CN102032629B - 负荷可调节双工况一体式热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种负荷可调节双工况一体式热泵系统，其包括新风制冷剂循环系统和辐射制冷剂循环系统；所述新风制冷剂循环系统，通过第一线路与辐射制冷剂循环系统并联；所述辐射制冷剂循环系统，通过第二线路与新风制冷剂循环系统并联；所述第一线路不同于第二线路。本发明造价低、便于集成控制，同时可以实现两部分的负荷比例可调，操作更为灵活。

Description

负荷可调节双工况一体式热泵系统

技术领域

本发明涉及一种暖通空调技术领域的热泵系统，尤其涉及一种负荷可调节双工况一体式热泵系统。

背景技术

随着经济社会的发展，工业生产及人居生活需求不同温度的制冷、制热模式来提高舒适性。但是，目前市场上普遍缺乏可靠、可调的单机多温度制冷、制热的技术。面对生产生活中对不同制冷、制热温度的具体要求时，工程上往往采用一些折中的方法。例如，对于需求不同制冷温度场合，通常采用两套不同的独立制冷系统。难以实现较低制冷温度的负荷以及较高制冷温度负荷分别得以调节，系统运行的可靠性也较低。

同时，随着人们生活水平的提高，空调己成为舒适性建筑不可缺少的一部分，故建筑空调能耗也在不断增加。尽量降低建筑的空调能耗，并以最小的能源代价来满足相同的需求，是所有暖通工程师共同的追求。在目前，辐射末端采冷暖配合新风处理的空调系统被认为是一种经济、节能、舒适性好的空调系统型式而逐渐得到研究和应用。辐射末端采冷暖是指通过改变围护结构中天棚、墙体或地板的温度，形成辐射面，依靠该辐射面与人体、热源、家具及其余围护结构表面间的辐射热交换，达到制冷/制热效果的技术。辐射末端采冷暖配合新风处理的空调系统可以有效地降低室内空气的竖直温度梯度，改善热舒适性，室内气流速度也较常规空气系统低，空气处理能耗因送风量减少而大大降低。

在新型辐射末端的暖通技术中，同时需要新风供应系统，就制冷工况而言，新风机组需要冷冻水供应温度在7℃左右，以满足对空气的除湿要求;而为了避免表面结露，辐射末端需要的冷冻水为18℃～20℃左右。为满足用户对这种新型空调形式的需求，目前工程上主要采用两种方法，一种方法是针对辐射和新风末端分别安装两套热泵机组，上述方法不仅造价高昂，而且机组之间完全独 立运行，不能相互协调处理两个不同负荷，两台机组也难以实现集成式地控制管理。另一种方法是采用一套机组直接生产处理新风以及所需温度的循环水，这种方法存在中间换热能量损失、COP(能效比)低等方面的缺陷。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种负荷可调节双工况一体式热泵系统，价格合适，机组之间完全独立运行，相互协调处理两个不同负荷。

本发明提供一种负荷可调节双工况一体式热泵系统，其包括新风制冷剂循环系统和辐射制冷剂循环系统;所述新风制冷剂循环系统，通过第一线路与辐射制冷剂循环系统并联;所述辐射制冷剂循环系统，通过第二线路与新风制冷剂循环系统并联;所述第一线路不同于第二线路。

进一步地，所述新风制冷剂循环系统包括新风室内换热器;所述新风制冷剂循环系统通过新风室内换热器与所述辐射制冷剂循环系统并联，为所述第一线路;所述辐射制冷剂循环系统包括辐射载冷剂换热器;所述辐射制冷剂循环系统通过辐射载冷剂换热器与所述新风制冷剂循环系统并联，为所述第二线路。

进一步地，所述新风制冷剂循环系统还包括:

新风压缩机;

与所述新风压缩机相连接的新风四通阀;

与所述新风四通阀相连接的新风室外换热器;

与所述新风室外换热器相连接的第二新风制冷剂流向控制装置;

与所述第二新风制冷剂流向控制装置相连接的新风储液器;

与所述新风储液器相连接的新风节流机构;

与所述新风节流机构相连接的第一新风制冷剂流向控制装置;

与所述第一新风制冷剂流向控制装置、新风室内换热器、辐射载冷剂换热器分别相连接的第一新风制冷剂调节装置;

与所述新风室内换热器相连接的第二新风制冷剂调节装置;以及

与所述第二新风制冷剂调节装置、辐射载冷剂换热器分别相连接的新风电磁阀。

进一步地，所述新风节流机构为热力膨胀阀、毛细管、手动膨胀阀或电子 膨胀阀其中之一。

进一步地，新风压缩机为定频压缩机，通过控制新风电磁阀的启闭以及调节第一新风制冷剂调节装置、第二新风制冷剂调节装置通道中制冷剂流量的大小实现负荷可调。

进一步地，所述辐射制冷剂循环系统包括:

