CN102809247A - 变频风冷冷水热泵空调热水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及 一种变频风冷冷水热泵空调热水系统，包括空调热水主系统，空调热水主系统包括变频压缩机、四通换向阀组件、翅片换热器、风机组件、电子膨胀阀组件、空调测储液器、空调侧换热器、气液分离器、热水换热器、热水侧储液器、单向阀以及热水泵，各个所述的元件通过管路相连接。本发明的匹配灵活设计，热水换热器的名义换热能力只为空调侧换热器名义换热能力的 30 ～ 70% ，热水泵的名义水流量也只是空调侧水流量的 30 ～ 70% ，这样的系统不仅成本低，而且制热水的能效比普通热泵热水器高出 10 ～ 35% 。系统可以实现制冷、制热、空调制冷热回收、单独制热水多种功能，并可达到节能的目的，从而可以取代电热水器、燃气热水器。

Description

变频风冷冷水热泵空调热水系统
技术领域
本发明涉及空调热水系统领域，特别是涉及一种变频风冷冷水热泵空调热水系统。
背景技术
空气源热泵热水系统近几年来在家居节能生活中得到接受和认可。但由于投资回收期通常超过3年而难以普遍占领低价的电热水器、燃气热水器市场。另一方面，随着变频技术的成熟、安装空间的限制及人们生活水平的提高，越来越多的用户开始购买使用变频多联空调来提高生活的舒适性。
随着商用空调热水技术的发展，人们也越来越多的关注家用空调热水产品，但希望投资回收期更短，比如短于2.5年。综上考虑，就对空调热水系统提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种变频风冷冷水热泵空调热水系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种变频风冷冷水热泵空调热水系统，该系统包括空调热水主系统，所述的空调热水主系统包括变频压缩机、四通换向阀组件、翅片换热器、风机组件、电子膨胀阀组件、空调测储液器、空调侧换热器、气液分离器、热水换热器、热水侧储液器、单向阀以及热水泵，各个所述的元件通过管路相连接，
所述的四通换向阀组件、翅片换热器、电子膨胀阀组件、空调测储液器、空调侧换热器相串联连接，所述的变频压缩机的出口与所述的四通换向阀组件相连接，所述的气液分离器的入口与所述的四通换向阀组件相连接，所述的变频压缩机的入口与所述的气液分离器的出口相连接；所述的热水换热器、热水侧储液器、单向阀依次连接在所述的四通换向阀组件与电子膨胀阀组件之间，所述的热水泵连接至所述的热水换热器。
优选地，所述的热水换热器（12）的名义换热能力为空调侧换热器（11）名义换热能力的30~70%。
优选地，所述的四通换向阀组件包括第一四通换向阀、第二四通换向阀，所述的第一四通换向阀具有第一管口、第二管口、第三管口以及第四管口；所述的第二四通换向阀具有第一管口、第二管口、第三管口以及第四管口，
所述的变频压缩机的出口连接至所述的第一四通换向阀的第一管口，所述的空调侧换热器连接至所述的第一四通换向阀的第二管口，所述的第二四通换向阀的第三管口连接至所述的第一四通换向阀的第三管口，所述的第二四通换向阀的第一管口连接至所述的第一四通换向阀的第四管口，所述的翅片换热器连接至所述的第二四通换向阀的第二管口，所述的热水换热器连接至所述的第二四通换向阀的第二管口，所述的气液分离器的入口连接至所述的第一四通换向阀、第二四通换向阀的第三管口。
优选地，所述的电子膨胀阀组件包括第一电子膨胀阀、与所述的第一电子膨胀阀相连接的第二电子膨胀阀，所述的翅片换热器连接至所述的第一电子膨胀阀，所述的第二电子膨胀阀连接至所述的空调侧储液器。
进一步优选地，该系统还包括空调热水辅助系统，所述的空调热水辅助系统包括过冷辅助系统、制热水除霜辅控系统以及排气温度辅控系统，
