CN101769580A - 空调热泵热水机组及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种空调热泵热水机组及其工作方法，性能更优化，可回收利用空调机组产生的废热，也能够利用高能效的热泵原理制热水，节能环保，并有利于多模式多功能控制的实现。包括有控制系统、空调室外机、室内机、热水器、以及连接于空调室外机、室内机、热水器之间的多条冷媒管道；热水器包括有水箱、热水发生器、水管；空调室外机包括有压缩机、换热器、节流装置、冷媒管道控制装置，压缩机、换热器、节流装置、以及冷媒管道控制装置均通过冷媒管道连接；空调室外机的冷媒管道控制装置包括有一个四通阀A，四通阀A的端口一通过冷媒管道与热水发生器连接；每台室内机均配备一个四通阀，室内机配备的四通阀与室内机换热器通过冷媒管道连接。
Description
空调热泵热水机组及其工作方法
技术领域
[0001] 本发明属于空调技术的应用领域，具体涉及一种能将热量回收、具有制热水功能
的空调热泵热水机组及其工作方法。 背景技术
[0002] 社会发展之快，技术革新日新月异，人们对能源环保意识不断增强。随着经济发展 和人们生活水平的提高，空调机组由于具有方便于智能化管理、制冷/热量大且方便于为 不同区域灵活配置制冷/热量等特点，有着越来越好的市场前景，逐渐走进越来越多的家 庭和办公场所。而当前，大部分的空调机组只是具有夏天制冷、冬天制热以调节室内空气温 度的单一功能，特别是夏天，空调机组在制冷过程中所产生的大量的热量都被毫无利用地 排放到室外大气中，造成了室外空气的热污染和能源的极大浪费。现有技术的空调机组只 在冬季和夏季使用，春、秋季闲置，利用率也不高；与此同时，有空调的家庭和办公场所还需 要另外购买热水器以解决生活中日常用热水的问题，增加了开支，而且电热水器、燃气热水 器耗能很大、安全性也较差。目前也涌现了许多带有制热水功能的空调机组，但仅限于在空 调制冷的时候，利用空调机组产生的废热来加热热水，没有实现制热同时制热水，它主要依 靠电加热将水加热，在制冷且制热水时候不能将换热器作为蒸发器使用而满足小制冷量需 求；当空调机组制热的时候，尽管热泵制热具有高能效的特点，现有技术还没有理想的技术 方案实现同时制热水的功能。现有技术中的多联热回收空调机组不能制热水，且多联热泵 热水空调机组不能同时制冷和制热，所以，需要进一步开发出能在空调机组制冷和制热运 行的时候都能提供热水的空调热泵热水机组。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种空调热泵热水机组及其工作方法，性能更优化，可回 收利用空调机组产生的废热，也能够利用高能效的热泵原理制热水，节能环保，并有利于多 模式多功能控制的实现。供消费者使用，为人与社会的和谐与发展创造良好环境。 [0004] 本发明是通过以下技术方案来实现的：
[0005] 空调热泵热水机组，包括有控制系统、空调室外机、室内机、热水器、以及连接于所 述空调室外机、室内机、热水器之间的多条冷媒管道；冷媒在所述冷媒管道内循环流动；所 述热水器包括有水箱、热水发生器、以及连接所述水箱和热水发生器的水管；所述空调室外 机包括有压縮机、换热器、节流装置、以及冷媒管道控制装置，所述压縮机、换热器、节流装 置、以及冷媒管道控制装置均通过冷媒管道连接；所述空调热泵热水机组包括有一台以上 的室内机；其中，所述空调室外机的冷媒管道控制装置包括有一个四通阀A，所述四通阀A 的端口一通过冷媒管道与热水发生器连接；所述每台室内机均配备一个四通阀，所述室内 机配备的四通阀与室内机换热器通过冷媒管道连接。
