CN103697614A - 空调热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于空调技术领域，提供了一种空调热泵系统，其包括四通阀、连接于所述四通阀的第一接口的压缩机、串接于所述四通阀的第二接口上的室外机模块、连接于所述四通阀的第三接口的气液分离器、串接于所述四通阀的第四接口上的室内机模块及控制系统。所述压缩机与所述气液分离器相连接。所述室外机模块包括室外机换热器及与所述室外机换热器串接的室外机电子膨胀阀。所述空调热泵系统还包括余热回收装置。在系统制热运行时，所述余热回收装置串接于所述室外机电子膨胀阀与所述压缩机的回气接口之间，以将至少一种形式的废热传递至系统的冷媒回路中，实现了至少一种废热的回收利用。

Description

空调热泵系统

技术领域

本发明属于空调技术领域，尤其涉及一种空调热泵系统。

背景技术

家庭或者区域内（例如：酒店厨房）不同时刻有不同的能源浪费情况：在做饭时，加热食物后的相对温度较低的高温空气会直接排放至室内环境或者被抽油烟机抽至室外；在使用热水时，用过的废热水被直接排至排水管。这些不同形式的废弃能源没有得到充分利用，造成能源浪费。

对于能源紧缺的时代，这些废弃能源有必要想办法利用起来，根据用户不同时间段不同的需求，提供不同形式的能量输出，这样既满足生活需求，提高生活品质，也最大限度的节约能源，创造清洁低碳的生活方式。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种空调热泵系统，旨在解决现有技术中存在的废弃能源未充分利用的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种空调热泵系统，其包括四通阀、连接于所述四通阀的第一接口的压缩机、串接于所述四通阀的第二接口上的室外机模块、连接于所述四通阀的第三接口的气液分离器、串接于所述四通阀的第四接口上的室内机模块及控制系统，所述压缩机与所述气液分离器相连接，所述室外机模块包括室外机换热器及与所述室外机换热器串接的室外机电子膨胀阀，所述空调热泵系统还包括在系统制热运行时串接于所述室外机电子膨胀阀与所述压缩机的回气接口之间以将至少一种形式的废热传递至系统的冷媒回路中的余热回收装置。

本发明的空调热泵系统具有余热回收功能。通过控制余热回收装置的启动，使外界低品位的余热转移至空调热泵系统中，可以充分利用生活中所产生的废弃能源，满足人们生活需求，提高人们生活品质，也最大限度的节约能源，创造清洁低碳的生活方式。

附图说明

图1是本发明实施例提供的空调热泵系统的示意图。

图2示出图1的空调热泵系统处于制冷不制热水的运行模式时的示意图。

图3示出图1的空调热泵系统处于制冷制热水的运行模式时的示意图。

图4示出图1的空调热泵系统处于不制冷不制热仅制热水的运行模式时的示意图。

图5示出图1的空调热泵系统处于制热制热水的运行模式时的示意图。

图6示出图1的空调热泵系统处于制热不制热水的运行模式时的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明实施例提供的空调热泵系统包括四通阀10、连接于所述四通阀10的第一接口11的压缩机20、串接于所述四通阀10的第二接口12上的室外机模块30、连接于所述四通阀10的第三接口13的气液分离器33、串接于所述四通阀10的第四接口14上的室内机模块40及控制系统（图未示）。所述压缩机20与所述气液分离器33相连接。

所述室外机模块30包括室外机换热器31及与所述室外机换热器31串接的室外机电子膨胀阀32。所述空调热泵系统还包括余热回收装置50。在系统制热运行时，所述余热回收装置50串接于所述室外机电子膨胀阀32与所述压缩机20的回气接口21之间，以将至少一种形式的废热传递至系统的冷媒回路中，实现了至少一种形式废热的回收利用。

