CN101532743B - 一种空气、水源双冷凝器热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空气、水源双冷凝器热泵系统，包括蒸发器、第二冷凝器、第一冷凝器、膨胀阀、四通阀、压缩机、止回阀组成的双冷凝器系统，在所述第二冷凝器的进口与出口的连接管上分别安装四个电磁阀，在制冷、制热两种工况下，通过对四个电磁阀的分别控制，始终有一换热器是冷凝器并处于制热工况，而另外两个换热器则在不同季节分别承担蒸发器和冷凝器。实现第二冷凝器在循环系统处在制冷、制热工况时分别与第一冷凝器或蒸发器并联，使得第二冷凝器一直在制热，这有利于运用同一系统实现不同的功能，提高设备利用效率并节约能源。
Description
技术领域
本发明属于空气、水源热泵系统应用领域，涉及热泵系统一机多用的相关机组，尤其是一种空气、水源双冷凝器热泵机组。
背景技术
先前人们对热泵系统的运用主要是单冷凝器系统，工作原理如附图1所示。
制冷工作时，压缩机5吸入蒸发器6内产生的低压、低温制冷剂蒸汽，保持蒸发器6内的低压状态，创造了蒸发器6内制冷剂液体在低温下沸腾的条件。吸入的蒸汽经过压缩，压力和温度都升高，创造了制冷剂能在常温下液化的条件。高压高温的制冷剂蒸汽排入冷凝器3后，在压力不变的情况下被冷却介质冷却，放出热量，温度降低，最后凝结成液体从冷凝器3排出。高压制冷剂液体经过膨胀阀2节流降压，导致部分制冷剂液体汽化，吸收汽化潜热，使其本身的温度也相应降低，成为低压低温下的湿蒸汽，进入蒸发器6；在蒸发器6中制冷剂液体在压力不变的情况下，吸收被冷却介质的热量而汽化，形成的低压低温蒸汽再被压缩机5吸走，如此不断循环。
近年来申请的一些双冷凝器专利，如公开号为CN101097101A(申请号为200610085333.4)的新型双冷凝器机组如附图2所示，包括压缩机21、热回收冷凝器22、四通阀23、冷凝器24、制热循环方向25、膨胀阀26、蒸发器27、制冷循环方向27，它和传统热泵机组的区别是，其设置一个热回收冷凝器，热回收冷凝器吸收中间介质的热量加热生活热水。中国专利(专利号：200720053653.1)如附图3，给出了一种双冷凝器的高效节能空调热水器系统，包括压缩机10、热水器11、四通阀12、室外换热器13和室内换热器14。这两个专利均是将用于热水器的冷凝器与另两个换热器串联，通过对制冷工质的过冷而降低了冷凝温度，来提高制冷效率的。但其在制冷负荷一定时，整个管路系统中制冷工质流量一定，若所需热水量较少，将导致用于加热热水的冷凝器冷却不充分，致使冷凝温度较高，降低了系统的COP值。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种双冷凝器热泵机组，该机组能够实现在一个功能区间实现制冷或制热两种工况循环时，另一个功能区间可以一直实现制热工况，这种功能是由控制系统对循环管路上的四个电磁阀的控制来实现的。同时，可以通过调节阀门的开度，根据热水负荷不同而调节流过用于加热热水的冷凝器的流量，这样将使得制冷工质得到充分放热，从而提高系统的COP值。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术方案：
一种空气、水源双冷凝器热泵机组，包括通过管路连接的蒸发器、第一冷凝器、第二冷凝器、膨胀阀、四通阀、压缩机、止回阀，其特征在于，在所述第二冷凝器的进口与出口的连接管上分别安装第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀，其中，第一电磁阀连接至蒸发器和四通阀之间的管路上；第二电磁阀连接至蒸发器和膨胀阀之间的管路上；第三电磁阀连接至四通阀与第一冷凝器之间的管路上，第四电磁阀连接至第一冷凝器与膨胀阀之间的管路上；通过对上述第一、第二、第三和第四电磁阀的控制，使得第二冷凝器在循环系统处于制冷或制热工况时，分别与蒸发器或第一冷凝器并联，从而使得第二冷凝器一直保持制热状态。
