CN103900290A - 多功能分体水环热泵机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能分体水环热泵机组、包括压缩机、全热回收器、第一四通阀、第二四通阀、地源换热器、单向阀、电磁阀、储液器、电膨胀阀、末端换热器。所述压缩机的出口端连接所述全热回收器、所述全热回收器连接所述第一四通阀的第一端口,所述第一四通阀的第四端口依次连接所述地源换热器、所述储液器、所述电膨胀阀、所述电磁阀以及所述末端换热器,所述末端换热器连接所述第二四通阀的第一端口;所述第二四通阀的第四端口连接所述第一四通阀的第二端口;所述压缩机的进口端连接所述第二四通阀的第二端口,所述第一四通阀的第三端口连接所述第二四通阀的第二端口;所述第二四通阀的第三端口与所述电膨胀阀之间连接有所述单向阀。

Description

多功能分体水环热泵机组
技术领域
[0001] 本发明涉及热泵机组技术领域,尤其涉及一种多功能分体水环热泵机组。
背景技术
[0002] 水环热泵空调系统的基本工作原理是:在水/空气热泵机组制热时,以水循环环路中的水为加热源;机组制冷时,则以水为排热源。
[0003] 现有的常用全热回收系统如图1所示,包括膨胀阀、冷凝器、四通阀、全热回收器、压缩机、蒸发器。该系统制冷、制热时热量都不会衰减,但是在制取生活热水的时候热量会有所衰减,这是因为制冷剂经过热回收器后过冷不够导致“阀前制冷剂闪发”,从而使制热量衰减,并且,热量衰减的幅度与换热器的大小成比例关系。此全热回收机组的三个换热器容积基本是一样的,若是将此原理应用到容积差异很大的分体水环热泵上,热回收模式的制热量甚至可以衰减40%。
[0004] 另一种常用的全热回收系统如图2所示,包括压缩机、全热回收器、四通阀、地源换热器、储液器、电膨胀阀、单向阀、电磁阀、末端换热器。该系统在制冷、制热以及制冷+制热水模式时均正常工作,同时采用单片机控制程序和温度传感技术关闭或启动相应设备,能够做到在不同模式之间自动切换。但是,该系统在制热水模式时,由于末端换热器的容积比地源换热器的容积大2倍多,导致需要更多的制冷剂或者管路避开大容积的末端换热器才能避免热量衰减。然而该系统的制冷剂没能避开末端换热器只沿单向阀流向电膨胀阀,而是一部分流经单向阀,一部分流经大容积的末端换热器流再向电膨胀阀,从而导致总的容积更大,制冷剂“阀前闪发”的更多,导致热量衰减的更多。
[0005] 另外,家用水环热泵空调系统还具有其他诸多缺点,需要克服的难点也很多,如:压缩机噪音问题;制冷剂的量需要根据不同模式的转换而调节的问题;换热器在室外易冻
结问题等。
[0006] 因此,急需一种能够解决压缩机噪音问题、换热器在室外易冻结问题、换热器储液问题、制热热回收模式时热量易衰减等问题的新型分体水环热泵机组。
发明内容
[0007] 为了解决上述技术缺陷,本发明提供了一种多功能分体水环热泵机组,以解决换热器因容积不同导致储液、热回收模式制热量衰减的问题以及噪音等问题,使机组在运行中有更多模式的选择。
[0008] 本发明一种多功能分体水环热泵机组,包括压缩机、全热回收器、第一四通阀、地源换热器、单向阀、电磁阀、储液器、电膨胀阀、末端换热器,所述压缩机、全热回收器、第一四通阀、地源换热器、储液器、电膨胀阀、末端换热器依次相连,所述第一四通阀的第一端口连接全热回收器、第四端口连接地源换热器、第三端口连接压缩机的入口端。
