CN104197573A - 一种热泵内转换总成及一种内转换热泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内转换热泵，包括第一三通阀和第二三通阀，第一三通阀主端口连接到压缩机的吸气端口、第二三通阀连接到压缩机的排气端口，用于实现第一换热器、第二换热器与压缩机之间的制冷剂流向的转换；还包括自动换向阀组，自动换向阀组包括四个压差单向阀，通过对四个压差单向阀在第一换热器、第二换热器以及节流装置之间的组合连接，实现第一换热器、第二换热器与节流装置之间的制冷剂流向的转换；通过上述两个转换，实现热泵的制热工况和制冷工况的转换。本发明的热泵内转换总成及内转换热泵，成本低，占用空间小，易于安装，在进行制冷工况和制热工况转换时，可靠性高，易于操作。

Description

一种热泵内转换总成及一种内转换热泵

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，特别是涉及一种热泵内转换总成及一种内转换热泵。

背景技术

热泵包括压缩机，所述压缩机的吸气端连接有蒸发器，所述压缩机的排气端连接有冷凝器，所述蒸发器与所述冷凝器之间连接有节流装置。而热泵作为空调使用可以用于夏季制冷、以及冬季制热。这就需要热泵机组能够实现制冷工况和制热工况的转换，以满足夏季制冷和冬季制热的需要。

目前，热泵的制冷工况与制热工况的转换有两种方式：其一是外转换方式，即在热泵外部，使机房内的能源侧的水循环供回管路与空调侧的水循环供回管路之间进行调换，实现热泵制冷工况与制热工况的转换；其二是内转换方式，即在热泵机组内部，通过改变制冷剂的流向来实现热泵制冷工况与制热工况的转换。

其中，内转换方式一般采取四通阀来实现，这种内转换方式目前在一些小型热泵机组内使用。而对于地源热泵来说，由于地源热泵一般功率较大，机组规模较大，由于受到热泵机组内安装空间不足，后期维修保养不方便，以及运行切换不方便等诸多因素的限制，因此，大型的地源热泵一般采用外转换方式来进行制热工况和制冷工况的转换。附图中的图1是现有的外转换模式的地源热泵的制冷工况原理示意图，图2是现有的外转换模式的地源热泵的制热工况原理示意图，参照图1和图2，地源热泵的外转换方式，是在地源热泵以外，在机房内的地能侧水循环供回管路与空调侧水循环供回管路之间，经四条等径管道和八个等径阀门，构成的制热和制冷的转换的方式。其转换原理为：八个转换阀分成冬季制热和夏季制冷两组，通过打开一组或关闭一组的逻辑组合，改变四条管道导通与截止构成制热或制冷的水循环回路，实现冬季和夏季的切换。这种外转换方式中，由于水循环的供回管路复杂、管径较大，使用转换阀门和转换管路较多，管道与阀门悬挂在高空中，因此使得转换系统成本高、遗留问题多、维修率高、操作不方便。以住宅地源热泵中央空调系统为例：外转换方式中，四条直径400毫米左右的转换管，八个重型阀门，每个重达500公斤左右，粗大笨重。在冬天或夏天的转换过程，操作工需要登高人工搬动庞大的阀门手轮。而如果水中硬性杂质一旦掉在阀门闸板槽沟内，阀将关闭不严，空调端的水会因为建筑高度的压力倒灌到地能端，导致地能端过压、过水量、泡水，甚至导致地埋管超过承载能力而爆裂，造成永久性损坏，进一步导致全系统报废，后果相当严重。另外，在外转换方式中的转换系统材料与安装费用占系统总费用的10％，庞大的管道系统多占用机房面积达总面积的20％。