所述的过冷辅助系统包括过冷器、第一电磁阀以及第一毛细管，各个所述的元件通过管路相连接，所述的过冷器连接在所述的第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀之间，所述的过冷器与所述的气液分离器的入口相连接，所述的电磁阀、第一毛细管与所述的第一电子膨胀阀与过冷器之间的管路相并联连接；
所述的制热水除霜辅控系统包括节流器、第二电磁阀，各个所述的元件通过管路相连接，所述的节流器、第二电磁阀与所述的单向阀相并联连接；
所述的排气温度辅控系统包括第三电磁阀、第二毛细管，各个所述的元件通过管路相连接，所述的第三电磁阀连接至所述的热水换热器、热水侧储液器之间，所述的第二毛细管连接至所述的过冷器与气液分离器的入口之间。
进一步优选地，当系统制冷剂依次从所述的变频压缩机、四通换向阀组件、翅片换热器、第一电子膨胀阀、过冷器、第二电子膨胀阀、空调侧储液器、空调侧换热器、四通换向阀组件、气液分离器以及变频压缩机流过形成循环回路时为单独制冷模式或单独制热除霜模式。
进一步优选地，当系统制冷剂依次从所述的变频压缩机、第一四通换向阀、空调侧换热器、空调侧储液器、第二电子膨胀阀、过冷器、第一电子膨胀阀、翅片换热器、第二四通换向阀、气液分离器、变频压缩机流过形成循环回路时为单独制热模式。
进一步优选地，当系统制冷剂依次从所述的变频压缩机、四通换向阀组件、热水换热器、热水侧储液器、单向阀、过冷器、第一电子膨胀阀、翅片换热器、第二四通换向阀、气液分离器、变频压缩机流过形成循环回路时为单独制热水模式。
进一步优选地，当系统制冷剂依次从所述的变频压缩机、四通换向阀组件、热水换热器、热水侧储液器、单向阀、第二电子膨胀阀、空调侧储液器、空调侧换热器、第一四通换向阀、气液分离器、变频压缩机流过形成循环回路时为热回收模式。
进一步优选地，当系统制冷剂依次从所述的变频压缩机、四通换向阀组件、翅片换热器、第一电子膨胀阀、过冷器、第二电磁阀、节流器、热水侧储液器、热水换热器、第二四通换向阀、气液分离器、变频压缩机流过形成循环回路时为单独制热水除霜模式。
本发明集成应用了空调热泵技术、热泵热水技术、变频技术，系统可以实现变频空调与热水器一体化设计。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本系统的匹配灵活设计，热水换热器的名义换热能力只为空调侧换热器名义换热能力的30～70%，热水泵的名义水流量也只是空调侧水流量的30～70%，这样的系统不仅成本低，而且制热水的能效比普通热泵热水器高出10～35%。系统可以实现制冷、制热、空调制冷热回收、单独制热水多种功能，并可达到节能的目的，从而可以取代电热水器、燃气热水器。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
其中：1、变频压缩机；2、气液分离器；3、第一四通换向阀；30、第一管口；31、第二管口；32、第三管口；33、第四管口；4、第二四通换向阀；40、第一管口；41、第二管口；42、第三管口；43、第四管口；5、翅片换热器；6、风机组件；7、第一电子膨胀阀；8、过冷器；9、第二电子膨胀阀；10、空调侧储液器；11、空调侧换热器；12、热水换热器；13、热水侧储液器；14、单向阀；15、第二电磁阀；16、节流器；17、第一电磁阀；18、第一毛细管；19、第三电磁阀；20、第二毛细管；21、热水泵。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
如图1所示的一种变频风冷冷水热泵空调热水系统，该系统包括空调热水主系统和空调热水辅助系统，其中：
空调热水主系统包括变频压缩机1、四通换向阀组件、翅片换热器5、风机组件6、电子膨胀阀组件、空调测储液器、空调侧换热器11、气液分离器2、热水换热器12、热水侧储液器13、单向阀14以及热水泵21，各个元件通过管路相连接。