[0009] 本发明一种多功能分体水环热泵机组还包括第二四通阀,所述第二四通阀的第四端口与所述第一四通阀的第二端口相连,所述第二四通阀的第二端口连接所述第一四通阀的第三端口和压缩机的入口端;
[0010] 所述电膨胀阀与所述末端换热器之间连接所述电磁阀;
[0011] 所述第二四通阀的第三端口与所述电膨胀阀之间设置有单向阀;
[0012] 所述第二四通阀的第一端口连接所述末端换热器。
[0013] 所述压缩机的出口端连接所述全热回收器;
[0014] 所述储液器仅设置一个出入口 ;
[0015] 所述四通阀内的滑阀根据四个端口的气压差自动切换。
[0016] 所述全热回收器、地源换热器、末端换热器中都设置有温度传感器。
[0017] 所述末端换热器的风机工作状态与电磁阀一致,末端换热器的风机运行,电磁阀开启,风机关闭,电磁阀则关闭。
[0018] 本发明一种多功能分体水环热泵机组,有六种工作模式,包括制冷模式、除湿模式、制热模式、制生活热水模式、制冷与制热水模式、制热与制热水模式;
[0019] 所述制冷与制热水模式通过所述全热回收器、地源换热器、末端换热器中设置的温度传感器测量数据,并根据温度数据作为判据进行制冷、制热水模式之间的自动切换;
[0020] 所述制热与制热水模式通过所述全热回收器、地源换热器、末端换热器中设置的温度传感器测量数据,并根据温度数据作为判据进行制热、制热水模式之间的自动切换。
[0021] 本发明一种多功能分体水环热泵机组,包括室外机和室内机,所述压缩机设置在室外机中,所述全热回收器、第一四通阀、地源换热器、单向阀、电磁阀、储液器、电膨胀阀、末端换热器、第二四通阀设置在室外机中。
[0022] 本发明的多种工作模式原理:
[0023] 机组制冷原理:当选择机组制冷模式时,单片机控制程序自动启动运行程序,地源换热器和末端换热器的风机或水泵开始工作,全热回收器的水泵不工作。此时开启高温高压的制冷剂气体从压缩机排出,由于制冷时全热回收水泵不开,此时制冷剂在全热回收器内不会冷凝放热,制冷剂流经第一四通阀进入地源换热器(冷凝器)并冷凝成高温高压的液体,经电膨胀阀截流降压后使气液混合的制冷剂进入末端换热器(蒸发器)完全蒸发成气体,此时,制冷剂气体从第二四通阀的第一端口进入,由于第二四通阀的进口和回气口都是低压,滑阀位置不固定,导致制冷剂有多种气路选择,但无论选择何种气路最终都流入压缩机。
[0024] 机组制热原理:当选择机组制热模式时,单片机控制程序自动启动运行程序,地源换热器和末端换热器的风机或水泵开始工作,全热回收器的水泵不工作。第一四通阀滑阀位置切换(相对制冷模式),第二四通阀滑阀位置不切换,电磁阀开启。高温高压的制冷剂气体从压缩机排出,由于制热时全热回收水泵不开,此时制冷剂在全热回收器内不会冷凝放热,制冷剂流经第一四通阀和第二四通阀(第二四通阀的入口为高压,回气口为低压,滑阀会顺利切换)进入末端换热器(冷凝器)并冷凝成高温高压的液体,经电膨胀阀截流降压后使气液混合的制冷剂进入地源换热器(蒸发器)完全蒸发成气体,最后流入压缩机。
[0025] 机组制冷加制生活热水原理:当选择机组制冷加制生活热水模式时,单片机控制程序自动启动运行程序,全热回收器和末端换热器的风机或水泵开始工作,地源换热器的水泵不工作。第一四通阀不切换(相对于制冷模式),第二四通阀不切换,电磁阀开启。高温高压的制冷剂气体从压缩机排出,此时全热回收水泵开启,制冷剂冷凝成高温高压液体流经第一四通阀和地源换热器(此时水泵不开,没有热交换),经电膨胀阀截流降压后使气液混合的制冷剂进入末端换热器(蒸发器)完全蒸发成气体,此时制冷剂气体从第二四通阀的第一端口进入,由于第二四通阀的进口和回气口都是低压,滑阀位置不固定,导致制冷剂有多种气路选择,但无论选择何种气路最终都流入压缩机。当全热回收器出水温度达到要求后,机器会自动切换成制冷模式,两个模式互相切换。