而对于现有的有些地源热泵也进行了使用四通阀进行内转换的尝试，但是在尝试的过程中出现了诸多问题，例如，市面上通径较大的四通电磁阀很少，且密封性不好，及时很小的杂志进入四通电磁阀的阀芯，也会导致四通电磁阀关闭不严，使用可靠性低。如果使用手动的四通阀，手动四通阀进行转换时用力太大，使操作工人不易实现手动操作，加重了操作工人的劳动负担，另外，使用四通电磁阀进行内转换，转换管路复杂，而且四通电磁阀的价格较高，使得投资成本较高，且占用机组内的空间较大，安装不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种易于操作、成本低的热泵内转换总成及一种内转换热泵。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种热泵内转换总成，包括第一三通阀和第二三通阀；

其中，所述第一三通阀包括用于与所述压缩机的排气端口连接的主端口、用于与所述第一换热器的第一制冷剂循环端口连接的第一副端口、以及用于与所述第二换热器的第一制冷剂循环端口连接的第二副端口；所述第二三通阀包括用于与压缩机的吸气端口连接的主端口、用于与第二换热器的第一制冷剂循环端口连接的第一副端口，用于与第一换热器的第一制冷剂循环端口连接的第二副端口；

还包括自动换向阀组，所述自动换向阀组包括四个压差单向阀，分别定义四个压差单向阀为第一压差单向阀、第二压差单向阀、第三压差单向阀和第四压差单向阀，所述第一压差单向阀的出口端和所述第二压差单向阀的进口端连接并引出与所述第一换热器的第二制冷剂循环端口连接的接口，所述第一压差单向阀的进口端与所述第四压差单向阀的进口端连接并引出与所述节流装置的出口端连接的接口，所述第二压差单向阀的出口端和所述第三压差单向阀的出口端连接并引出与所述节流装置的进口端连接的接口，所述第三压差单向阀的进口端与所述第四压差单向阀的出口端连接并引出与所述第二换热器的第二制冷剂循环端口连接的接口。

优选的，所述第一三通阀和第二三通阀分别为手动阀。

优选的，所述第一三通阀和第二三通阀分别为电磁阀、气动阀或液压阀。

优选的，所述热泵内转换总成为地源热泵内转换总成。

一种热泵，包括压缩机，所述压缩机的排气端口连接有第一换热器，所述压缩机的吸气端口连接有第二换热器，所述第一换热器与所述第二换热器之间连接有节流装置，还包括第一三通阀和第二三通阀；

其中，所述第一三通阀的主端口与所述压缩机的排气端口连接，所述第一三通阀的第一副端口与所述第一换热器的第一制冷剂循环端口连接，所述第一三通阀的第二副端口与所述第二换热器的第一制冷剂循环端口连接；所述第二三通阀的主端口与压缩机的吸气端口连接，所述第二三通阀的第一副端口与第二换热器的第一制冷剂循环端口连接，所述第二三通阀的第二副端口与第一换热器的第一制冷剂循环端口连接；

还包括自动换向阀组，所述自动换向阀组包括四个压差单向阀，分别定义四个压差单向阀为第一压差单向阀、第二压差单向阀、第三压差单向阀和第四压差单向阀，所述第一压差单向阀的出口端和所述第二压差单向阀的进口端连接并与所述第一换热器的第二制冷剂循环端口连接，所述第一压差单向阀的进口端与所述第四压差单向阀的进口端连接并与所述节流装置的出口端连接，所述第二压差单向阀的出口端和所述第三压差单向阀的出口端连接并与所述节流装置的进口端连接，所述第三压差单向阀的进口端与所述第四压差单向阀的出口端连接并与所述第二换热器的第二制冷剂循环端口连接。