[0006] 所述空调室外机包括有5个冷媒管道与室内机连接：热水发生器接管一、热水发 生器接管二、高压气管、中压液管、以及低压吸气管。
4[0007] 所述热水发生器接管一、热水发生器接管二之间为换热管道段，所述换热管道段 位于所述热水发生器内部。
[0008] 所述空调室外机包括有一台或一台以上的压縮机，其中至少有一台为变频或变容 压縮机。所述室内机包括有一台以上的室内机组，所述室内机组采用并联的方式连接，通过 冷媒管道与空调室外机连接。
[0009] 上述的空调热泵热水机组的工作方法，其中，所述方法包括如下多种运行模式：
[0010] 第一 ：完全热回收模式；
[0011] 第二：完全制冷制热模式；
[0012] 第三：完全制热模式；
[0013] 第四：主体制冷模式；
[0014] 第五：主体制热模式；
[0015] 第六：完全制冷同时制热水模式；
[0016] 第七：完全制热同时制热水模式；
[0017] 第八：主体制冷同时制热水模式；
[0018] 第九：主体制热同时制热水模式；
[0019] 第十：制热水模式。
[0020] 综上，本发明的有益效果是：
[0021] 本发明的空调热泵热水机组，为变频或变容多联热回收多联空调热泵热水机组， 兼备两种机组性能，结构巧妙，构思新颖而独特，环保效果空前，技术水平领先，实用性强而 可靠。包括有控制系统、空调室外机、室内机、热水器；将变频或变容量调节技术与热泵热水 空调技术有机结合，实现多模式多功能，节能环保，该机组具备制冷、制热、制热水三种需求 同时满足，具备十种运行模式，在这十种模式下，可以实现多形式的热回收。技术效果描述 如下，其一 ：在制冷同时制热水，为了节能而实现多种优化控制方式；其二 ：实现制热同时 制热水，实现节能、高效控制而避免传统多联空调热水机频繁使用电加热；其三：能实现高 效节能的多种重要模式；其四：在多种模式下，为了节能优化系统控制可以将换热器选择 作为蒸发器或者作为冷凝器使用；其五：换热器在多种模式下可以分块控制调节，使其能 分配更加合理完善；其六：变频或变容技术与热泵热水空调技术有机结合；其七：在变频或 变容多联热泵热水机组中，可以实现完全热回收，除此之外可以实现多联热泵热水机组的 显热热回收功能，节能环保。
附图说明
[0022] 图1是本发明空调热泵热水机组的结构示意图。 [0023] 附图标记说明：
[0024] 1-压縮机，11-气旁通，12-液旁通，13-高压传感器，14-低压传感器，15-油分 离器，16-气分离器，21-四通阀B，22-四通阀C，23-四通阀0，24_四通阀A，3-热水发生 器，31-进水阀，32-出水阀，33-水温感温包，34-水箱，4-室外换热装置，41-室外换热器 一，42-室外换热器二， 5-储液罐，51-储液罐出口 ， 52-储液罐进口 一， 53-储液罐进口 二， 61-室内换热器一，62-室内换热器二， 63-室内换热器三，71-电磁阀A， 72-电磁阀B， 81-中 压液管，82-低压吸气管，83-高压气管，84-热水发生器接管一，85-热水发生器接管二，
591-电子膨胀阀八，92-电子膨胀阀8，93-电子膨胀阀C，100-单向阀A，101-单向阀B。 具体实施方式