[0026] 单制生活热水原理:当选择机组单制生活热水模式时,当选择机组制冷加制生活热水模式时,单片机控制程序自动启动运行程序,全热回收器和地源换热器的风机或水泵开始工作,末端换热器的水泵不工作。关闭电磁阀,第一四通阀切换(相对制冷模式),第二四通阀切换,电磁阀关闭。高温高压的制冷剂气体从压缩机排出,此时全热回收水泵开启,制冷剂冷凝成高温高压液体流经两个四通阀(第二四通阀的入口为高压,回气口为低压,滑阀会顺利切换)和单向阀,此时电磁阀关闭只能流向电膨胀阀(避开大容积的末端换热器),经电膨胀阀截流降压后使气液混合的制冷剂进入地源换热器(蒸发器)完全蒸发成气体,最后流入压缩机。
[0027] 制热和制生活热水模式:以此类推,制热和制生活热水模式是制热模式和单制生活热水模式的结合,其通过单片机控制程序根据机组中的温度传感器的测量值作为判据在两种模式之间自动切换。
[0028] 除湿模式:当选择机组除湿模式时,单片机控制程序自动启动运行程序,其原理图及各阀件动作情况均和制冷一样,同时通过调节末端换热器内风机的转速来调节出风温度,使其低于房间的露点温度,最终达到除湿的效果。
[0029] 本发明中储液器设计特殊,仅有一个出入口,在制冷时储液器储存多余的制冷剂,制热时储液器中的制冷剂全部蒸发出来随系统循环。
[0030] 本发明在现有技术基础上增加了一个四通阀,并且改变了电磁阀和单向阀的位置,成功的解决了四通阀进出口都是低压气体导致的滑阀位置无法固定的问题,保证各个模式系统的正常稳定运行;另外,还解决了地源换热器与末端换热器的容积差问题,特制的储液器可以协调不同模式之间切换时制冷剂的量;还通过两个四通阀、电磁阀以及单向阀控制制热水模式下制冷剂不通过容积较大的末端换热器从而避免了热量衰减,从而实现多种工作模式切换自如,且运行稳定,性能高效。
附图说明
[0031] 图1为常用全热回收系统结构示意图;
[0032] 图2为另一种常用全热回收系统结构示意图;
[0033] 图3为本发明的结构示意图;
[0034] 图4为本发明制冷模式时制冷剂流向示意图;
[0035] 图5为本发明制热模式时制冷剂流向示意图;
[0036] 图6为本发明制生活热水模式时制冷剂流向示意图。
[0037] 图中:1-压缩机,2-全热回收器,3-第一四通阀,4-地源换热器,5-储液器,6_电膨胀阀,7-电磁阀,8-单向阀,9-末端换热器,10-第二四通阀。
具体实施方式[0038] 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述:
[0039] 参考图3所示,本实施例一种多功能分体水环热泵机组,包括室内机和室外机,室外机包括压缩机1,室内机包括全热回收器2,第一四通阀3,地源换热器4,储液器5,电膨胀阀6,电磁阀7,单向阀8,末端换热器9,第二四通阀10。
[0040] 压缩机I的出口端连接全热回收器2,全热回收器2的另一端连接第一四通阀3的第一端口 al,第一四通阀3的四端口 dl连接地源换热器4,地源换热器4依此连接储液器