四通换向阀组件、翅片换热器5、电子膨胀阀组件、空调测储液器、空调侧换热器11相串联连接，变频压缩机1的出口与四通换向阀组件相连接，气液分离器2的入口与四通换向阀组件相连接，变频压缩机1的入口与气液分离器2的出口相连接；热水换热器12、热水侧储液器13、单向阀14依次连接在四通换向阀组件与电子膨胀阀组件之间，热水泵21连接至热水换热器12。
热水换热器12设计的名义换热能力只是空调侧换热器11名义换热能力的30~70%，制热水时，变频压缩机1只需在较低频率下运行，运行时负载小，热水泵21也只是空调侧水流量的30~70%；从而，热水换热器12和热水泵21的成本将是常规设计的一半左右，也即机组成本会较低。
除成本低外，由于翅片换热器5、风机组件6为实现空调能力设计，制热水模式，变频压缩机1较低频率运行时，翅片换热器5、风机组件6处于满载能力运行，机组全年制热水能效COP将比常规产品高10~35%，可为用户节约更多运行费用。
空调侧换热器11可以是冷热水换热器，也可以是冷热风换热器。
在本实施例中：四通换向阀组件包括第一四通换向阀3、第二四通换向阀4，第一四通换向阀3具有第一管口30、第二管口31、第三管口32以及第四管口33；第二四通换向阀4具有第一管口40、第二管口41、第三管口42以及第四管口43，
其连接关系为：变频压缩机1的出口连接至第一四通换向阀3的第一管口30，空调侧换热器11连接至第一四通换向阀3的第二管口31，第二四通换向阀4的第三管口42连接至第一四通换向阀3的第三管口32，第二四通换向阀4的第一管口40连接至第一四通换向阀3的第四管口33，翅片换热器5连接至第二四通换向阀4的第二管口41，热水换热器12连接至第二四通换向阀4的第二管口42，气液分离器2的入口连接至第一四通换向阀3、第二四通换向阀4的第三管口32、第三管口42。
在本实施例中：电子膨胀阀组件包括第一电子膨胀阀7、与第一电子膨胀阀7相连接的第二电子膨胀阀9，翅片换热器5连接至第一电子膨胀阀7，第二电子膨胀阀9连接至空调侧储液器10。
空调热水辅助系统包括过冷辅助系统、制热水除霜辅控系统以及排气温度辅控系统，
过冷辅助系统包括过冷器8、第一电磁阀17以及第一毛细管18，各个元件通过管路相连接，过冷器8连接在第一电子膨胀阀7、第二电子膨胀阀9之间，过冷器8与气液分离器2的入口相连接，电磁阀、第一毛细管18与第一电子膨胀阀7与过冷器8之间的管路相并联连接；用于控制过冷度的第一电磁阀17、第一毛细管18也可以由电子膨胀阀代替来实现精确控制。
制热水除霜辅控系统包括节流器16、第二电磁阀15，各个元件通过管路相连接，节流器16、第二电磁阀15与单向阀14相并联连接。
排气温度辅控系统包括第三电磁阀19、第二毛细管20，各个元件通过管路相连接，第三电磁阀19连接至热水换热器12、热水侧储液器13之间，第二毛细管20连接至过冷器8与气液分离器2的入口之间。
以下具体阐述下本实施例中系统的各种工作模式：
1、单独制冷模式或单独制热除霜模式：
当系统制冷剂依次从变频压缩机1、四通换向阀组件、翅片换热器5、第一电子膨胀阀7、过冷器8、第二电子膨胀阀9、空调侧储液器10、空调侧换热器11、四通换向阀组件、气液分离器2以及变频压缩机1流过形成循环回路时为单独制冷模式或单独制热除霜模式。
单独制冷模式时，风机组件6正常运行；第一电子膨胀阀7全开；第二电子膨胀阀9根据控制系统需求进行自动调节；第一电磁阀17、第二电磁阀15、第三电磁阀19断电关闭；热水换热器12、热水泵21不工作；第一四通换向阀3、第二四通换向阀4均不得电。
2、单独制热模式：
当系统制冷剂依次从变频压缩机1、第一四通换向阀3、空调侧换热器11、空调侧储液器10、第二电子膨胀阀9、过冷器8、第一电子膨胀阀7、翅片换热器5、第二四通换向阀4、气液分离器2、变频压缩机1流过形成循环回路时为单独制热模式。
单独制热模式时，风机组件6正常运行；第二电子膨胀阀9全开；第一电子膨胀阀7根据控制系统需求进行自动调节；第一电磁阀17根据系统需求来自动通电或断电；第二电磁阀15、第三电磁阀19断电关闭；热水换热器12、热水泵21不工作；第一四通换向阀3、第二四通换向阀4均得电换向。