在本发明中，在界定所述余热回收装置50在系统中的位置关系时，阐述所述余热回收装置50在系统制热运行时串接于所述室外机电子膨胀阀32与所述压缩机20的回气接口21之间，这里所说的“在系统制热运行时”并不是指余热回收装置50只是在系统制热运行时才会串接于系统中，而是因为空调热泵系统会有多个工作模式，例如，制冷，制热等，当系统制冷模式时，余热回收装置50在系统中的位置并不能说是串接在室外机电子膨胀阀32与所述压缩机20的回气接口21之间，为了更清楚明确地表达所述余热回收装置50在系统中的位置关系，所以才界定“余热回收装置50在系统制热运行时串接于所述室外机电子膨胀阀32与所述压缩机20的回气接口21之间”。

所述余热回收装置50包括热回收换热器51、连接于所述热回收换热器51上的闭合传热回路52及设置于所述闭合传热回路52上的水泵53和至少一废热换热器。在系统制热运行时，所述热回收换热器51串接于所述室外机电子膨胀阀32与所述压缩机20的回气接口21之间。所述废热换热器用以将废热传递至所述闭合传热回路52中。

在余热回收时，废热换热器将废热传递至闭合传热回路52中的循环介质（例如，水，或者其它具有换热能力和比热容比较大的媒介）中，水泵53使循环介质在闭合传热回路52中流动，在流动过程中，将热量带至热回收换热器51处，通过热回收换热器51将循环介质的热量传递至冷媒回路中，实现废热的传递。

在本实施例中，在制热运行时，所述余热回收装置50串接于所述室外机换热器31与所述四通阀10之间。在其他实施例中，所述余热回收装置50可串接于所述室外机换热器31与室外机电子膨胀阀32之间，或者在系统制热运行时，串接于四通阀10与气液分离器33之间的第一管道60上，或者在系统制热运行时，串接于气液分离器33与压缩机20之间第二管道61上。

在本实施例中，所述废热换热器的数量为二，分别以第一废热换热器54和第二废热换热器55来区分。第一废热换热器54用以将以废热水的形式存在的废热传递至所述闭合传热回路52中，第二废热换热器55用以将以废气的形式存在的废热传递至所述闭合传热回路52中。在其他实施例中，可根据实际需要利用的废热的种类来决定废热换热器的数量及其所放置的位置，具体地，第一废热换热器54放置于厨房水池排水管或卫生间盥洗池排水管或浴室排水管总管后，以吸收废弃热水热量，第二废热换热器55放置于抽油烟机后风道内，以吸收废弃热空气热量。如果用户仅想利用废弃热水的热量，可以仅设置第一废热换热器54，如果用户仅想利用废弃热空气热量，可以仅设置第二废热换热器55。可以理解地，如果有除废热水和废热气这两种形式之外的废热量，在本发明中可以单独或同时设置相对应的废热换热器。

所述第一废热换热器54具有废热水进口A及废热水出口B。废热水由废热水进口A进入至第一废热换热器54内，在第一废热换热器54处将热量传递至所述闭合传热回路52中，然后再通过水泵53和热回收换热器51传递至系统的冷媒回路中，最后，冷却后的废热水由废热水出口B排出，完成废热水的热量的回收。

所述第二废热换热器55具有废气进口C和废气出口D。废气由废气进口C进入至第二废热换热器55内，在第二废热换热器55处将热量传递至所述闭合传热回路52中，然后再通过水泵53和热回收换热器51传递至系统的冷媒回路中，最后，冷却后的废气由废气出口D排出，完成废气的热量的回收。

在本实施例中，所述第一废热换热器54为套管式换热器；所述第二废热换热器55为翅片式换热器；热回收换热器51为套管式换热器。可以理解地，第一废热换热器54、第二废热换热器55及热回收换热器51也可以是其他种类的换热器，并不限于本文提到的换热器种类。

所述室内机模块40包括室内机换热器41及室内机电子膨胀阀42。在本发明中，所述室内机模块40可设置为多联形式。所述压缩机20可根据系统容量大小设置为单台或多台并联。