优选的，所述第二压差单向阀的出口端和所述第三压差单向阀的出口端的连接点与所述节流装置的进口端之间还连接有干燥过滤器。

优选的，所述内转换热泵为内转换地源热泵。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明的热泵内转换总成及内转换热泵在使用时，使用两个三通阀调整压缩机和第一换热器、第二换热器之间的制冷剂的流向；使用由四个压差单向阀组成的自动阀组，通过对四个压差单向阀在第一换热器、第二换热器以及节流装置之间的组合连接，随着压缩机与第一换热器、第二换热器之间的制冷剂流向的改变，第一换热器、第二换热器与节流装置之间的制冷剂流向能够实现自动转换。从而实现热泵的制热工况和制冷工况的转换。本发明的热泵内转换总成及内转换热泵仅需调整第一三通阀和第二三通阀的状态，通过上述两个转换，就能实现热泵的制热工况和制冷工况的转换，易于操作。且，这种内转换方式中，转换管路简单、成本低，且占用空间小，易于安装，并且三通阀的切换操作用力相比四通阀小，易于操作，且可靠性高。尤其是三通阀可以采用手动三通阀，可靠性高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是现有的外转换模式的地源热泵的制冷工况原理示意图；

图2是现有的外转换模式的地源热泵的制热工况原理示意图；

图3是内转换模式的热泵的制冷工况的理论示意图；

图4是内转换模式的热泵的制热工况的理论示意图；

图5是本发明的热泵内转换总成中的自动换向阀组结构示意图；

图6是本发明的热泵内转换总成中的第一三通阀的连接示意图；

图7是本发明的热泵内转换总成中的第二三通阀的连接示意图；

图8是本发明的内转换热泵的制冷工况原理示意图；

图9是本发明的内转换热泵的制热工况原理示意图；

图中：1、第一换热器；11、第一换热器的第一制冷剂循环端口；12、第一换热器的第二制冷剂循环端口；2、第二换热器；21、第二换热器的第一制冷剂循环端口；22、第二换热器的第二制冷剂循环端口；3、压缩机；31、压缩机的吸气端口；32、压缩机的排气端口；4、第一三通阀；41、第一三通阀的主端口；42、第一三通阀的第一副端口；43、第一三通阀的第二副端口；5、第二三通阀；51、第二三通阀的主端口；52、第二三通阀的第一副端口；53、第二三通阀的第二副端口；6、节流装置；7、自动换向阀组；71、第一压差单向阀；72、第二压差单向阀；73、第三压差单向阀；74、第四压差单向阀；8、干燥过滤器。

具体实施方式

图3是内转换模式的热泵的制冷工况的理论示意图；图4是内转换模式的热泵的制热工况的理论示意图；图5是本发明的热泵内转换总成中的自动换向阀组结构示意图；图6是本发明的热泵内转换总成中的第一三通阀的连接示意图；图7是本发明的热泵内转换总成中的第二三通阀的连接示意图。

参照附图3、图4、图5、图6以及图7，一种热泵内转换总成，包括第一三通阀4和第二三通阀5、以及自动换向阀组7。

其中，第一三通阀4包括用于与压缩机的排气端口32连接的主端口、用于与第一换热器的第一制冷剂循环端口11连接的第一副端口、以及用于与第二换热器的第一制冷剂循环端口21连接的第二副端口；第二三通阀5包括用于与压缩机的吸气端口31连接的主端口、用于与第二换热器的第一制冷剂循环端口21连接的第一副端口，用于与第一换热器的第一制冷剂循环端口11连接的第二副端口。

自动换向阀组7包括四个压差单向阀，分别定义四个压差单向阀为第一压差单向阀71、第二压差单向阀72、第三压差单向阀73和第四压差单向阀74，第一压差单向阀71的出口端和第二压差单向阀72的进口端连接并引出与第一换热器的第二制冷剂循环端口12连接的接口，第一压差单向阀71的进口端与第四压差单向阀74的进口端连接并引出与节流装置6的出口端连接的接口，第二压差单向阀72的出口端和第三压差单向阀73的出口端连接并引出与节流装置6的进口端连接的接口，第三压差单向阀73的进口端与第四压差单向阀74的出口端连接并引出与第二换热器的第二制冷剂循环端口22连接的接口。