3、单独制热水模式：
当系统制冷剂依次从变频压缩机1、四通换向阀组件、热水换热器12、热水侧储液器13、单向阀14、过冷器8、第一电子膨胀阀7、翅片换热器5、第二四通换向阀4、气液分离器2、变频压缩机1流过形成循环回路时为单独制热水模式。
单独制热水模式时，风机组件6正常运行；空调侧换热器11不工作；第二电子膨胀阀9完全关闭；过冷器8及第一电磁阀17根据系统需求来自动通电或断电决定是否需要换热；第一电子膨胀阀7根据控制系统需求进行自动调节；第二电磁阀15断电关闭；当排气温度高于110℃时，第三电磁阀19才得电打开；热水泵正常运转；第一四通换向阀3不得电；第二四通换向阀4得电换向。
4、热回收模式：
当系统制冷剂依次从变频压缩机1、四通换向阀组件、热水换热器12、热水侧储液器13、单向阀14、第二电子膨胀阀9、空调侧储液器10、空调侧换热器11、第一四通换向阀3、气液分离器2、变频压缩机1流过形成循环回路时为热回收模式。
热回收模式时，翅片换热器5、风机组件6不工作；第一电子膨胀阀7完全关闭；过冷器8及第一电磁阀17断电关闭；第二电子膨胀阀9根据控制系统需求进行自动调节；第二电磁阀15断电关闭；当排气温度高于110℃时，第三电磁阀19才得电打开；热水泵正常运转；第一四通换向阀3不得电；第二四通换向阀4得电换向。
5、单独制热水除霜模式：
当系统制冷剂依次从变频压缩机1、四通换向阀组件、翅片换热器5、第一电子膨胀阀7、过冷器8、第二电磁阀15、节流器16、热水侧储液器13、热水换热器12、第二四通换向阀4、气液分离器2、变频压缩机1流过形成循环回路时为单独制热水除霜模式。
单独制热水除霜模式时，风机组件6不工作；第一电子膨胀阀7全开；第二电子膨胀阀9关闭；第二电磁阀15得电打开；第一电磁阀17、第三电磁阀19断电关闭；热水泵21正常工作；第一四通换向阀3、第二四通换向阀4均不得电。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种变频风冷冷水热泵空调热水系统，其特征在于：该系统包括空调热水主系统，所述的空调热水主系统包括变频压缩机（1）、四通换向阀组件、翅片换热器（5）、风机组件（6）、电子膨胀阀组件、空调测储液器、空调侧换热器（11）、气液分离器（2）、热水换热器（12）、热水侧储液器（13）、单向阀（14）以及热水泵（21），各个所述的元件通过管路相连接，
所述的四通换向阀组件、翅片换热器（5）、电子膨胀阀组件、空调测储液器、空调侧换热器（11）相串联连接，所述的变频压缩机（1）的出口与所述的四通换向阀组件相连接，所述的气液分离器（2）的入口与所述的四通换向阀组件相连接，所述的变频压缩机（1）的入口与所述的气液分离器（2）的出口相连接；所述的热水换热器（12）、热水侧储液器（13）、单向阀（14）依次连接在所述的四通换向阀组件与电子膨胀阀组件之间，所述的热水泵（21）连接至所述的热水换热器（12）。
2. 根据权利要求1所述的变频风冷冷水热泵空调热水系统，其特征在于：所述的热水换热器（12）的名义换热能力为空调侧换热器（11）名义换热能力的30~70%。
3. 根据权利要求1所述的变频风冷冷水热泵空调热水系统，其特征在于：所述的四通换向阀组件包括第一四通换向阀（3）、第二四通换向阀（4），所述的第一四通换向阀（3）具有第一管口（30）、第二管口（31）、第三管口（32）以及第四管口（33）；所述的第二四通换向阀（4）具有第一管口（40）、第二管口（41）、第三管口（42）以及第四管口（43），
所述的变频压缩机（1）的出口连接至所述的第一四通换向阀（3）的第一管口（30），所述的空调侧换热器（11）连接至所述的第一四通换向阀（3）的第二管口（31），所述的第二四通换向阀（4）的第三管口（42）连接至所述的第一四通换向阀（3）的第三管口（32），所述的第二四通换向阀（4）的第一管口（40）连接至所述的第一四通换向阀（3）的第四管口（33），所述的翅片换热器（5）连接至所述的第二四通换向阀（4）的第二管口（41），所述的热水换热器（12）连接至所述的第二四通换向阀（4）的第二管口（42），所述的气液分离器（2）的入口连接至所述的第一四通换向阀（3）、第二四通换向阀（4）的第三管口（32、42）。