5、电膨胀阀6、电磁阀7、末端换热器9的一端,末端换热器9的另一端连接第二四通阀10的第一端口 a2 ;第一四通阀3的第三端口 Cl连接压缩机I的入口端以及第二四通阀10的第二端口 b2,第一四通阀3的第二端口 bl连接第二四通阀10的第四端口 d2 ;第二四通阀10的第三端口 C2连接单向阀8的入口端,单向阀8的出口端连接在电膨胀阀6与电磁阀7之间。
[0041] 如图4所示,制冷模式下,单片机控制程序启动,压缩机1、地源换热器2和末端换热器9开始工作,地源换热器4和末端换热器9的风机或与之相连的水泵开始工作,全热回收器2不启动,与之相连的水泵不工作,电磁阀7打开(图中未示出)。此时,高温高压的制冷剂气体从压缩机I出口端排出,由于制冷时全热回收器2内水泵不工作,此时制冷剂穿过全热回收器2但不会冷凝放热,制冷剂气体流入第一四通阀3第一端口,从第四端口流出并进入地源换热器4内放热、冷凝成高温高压的气液混合体,再经电膨胀阀6节流降压后使气液混合的制冷剂进入末端换热器9吸热并完全蒸发成气体,吸热过程中达到制冷效果,制冷剂气体继续通过第二四通阀10流入压缩机I。除了图中所示的气路外,由于第二四通阀的进口和回气口都是低压,滑阀位置不固定,导致制冷剂有多种气路选择,但无论选择何种气路最终都流入压缩机。此过程中,流出地源换热器的多余制冷剂将通过所述储液器5的出入口流入储液器5。
[0042] 如图5所示,制热模式下,单片机控制程序自动启动压缩机1、地源换热器4和末端换热器9,地源换热器2和末端换热器9内部的风机或水泵开始工作,全热回收器2不启动,其内部的水泵不工作,第一四通阀3通电,其第一端口 al与第二端口 bl连通,电磁阀7打开。此时,高温高压的制冷剂气体从压缩机I出口端排出,由于制热时全热回收器2不开,此时制冷剂在全热回收器2内不会冷凝放热,制冷剂流经第一四通阀3进入第二四通阀10的第四端口 d2,从第一端口 a2流出并流入末端换热器9,并冷凝成高温高压的液体,流经电磁阀7再经电膨胀阀6节流降压后成为气液混合的制冷剂,再进入地源换热器4受热完全蒸发成气体。由于此时第一四通阀3第四端口 dl气压大,制冷剂气体从第四端口 dl流入第一四通阀3,并从压力较低的第三端口 Cl流出第一四通阀3最终流入压缩机I入口端。除了图中所示的气路外,气流还可在第一四通阀第三端口和第二四通阀第二端口间流通,但最终都可以归入主气路。
[0043] 如图6所示,当选择机组单制生活热水模式时,单片机控制程序自动启动全热回收器1、关闭电磁阀7,第一四通阀3的第一端口 al和第四端口 dl连通,第二四通阀10的第四端口 d2和第三端口 c2连通。此模式下,高温高压的制冷剂气体从压缩机I出口端排出,此全时热回收水器2的水泵开启,制冷剂放热冷凝成高温高压液体从第一端口 al流入第一四通阀3,从第二端口 bl流出并流入第二四通阀10的第四端口 d2,从第三端口 c2流出并通过单向阀8流至电膨胀阀6,由于电磁阀7关闭,制冷剂不到达末端换热器9,而是经电膨胀阀6节流降压后成为气液混合的制冷剂,并进入地源换热器4吸热完全蒸发成气体,由于此时第一四通阀3第四端口 dl气压高、第三端口 Cl气压低,制冷剂气体流过第一四通阀3的第四端口 dl和第三端口 Cl,最终流入压缩机I。
[0044] 在实际工作中,本实施例的多功能分体水环热泵机组还有制冷与制生活热水、制热与制生活热水模式,除湿模式。
