热回收量具有更多级的调节而且不影响制冷效果，机组运行稳定。本发明主要适用于各种大中小型中央空调设备系统。

Description

热回收热泵空调冷水机组

技术领域

本发明涉及空调热回收技术领域，具体来说涉及一种热回收热泵空调冷水机组。

背景技术

现有的空调热泵冷水机组，它所消耗的电负荷约占整个建筑(如星级宾馆、酒店、写字楼等)电负荷的30％以上。空调热泵冷水机组在运行过程中，利用的只是制冷量，而冷凝热一般被排在周围环境中，排除的冷凝热大概是机组制冷量的1.1～1.3倍，造成能源的极大浪费，并且使环境温度升高，严重的加剧了城市的热污染。另外，实际即使在夏天，很多建筑物也是需要热水的，通常由太阳能热水器或者锅炉来加热热水，但是，用锅炉也不利于环境保护，既要消耗大量的能源，且其排放的二氧化硫、氮氧化物等又污染了大气环境。因此，若能够回收利用冷凝热的能量，不仅可以减少城市热污染，而且还可以节约大量的一次能源和运行成本，符合国家提倡的节能要求。

现有的一部分空调热泵冷水机组已经在压缩机和冷凝器之间的管路上串接一个换热器进行热回收。这种方式的确能够回收冷凝热，但是其最大热回收量一般为冷凝热的30％，回收效率不高，热回收量受限制，通常不能有效地利用回收的冷凝热加热热水。而现有的并联机组不能对热回收量进行有效地调节、控制。另外，如果机组制冷剂充注量过大，那么高温高压的制冷剂又会影响整个系统的安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种结构布局更加合理的热回收热泵空调冷水机组，以解决现有技术中热回收量少、回收效率低、调节不灵活、冷媒充注量多以及可靠性差的问题。

本发明要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

热回收热泵空调冷水机组，它包括压缩机、四通换向阀、室外换热器、室内换热器、节流阀和冷媒管，其特征在于：

在所述热回收热泵空调冷水机组中，它还包含一热回收换热器；所述室外换热器有两个，分别为第一室外换热器和第二室外换热器；

所述热回收热泵空调冷水机组的连接结构为：

所述压缩机的出口端与热回收换热器连接，所述压缩机的出口端通过四通换向阀与第一室外换热器、第二室外换热器连接；所述第一室外换热器、第二室外换热器和热回收换热器三者并联连接；所述第一室外换热器、第二室外换热器和热回收换热器三者并联后通过冷媒管与一双向节流阀连接，该双向节流阀与室内换热器的一端连接，该室内换热器的另一端通过所述四通换向阀与压缩机连接。

进一步，在本发明中，所述室内换热器和第一室外换热器之间有一旁通并联管路，该旁通并联管路上设置有第四电磁阀。其目的在于，当该热回收热泵空调冷水机组在夏天制冷时，可以根据热回收需要来泄掉机组内部分高温高压的制冷剂，增加机组的安全性，使机组中更多的制冷剂参与到热回收模式中，从而减少机组中的冷媒充注量。

进一步，在本发明中，在所述第一室外换热器和第二室外换热器并联后的连接管路上设置有压力调节阀。当该热回收热泵空调冷水机组在夏天制冷时，通过压力调节阀来调节机组中制冷剂在室外换热器与和热回收换热器内的流量分配，提高机组的工作效率，实现对热回收量的精确调节和控制。

进一步，在本发明中，所述第一室外换热器的入口端串联第一电磁阀。通过该电磁阀的开关，实施制冷时第一种热回收模式和第二种热回收模式的切换，进一步快速调节热回收量。

本发明的有益效果在于：

1.本发明采用增设热回收换热器，可以保证在实现良好的制冷或制热的同时，回收冷凝热。

2.通过采用热回收换热器和两个室外换热器并联连接的方式，来控制制冷剂的流量分配和冷凝热的回收量，便于在热回收模式下机组对热回收量的精确调节和控制。本发明的室外换热器分成第一室外换热器和第二室外换热器，这不会影响机组的正常运行，同时也不会增加该机组的成本和体积。

3.相比普通热回收冷水机组，该机组的安全性高，原因在于在第一室外换热器和室内换热器之间的旁通并联管路上有第四电磁阀，通过该第四电磁阀可以泄掉机组内部分高压高温的制冷剂，从而使整个机组制冷剂的充注量变小。

4.与普通的串联热回收机组相比，该机组更加多得利用了冷媒的冷凝热，从而获得了更高的热回收效率；与普通的并联热回收机组相比，该机组的热回收量具有更多级的调节而且不影响制冷效果，机组运行稳定。本发明对热回收热量和制冷量的调节更加灵活。