[0025] 如图1所示，本发明公开空调热泵热水机组，包括有控制系统、空调室外机、室内 机、热水器、以及连接于所述空调室外机、室内机、热水器之间的多条冷媒管道；冷媒在所述 冷媒管道内循环流动；所述热水器包括有水箱、热水发生器、以及连接所述水箱和热水发生 器的水管；所述空调室外机包括有压縮机、换热器、节流装置、以及冷媒管道控制装置，所述 压縮机、换热器、节流装置、以及冷媒管道控制装置均通过冷媒管道连接；所述空调热泵热 水机组包括有一台以上的室内机；其中，所述空调室外机的冷媒管道控制装置包括有一个 四通阀A，所述四通阀A的端口一通过冷媒管道与热水发生器连接；所述每台室内机均配备 一个四通阀，所述室内机配备的四通阀与室内机换热器通过冷媒管道连接。 [0026] 所述空调室外机包括有5个冷媒管道与室内机连接：热水发生器接管一 84、热水 发生器接管二 85、高压气管83、中压液管81、以及低压吸气管82。
[0027] 所述热水发生器接管一 84、热水发生器接管二 85之间为换热管道段，所述换热管 道段位于所述热水发生器3内部。
[0028] 所述空调室外机包括有一台或一台以上的压縮机l，其中至少有一台为变频或变 容压縮机。
[0029] 所述室内机包括有一台以上的室内机组，所述室内机组采用并联的方式连接，通 过冷媒管道与空调室外机连接。
[0030] 所述四通阀B21的端口一连接高压气管83，端口二连接室内换热器61，端口三和
端口四均连接低压吸气管82 ;所述四通阀C22的端口一连接高压气管83，端口 二连接室内
换热器62，端口三和端口四均连接低压吸气管82 ;所述四通阀D23的端口一连接高压气管
83，端口 二连接室内换热器63，端口三和端口四均连接低压吸气管82。
[0031] 优选地，所述空调热泵热水机组包括有一台以上65台以下的室内机。
[0032] 所述热水器的水箱34通过两根水管与热水发生器3连接，所述两根水管分别设置
有进水阀31和出水阀32，所述热水发生器3设置有水温感温包33。
[0033] 所述压縮机1的高压端连接有油分离器15，低压端连接有气分离器16 ;所述与压 縮机1的高压端连接的冷媒管道旁，设置有高压传感器13，所述与压縮机1的低压端连接的 冷媒管道旁，设置有低压传感器14 ;所述压縮机1与一气旁通11并联，压縮机1的低压端 连接的冷媒管与一液旁通12并联。
[0034] 所述四通阀A的端口一通过热水发生器接管一 84与热水发生器连接，端口二连接
室外换热装置4，端口三连接压縮机1的低压端，端口四与节流装置相连。
[0035] 说明：为后续描述方便先定义下面系统图中四通阀A24为断电状态，四通阀B21代
表室内机断电状态。使用3台室内机来说明多联多台室内机的情况，可以配备64台室内机，
若增加控制可以配备64台以上机组。
[0036] 上述的空调热泵热水机组基于变频或变容多联机组、热泵热水机组、变频或变容 多联热回收机组为一体、高性能、高效率的机组，其工作方法包括如下十种运行模式： [0037] 第一 ：完全热回收模式； [0038] 第二 ：完全制冷模式；[0039] 第三：完全制热模式； [0040] 第四：主体制冷模式； [0041] 第五：主体制热模式； [0042] 第六：完全制冷同时制热水模式； [0043] 第七：完全制热同时制热水模式； [0044] 第八：主体制冷同时制热水模式； [0045] 第九：主体制热同时制热水模式； [0046] 第十：单独制热水模式。
[0047] 所述主体制冷模式为：多台室内机同时制冷或制热，但制冷需求总和大于制热需
求；主体制热为：多台室内机同时制冷或制热，但制冷需求总和小于制热需求；完全热回收
主要有三种方式：制热水需求+制热需求=制冷需求、制热需求=制冷需求、制热水需求=
制冷需求，完全热回收简易说是高压高温的气体完全利用，与此同时低压低温的气体也完
全适用。在多种模式下该机组具备多联热泵热水机组的显热热回收功能。
[0048] 本发明基于变频或变容多联机和空调热水机之上，实现多模式高能效运行，适应