辐射压缩机;

与所述辐射压缩机相连接的辐射四通阀;

与所述辐射四通阀、新风室内换热器、辐射载冷剂换热器分别相连接的第二辐射制冷剂调节装置;

与新风室内换热器相连接的第一辐射单向阀;

与所述第一辐射单向阀相连接的辐射减压装置;

与所述新风室内换热器相连接的第二辐射单向阀;

与所述辐射减压装置、第二辐射单向阀、辐射载冷剂换热器分别相连接的第一辐射制冷剂调节装置;

与所述第一辐射制冷剂调节装置相连接的第二辐射制冷剂流向控制装置;

与所述第二辐射制冷剂流向控制装置相连接的辐射储液器;

与所述辐射储液器相连接的辐射节流机构;

与所述辐射节流机构的第一辐射制冷剂流向控制装置;

以及

与所述第一辐射制冷剂流向控制装置、辐射四通阀分别相连接的辐射室外换热器。

进一步地，所述辐射节流机构为热力膨胀阀、毛细管、手动膨胀阀或电子膨胀阀其中之一。

进一步地，辐射压缩机为定频压缩机，通过控制辐射电磁阀的启闭以及调节第一辐射制冷剂调节装置、第二辐射制冷剂调节装置通道中制冷剂流量的大小实现负荷可调。

进一步地，所述辐射载冷剂换热器为板式换热器、套管式换热器或壳管式换热器其中之一。

本发明提供的负荷可调节的双工况一体式空气源热泵装置有造价低、便于 集成控制等特点，同时可以实现两部分的负荷比例可调，操作更为灵活，可为用户提供一种舒适度更高的辐射末端采冷暖配合新风处理的空调系统。

附图说明

图1为本发明负荷可调节的双工况一体式空气源热泵装置较佳实施例结构框图。

图2为本发明负荷可调节的双工况一体式空气源热泵装置较佳实施例第一种工作状态的结构框图。

图3为本发明负荷可调节的双工况一体式空气源热泵装置较佳实施例第二种工作状态的结构框图。

图4为本发明负荷可调节的双工况一体式空气源热泵装置较佳实施例第三种工作状态的结构框图。

图5为本发明负荷可调节的双工况一体式空气源热泵装置较佳实施例第四种工作状态的结构框图。

图6为本发明负荷可调节的双工况一体式空气源热泵装置较佳实施例第五种工作状态的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供的负荷可调节的双工况一体式空气源热泵装置包括两个压缩机、两个四通阀、两个室外换热器、两个室内换热器、两个节流装置、两个制冷剂流向控制装置、两个储液器、两个电磁阀、四个制冷剂调节装置；四通阀实现制冷制热工况的切换;两制冷剂各自通过一个制冷剂流量调节装置分两路并联流过新风室内换热器、辐射载冷剂换热器，两室内换热器分别制取一种温度的空气和一种温度的水。通过电磁阀的启闭以及制冷剂调节装置的调节来实现负荷可调，并提高系统的可靠性。

本发明提供的负荷可调节的双工况一体式空气源热泵装置，包括相互并联的新风制冷剂循环系统和辐射制冷剂循环系统，所述新风制冷剂循环系统通过新风室内换热器与所述辐射制冷剂循环系统并联，为所述第一线路;所述辐射制 冷剂循环系统通过辐射载冷剂换热器与所述新风制冷剂循环系统并联，为所述第二线路，如图1所示。

就制冷工况而言，如下所述:

新风制冷剂循环系统方面，从新风压缩机1出来的制冷剂依次流过新风四通阀2,新风室外换热器3、第二新风制冷剂流向控制装置5、新风储液器7、新风节流机构6、第一新风制冷剂流向控制装置4，并通过第一新风制冷剂调节装置8分为两路，一路经新风室内换热器9流入第二新风制冷剂调节装置10，另一路经辐射载冷剂换热器16、新风电磁阀11流入第二辐射制冷剂调节装置10，从第二新风制冷剂调节装置10流出的制冷剂经新风四通阀2流入新风压缩机1。

辐射制冷剂循环系统方面，从辐射压缩机20出来的制冷剂依次流过辐射室外换热器21、第二辐射制冷剂流向控制装置23、辐射储液器25、辐射节流机构24、第一辐射制冷剂流向控制装置22，并通过第一辐射制冷剂调节装置17分为两路，一路经辐射载冷剂换热器16与流入第二辐射制冷剂调节装置18，另一路经辐射减压装置13,第一辐射单向阀12、新风室内换热器9、辐射电磁阀15流入第二辐射制冷剂调节装置18，从第二辐射制冷剂调节装置18流出的制冷剂经辐射四通阀19流入辐射压缩机20。

