CN101625174B - 多功能模块化热泵机组 - Google Patents

Abstract

多功能模块化热泵机组，包括压缩机、电子膨胀阀及第一干管、第二干管、第三干管、第四干管四根干管，还包括并联在连接压缩机与电子膨胀阀的四根干管上的至少两个相同的模块，该模块包括第一换热器、第一三通阀、第二三通阀，其中，第一三通阀中的三个端口分别连接在第一换热器一端、第一干管及第二干管上；第二三通阀中的三个端口分别连接在第一换热器一端、第三干管及第四干管上。本发明可同时供冷供热，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。

Description

多功能模块化热泵机组 

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多联机热泵机组。 

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，如中国专利，专利号为ZL200610085333.4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成热水。再如，中国专利，专利号为ZL200720053653.1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，限制其运用。 

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或供热，实现每一个换热器都既可以是冷凝器又可以是蒸发器，也就是说在不需要改变其他换热器制冷或制热的运行工况，就可以实现一些换热器由制冷/制热工况变为制热或制冷工况。 

为了实现上述目的，本发明提供的多功能模块化热泵机组，包括压缩机、电子膨胀阀及第一干管、第二干管、第三干管、第四干管四根干管，还包括并联在连接所述压缩机与所述电子膨胀阀的所述四根干管上的至少两个相同的模块(A，B)，所述模块包括第一换热器、第一三通阀、第二三通阀，所述第一三通阀中的三个端口分别连接在所述第一换热器一端、所述第一干管及所述第二干管上；所述第二三通阀中的三个端口分别连接在所述第一换热器一端、所述第三干管及所述第四干管上。 

由以上可见，本发明通过各模块中三通阀的调节，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

本发明的多功能模块化热泵机组，包括压缩机4、电子膨胀阀5及第一干管31、第二干管32、第三干管33、第四干管34四根干管，还包括并联在连接所述压缩机4与所述电子膨胀阀5的所述四根干管3上的至少两个相同的模块，其中，该模块包括第一换热器11、第一三通阀21、第二三通阀22，第一三通阀21中的三个端口分别连接在第一换热器11一端、第一干管31及第二干管32上；第二三通阀22中的三个端口分别连接在第一换热器11一端、第三干管33及第四干管34上。 

以下通过举例对本发明作进一步的说明，为了便于说明，将并联在压缩机4与四根干管3的连接管路之间的三通阀、换热器顺序命名及标号，如第一模块A中的三通阀分别命名为第一三通阀21、第二三通阀22，第二模块B中的三通阀分别命名为第三三通阀23、第四三通阀24，其余部件以此类推。 

参照图2，在本实施例中，将该热泵机组运用于办公楼中。多功能模块化热泵机组，包括压缩机4、电子膨胀阀5及第一干管31、第二干管32、第三干管33、第四干管34、第一换热器11、第二换热器12、第三换热器13、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，其中，第一换热器11、第一三通阀21、第二三通阀22组成第一模块A，在第一模块A中，第一三通阀21的三个端口分别接在第一换热器11一端、第一干管31及第二干管32上，第二三通阀22的三个端口分别接在第一换热器11一端、第三干管33及第四干管34上；同理，第二换热器12、第三三通阀23、第四三通阀24组成第二模块B，在 第二模块B中，第三三通阀23的三个端口分别接在第二换热器12一端、第一干管31及第二干管32上，第四三通阀24的三个端口分别接在第二换热器12一端、第三干管33及第四干管34上；第三换热器13、第五三通阀25、第六三通阀26组成第三模块C，在第三模块C中，第五三通阀25的三个端口分别接在第三换热器13一端、第一干管31及第二干管32上，第六三通阀26的三个端口分别接在第三换热器13一端、第三干管33及第四干管34上。机组工作时，通过各模块中三通阀的调节，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。 

以下以两个房间为例，其中将第一换热器11作为室外机，第二换热器12和第三换热器13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11是蒸发器，第二换热器12和第三换热器13是冷凝器。第一三通阀21接通第一换热器11和第二干管32，第二三通阀22接通第三干管33和第一换热器11，第三三通阀23接通第一干管31和第二换热器12，第四三通阀24接通第四干管34和第二换热器12，第五三通阀25接通第一干管31和第三换热器13，第六三通阀26接通第四干管34与第三换热器13，各模块中工质的流向如图2a中箭头所示。 