所述四通阀10与所述压缩机20的冷媒出口22之间连接有第一管路62。所述室外机模块30与所述室内机模块40之间连接有第二管路63。

所述空调热泵系统还包括第三管路64及设置于所述第三管路64上的制热水装置70，所述第三管路64具有第一端640及与所述第一端640相对的第二端641，所述第三管路64的第一端640连接于所述第一管路62上，所述第三管路64的第二端641连接于所述第二管路63上。

所述制热水装置70包括制热水电子膨胀阀71及制热水换热器72。所述制热水换热器72具有热水出口E及冷水进口F。冷水由冷水进口F进入至制热水换热器72，冷水在制热水换热器72处吸收第三管路64中介质的热量，变成热水，热水由热水出口E排出，供给用户家用。

所述气液分离器33与所述压缩机20之间连接有第四管路（即第二管道61）。所述第一管路62上连接有油分离器80。所述油分离器80的第一接口81与所述压缩机20的冷媒出口22连接，所述油分离器80的第二接口82连接至所述第四管路上。

所述第一管路62包括连接于四通阀10与油分离器80的第三接口83之间的第一分管620和连接于油分离器80的第一接口11与压缩机20的冷媒出口22之间的第二分管621。在本实施例中，所述第三管路64的第一端640连接于所述第一管路62的第一分管620上。在其他实施例中，所述第三管路64的第一端640连接于所述第一管路62的第二分管621上。

所述空调热泵系统的控制系统控制余热回收装置50运行时，控制系统控制余热回收循环逻辑如下：控制系统分别检测第一废热换热器54的废热水进口A处的温度Ta及第二废热换热器55的废气进口C处的温度Tb，当Ta高于设定值ta时或者Tb高于设定值tb时，余热回收装置50开始启动，余热回收循环进入工作模式；当Ta低于设定值ta且Tb低于设定值tb时，余热回收循环关闭，余热回收循环退出工作模式。上述控制余热回收循环是否运行只在室外环境温度T低于设定值t0时有效，也就是说，当T低于设定值t0时，才有可能启动余热回收循环，才去检测第一废热换热器54的废热水进口A处的温度Ta及第二废热换热器55的废气进口C处的温度Tb，否则，不会启动余热回收循环，也不会检测第一废热换热器54的废热水进口A处的温度Ta及第二废热换热器55的废气进口C处的温度Tb。

请同时参阅图2，图中箭头指示冷媒的流动的方向。当系统处于制冷不制热水的运行模式时，此时，余热回收循环不会运行，所述控制系统控制四通阀10的第一接口11与第二接口12接通、控制四通阀10的第三接口13与第四接口14接通、控制室外机电子膨胀阀32和室内机电子膨胀阀42打开及控制制热水电子膨胀阀71关闭。高温高压气态冷媒由压缩机20的冷媒出口22处排出，经过第一分管进入油分离器80，由油分离器80的第三接口83进入四通阀10的第一接口11，冷媒由四通阀10的第二接口12依次经过热回收换热器51、室外机换热器31、室外机电子膨胀阀32、室内机电子膨胀阀42及室内机换热器41后，再由四通阀10的第四接口14、第三接口13回至气液分离器33。高温高压气态冷媒通过热回收换热器51及室外机换热器31冷却为常温高压液态冷媒，经过室外机电子膨胀阀32、室内机电子膨胀阀42节流后，在室内机换热器41处吸热蒸发，低温低压冷媒回到压缩机20。

请同时参阅图3，图中箭头指示冷媒的流动的方向。当系统处于制冷制热水的运行模式时，此时，余热回收循环不会运行，所述控制系统控制四通阀10的第三接口13与第四接口14接通、控制室外机电子膨胀阀32关闭、控制室内机电子膨胀阀42及制热水电子膨胀阀71打开。冷媒由压缩机20的冷媒出口22处排出，经过第一分管进入油分离器80，由油分离器80的第三接口83进入第三管路64，冷媒依次经过制热水换热器72、制热水电子膨胀阀71、室内机电子膨胀阀42及室内机换热器41后，再由四通阀10的第四接口14、第三接口13回至气液分离器33。高温高压气态冷媒通过制热水换热器72冷却为常温高压液态冷媒，经过制热水电子膨胀阀71、室内机电子膨胀阀42节流后，在室内机换热器41吸热蒸发，低温低压冷媒回到压缩机20，从而实现制冷制热水。