5.回收冷凝热制取生活、生产用水，节约了制热水的运行成本，减少常规采用锅炉制热水时排放燃烧废气对环境造成的污染。

本发明适用于各种大中小型中央空调系统。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明：

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明以热回收热泵空调冷水机组为例。

参看图1，热回收热泵空调冷水机组，它包括压缩机1、四通换向阀2，第一室外换热器4、第二室外换热器5、热回收换热器6、单向节流阀13、双向节流阀16和室内换热器17。这当中室内换热器17是输送冷量的设备，制冷剂在室内换热器17中吸收被冷却物体的热量实现制冷或者释放热量实现制热。压缩机1起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。夏天制冷时，第一室外换热器4、第二室外换热器5和热回收换热器6是放出热量的设备，将室内换热器17中吸收的热量连同压缩机中所转化的热量一起传递给冷却介质带走。冬天制热时，第一室外换热器4和第二室外换热器5是吸收热量的设备，将所吸收的热量连同压缩机中所转化的热量通过热回收换热器6和室内换热器17(此时是作为冷凝器)传递给加热介质带走。单向节流阀13和双向节流阀16的作用是将冷凝后的高压制冷剂节流为低压低温的制冷剂。热回收换热器6用来回收在制冷或制热过程中产生的冷凝热。

如图1所示，压缩机1的出口端与热回收换热器6的入口端连接，压缩机1的出口端与四通换向阀2的第一接口d连通，该四通换向阀2的第二接口e通过冷媒管与第一室外换热器4、第二室外换热器5连通，且第一室外换热器4、第二室外换热器5和热回收换热器6三者之间是并联连接关系。其中，在第一室外换热器4和第二室外换热器5并联后的连接管路上设置有压力调节阀14。当该热回收热泵空调冷水机组在夏天制冷时，通过压力调节阀14来调节机组中制冷剂在室外换热器与和热回收换热器内的流量分配，提高机组的工作效率，实现对热回收量的精确调节和控制。

第一室外换热器4、第二室外换热器5和热回收换热器6三者并联后与双向节流阀16连接，该双向节流阀16与室内换热器17的一端连接，室内换热器17的另一端与四通换向阀2的第三接口s连通，四通换向阀2的第四接口c与压缩机1的入口端连接。在本发明中，第一室外换热器4和第二室外换热器5的分配比例可根据实际情况来调节。

第一室外换热器4的入口端设置有第一电磁阀3，热回收换热器6的出口端并联设置有第一旁通管路和第二旁通管路，在第一旁通管路上有安装有第三电磁阀12和单向节流阀13，在第二旁通管路上有安装有第二电磁阀11。

应当指出的是，在第一室外换热器4与室内换热器17之间有一旁通并联管路，该旁通并联管路上设置有第四电磁阀15。其目的在于，当该热回收热泵空调冷水机组在夏天制冷时，可以根据热回收需要泄掉机组内部分高温高压的制冷剂，使机组中更多的制冷剂参与到热回收模式中，减少机组中冷媒的充注量，提高机组的安全性。

夏天制冷时，液态制冷剂在室内换热器17(此时是作为蒸发器)中吸收被冷却物体的热量之后，汽化成低温低压的蒸汽，该低温低压的蒸汽被压缩机1吸入并压缩成高压高温的蒸汽后，一部分排入室外盘管(此时是作为冷凝器)，另一部分排入热回收换热器6，进入室外盘管的制冷剂向冷却介质(水或空气)放热，冷凝为高压液体，进入热回收换热器6的制冷剂被吸收热量和冷却后成为高压液体，然后高压液体经双向节流阀16节流为低压低温的制冷剂，并再次进入室内换热器17吸热汽化，达到循环制冷的目的。这样，制冷剂在机组中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷和热回收循环。

冬天制热时，从压缩机1内出来的高温高压气体，一部分进入室内换热器17(此时是作为冷凝器)，另一部分进入热回收换热器6，冷凝为高压液体后，经节流阀节流为低压低温的制冷剂，然后低压低温的制冷剂进入室外换热器(此时是作为蒸发器)，吸热蒸发气化，成为气体，再次进入压缩机1开始下一个循环。

本发明热回收热泵空调冷水机组不需要使用储液器装置，且结构布局更加合理，既提高了制冷效率，减少用电量，又能回收冷凝热，解决了现有技术中冷凝热回收量少、回收效率不高的问题。

本发明不仅包含实施例中加以说明的热回收热泵空调冷水机组，也适用于各种形式的压缩机。

本发明的工作模式如下：

夏天制冷时：

A、完全制冷模式。

第一电磁阀3和压力调节阀14打开，第二电磁阀11、第三电磁阀12和第四电磁阀15关闭，高温高压的制冷剂从压缩机1出来后进入第一室外换热器4和第二室外换热器5被冷凝为高压液体，然后经过第一单向阀7、第三单向阀9、压力调节阀14和双向节流阀16节流为低压低温的制冷剂后，进入室内换热器17再次吸热汽化，再经过四通换向阀2进入压缩机1，完成制冷过程。

