CN101900448B - 喷汽增焓热泵空调热水机组 - Google Patents

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Abstract

一种喷汽增焓热泵空调热水机组，包括至少含有一个压缩机、四通换向阀、四通换向阀、室外换热器、制冷单向阀、储液器、经济器、EVI电子膨胀阀、制冷电子膨胀阀、室内换热器、汽液分离器、制热单向阀、制热电子膨胀阀、热水单向阀、热水换热器。本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有喷汽增焓功能的空调热水系统，并且通过电子膨胀阀过热度控制和独有的节流结构在不同模式下实现了喷汽增焓，从而提高了空调应用范围和效率，使得系统功能多样化，能源利用率高，最大限度提高了各种模式下的效率，并且具有结构简单、易于控制、初投资低、运行成本低的特点。

Description

喷汽增焓热泵空调热水机组
技术领域
本专利属于制冷系统组成，特别是具有喷汽增焓热水功能的空调热水系统，属于制冷和空调领域。
技术背景
当今社会，能源问题日益成为一个重要问题，从21世纪初，热泵热水器具有高度节能，即比燃气热水器节能1/2的优点被广泛应用。由此引申的热泵空调热水机组也成为技术专家们关注的重点，其特点如下：
1、超大水量：水箱容量可根据客户要求订做，以满足不同时段需求。
2、经济节省：能效比最高可达6.0。
3、相对于热泵热水器而言，成本低，功能多。
4、适用范围广：不受气候影响，在环境温度为-15℃～43℃下均能正常工作，可广泛应用于家庭、宾馆、酒店、学校、医院、集体宿舍、住宅小区、桑拿等集中供热。
5、智能控制、操作简便：机组采用单片机自动化智能控制，用户只需一键启动，便可实现一天24小时热水供应。
6、安全环保：结构上水电完全分离，且无任何有害有毒气体排放或燃烧，绝对安全。
7、安装方便：体积小巧、占地面积小，还可模块化组合，安装简单。
8、使用寿命长：使用寿命可达10年以上。
由此可见，热泵空调热水机组是热泵空调和热水器的完美结合体，除能满足建筑物的供冷和供热的需求外，还能一年四季提供生活热水，从而避免了空调和热水设备的双重投入，并彻底实现水电分离，不会产生任何触电、中毒、易爆等危险，具有节能、环保、安全等优势。但普通的热泵空调热水器有适用范围窄(环境温度低于-5℃以后效果很差)、加热水温有限(一般出水温度不超过55℃)、低温制热效果差、使用寿命短等缺点。
热泵空调热水机组采用喷汽增焓技术，可克服上述缺点，使机组能在-15～43℃的环境温度范围内正常运转，出水温度最高可达63℃以满足卫生要求，低温制热效果良好、使用寿命可长达10年以上，必将完全取代传统的“空调+热水器”的配置。
综上所述，本专利为了解决上述问题，给出了一种喷汽增焓的技术，使机组能在-15～43℃的环境温度范围内正常运转，出水温度最高可达63℃以满足卫生要求，低温制热效果良好、使用寿命可长达10年以上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有喷汽增焓功能的的空调热水系统，使得系统可以在低温、高温环境宽运行范围运行，使得系统功能多样化，能源利用率高，具有结构紧凑，成本低，全年节能的特点。
本专利解决上述问题所采用的技术方案是：喷汽增焓热泵空调热水机组，包括至少含有一个压缩机、四通换向阀、四通换向阀、室外换热器、制冷单向阀、储液器、经济器、EVI电子膨胀阀、制冷电子膨胀阀、室内换热器、汽液分离器、制热单向阀、制热电子膨胀阀、热水单向阀、热水换热器。其中制冷单向阀、储液器、经济器、制冷电子膨胀阀、制热单向阀、制热电子膨胀阀共同组成一个整流型节流结构，使得冷媒只能向一个方向流动。热水单向阀接于热水换热器出口防止冷媒反向流动。另外，EVI空调热水系统中的经济器，经济器的节流功能是通过EVI电子膨胀阀根据经济器上温度探头之间的温差实现过热度调节的；EVI空调热水系统，其在制冷以及制冷热回收的节流调节是通过制冷电子膨胀阀根据室内机温度探头之间的温差实现过热度调节实现的；EVI空调热水调系统，其在制热以及制热水的节流调节是通过制热电子膨胀阀根据室外机温度探头之间的温差实现过热度调节实现的。
附图说明
图1是系统图，其中：