4. 根据权利要求1所述的变频风冷冷水热泵空调热水系统，其特征在于：所述的电子膨胀阀组件包括第一电子膨胀阀（7）、与所述的第一电子膨胀阀（7）相连接的第二电子膨胀阀（9），所述的翅片换热器（5）连接至所述的第一电子膨胀阀（7），所述的第二电子膨胀阀（9）连接至所述的空调侧储液器（10）。
5. 根据权利要求3或4所述的变频风冷冷水热泵空调热水系统，其特征在于：该系统还包括空调热水辅助系统，所述的空调热水辅助系统包括过冷辅助系统、制热水除霜辅控系统以及排气温度辅控系统，
所述的过冷辅助系统包括过冷器（8）、第一电磁阀（17）以及第一毛细管（18），各个所述的元件通过管路相连接，所述的过冷器（8）连接在所述的第一电子膨胀阀（7）、第二电子膨胀阀（9）之间，所述的过冷器（8）与所述的气液分离器（2）的入口相连接，所述的电磁阀、第一毛细管（18）与所述的第一电子膨胀阀（7）与过冷器（8）之间的管路相并联连接；
所述的制热水除霜辅控系统包括节流器（16）、第二电磁阀（15），各个所述的元件通过管路相连接，所述的节流器（16）、第二电磁阀（15）与所述的单向阀（14）相并联连接；
所述的排气温度辅控系统包括第三电磁阀（19）、第二毛细管（20），各个所述的元件通过管路相连接，所述的第三电磁阀（19）连接至所述的热水换热器（12）、热水侧储液器（13）之间，所述的第二毛细管（20）连接至所述的过冷器（8）与气液分离器（2）的入口之间。
6. 根据权利要求5所述的变频风冷冷水热泵空调热水系统，其特征在于：当系统制冷剂依次从所述的变频压缩机（1）、四通换向阀组件、翅片换热器（5）、第一电子膨胀阀（7）、过冷器（8）、第二电子膨胀阀（9）、空调侧储液器（10）、空调侧换热器（11）、四通换向阀组件、气液分离器（2）以及变频压缩机（1）流过形成循环回路时为单独制冷模式或单独制热除霜模式。
7. 根据权利要求5所述的变频风冷冷水热泵空调热水系统，其特征在于：当系统制冷剂依次从所述的变频压缩机（1）、第一四通换向阀（3）、空调侧换热器（11）、空调侧储液器（10）、第二电子膨胀阀（9）、过冷器（8）、第一电子膨胀阀（7）、翅片换热器（5）、第二四通换向阀（4）、气液分离器（2）、变频压缩机（1）流过形成循环回路时为单独制热模式。
8. 根据权利要求5所述的变频风冷冷水热泵空调热水系统，其特征在于：当系统制冷剂依次从所述的变频压缩机（1）、四通换向阀组件、热水换热器（12）、热水侧储液器（13）、单向阀（14）、过冷器（8）、第一电子膨胀阀（7）、翅片换热器（5）、第二四通换向阀（4）、气液分离器（2）、变频压缩机（1）流过形成循环回路时为单独制热水模式。
9. 根据权利要求5所述的变频风冷冷水热泵空调热水系统，其特征在于：当系统制冷剂依次从所述的变频压缩机（1）、四通换向阀组件、热水换热器（12）、热水侧储液器（13）、单向阀（14）、第二电子膨胀阀（9）、空调侧储液器（10）、空调侧换热器（11）、第一四通换向阀（3）、气液分离器（2）、变频压缩机（1）流过形成循环回路时为热回收模式。
10. 根据权利要求5所述的变频风冷冷水热泵空调热水系统，其特征在于：当系统制冷剂依次从所述的变频压缩机（1）、四通换向阀组件、翅片换热器（5）、第一电子膨胀阀（7）、过冷器（8）、第二电磁阀（15）、节流器（16）、热水侧储液器（13）、热水换热器（12）、第二四通换向阀（4）、气液分离器（2）、变频压缩机（1）流过形成循环回路时为单独制热水除霜模式。
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