压缩机4吸入由第一换热器11内产生的低压低温制冷剂蒸汽，从而保持第一换热器11内的低压状态，以创造第一换热器11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由第四干管34流入第二模块B及第三模块C中，在第二模块B中，制冷工质依次流过第四三通阀 24、第二换热器12、第三三通阀23，最后流入第一干管31，并在流过第二换热器12时被冷却介质冷却而放出热量，实现供热；同理，在第三模块C中，制冷工质依次流过第六三通阀26、第三换热器13、第五三通阀25，最后流入第一干管31，并在流过第三换热器13时被冷却介质冷却而放出热量，实现供热。工质放出热量后，温度降低，凝结成液体，由第一干管31通过电子膨胀阀5流入第三干管33，再由第三干管33中流入第一模块A中，在第一模块A中，制冷工质依次流过第二三通阀22、第一换热器11、第一三通阀21，最后流入第二干管32中被压缩机4吸走。此过程中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，在第一换热器11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被压缩机4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11仍是蒸发器，第二换热器12则变为蒸发器，第三换热器13仍是冷凝器。此时，第一三通阀21接通第一换热器11和第二干管32，第二三通阀22接通第三干管33和第一换热器11，第三三通阀23接通第二干管32和第二换热器12，第四三通阀24接通第三干管33和第二换热器12，第五三通阀25接通第一干管31和第三换热器13，第六三通阀26接通第四干管34与第三换热器13，各模块中工质的流向如图2b中箭头所示。 

压缩机4吸入由第一换热器11及第二换热器12内产生的低压低温制冷剂蒸汽，从而保持第一换热器11与第二换热器12内的低压状态，以创造第一换热器11与第二换热器12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由第四干管34流入第三模块C中，在第三模块C 中，制冷工质依次流过第六三通阀26、第三换热器13、第五三通阀25，最后流入第一干管31，并在流过第三换热器13时被冷却介质冷却而放出热量，实现供热。工质放出热量后，温度降低，凝结成液体，由第一干管31流入通过电子膨胀阀5流入第三干管33，再由第三干管33中流入第一模块A及第二模块B中，在第一模块A中，制冷工质依次流过第二三通阀22、第一换热器11、第一三通阀21，最后流入第二干管32中被压缩机4吸走，同理，在第二模块B中，冷工质依次流过第四三通阀24、第二换热器12、第三三通阀23，最后流入第二干管32中被压缩机4吸走。此过程中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，在第一换热器11和第二换热器12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被压缩机4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方向即可完成不同的功能转换。 

本发明的多功能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)

1.一种多功能模块化热泵机组，包括压缩机(4)、电子膨胀阀(5)及第一干管(31)、第二干管(32)、第三干管(33)、第四干管(34)、第一换热器(11)、第二换热器(12)、第三换热器(13)、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)；其特征在于，所述的第一换热器(11)、第一三通阀(21)、第二三通阀(22)组成第一模块(A)，在第一模块(A)中，第一三通阀(21)的三个端口分别接在第一换热器(11)一端、第一干管(31)及第二干管(32)上，第二三通阀(22)的三个端口分别接在第一换热器(11)另一端、第三干管(33)及第四干管(34)上；第二换热器(12)、第三三通阀(23)、第四三通阀(24)组成第二模块(B)，在第二模块(B)中，第三三通阀(23)的三个端口分别接在第二换热器(12)一端、第一干管(31)及第二干管(32)上，第四三通阀(24)的三个端口分别接在第二换热器(12)另一端、第三干管(33)及第四干管(34)上；第三换热器(13)、第五三通阀(25)、第六三通阀(26)组成第三模块(C)，在第三模块(C)中，第五三通阀(25)的三个端口分别接在第三换热器(13)一端、第一干管(31)及第二干管(32)上，第六三通阀(26)的三个端口分别接在第三换热器(13)另一端、第三干管(33)及第四干管(34)上；经压缩机(4)压缩的高压高温制冷剂蒸汽由第四干管(34)流入第二模块(B)及第三模块(C)中，放出热量后，温度降低，凝结成液体，由第一干管(31)通过电子膨胀阀(5)流入第三干管(33)，再由第三干管(33)流入第一模块(A)中，最后流入第二干管(32)中被压缩机(4)吸走或经压缩机(4)压缩的高压高温制冷剂蒸汽由第四干管(34)流入第三模块(C)中，放出热量后，温度降低，凝结成液体，由第一干管(31)通过电子膨胀阀(5)流入第三干管(33)，再由第三干管(33)流入第一模块(A)及第二模块(B)中，最后流入第二干管(32)中被压缩机(4)吸走。

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