1-压缩机  2-四通换向阀①  3-四通换向阀②  4-室外换热器  5-制冷单向阀  6-储液器  7-经济器  8-EVI电子膨胀阀  9-制冷电子膨胀阀  10-室内换热器  11-汽液分离器  12-制热单向阀13-制热电子膨胀阀  14-热水单向阀  15-热水换热器  16-室外换热器进口温度传感器  17-室外换热器出口温度传感器  18-室内换热器进口温度传感器  19-室内换热器出口温度传感器20-经济器进口温度传感器  21-经济器出口温度传感器
具体实施方案
喷汽增焓热泵空调热水机组包括：压缩机1、室外换热器4、室内换热器10、热水换热器15、双换向阀组(包括四通换向阀①和②)、喷汽增焓组件(包括经济器7和EVI节流器8。节流器的类型有：电子膨胀阀、热力膨胀阀或毛细管。经济器的类型有：板式换热器、闪发罐或套管换热器)、整流与节流组件(包括制冷单向阀5、制热单向阀12和热水单向阀14，以及制冷电子膨胀阀9和制热电子膨胀阀13)，以及储液器6和汽液分离器11构成。
双换向阀组件：其中四通换向阀①的d端接压缩机1的排气口，e端接室内换热器10出口，c端接四通换向阀②的d端，s端与四通换向阀②的s端并联后接汽液分离器11的进口，而四通换向阀②的e端接热水换热器15的进口，c端接室外换热器4的进口。
整流与节流组件：制冷单向阀5与制热电子膨胀阀13(交点为m)、制热单向阀12与制冷电子膨胀阀9(交点为n)先分别串联，然后再并联(交点分别为j和k)。其中的m点连接室外换热器4的出口，n点接室内换热器10的进口。j点一端接储液器6的进口，另一端接热水单向阀14的出口，热水单向阀14的进口与热水换热器15相连。交点k接经济器7主回路的出口。经济器7主回路的进口与接储液器6的出口相连。经济器7副回路进口与EVI节流器8相连，EVI节流器8另一端与经济器7主回路的出口直接相连，经济器7副回路出口与压缩机中间补气口a相连。
循环模式如下：
1)制冷循环
四通换向阀①和②失电，制热电子膨胀阀13关闭，压缩机1排出的高温高压气态冷媒先后经过四通换向阀①和②的d和c端，进入室外换热器4冷凝成高压液体，通过制冷单向阀5、储液器6和经济器7后，经制冷电子膨胀阀9节流后变成低温低压液体，进入室内换热器10内吸热后成为低温低压气态冷媒，再经四通换向阀①的e和s端后经汽液分离器11由压缩机1吸入并压缩后排出，如此循环往复。
2)制热循环
四通换向阀①和②得电，制冷电子膨胀阀9关闭，压缩机1排出的高温高压气态冷媒经过四通换向阀①的d和e端，进入室内换热器10冷凝成高压液体，通过制热单向阀12、储液器6和经济器7后，经制热电子膨胀阀13节流后变成低温低压液体，进入室外换热器4吸热后成为低温低压气态冷媒，再经四通换向阀②的c和s端后经汽液分离器11后由压缩机1吸入并压缩后排出，如此循环往复。
3)热回收循环
四通换向阀①失电，四通换向阀②得电，制热电子膨胀阀13关闭，压缩机1排出的高温高压气态冷媒经过四通换向阀①的d和c端，及四通换向阀②的d和e端后，进入热水换热器15冷凝成高压液体，通过热水单向阀14、储液器6和经济器7后，经制冷电子膨胀阀9节流后变成低温低压液体，进入室内换热器10吸热后成为低温低压气态冷媒，再经四通换向阀①的e和s端后经汽液分离器11由压缩机1吸入并压缩后排出，如此循环往复。
4)单制热水循环
四通换向阀①失电，四通换向阀②得电，制冷电子膨胀阀9关闭，压缩机1排出的高温高压气态冷媒经过四通换向阀①的d和c端，及四通换向阀②的d和e端后，进入热水换热器15冷凝成高压液体，通过热水单向阀14、储液器6和经济器7后，经制热电子膨胀阀13节流后变成低温低压液体，进入室外换热器4吸热后成为低温低压气态冷媒，再经四通换向阀②的c和s端后经汽液分离器11由压缩机1吸入并压缩后排出，如此循环往复。
5)喷汽增焓循环
利用经济器7，通过EVI节流器8的调节，可增加液体冷媒的过冷度来提高制冷(热)量，同时通过对压缩机1进行中间补气，增加压缩机的排气量，并可控制其排气温度来拓宽运行范围，从而实现低环境温度下的制热，并提高制热水时的出水温度。
6)电子膨胀阀的开度调节，只需根据温度传感器测得的被控对象进出口的温差，无需其它检测设备，按单片机内置优化算法即可自动进行。
本系统中，制冷电子膨胀阀9按室内换热器10的进出口温度传感器18和19的差值进行调节，制热电子膨胀阀13的控制按室外换热器4的进出口温度传感器16和17的差值，EVI节流器8的控制按其进出口温度传感器20和21的差值来进行。
综上所述，本专利给出了热泵空调热水机组采用喷汽增焓的技术，使机组能在-15～43℃的环境温度范围内正常运转，出水温度最高可达63℃以满足卫生要求，低温制热效果良好、使用寿命可长达10年以上，必将完全取代传统的“空调+热水器”的配置。

