CN101561201B - 模块化热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明的模块化热泵机组，包括压缩机及电子膨胀阀及并联在压缩机与电子膨胀阀的连接环路之间的至少两个模块，该模块包括第一三通阀、第二三通阀、第一电磁阀、第二电磁阀及换热器，第一三通阀中的三个端口分别连接第一电磁阀、第二电磁阀及换热器的一端，第二三通阀中的三个端口分别连接第一电磁阀、第二电磁阀及换热器的的另一端；第一、第二电磁阀的两端分别连接在压缩机和电子膨胀阀的连接环路之间。本发明能使模块中的每个换热器既可是冷凝器又可是蒸发器，无需改变其它换热器制冷或制热的运行工况，就可实现换热器由制冷/制热工况变为制热/制冷工况，提高了系统的综合制冷效率并节约能源，满足不同用户的需求。

Description

模块化热泵机组

技术领域

本发明涉及一种热泵机组，尤其涉及一种一机多用的模块化热泵机组。

背景技术

过去人们对热泵机组主要运用的是单蒸发器系统，如图1所示，制冷工作时，压缩机100吸入在蒸发器101内产生的低压低温制冷剂蒸汽，保持蒸发器101内的低压状态，以创造蒸发器101内制冷剂液体在低温下沸腾的条件。压缩机100所吸入的蒸汽经过压缩，压力和温度都升高，以创造制冷剂能在常温下液化的条件。高压高温的制冷剂蒸汽从压缩机100排入冷凝器102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102排出。高压制冷剂液体经过膨胀阀103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101；而蒸发器101中的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100吸走，如此不断循环。

近年来出现了一些同时供冷供热的热回收系统，如专利号为ZL200610085333.4的实用新型专利所公开的一种双冷凝器机组，包括压缩机、热回收冷凝器、四通阀、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，它和传统热泵机组的区别是，其设置有一个热回收冷凝器，热回收冷凝器吸收中间介质的热量加热生活热水。再如专利号为ZL200720053653.1的实用新型专利所公开的一种双冷凝器的空调热水器系统，包括压缩机、热水器、四通阀、室外换热器和室内换热器。上述两种机组或系统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，以此来提高制冷效率。但是功能都较小，不能实现任意一个换热器均可制冷或制热的功能，也不能回收冷量，只能回收热量；而且也不能像多联机一样达到模块化的效果，限制了其的运用。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化热泵机组，该热泵机组可同时供冷供热。

为了实现上述目的，本发明提供的模块化热泵机组，包括压缩机及电子膨胀阀，还包括并联在压缩机与电子膨胀阀的连接环路之间的至少两个模块，该模块包括第一三通阀、第二三通阀、第一电磁阀、第二电磁阀及换热器，第一三通阀中的三个端口分别连接第一电磁阀、第二电磁阀及换热器的一端，第二三通阀中的三个端口分别连接第一电磁阀、第二电磁阀及换热器的的另一端；该第一电磁阀及第二电磁阀的两端分别连接在压缩机和电子膨胀阀的连接环路之间。

由以上可见，本发明通过各模块中电磁阀的开/闭，改变环路中元件的连接状态，实现换热器的功能转换，使每一个换热器都既可以是冷凝器又可以是蒸发器，不需要改变其他换热器制冷或制热的运行工况，就可以实现换热器由制冷/制热工况变为制热或制冷工况，同时供冷供热。这样将使得整个热泵机组系统灵活多用，而且成为一种能量回收装置，将由制冷功能区间取来的热用于供热，提高了系统的综合制冷效率(COP)，节约了能源，满足不同用户的需求。

附图说明

图1是现有的单冷凝器系统的原理图；

图2a是本发明的第一换热器为蒸发器，第二、第三换热器为冷凝器的工作原理示意图；

图2b是本发明的第一、第二换热器为蒸发器，第三换热器为冷凝器的工作原理示意图。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

为了便于对本发明进行说明，对于附图中的一些循环方向以字母a、b、c等标记。

模块化热泵机组包括压缩机1及电子膨胀阀5，压缩机1与电子膨胀阀5的连接环路之间并联至少两个模块，其中，该模块包括第一三通阀、第二三通阀、第一电磁阀、第二电磁阀及换热器，该第一三通阀的三个端口分别连接第一电磁阀、第二电磁阀及换热器的一端，该第二三通阀的三个端口分别连接第一电磁阀、第二电磁阀及换热器的另一端；该第一、第二电磁阀的两端分别连接在压缩机1和电子膨胀阀5的连接环路之间。