就制热工况而言，如下所述:

新风制冷剂循环系统方面，从新风压缩机1出来的制冷剂通过新风四通阀2流入第二新风制冷剂调节装置10，从第二新风制冷剂调节装置10流出的制冷剂分为两路，一路经新风室内换热器9流入第一新风制冷剂调节装置8，另一路经新风电磁阀11,辐射载冷剂换热器16流入第一新风制冷剂调节装置8，从第一新风制冷剂调节装置8流出的制冷剂经第二新风制冷剂流向控制装置5、新风储液器7、新风节流机构6、第一新风制冷剂流向控制装置4、新风室外换热器3、新风四通阀2流进新风压缩机1。

辐射制冷剂循环系统方面，从辐射压缩机20出来的制冷剂经辐射四通阀19流入第二辐射制冷剂调节装置18，从第二辐射制冷剂调节装置18出来的制冷剂分为两路，一路经辐射载冷剂换热器16流入第一辐射制冷剂调节装置17，另一路经辐射电磁阀15、新风室内换热器9、第二辐射单向阀14流入第一辐射 制冷剂调节装置17，从第一辐射制冷剂调节装置17流出的制冷剂经第二辐射制冷剂流向控制装置23、辐射储液器25、辐射节流机构24、第一辐射制冷剂流向控制装置22、辐射室外换热器21，并通过辐射四通阀19输入端b’、输出端c’流入辐射压缩机20。

本发明中，辐射载冷剂换热器（即制冷剂一水室内换热器)可以使用但不限于以下形式:板式换热器、套管式换热器或壳管式换热器;新风节流机构6、辐射节流机构24可以使用但不限于以下形式:热力膨胀阀、毛细管、手动膨胀阀或电子膨胀阀。

本发明的特点还在于，在使用定频压缩机的情况下，也即新风压缩机1、辐射压缩机20为定频压缩机时，可通过控制新风电磁阀11和辐射电磁阀15的启闭以及调节第一新风制冷剂调节装置8、第二新风制冷剂调节装置10、第一辐射制冷剂调节装置17、第二辐射制冷剂调节装置18实现负荷可调，并提高系统运行的可靠性。

当常规运行时，新风制冷剂只承担新风负荷，辐射制冷剂只承担辐射负荷，新风电磁阀11和辐射电磁阀15均关闭，如图2所示。

当新风负荷较小、辐射负荷较大时，辐射电磁阀15关闭，新风电磁阀11开启，新风制冷剂承担部分辐射负荷，制冷工况时通过调节第一新风制冷剂调节装置8的p、q通道中制冷剂流量的大小来满足使用要求，制热工况时通过调节第二新风制冷剂调节装置10的s,t通道中制冷剂流量的大小来满足使用要求，如图3所述。

当新风负荷较大、辐射负荷较小时，新风电磁阀11关闭，辐射电磁阀15开启，辐射制冷剂承担部分新风负荷，制冷工况时通过调节第一辐射制冷剂调节装置17的p’、q’通道中制冷剂流量的大小来实现负荷调节，制热工况时通过调节第二辐射制冷剂调节装置18的s’，t’通道中制冷剂流量的大小来实现负荷调节，如图4所示。

当总负荷较小或者辐射制冷剂系统无法运行时，可只运行新风制冷剂系统，此时新风电磁阀11开启，辐射电磁阀15关闭，根据新风负荷和辐射负荷的大小，制冷工况时调节第一新风制冷剂装置8的p、q通道中制冷剂流量的大小，制热工况是调节第二新风制冷剂装置10的s、t通道中制冷剂流量的大小，来 实现负荷可调，并提高系统的可靠性，如图5所示。

当总负荷较小或者新风制冷剂系统无法运行时，可只运行辐射制冷剂系统，此时新风电磁阀11关闭，辐射电磁阀巧开启，根据新风负荷和辐射负荷的大小，制冷工况时调节第一辐射制冷剂装置17的p’、q’通道中制冷剂流量的大小，制热工况时调节第二辐射制冷剂装置18s’、t’通道中制冷剂流量的大小，来实现负荷可调，并提高系统的可靠性，如图6所示。

本发明能够同时制取一种温度的水和直接处理新风，相较于使用两套独立机组(一套生产末端循环水，另一套处理新风)，实现了两种功能的一体化。具有造价低、便于集成控制等特点，同时可以实现两部分的负荷比例可调，操作更为灵活，可为用户提供一种舒适度更高的辐射末端采冷暖配合新风处理的空调系统。