本发明的双冷凝器机组，能够实现在冬夏两季制冷制热工况下，始终有一换热器是冷凝器，并处于制热工况，而另外两个换热器则在不同季节分别承担蒸发器或冷凝器。即在夏季时，蒸发器处于制冷工况，第二冷凝器处于制热工况；在冬季时，蒸发器变为冷凝器，其所处的功能区间实现制热工况，而第二冷凝器所处功能区间仍然实现制热工况。这有利于运用同一系统实现不同的功能，提高设备利用效率。
附图说明
图1是现有的单冷凝器系统的原理图。
图2是公开号为CN101097101A(申请号为200610085333.4)的新型双冷凝器机组的原理图。
图3是现有的一种双冷凝器的高效节能空调热水器系统(专利号：200720053653.1)的原理图。
图4是本发明的空气、水源双冷凝器机组原理图，图中中空的箭头表示制冷工况时制冷工质的流向，打斜线的箭头表示制热工况时制冷工质的流向，全阴影的箭头表示制冷和制热工况时制冷工质的流向。
以下结合附图及其工作原理对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
参见图4，本发明的双冷凝器机组，能够使得同一系统实现不同的功能，在一个功能区间实现制冷和制热两种工况时，另一功能区间一直实现制热工况，它包括由蒸发器8、第二冷凝器6、第一冷凝器3、膨胀阀2、四通阀4、压缩机5、单向阀1和四个电磁阀(7-1、7-2、7-3、7-4)组成的双冷凝器系统，其连接关系是，在所述第二冷凝器6的进口与出口的连接管上分别安装第一电磁阀7-1、第二电磁阀7-2、第三电磁阀7-3和第四电磁阀7-4；第一电磁阀7-1连接至蒸发器8和四通阀4之间的管路上；第二电磁阀7-2连接至蒸发器8和膨胀阀2之间的管路上；第三电磁阀7-3连接至四通阀4与第一冷凝器6之间的管路上，第四电磁阀7-4连接至第一冷凝器6与膨胀阀2之间的管路上；通过对上述第一、第二、第三和第四电磁阀(7-1、7-2、7-3、7-4)的控制，使得第二冷凝器6在循环系统处于制冷或制热工况时，分别与第一冷凝器3或蒸发器8并联，从而使得第二冷凝器6一直保持制热状态。
本发明的空气、水源双冷凝器机组的具体工作原理是：
制冷循环工作时，连接第二冷凝器6两端与第一冷凝器3两端之间的第三电磁阀7-3与第四电磁阀7-4开启，连接第二冷凝器6两端与蒸发器8两端之间的第一电磁阀7-1与第二电磁阀7-2关闭，第二冷凝器6与第一冷凝器8并联连接，压缩机5吸入蒸发器8内产生的低压、低温制冷剂蒸汽，保持蒸发器8内的低压状态，创造了蒸发器8内制冷剂液体在低温下沸腾的条件；吸入的蒸汽经过压缩，压力和温度都升高，创造了制冷剂能在常温下液化的条件；高压高温的制冷剂蒸汽排入第一冷凝器3和第二冷凝器6后，在压力不变的情况下被冷却介质冷却，放出热量，温度降低，最后凝结成液体从第一冷凝器3与第二冷凝器6排出；高压制冷剂液体经过膨胀阀2节流降压，导致部分制冷剂液体汽化，吸收汽化潜热，使其本身的温度也相应降低，成为低压低温下的湿蒸汽，进入蒸发器8；在蒸发器8中制冷剂液体在压力不变的情况下，吸收被冷却介质的热量而汽化，形成的低压低温蒸汽再被压缩机5吸走，如此不断循环。
制热工作时，四通换向阀4动作，制冷工质反向循环，连接第二冷凝器6两端与第一冷凝器3两端之间的第三电磁阀7-3与第四电磁阀7-4关闭，连接第二冷凝器6两端与蒸发器8两端之间的第一电磁阀7-1与第二电磁阀7-2开启，第二冷凝器6与蒸发器8并联连接，第一冷凝器3承担蒸发器，而原来的蒸发器8承担了冷凝器，压缩机5吸入第二冷凝器6与蒸发器8内产生的低压、低温制冷剂蒸汽，保持其内的低压状态，创造了第一冷凝器3内制冷剂液体在低温下沸腾的条件；吸入的蒸汽经过压缩，压力和温度都升高，创造了制冷剂能在常温下液化的条件；高压高温的制冷剂蒸汽排入蒸发器8与第二冷凝器6后，在压力不变的情况下被冷却介质冷却，放出热量，温度降低，最后凝结成液体从蒸发器8与第二冷凝器6排出；高压制冷剂液体经过膨胀阀2节流降压，导致部分制冷剂液体汽化，吸收汽化潜热，使其本身的温度也相应降低，成为低压低温下的湿蒸汽，进入第一冷凝器3；在第一冷凝器3中制冷剂液体在压力不变的情况下，吸收被冷却介质的热量而汽化，形成的低压低温蒸汽再被压缩机吸走，如此不断循环。
实施例：
将本发明的空气、水源双冷凝器机组运用于家用空调热水机，如空调机一部分用于冬夏供热和供冷，另一部分用于加热生活热水。即将第一冷凝器3置于空调机的室外机内，蒸发器8置于室内机内，用于对送出的风进行制冷；第二冷凝器6用于加热生活热水。