于多种工况条件，具体多种运行模式如下：
[0049] 模式一 ：完全热回收
[0050] 方式1 :制冷=制热
[0051] 制冷需求等于制热需求，室外换热器不参与换热，压縮机排气在有制热需求的换 热器冷凝，再到有制冷需求换热器蒸发，再回压縮机，完成一个循环系统；冷媒的循环线路 为：压縮机l —油分离器15—四通阀C22—室内换热器二62—室内换热器一61 —四通阀 B21—气分离器16—压縮机l。 [0052] 方式2 :制冷=制热水+制热
[0053] 制冷需求等于制热加制热水需求，外换热器不参与换热，压縮机排气在有制热和 制热水需求的换热器内冷凝，再到有制冷需求换热器蒸发，再回压縮机，完成一个循环系 统；冷媒的循环线路为：压縮机1 —油分离器15 —(四通阀C22 —室内换热器二 62+热水 发生器3 —四通阀A24)—储液罐5 —室内换热器一61 —四通阀B21 —气分离器16 —压 縮机l。
[0054] 方式3:制冷=制热水
[0055] 制冷需求等于加制热水需求，外换热器不参与换热，压縮机排气在有制热水需求 的换热器内冷凝，再到有制冷需求换热器蒸发，再回压縮机，完成一个循环系统；冷媒的循 环线路为：压縮机1 —油分离器15 —热水发生器3 —四通阀A24 —储液罐5 —室内换热器 一 61 —气分离器16 —压縮机1。 [0056] 模式二 ：完全制冷
[0057] 所有室内换热器全开制冷，压縮机压縮出的排气先经过外换热器冷凝，再到室内 换热器蒸发，最后回压縮机，完成一个循环系统；冷媒的循环线路为：压縮机1 —油分离器 15 —热水发生器3 —四通阀A24 —室外换热装置4 —储液罐5 —(室内换热器一 61+室内 换热器二62+室内换热器三63)—气分离器16 —压縮机1。 [0058] 模式三：完全制热
[0059] 所有室内换热器全开制热，压縮机压縮出的排气先经过内换热器冷凝，再到室外
7换热器蒸发，最后回压縮机，完成一个循环系统；冷媒的循环线路为：压縮机1 —油分离器15 —(四通阀B21+四通阀C22+四通阀D23)—(室内换热器一 61+室内换热器二 62+室内换热器三63)—储液罐5 —室外换热装置4 —四通阀A24 —气分离器16 —压縮机1。[0060] 模式四：主体制冷
[0061] 室内换热器有制冷和制热需求，且制冷需求量大于制热需求量。压縮机压縮出的排气先经过外换热器冷凝和室内有制热需求的换热器冷凝，再到室内有制冷需求的换热器蒸发，最后回压縮机，完成一个循环系统；冷媒的循环线路为：压縮机1 —油分离器
15— (热水发生器3—四通阀A24—室外换热装置4+四通阀C22—室内换热器二62)—储液罐5—(室内换热器一61 —四通阀B21+室内换热器三63—四通阀D23)—气分离器
16— 压縮机l。此处热水发生器3不参与换热。[0062] 模式五：主体制热
[0063] 室内换热器有制冷和制热需求，且制冷需求量小于制热需求量。压縮机压縮出的排气先经过室内有制热需求的换热器冷凝，再到室内有制冷需求的换热器和室外换热器蒸发，最后回压縮机，完成一个循环系统；冷媒的循环线路为：压縮机1 —油分离器15 —(四通阀B21 —室内换热器一 61+四通阀C22 —室内换热器二 62)—储液罐5 —(室内换热器一61 —四通阀B21+室外换热装置4—四通阀A24)—气分离器16 —压縮机1。[0064] 模式六：完全制冷同时制热水
[0065] 所有室内换热器有制冷需求，且有制热水需求。压縮机压縮出的排气先经过室外有制热水需求的换热器冷凝，再经过外换热器过冷却，冷凝后的冷媒到室内有制冷需求的换热器蒸发，最后回压縮机，完成一个循环系统；冷媒的循环线路为：压縮机1 —油分离器