本实施例中，第一三通阀4和第二三通阀5分别为手动阀。相同管径的三通阀与四通阀相比，三通阀切换用力较小，易于操作，且切换可靠性高。当然，第一三通阀4和第二三通阀5分别为电磁阀、气动阀或液压阀。

本发明的热泵内转换总成，能够广泛地适用于热泵当中，尤其对于目前没有合适的内转换模式的地源热泵，意义重大。将本发明的热泵内转换总成应用到地源热泵当中，提供了一种可靠的内转换系统，比外转换模式节省了管道，降低了投资成本。

图3是内转换模式的热泵的制冷工况的理论示意图；图4是内转换模式的热泵的制热工况的理论示意图；图5是本发明的热泵内转换总成中的自动换向阀组结构示意图；图6是本发明的热泵内转换总成中的第一三通阀的连接示意图；图7是本发明的热泵内转换总成中的第二三通阀的连接示意图；图8是本发明的内转换热泵的制冷工况原理示意图；图9是本发明的内转换热泵的制热工况原理示意图。

参照附图3、图4、图5、图6、图7、图8以及图9，一种热泵，包括压缩机3，压缩机的排气端口32连接有第一换热器1，压缩机的吸气端口31连接有第二换热器2，第一换热器1与第二换热器2之间连接有节流装置6，还包括第一三通阀4和第二三通阀5、以及自动换向阀组7。

其中，第一三通阀的主端口41与压缩机的排气端口32连接，第一三通阀的第一副端口42与第一换热器的第一制冷剂循环端口11连接，第一三通阀的第二副端口43与第二换热器的第一制冷剂循环端口21连接；第二三通阀的主端口51与压缩机的吸气端口31连接，第二三通阀的第一副端口52与第二换热器的第一制冷剂循环端口21连接，第二三通阀的第二副端口53与第一换热器的第一制冷剂循环端口11连接。

第一换热器的第一制冷剂循环端口11可以单设一个，也可以设置两个。当第一换热器的第一制冷剂循环端口11设置一个时，第一三通阀的第一副端口42和第二三通阀的第二副端口53可以通过管道连接在一起后再接到第一换热器的第一制冷剂循环端口11；而当第一换热器的第一制冷剂循环端口11设置两个时，可以将第一三通阀的第一副端口42和第二三通阀的第二副端口53分别通过管道各接到其中的一个第一换热器的第一制冷剂循环端口11。

同理，第二换热器的第一制冷剂循环端口21也可以单设一个，或者设置两个，第二换热器的第一制冷剂循环端口21设置一个时，第一三通阀的第二副端口43和第二三通阀的第一副端口52可以通过管道连接在一起后再接到第二换热器的第一制冷剂循环端口21；而当第二换热器的第一制冷剂循环端口21设置两个时，可以将第一三通阀的第二副端口43和第二三通阀的第一副端口52分别通过管道各连接到其中的一个第二换热器的第一制冷剂循环端口21。

自动换向阀组包括四个压差单向阀，分别定义四个压差单向阀为第一压差单向阀71、第二压差单向阀72、第三压差单向阀73和第四压差单向阀74，第一压差单向阀71的出口端和第二压差单向阀72的进口端连接并与第一换热器的第二制冷剂循环端口12连接，第一压差单向阀71的进口端与第四压差单向阀74的进口端连接并与节流装置6的出口端连接，第二压差单向阀72的出口端和第三压差单向阀73的出口端连接并与节流装置6的进口端连接，第三压差单向阀73的进口端与第四压差单向阀74的出口端连接并与第二换热器的第二制冷剂循环端口22连接。