本发明使用一个新风室内换热器直接处理新风，就制冷工况而言，在新风室内换热器9中用新风制冷剂直接处理新风，制取15℃左右的空气送入室内，在辐射载冷剂换热器内用辐射制冷剂直接制取18℃的水;相较于制取7℃的冷冻水来处理新风和通过中间换热器换热的方法来制取18℃的水，提高了蒸发温度，减少了中间换热的能量损失，在冷凝温度一定的情况下提高了系统的效率30%左右。;就制热工况而言，在新风室内换热器9中用新风制冷剂直接处理新风，制取20℃左右的空气送入室内，在辐射载冷剂换热器内直接制取32℃的水;相较于制取45℃的水来处理新风和通过中间换热器换热的方法来制取32℃的水，降低了冷凝温度，减少了中间换热的能量损失，在蒸发温度一定的情况下提高了系统的效率40%左右。同时，也有助于系统的简化，减少了初投资。

本发明的新风制冷剂系统、辐射制冷剂系统并联通过同一新风室内换热器及辐射载冷剂换热器，实现了能量可调，提高了系统运行的可靠性，即当一个制冷剂系统出现问题而无法运行时，通过另外一个制冷剂系统的运行仍能全部或部分满足使用要求。

在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。

Claims (6)

1.一种负荷可调节双工况一体式热泵系统，其特征在于，包括新风制冷剂循环系统和辐射制冷剂循环系统；

所述新风制冷剂循环系统，通过第一线路与辐射制冷剂循环系统并联；

所述辐射制冷剂循环系统，通过第二线路与新风制冷剂循环系统并联；

所述第一线路不同于第二线路；

所述新风制冷剂循环系统包括新风室内换热器；

所述新风制冷剂循环系统通过新风室内换热器与所述辐射制冷剂循环系统并联，为所述第一线路；

所述辐射制冷剂循环系统包括辐射载冷剂换热器；

所述辐射制冷剂循环系统通过辐射载冷剂换热器与所述新风制冷剂循环系统并联，为所述第二线路；

所述新风制冷剂循环系统还包括:

新风压缩机；

与所述新风压缩机相连接的新风四通阀；

与所述新风四通阀相连接的新风室外换热器；

与所述新风室外换热器相连接的第二新风制冷剂流向控制装置；

与所述第二新风制冷剂流向控制装置相连接的新风储液器；

与所述新风储液器相连接的新风节流机构；

与所述新风节流机构相连接的第一新风制冷剂流向控制装置；

与所述第一新风制冷剂流向控制装置、新风室内换热器、辐射载冷剂换热器分别相连接的第一新风制冷剂调节装置；

与所述新风室内换热器相连接的第二新风制冷剂调节装置；以及

与所述第二新风制冷剂调节装置、辐射载冷剂换热器分别相连接的新风电磁阀；

所述辐射制冷剂循环系统包括:

辐射压缩机；

与所述辐射压缩机相连接的辐射四通阀；

与所述辐射四通阀、新风室内换热器、辐射载冷剂换热器分别相连接的第二辐射制冷剂调节装置；

与新风室内换热器相连接的第一辐射单向阀；

与所述第一辐射单向阀相连接的辐射减压装置；

与所述新风室内换热器相连接的第二辐射单向阀；

与所述辐射减压装置、第二辐射单向阀、辐射载冷剂换热器分别相连接的第一辐射制冷剂调节装置；

与所述第一辐射制冷剂调节装置相连接的第二辐射制冷剂流向控制装置；

与所述第二辐射制冷剂流向控制装置相连接的辐射储液器；

与所述辐射储液器相连接的辐射节流机构；

与所述辐射节流机构的第一辐射制冷剂流向控制装置；以及

与所述第一辐射制冷剂流向控制装置、辐射四通阀分别相连接的辐射室外换热器。

2.根据权利要求1所述的负荷可调节双工况一体式热泵系统，其特征在于，所述新风节流机构为热力膨胀阀、毛细管、手动膨胀阀或电子膨胀阀其中之一。

3.根据权利要求2所述的负荷可调节双工况一体式热泵系统，其特征在于，新风压缩机为定频压缩机，通过控制新风电磁阀的启闭以及调节第一新风制冷剂调节装置、第二新风制冷剂调节装置通道中制冷剂流量的大小实现负荷可调。

4.根据权利要求1所述的负荷可调节双工况一体式热泵系统，其特征在于，所述辐射节流机构为热力膨胀阀、毛细管、手动膨胀阀或电子膨胀阀其中之一。

5.根据权利要求1所述的负荷可调节双工况一体式热泵系统，其特征在于，辐射压缩机为定频压缩机，通过控制辐射电磁阀的启闭以及调节第一辐射制冷剂调节装置、第二辐射制冷剂调节装置通道中制冷剂流量的大小实现负荷可调。

6.根据权利要求1至5任一项所述的负荷可调节双工况一体式热泵系统，其特征在于，所述辐射载冷剂换热器为板式换热器、套管式换热器或壳管式换热器其中之一。