15 —热水发生器3 —四通阀A24 —室外换热装置4 —储液罐5 —(室内换热器一 61+室内换热器二62+室内换热器三63)—(四通阀B21+四通阀C22+四通阀D23)—气分离器
16 —压縮机1 ;或压縮机1 —油分离器15 —热水发生器3 —四通阀A24 —储液罐5 —(室内换热器一61+室内换热器二62+室内换热器三63)—(四通阀821+四通阀022+四通阀D23)—气分离器16 —压縮机1。
[0066] 注：此处的室外换热装置4可选择参与换热。[0067] 模式七：完全制热同时制热水
[0068] 所有室内换热器有制热需求，且有制热水需求。压縮机压縮出的排气先经过室内换热器和制热水换热器冷凝，再室外换热器蒸发，最后回压縮机，完成一个循环系统；冷媒的循环线路为：压縮机1 —油分离器15 —(四通阀B21+四通阀C22+四通阀D23+热水发生器3—四通阀A24)—(室内换热器一61+室内换热器二62+室内换热器三63)—储液罐5 —室外换热装置4 —四通阀A24 —气分离器16 —压縮机1。[0069] 模式八：主体制冷同时制热水
[0070] 室内换热器有制冷、制热、制热水需求，且制冷需求量大于制热需求量。压縮机压縮出的排气先经过外换热器、室内有制热需求的换热器和制热水需求的换热器冷凝，再到室内有制冷需求的换热器蒸发，最后回压縮机，完成一个循环系统；冷媒的循环线路为：压縮机1 —油分离器15 —(热水发生器3 —四通阀A24 —室外换热装置4 — 5储液罐+四通阀C22—室内换热器二62)—(室内换热器一61 —四通阀B21+室内换热器三63—四通阀D23)—气分离器16 —压縮机1。此处热水换热器参与换热。[0071] 模式九：主体制热同时制热水
[0072] 室内换热器有制冷、制热、制热水需求，且制冷需求量小于制热需求量。压縮机压縮出的排气先经过室内有制热需求的换热器和制热水换热器冷凝，再到室内有制冷需求的换热器和室外换热器蒸发，最后回压縮机 完成一个循环系统；冷媒的循环线路为：压縮机1 —油分离器15 —(四通阀B21 —室内换热器一 61+四通阀C22 —室内换热器二 62+热水发生器3—四通阀A24)—储液罐5—(室内换热器一61 —四通阀B21+室外换热装置4 —四通阀A24)—气分离器16 —压縮机1。[0073] 模式十：制热水
[0074] 有制热水需求。压縮机压縮出的排气先经过有制热水需求的换热器冷凝，再到室外换热器蒸发，最后回压縮机，完成一个循环系统；冷媒的循环线路为：压縮机1 —油分离器15 —热水发生器3 —四通阀A24 —储液罐5 —室外换热装置4 —四通阀A24 —气分离器16 —压縮机1。
[0075] 上述所列具体实现方式为非限制性的，对本领域的技术人员来说，在不偏离本发明范围内，进行的各种改进和变化，均属于本发明的保护范围。
Claims (11)
- 空调热泵热水机组，包括有控制系统、空调室外机、室内机、热水器、以及连接于所述空调室外机、室内机、热水器之间的多条冷媒管道；冷媒在所述冷媒管道内循环流动；所述热水器包括有水箱、热水发生器、以及连接所述水箱和热水发生器的水管；所述空调室外机包括有压缩机、换热器、节流装置、以及冷媒管道控制装置，所述压缩机、换热器、节流装置、以及冷媒管道控制装置均通过冷媒管道连接；所述空调热泵热水机组包括有一台以上的室内机；其特征在于：所述空调室外机的冷媒管道控制装置包括有一个四通阀A，所述四通阀A的端口一通过冷媒管道与热水发生器连接；所述每台室内机均配备一个四通阀，所述室内机配备的四通阀与室内机换热器通过冷媒管道连接。