第二压差单向阀72的出口端和第三压差单向阀73的出口端的连接点与节流装置6的进口端之间还连接有干燥过滤器8。干燥过滤器8能过滤掉制冷剂中的杂质。

本实施例，尤其适用于内转换地源热泵。

本发明的热泵内转换总成及内转换热泵的制冷工况运行原理：将第一三通阀4和第二三通阀5分别调整到制冷工况状态，即使第一三通阀的主端口41与第一三通阀的第二副端口43导通，第一三通阀的主端口41与第一三通阀的第一副端口42关闭，使第二三通阀的主端口51与第二三通阀的第二副端口53导通，第二三通阀的主端口51与第二三通阀的第一副端口52关闭，此时，第一换热器1作为蒸发器使用，第二换热器2作为冷凝器使用。制冷剂在第一换热器中1吸热蒸发，从第一换热器的第一制冷剂循环端口11输出低压蒸汽，通过第二三通阀的第二副端口53和第二三通阀的主端口51，到达压缩机的吸气端口31，制冷剂气体在压缩机3内进行压缩，在压缩机的排气端口32输出高温高压的制冷剂蒸汽，高温高压的制冷剂蒸汽通过第一三通阀的主端口41和第一三通阀的第二副端口43输送到第二换热器的第一制冷剂循环端口21，在第二换热器2中进行冷凝成为高压液态，高压液态的制冷剂在管道中的压力，使第三压差单向阀73自动导通，高压液态的制冷剂通过第三压差单向阀73进入节流装置6，节流成低温低压液态制冷剂，然后节流装置6中的低温低压液态制冷剂流出的压力使第一压差单向阀71自动导通，低温低压液态制冷剂通过第一压差单向阀71、第一换热器的第二制冷剂循环端口12进入第一换热器1中吸热蒸发，形成制冷工况下的制冷剂循环。

本发明的热泵内转换总成及内转换热泵的制热工况运行原理：将第一三通阀4和第二三通阀5分别调整到制热工况状态，即使第一三通阀的主端口41与第一三通阀的第一副端口42导通，第一三通阀的主端口41与第一三通阀的第二副端口43关闭，使第二三通阀的主端口51与第二三通阀的第一副端口52导通，第二三通阀的主端口51与第二三通阀的第二副端口53关闭，此时，第一换热器1作为冷凝器使用，第二换热器2作为蒸发器使用。低温低压的液态制冷剂在第二换热器2中吸热蒸发，从第二换热器的第一制冷剂循环端口21输出低压蒸汽，通过第二三通阀的第一副端口52和第二三通阀的主端口51，到达压缩机的吸气端口31，通过压缩机3的压缩，在压缩机的排气端口32输出高温高压的制冷剂蒸汽，高温高压的制冷剂蒸汽通过第一三通阀的主端口41和第一三通阀的第一副端口42输送到第一换热器的第一制冷剂循环端口11，在第一换热器1中进行冷凝成为高压液态，高压液态的制冷剂在管道中的压力使第二压差单向阀72导通，高温液态制冷剂通过第二压差单向阀72进入节流装置6，节流成低温低压液态制冷剂，然后节流装置6中流出的低温低压液态制冷剂产生压力，使第四压差单向阀74自动导通，低温低压液态制冷剂通过第四压差单向阀74、第二换热器的第二制冷剂循环端口22进入第二换热器2中吸热蒸发，形成制热工况下的制冷剂循环。

不论热泵处于制热工况还是制冷工况，节流装置6始终保持进口端和出口端不变，节流装置6内的制冷剂流向不变。

从上述工作原理可以看出，本发明的热泵内转换总成及内转换热泵，使用两个三通阀调整压缩机3和第一换热器1、第二换热器2之间的制冷剂的流向；使用由四个压差单向阀组成的自动阀组，通过对四个压差单向阀在第一换热器1、第二换热器2以及节流装置6之间的组合连接，随着压缩机3与第一换热器1、第二换热器2之间的制冷剂流向的改变，第一换热器1、第二换热器2与节流装置6之间的制冷剂流向能够实现自动转换。从而实现热泵的制热工况和制冷工况的转换。本发明的热泵内转换总成及内转换热泵仅需调整第一三通阀4和第二三通阀5的状态，通过上述两个转换，就能实现热泵的制热工况和制冷工况的转换，易于操作。且，这种内转换方式中，转换管路简单、成本低，且占用空间小，易于安装，并且三通阀的切换操作用力相比四通阀小，易于操作，且可靠性高。尤其是三通阀可以采用手动三通阀，可靠性高。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种热泵内转换总成，其特征在于：包括第一三通阀和第二三通阀；