以下通过举例对本发明作进一步的说明，其中，为了便于说明，将并联在压缩机及电子膨胀阀之间环路上的各模块及模块中的各个电磁阀、三通阀及换热器顺序命名及标号，如第一模块A中的两个三通阀分别命名为第一三通阀及第二三通阀，第二模块B中的两个三通阀分别命名为第三三通阀及第四三通阀，其余部件以此类推。

参照图2，在本实施例中，将模块化热泵机组运用于办公楼中。模块化热泵机组包括压缩机1、第一三通阀21、第二三通阀22、第三三通阀23、第四三通阀24、第五三通阀25、第六三通阀26、第一电磁阀31、第二电磁阀32、第三电磁阀33、第四电磁阀34、第五电磁阀35、第六电磁阀36、第一换热器41、第二换热器42、第三换热器43和电子膨胀阀5。其中，第一三通阀21、第二三通阀22、第一电磁阀31、第二电磁阀32以及第一换热器41组成第一模块A，在第一模块A中，第一换热器41的两端连接第一三通阀21和第二三通阀22，第一三通阀21的另两端分别接到第一电磁阀31与压缩机1之间的管路上和第二电磁阀32与压缩机1之间的管路上，第二三通阀22的另两端分别接到第一电磁阀31与第三电磁阀33之间的管路上和第二电磁阀32与第四电磁阀34之间的管路上；同理，第三三通阀23、第四三通阀24、第三电磁阀33、第四电磁阀34以及第二换热器42组成第二模块B，在第二模块B中，第二换热器42的两端连接第三三通阀23和第四三通阀24，第三三通阀23的另两端分别接到第一电磁阀31与第三电磁阀33之间的管路上和第二电磁阀32和第四电磁阀34之间的管路上，第四三通阀24的另两端分别接到第三电磁阀33与第五电磁阀35之间的管路上和第四电磁阀34和第六电磁阀36之间的管路上；第五三通阀25、第六三通阀26、第五电磁阀35、第六电磁阀36以及第三换热器43组成第三模块C，在第三模块C中，第三换热器43的两端连接第五三通阀25和第六三通阀26，第五三通阀25的另两端分别接到第三电磁阀33与第五电磁阀35之间的管路上和第四电磁阀34和第六电磁阀36之间的管路上，第六三通阀26的另两端分别接到第五电磁阀35与电子膨胀阀5之间的管路上和第六电磁阀36与电子膨胀阀5之间的管路上。即，将上述模块并联接到压缩机1与电子膨胀阀5连接成的的环路之间。机组工作时，通过各模块中的三通阀的开启或关闭，形成不同的连通管路，以便于转换模块中换热器的吸热或放热功能，实现制冷或制热，上述模块中的各换热器在工作时通过电磁阀的开/闭与压缩机1及电子膨胀阀5形成串联环路。

以下以两个房间为例，其中将第一换热器41作为室外机，第二换热器42和第三换热器43作为室内机，并且以两个房间均先要求供热，接着转换为一个房间供热，一个房间供冷的过程来说明其工作原理。

当两个房间均先要求供热时，如图2a所示，第一换热器41是蒸发器，第二换热器42和第三换热器43是冷凝器。第一电磁阀31开启，第二电磁阀32关闭，第一三通阀21和第二三通阀22按箭头k、l所示的流动方向接通管路；第三电磁阀33关闭，第四电磁阀34开启，第三三通阀23和第四三通阀24按箭头c、d所示的流动方向接通管路；第五电磁阀35关闭，第六电磁阀36开启，第五三通阀25和第六三通阀26按箭头e、f所示的流动方向接通管路。

压缩机1吸入由箭头l所示方向流出的第一换热器41内产生的低压低温制冷剂蒸汽，从而保持第一换热器41内的低压状态，以创造第一换热器41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，创造制冷剂能在常温下液化的条件。经压缩的高压高温制冷剂蒸汽经箭头c所示方向流入第二换热器42，由箭头d所示方向流出第二换热器42，再由箭头e所示方向流入第三换热器43，由箭头f所示方向流出第三换热器43。排入第二换热器42和第三换热器43的工质，在压力不变的情况下依次被第二换热器42和第三换热器43内的冷却介质冷却，放出热量，温度降低，最后凝结成液体从第三换热器43排出。高压制冷剂液体经过电子膨胀阀5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，按照箭头k所示方向进入第一换热器41，按照箭头l所示方向流出第一换热器41；在第一换热器41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1吸走，如此不断循环。