请同时参阅图4，图中箭头指示冷媒的流动的方向。当系统处于不制冷不制热仅制热水的运行模式时，余热回收循环根据室外环境温度情况、第一废热换热器54的废热水进口A处的温度情况及第二废热换热器55的废气进口C处的温度情况而开始启动，此处不作过多阐述。当系统处于不制冷不制热仅制热水的运行模式时，控制系统控制四通阀10的第二接口12及第三接口13接通、控制室内机电子膨胀阀42关闭、控制室外机电子膨胀阀32开启及控制所述制热水电子膨胀阀71打开。冷媒由压缩机20的冷媒出口22处排出，经过第一分管进入油分离器80，由油分离器80的第三接口83进入第三管路64，冷媒依次经过制热水换热器72、制热水电子膨胀阀71、室外机电子膨胀阀32、室外机换热器31及热回收换热器51后，再由四通阀10的第二接口12、第三接口13回至气液分离器33。高温高压气态冷媒通过制热水换热器72冷却为常温高压液态冷媒，经过制热水电子膨胀阀71、室外机电子膨胀阀32节流后，在室外机换热器31处吸热蒸发，低温低压冷媒回到压缩机20，从而实现仅制热水。

请同时参阅图5，图中箭头指示冷媒的流动的方向。当系统处于制热制热水的运行模式时，余热回收循环根据室外环境温度情况、第一废热换热器54的废热水进口A处的温度情况及第二废热换热器55的废气进口C处的温度情况而开始启动，此处不作过多阐述。当系统处于制热制热水的运行模式时，所述控制系统控制四通阀10的第一接口11与第四接口14接通、控制四通阀10的第二接口12与第三接口13接通、控制室内机电子膨胀阀42打开、控制室外机电子膨胀阀32开启及控制所述制热水电子膨胀阀71开启。冷媒由压缩机20的冷媒出口22处排出，经过第一分管进入油分离器80。一部分冷媒由油分离器80的第三接口83进入第三管路64，冷媒依次经过制热水换热器72和制热水电子膨胀阀71；另外一部分冷媒由油分离器80的第三接口83进入四通阀10的第一接口11，并经第四接口14到达室内机换热器41和室内机电子膨胀阀42。到达制热水电子膨胀阀71处的冷媒与到达室内机电子膨胀阀42处的冷媒会合，经室外机电子膨胀阀32，再依次流过室外机换热器31、热回收换热器51，最终经四通阀10的第二接口12和第三接口13回到气液分离器33。高温高压气态冷媒分两路通过制热水换热器72和室内机换热器41冷却为常温高压液态冷媒，再经过室外机电子膨胀阀32节流后，在室外机换热器31吸热蒸发，再经过热回收换热器51进一步蒸发、过热，低温低压冷媒回到压缩机20，从而实现制热制热水。

请同时参阅图6，图中箭头指示冷媒的流动的方向。当系统处于制热不制热水的运行模式时，余热回收循环根据室外环境温度情况、第一废热换热器54的废热水进口A处的温度情况及第二废热换热器55的废气进口C处的温度情况而开始启动，此处不作过多阐述。当系统处于制热不制热水的运行模式时，控制系统控制制热水电子膨胀阀71关闭、控制室内机电子膨胀阀42打开、控制室外机电子膨胀阀32打开、控制四通阀10的第一接口11与第四接口14接通及控制四通阀10的第二接口12与第三接口13接通。冷媒由压缩机20的冷媒出口22处排出，经过第一分管进入油分离器80，由油分离器80的第三接口83进入四通阀10的第一接口11，冷媒由四通阀10的第四接口14依次经过室内机换热器41、室内机电子膨胀阀42、室外机电子膨胀阀32、室外机换热器31及热回收换热器51后，再由四通阀10的第二接口12、第三接口13回至气液分离器33。高温高压气态冷媒经过室内机换热器41冷却为常温高压液态冷媒，经过室内机电子膨胀阀42、室外机电子膨胀阀32节流后，在室外机换热器31吸热蒸发，再经过热回收换热器51进一步蒸发、过热，低温低压冷媒回到压缩机20，从而实现制热不制热水。