其中，所述第一三通阀包括用于与所述压缩机的排气端口连接的主端口、用于与所述第一换热器的第一制冷剂循环端口连接的第一副端口、以及用于与所述第二换热器的第一制冷剂循环端口连接的第二副端口；所述第二三通阀包括用于与压缩机的吸气端口连接的主端口、用于与第二换热器的第一制冷剂循环端口连接的第一副端口，用于与第一换热器的第一制冷剂循环端口连接的第二副端口；

还包括自动换向阀组，所述自动换向阀组包括四个压差单向阀，分别定义四个压差单向阀为第一压差单向阀、第二压差单向阀、第三压差单向阀和第四压差单向阀，所述第一压差单向阀的出口端和所述第二压差单向阀的进口端连接并引出与所述第一换热器的第二制冷剂循环端口连接的接口，所述第一压差单向阀的进口端与所述第四压差单向阀的进口端连接并引出与所述节流装置的出口端连接的接口，所述第二压差单向阀的出口端和所述第三压差单向阀的出口端连接并引出与所述节流装置的进口端连接的接口，所述第三压差单向阀的进口端与所述第四压差单向阀的出口端连接并引出与所述第二换热器的第二制冷剂循环端口连接的接口。

2.如权利要求1所述的热泵内转换总成，其特征在于：所述第一三通阀和第二三通阀分别为手动阀。

3.如权利要求1所述的热泵内转换总成，其特征在于：所述第一三通阀和第二三通阀分别为电磁阀、气动阀或液压阀。

4.如权利要求1至3任一项所述的热泵内转换总成，其特征在于：所述热泵内转换总成为地源热泵内转换总成。

5.一种内转换热泵，包括压缩机，所述压缩机的排气端口连接有第一换热器，所述压缩机的吸气端口连接有第二换热器，所述第一换热器与所述第二换热器之间连接有节流装置，其特征在于：还包括第一三通阀和第二三通阀；

其中，所述第一三通阀的主端口与所述压缩机的排气端口连接，所述第一三通阀的第一副端口与所述第一换热器的第一制冷剂循环端口连接，所述第一三通阀的第二副端口与所述第二换热器的第一制冷剂循环端口连接；所述第二三通阀的主端口与压缩机的吸气端口连接，所述第二三通阀的第一副端口与第二换热器的第一制冷剂循环端口连接，所述第二三通阀的第二副端口与第一换热器的第一制冷剂循环端口连接；

还包括自动换向阀组，所述自动换向阀组包括四个压差单向阀，分别定义四个压差单向阀为第一压差单向阀、第二压差单向阀、第三压差单向阀和第四压差单向阀，所述第一压差单向阀的出口端和所述第二压差单向阀的进口端连接并与所述第一换热器的第二制冷剂循环端口连接，所述第一压差单向阀的进口端与所述第四压差单向阀的进口端连接并与所述节流装置的出口端连接，所述第二压差单向阀的出口端和所述第三压差单向阀的出口端连接并与所述节流装置的进口端连接，所述第三压差单向阀的进口端与所述第四压差单向阀的出口端连接并与所述第二换热器的第二制冷剂循环端口连接。

6.如权利要求5所述的内转换热泵，其特征在于：所述第二压差单向阀的出口端和所述第三压差单向阀的出口端的连接点与所述节流装置的进口端之间还连接有干燥过滤器。

7.如权利要求5或6所述的内转换热泵，其特征在于：所述内转换热泵为内转换地源热泵。