Claims (4)

1.一种喷汽增焓热泵空调热水机组，包括至少一个压缩机(1)、四通换向阀①(2)、四通换向阀②(3)、室外换热器(4)、制冷单向阀(5)、储液器(6)、经济器(7)、喷汽增焓电子膨胀阀(8)、制冷电子膨胀阀(9)、室内换热器(10)、汽液分离器(11)、制热单向阀(12)、制热电子膨胀阀(13)、热水单向阀(14)以及热水换热器(15)，其特征在于：所述热水单向阀(14)的进口与热水换热器（15）相连，所述制冷单向阀（5）的进口与制热电子膨胀阀（13）的第一端以及室外换热器（4）的出口相连，所述制热单向阀（12）的进口与制冷电子膨胀阀（9）的第一端以及室内换热器（10）的进口相连，所述制冷单向阀（5）的出口与制热单向阀（12）的出口、热水单向阀(14)的出口以及储液器（6）的进口相连，储液器（6）的出口与经济器（7）主回路的进口相连，所述制热电子膨胀阀（13）的第二端与所述制冷电子膨胀阀（9）的第二端以及经济器（7）主回路的出口相连，所述经济器（7）副回路进口与喷汽增焓电子膨胀阀(8)的一端相连，喷汽增焓电子膨胀阀(8)的另一端与经济器（7）主回路的出口相连，所述经济器（7）副回路出口与压缩机（1）的中间补气口相连，其中，系统通过制热单向阀（12）、制冷单向阀（5）、制热电子膨胀阀（13）、制冷电子膨胀阀（9）组成节流结构，并且室内换热器（10）、室外换热器（4）、热水换热器（15）通过连于节流结构的两个中点的经济器（7）实现制冷、制热、制冷热回收、制热水四种模式切换并同时实现喷汽增焓喷射功能。
2.根据权利要求1所述的喷汽增焓热泵空调热水机组，其特征在于经济器通过喷汽增焓电子膨胀阀根据经济器上温度探头之间的温差实现过热度调节。
3.根据权利要求1所述的喷汽增焓热泵空调热水机组，其特征在于制冷以及制冷热回收是通过制冷电子膨胀阀根据室内机温度探头之间的温差实现过热度调节实现的。
4.根据权利要求1所述的喷汽增焓热泵空调热水机组，其特征在于制热以及制热水是通过制热电子膨胀阀根据室外机温度探头之间的温差实现过热度调节实现的。
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