本发明的空调热泵系统具有余热回收功能。通过控制余热回收装置50的启动，使外界低品位的余热转移至空调热泵系统中，通过控制室内机电子膨胀阀42、室外机电子膨胀阀32及制热水电子膨胀阀71来实现系统的不同运行模式，回收低品位能量，根据用户不同时间段不同的需求，提供不同形式的能量输出，例如，加热/降低室内空气，生产生活热水、地暖热水等，这样既满足生活需求，提高生活品质，也最大限度的节约能源，创造清洁低碳的生活方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空调热泵系统，其包括四通阀、连接于所述四通阀的第一接口的压缩机、串接于所述四通阀的第二接口上的室外机模块、连接于所述四通阀的第三接口的气液分离器、串接于所述四通阀的第四接口上的室内机模块及控制系统，所述压缩机与所述气液分离器相连接，其特征在于：所述室外机模块包括室外机换热器及与所述室外机换热器串接的室外机电子膨胀阀，所述空调热泵系统还包括在系统制热运行时串接于所述室外机电子膨胀阀与所述压缩机的回气接口之间以将至少一种形式的废热传递至系统的冷媒回路中的余热回收装置。

2.如权利要求1所述的空调热泵系统，其特征在于：所述余热回收装置包括在系统制热运行时串接于所述室外机电子膨胀阀与所述压缩机的回气接口之间的热回收换热器、连接于所述热回收换热器上的闭合传热回路及设置于所述闭合传热回路上的水泵和用以将废热传递至所述闭合传热回路中的至少一废热换热器。

3.如权利要求2所述的空调热泵系统，其特征在于：所述废热换热器的数量为二，其中一废热换热器用以将以废热水的形式存在的废热传递至所述闭合传热回路中，另外一废热换热器用以将以废气的形式存在的废热传递至所述闭合传热回路中。

4.如权利要求3所述的空调热泵系统，其特征在于：所述其中一废热换热器具有废热水进口及废热水出口，所述另外一废热换热器具有废气进口和废气出口，所述其中一废热换热器为套管式换热器，所述另外一废热换热器为翅片式换热器。

5.如权利要求1所述的空调热泵系统，其特征在于：所述室内机模块设置为多联形式。

6.如权利要求1所述的空调热泵系统，其特征在于：所述压缩机根据系统容量大小设置为单台或多台并联。

7.如权利要求1所述的空调热泵系统，其特征在于：所述室内机模块包括室内机换热器及室内机电子膨胀阀。

8.如权利要求1-7任一项所述的空调热泵系统，其特征在于：所述四通阀与所述压缩机的冷媒出口之间连接有第一管路，所述室外机模块与所述室内机模块之间连接有第二管路，所述空调热泵系统还包括第三管路及设置于所述第三管路上的制热水装置，所述第三管路具有第一端及与所述第一端相对的第二端，所述第三管路的第一端连接于所述第一管路上，所述第三管路的第二端连接于所述第二管路上。

9.如权利要求8所述的空调热泵系统，其特征在于：所述制热水装置包括制热水电子膨胀阀及制热水换热器，所述制热水换热器具有热水出口及冷水进口。

10.如权利要求8所述的空调热泵系统，其特征在于：所述气液分离器与所述压缩机之间连接有第四管路，所述第一管路上连接有油分离器，所述油分离器的第一接口与所述压缩机的冷媒出口连接，所述油分离器的第二接口连接至所述第四管路上。

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