- 2. 根据权利要求1所述的空调热泵热水机组，其特征在于：所述空调室外机包括有 5个冷媒管道与室内机连接：热水发生器接管一 （84)、热水发生器接管二 （85)、高压气管(83) 、中压液管(81)、以及低压吸气管（82)。
- 3. 根据权利要求2所述的空调热泵热水机组，其特征在于：所述热水发生器接管一< (84) 、热水发生器接管二 （85)之间为换热管道段，所述换热管道段位于所述热水发生器 (3)内部。
- 4. 根据权利要求3所述的空调热泵热水机组，其特征在于：所述空调室外机包括有一 台或一台以上的压縮机（l)，其中至少有一台为变频或变容压縮机。
- 5. 根据权利要求1或2或3或4所述的空调热泵热水机组，其特征在于：所述室内机 包括有一台以上的室内机组，所述室内机组采用并联的方式连接，通过冷媒管道与空调室 外机连接。
- 6. 根据权利要求5所述的空调热泵热水机组，其特征在于：所述四通阀B(21)的端口 一连接高压气管（83)，端口二连接室内换热器（61)，端口三和端口四均连接低压吸气管 (82);所述四通阀C(22)的端口一连接高压气管（83)，端口二连接室内换热器（62)，端口三 和端口四均连接低压吸气管（82);所述四通阀D(23)的端口一连接高压气管（83)，端口二 连接室内换热器（63)，端口三和端口四均连接低压吸气管（82)。
- 7. 根据权利要求1或2或3或4所述的空调热泵热水机组，其特征在于：所述空调热 泵热水机组包括有一台以上65台以下的室内机。
- 8. 根据权利要求1或2或3或4所述的空调热泵热水机组，其特征在于：所述热水器的 水箱（34)通过两根水管与热水发生器（3)连接，所述两根水管分别设置有进水阀（31)和 出水阀（32)，所述热水发生器（3)设置有水温感温包（33)。
- 9. 根据权利要求5所述的空调热泵热水机组，其特征在于：所述压縮机（1)的高压端 连接有油分离器（15)，低压端连接有气分离器（16);所述与压縮机（1)的高压端连接的冷 媒管道旁，设置有高压传感器（13)，所述与压縮机（1)的低压端连接的冷媒管道旁，设置有 低压传感器（14);所述压縮机（1)与一气旁通（11)并联，压縮机（1)的低压端连接的冷媒 管与一液旁通（12)并联。
- 10. 根据权利要求9所述的空调热泵热水机组，其特征在于：所述四通阀A的端口一通 过热水发生器接管一 （84)与热水发生器连接，端口二连接室外换热装置（4)，端口三连接 压縮机（1)的低压端，端口四与节流装置相连。
- 11. 如权利要求1所述的空调热泵热水机组的工作方法，其特征在于： 所述的空调热泵热水机组基于变频或变容多联机组、热泵热水机组、变频或变容多联热回收机组为一体、高性能、高效率的机组，其工作方法包括如下十种运行模式：第一 ：完全热回收模式；完全热回收主要有三种方式：制热水需求+制热需求=制冷需求、制热需求=制冷需求、制热水需求=制冷需求，完全热回收模式高压高温的气体完全利用，与此同时低压低温的气体也完全适用。 第二 ：完全制冷模式； 第三：完全制热模式；第四：主体制冷模式；所述主体制冷模式为：多台室内机同时制冷或制热，但制冷需求 总和大于制热需求；第五：主体制热模式；主体制热为：多台室内机同时制冷或制热，但制冷需求总和小于 制热需求；第六：完全制冷同时制热水模式； 第七：完全制热同时制热水模式； 第八：主体制冷同时制热水模式； 第九：主体制热同时制热水模式； 第十：单独制热水模式。
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