B、第一种热回收模式

第一电磁阀3和第三电磁阀12关闭，第二电磁阀11、压力调节阀14和第四电磁阀15打开。采用这种方式可以使从压缩机1出来的部分高温高压的制冷剂通过第二室外换热器5，其余的制冷剂通过热回收换热器6被吸收热量和冷却。压力调节阀14起调节热回换热器6中制冷剂流量的作用，当压力调节阀14开度减小时，通过热回换热器6中的制冷剂流量加大，冷凝压力升高，机组热回收量增加，而且可以回收温度更高的热水。当压力调节阀14完全关闭时，机组的冷凝热完全由热回收换热器6回收，此时机组热回收量达到最大。当压力调节阀14开度增大时，通过热回换热器6中的制冷剂流量减小，此时机组的冷凝压力下降，机组工作效率提高。

C、第二种热回收模式

当第一电磁阀3、第二电磁阀11和压力调节阀14打开，第三电磁阀12和第四电磁阀15关闭时，此种模式下热回收换热器6回收的冷凝热较少，结合第一种热回收模式，机组的热回收量可以在较大范围内调节。这种组合可以使大部分高温高压的制冷剂通过第一室外换热器4和第二室外换热器5，其余的制冷剂则通过热回收换热器6被吸收热量和冷却。压力调节阀14的作用同上所述。

冬天制热时：

A、单独制热模式

第一电磁阀3和压力调节阀14打开，第二电磁阀11、第三电磁阀12和第四电磁阀15关闭，高温高压的气态制冷剂从压缩机1出来后通过四通换向阀2进入室内换热器17被冷凝为高压液体，然后通过双向节流阀16被节流为低压低温液态制冷剂后，通过第二单向阀8和第四单向阀10进入第一室外换热器4和第二室外换热器5吸收热量汽化，再经过机组管路系统进入压缩机1，完成单独制热过程。

B、单独热回收模式

第一电磁阀3、第三电磁阀12和压力调节阀14打开，第二电磁阀11、第四电磁阀15和双向节流阀16关闭，高温高压的气态制冷剂从压缩机1出来后进入热回收换热器6被冷凝为高压液体，然后通过单向节流阀13被节流为低压低温液态制冷剂后，通过第二单向阀8和第四单向阀10进入第一室外换热器4和第二室外换热器5吸热汽化，再经过机组管路系统进入压缩机1，完成单独热回收过程。

C、制热、热回收模式

第一电磁阀3、第三电磁阀12和压力调节阀14打开，第二电磁阀11和第四电磁阀15关闭，高温高压的气态制冷剂从压缩机1出来后，进入热回收换热器6和室内换热器17后，经单向节流阀13和双向节流阀16被节流为低压低温液态制冷剂，通过第二单向阀8和第四单向阀10进入第一室外换热器4和第二室外换热器5吸热汽化，再经过机组管路系统进入压缩机1，完成同时制热和热回收过程。

本模式通过单向节流阀13和双向节流阀16的控制可以调节制冷剂在热回收换热器6和室内换热器17中的流量分配，从而可以进一步调节热回收器中热水的温度，来满足制热和热回收的需求。此种模式下，如果空调的制热量需求增加，则第二电磁阀11打开，第三电磁阀12关闭，热回收换热器6通过第二电磁阀11平衡系统制冷剂需求以满足空调制热。

采用本发明热回收热泵空调冷水机组能减少向大气的热量排放，将热量加以回收利用，既节约能源又减少环境的热污染，实现机组效率利用最大化。

本发明结构简单、紧凑，适用于各种中央空调系统，具有显著的经济效益。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.热回收热泵空调冷水机组，它包括压缩机、四通换向阀、室外换热器、室内换热器、节流阀和冷媒管，其特征在于：

在所述热回收热泵空调冷水机组中，它还包含-热回收换热器；所述室外换热器有两个，分别为第一室外换热器和第二室外换热器；

所述热回收热泵空调冷水机组的连接结构为：

所述压缩机的出口端与热回收换热器连接，所述压缩机的出口端通过四通换向阀与第一室外换热器、第二室外换热器连接；所述第一室外换热器、第二室外换热器和热回收换热器三者并联连接；所述第一室外换热器、第二室外换热器和热回收换热器三者并联后通过冷媒管与一双向节流阀连接，该双向节流阀与室内换热器的一端连接，该室内换热器的另一端通过所述四通换向阀与压缩机连接。

2.根据权利要求1所述的热回收热泵空调冷水机组，其特征在于，所述室内换热器和第一室外换热器之间有一旁通并联管路，该旁通并联管路上设置有第四电磁阀。

3.根据权利要求1所述的热回收热泵空调冷水机组，其特征在于，在所述第一室外换热器和第二室外换热器并联后的连接管路上设置有压力调节阀，通过该压力调节阀对热回收量实施精确调节和控制。

4.根据权利要求1所述的热回收热泵空调冷水机组，其特征在于，所述第一室外换热器的入口端串联第一电磁阀。

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