夏季时，连接第二冷凝器6两端与第一冷凝器3两端之间的第三电磁阀7-3与第四电磁阀7-4开启，连接第二冷凝器6两端与蒸发器8两端之间的第一电磁阀7-1与第二电磁阀7-2关闭，第二冷凝器6与第一冷凝器8并联连接，压缩机5吸入蒸发器8内产生的低压、低温制冷剂蒸汽，保持蒸发器8内的低压状态，创造了蒸发器8内制冷剂液体在低温下沸腾的条件；吸入的蒸汽经过压缩，压力和温度都升高，创造了制冷剂能在常温下液化的条件；高压高温的制冷剂蒸汽排入第一冷凝器3和第二冷凝器6后，在压力不变的情况下被冷却介质冷却，放出热量，温度降低，最后凝结成液体从第一冷凝器3与第二冷凝器6排出；高压制冷剂液体经过膨胀阀2节流降压，导致部分制冷剂液体汽化，吸收汽化潜热，使其本身的温度也相应降低，成为低压低温下的湿蒸汽，进入蒸发器8；在蒸发器8中制冷剂液体在压力不变的情况下，吸收被冷却介质的热量而汽化，形成的低压低温蒸汽再被压缩机5吸走，如此不断循环。
冬季时，四通换向阀4动作，制冷工质反向循环，连接第二冷凝器6两端与第一冷凝器3两端之间的第三电磁阀7-3与第四电磁阀7-4关闭，连接第二冷凝器6两端与蒸发器8两端之间的第一电磁阀7-1与第二电磁阀7-2开启，第二冷凝器6与蒸发器8并联连接，第一冷凝器3承担蒸发器，而原来的蒸发器8承担了冷凝器，压缩机5吸入第二冷凝器6与蒸发器8内产生的低压、低温制冷剂蒸汽，保持其内的低压状态，创造了第一冷凝器3内制冷剂液体在低温下沸腾的条件；吸入的蒸汽经过压缩，压力和温度都升高，创造了制冷剂能在常温下液化的条件；高压高温的制冷剂蒸汽排入蒸发器8与第二冷凝器6后，在压力不变的情况下被冷却介质冷却，放出热量，温度降低，最后凝结成液体从蒸发器8与第二冷凝器6排出；高压制冷剂液体经过膨胀阀2节流降压，导致部分制冷剂液体汽化，吸收汽化潜热，使其本身的温度也相应降低，成为低压低温下的湿蒸汽，进入第一冷凝器3；在第一冷凝器3中制冷剂液体在压力不变的情况下，吸收被冷却介质的热量而汽化，形成的低压低温蒸汽再被压缩机5吸走，如此不断循环。这样就实现了向室内送热风与生产生活热水的目的。具体是否需要生产热水可自行选择，由控制系统通过对四个电磁阀(7-1、7-2、7-3、7-4)的开启或关闭来实现。
本发明的空气、水源双冷凝器机组也能运用于需要实现不同功能区间的工艺性场合，在一些生产工艺不同时段需要制热和制冷，而另外一些生产工艺需要一直制热的情况时，即可实现一机多用，从而节约设备与能源。
Claims (1)
1.一种空气、水源双冷凝器热泵机组，包括蒸发器（8）、第一冷凝器（3）、第二冷凝器（6）、两个膨胀阀（2）、四通阀（4）、压缩机（5）、两个单向阀（1）；压缩机（5）通过四通阀（4）与蒸发器（8）相连接，蒸发器依次通过第一组并联连接的单向阀（1）和膨胀阀（2）以及第二组并联连接的单向阀（1）和膨胀阀（2）与第一冷凝器（3）相连，且两个单向阀（1）的流向相反，第一冷凝器（3）通过四通阀（4）与压缩机（5）相连接，其特征在于：
在所述第二冷凝器（6）的进口与出口的连接管上分别安装第一电磁阀（7-1）、第二电磁阀（7-2）、第三电磁阀（7-3）和第四电磁阀（7-4）；其中，第一电磁阀（7-1）和第三电磁阀（7-3）并联安装在所述第二冷凝器（6）的进口连接管上，第二电磁阀（7-2）和第四电磁阀（7-4）并联安装在所述第二冷凝器的出口连接管上；其中，第一电磁阀（7-1）连接至蒸发器（8）与四通阀（4）之间的管路上；第二电磁阀（7-2）连接至蒸发器（8）与第一组单向阀（1）及膨胀阀（2）之间的管路上；第三电磁阀（7-3）连接至四通阀（4）与第一冷凝器（3）之间的管路上，第四电磁阀（7-4）连接至第一冷凝器（3）与第二组单向阀（1）及膨胀阀（2）之间的管路上；通过对上述第一、第二、第三和第四电磁阀（7-1、7-2、7-3、7-4）的控制，使得第二冷凝器（6）在循环系统处于制冷或制热工况时，分别与第一冷凝器（3）或蒸发器（8）并联，从而使得第二冷凝器（6）一直保持制热状态。
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