[0045] 当选择机组制热模式时,单片机控制程序自动启动全热回收器和末端换热器,二者内部的水泵或风机运行,地源换热器不启动,其内部水泵不工作,第一四通阀的第一端口和第四端口连通,电磁阀开启。此模式下,高温高压的制冷剂气体从压缩机出口端排出,此时全热回收水泵开启,制冷剂冷凝成高温高压的液体并流经第一四通阀和地源换热器,此时的地源换热器内水泵不工作,没有热交换,高温高压的液体制冷剂经电膨胀阀节流降压后成为气液混合的制冷剂,并进入末端换热器完全蒸发成气体,并通过第二四通阀流入压缩机。当全热回收器内温度传感器测得出水温度达到要求后,单片机控制程序使机组自动切换到制冷模式,两个模式如此互相切换。
[0046]以此类推,制热和制生活热水模式是制热模式和单制生活热水模式的结合,其通过单片机控制程序根据机组中的温度传感器的测量值作为判据在两种模式之间自动切换。
[0047] 当选择机组除湿模式时,单片机控制程序启动,末端换热器内风机运行,通过选择风机风速可以调节适宜的室内温度,达到除湿的功能。
[0048] 以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种多功能分体水环热泵机组,包括压缩机(1)、全热回收器(2)、第一四通阀(3)、地源换热器(4)、单向阀(8)、电磁阀(7)、储液器(5)、电膨胀阀(6)、末端换热器(9),所述压缩机(I)、全热回收器(2)、第一四通阀(3)、地源换热器(4)、储液器(5)、电膨胀阀(6)、末端换热器(9)依次相连,所述第一四通阀(3)的第一端口 al连接全热回收器(2)、第四端口 dl连接地源换热器(4)、第三端口 Cl连接压缩机(I)的入口端,其特征在于, 还包括第二四通阀(10),所述第二四通阀(10)的第四端口 d2与所述第一四通阀(3)的第二端口 bl相连,所述第二四通阀(10)的第二端口 b2连接所述第一四通阀(3)的第三端口 Cl和压缩机(1)的入口端; 所述电膨胀阀(6 )与所述末端换热器(9 )之间连接所述电磁阀(7 ); 所述第二四通阀(10)的第三端口 c2与所述电膨胀阀(6)之间设置有单向阀(8); 所述第二四通阀(10)的第一端口 a2连接所述末端换热器(9)。
2.根据权利要求1所述的多功能分体水环热泵机组,其特征在于, 所述压缩机(1)的出口端连接所述全热回收器(2); 所述储液器(5)仅设置一个出入口 ; 所述第一四通阀(3)和所述第二四通阀(10)内的滑阀根据四个端口的气压差自动切换。
3.根据权利要求2所述的多功能分体水环热泵机组,其特征在于, 所述全热回收器(2 )、地源换热器(4 )、末端换热器(9 )进出口都设置有温度传感器。
4.根据权利要求2所述的多功能分体水环热泵机组,其特征在于, 包括多种工作模式,包括制冷模式、制热模式、制生活热水模式、制冷与制热水模式、制热与制热水模式和除湿模式; 所述制冷与制热水模式通过所述全热回收器(2)、地源换热器(4)、末端换热器(9)中设置的温度传感器测量数据,并根据温度数据作为判据进行制冷、制热水模式之间的自动切换; 所述制热与制热水模式通过所述全热回收器(2)、地源换热器(4)、末端换热器(9)中设置的温度传感器测量数据,并根据温度数据作为判据进行制热、制热水模式之间的自动切换。
5.根据权利要求1所述的多功能分体水环热泵机组,其特征在于, 包括室外机和室内机,所述压缩机(I)设置在室外机中,所述全热回收器(2)、第一四通阀(3)、地源换热器(4)、单向阀(8)、电磁阀(7)、储液器(5)、电膨胀阀(6)、末端换热器(9)、第二四通阀(10)设置在室内机中。
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