当一个房间供热，一个房间供冷时，如图2b所示，通过控制三通阀转换管路的连通方式，第一换热器41仍是蒸发器，第二换热器42则变为蒸发器，第三换热器43仍是冷凝器。此时，第一电磁阀31开启，第二电磁阀32关闭，第一三通阀21和第二三通阀22按箭头k、l所示的流动方向接通管路，第三电磁阀33开启，第四电磁阀34关闭，第三三通阀23和第四三通阀24按箭头i、j所示的流动方向接通管路，第五电磁阀35关闭，第六电磁阀36开启，第五三通阀25和第六三通阀26按箭头e、f所示的流动方向接通管路。压缩机1吸入由箭头l所示方向流出的依次由第一换热器41和第二换热器42内产生的低压低温制冷剂蒸汽，以保持第一换热器41和第二换热器42内的低压状态，创造第一换热器41和第二换热器42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，创造制冷剂能在常温下液化的条件。经压缩的高压高温制冷剂蒸汽经箭头e所示方向流入第三换热器43，由箭头f所示方向流出第三换热器43，排入第三换热器43的工质，在压力不变的情况下被第三换热器43内的冷却介质冷却，放出热量，温度降低，最后凝结成液体从第三换热器43排出。高压制冷剂液体经过电子膨胀阀5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，按照箭头i所示方向先进入第二换热器42，由箭头j所示方向流出第二换热器42，再按照箭头k所示方向进入第一换热器41，按照箭头l所示方向流出第一换热器41；在第一换热器41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1吸走，如此不断循环。

其它的工作状态与此类似，只需要控制模块中各阀门的开启状态或开启方向(如附图中的虚线)即可完成不同的功能转换。

本发明的模块化热泵机组可同时供冷供热，能够使得每一个换热器既可以是冷凝器又可以是蒸发器，也就是说不需要改变其他换热器制冷或制热的运行工况，就可以实现换热器由制冷/制热工况变为制热或制冷工况。这样将使得整个系统灵活多用，而且成为一种能量回收装置，将由制冷功能区间取来的热用于供热，很大限度地提高了系统的综合COP，节约了能源，满足了不同用户的需求。

Claims (1)

1.模块化热泵机组，其特征在于，包括压缩机(1)、第一三通阀(21)、第二三通阀(22)、第三三通阀(23)、第四三通阀(24)、第五三通阀(25)、第六三通阀(26)、第一电磁阀(31)、第二电磁阀(32)、第三电磁阀(33)、第四电磁阀(34)、第五电磁阀(35)、第六电磁阀(36)、第一换热器(41)、第二换热器(42)、第三换热器(43)和电子膨胀阀(5)；其中，第一三通阀(21)、第二三通阀(22)、第一电磁阀(31)、第二电磁阀(32)以及第一换热器(41)组成第一模块A，在第一模块A中，第一换热器(41)的两端连接第一三通阀(21)和第二三通阀(22)，第一三通阀(21)的另两端分别接到第一电磁阀(31)与压缩机(1)之间的管路上和第二电磁阀(32)与压缩机(1)之间的管路上，第二三通阀(22)的另两端分别接到第一电磁阀(31)与第三电磁阀(33)之间的管路上和第二电磁阀(32)与第四电磁阀(34)之间的管路上；同理，第三三通阀(23)、第四三通阀(24)、第三电磁阀(33)、第四电磁阀(34)以及第二换热器(42)组成第二模块B，在第二模块B中，第二换热器(42)的两端连接第三三通阀(23)和第四三通阀(24)，第三三通阀(23)的另两端分别接到第一电磁阀(31)与第三电磁阀(33)之间的管路上和第二电磁阀(32)和第四电磁阀(34)之间的管路上，第四三通阀(24)的另两端分别接到第三电磁阀(33)与第五电磁阀(35)之间的管路上和第四电磁阀(34)和第六电磁阀(36)之间的管路上；第五三通阀(25)、第六三通阀(26)、第五电磁阀(35)、第六电磁阀(36)以及第三换热器(43)组成第三模块C，在第三模块C中，第三换热器(43)的两端连接第五三通阀(25)和第六三通阀(26)，第五三通阀(25)的另两端分别接到第三电磁阀(33)与第五电磁阀(35)之间的管路上和第四电磁阀(34)和第六电磁阀(36)之间的管路上，第六三通阀(26)的另两端分别接到第五电磁阀(35)与电子膨胀阀(5)之间的管路上和第六电磁阀(36)与电子膨胀阀(5)之间的管路上。

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