CN105333641B - 空气源空调热水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气源空调热水系统，包括压缩机、热水换热器、四通换向阀、风侧换热器、空调侧换热器和高压气液分离器，具有制冷、制冷同时制热水、制热、制热同时制热水、热水等功能。高压气液分离器设置在热水换热器后，在制热水时可以将热水换热器出口冷媒气体和液体进行分离流向不同换热器。该系统不会产生前置串联系统中在制冷热回收时出现的循环冷媒不足和并联系统在热水水温高时制冷量衰减的问题，该系统可以进行全热回收，也可部分热回收可利用高温的排气将热水加热到相比于并联式系统温度更高的热水。

Description

空气源空调热水系统

技术领域

本发明涉及空调热水系统技术领域，特别涉及一种空气源空调热水系统。

背景技术

目前，市场上主要有两种空气源空调热水系统的实现方式：前置串联式系统和并联式系统。请参考图1和图2，图1为现有技术中空气源空调热水系统的前置串联式系统；图2为现有技术中空气源空调热水系统的并联式系统。

如图1和图2所示，空气源空调热水系统主要包括压缩机01、冷凝器02、节流装置03和蒸发器04。四者依次连通，其中充灌着制冷剂，即冷媒。冷媒在上述连通的空气源空调热水系统中不断流动，依次经过压缩-冷凝-膨胀-蒸发的循环实现对房间温度的调节。同时，为了产生生活热水，上述空气源空调热水系统还包括热水换热器05，在热水换热器05中，冷媒与低温水进行换热，得到生活热水。

图1中的前置串联式系统中，热水交换器与冷凝器串联，并设置在冷凝器之前。从压缩机排出的高温高压气体首先经过热水换热器进行热交换，而后进入冷凝器冷凝。这类系统的优点是可以在空调制冷或制热的时候，充分利用压缩机排气的高品味显热，制取高温生活热水。然而，这类系统在大多数情况下无法可靠运行，特别在低热水温度的时候。以制冷热回收运行为例，机组总的冷凝负荷由热水换热器和作为冷凝器的风侧换热器共同承担。在一定的空调工况下，即蒸发器侧和冷凝器侧的工况一定的情况下，随着热水水温不断降低，风侧换热器进口的冷媒干度不断降低，从而使得风侧换热器内的冷媒的平均密度升高。由于风侧换热器的内容积较大，冷媒平均密度的升高将导致系统冷媒需求量的增加，超过一定极限后，最终将造成系统运行高、低压偏低，性能急剧下降。

图2中的并联式系统中，热水交换器与冷凝器并联。这类系统热回收只能全热回收，随着热水温度升高，冷凝压力随之升高从而导致制冷量衰减，影响空调侧使用效果。另外压缩机对冷凝压力有限制，因此，这类并联式系统产生的热水温度不能很高。

因此，如何提供一种空气源空调热水系统，能够可靠高效运行，可获得高温热水，同时在制冷热回收时制冷量不衰减，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决上述问题，本发明公开了一种空气源空调热水系统，包括压缩机、热水换热器、高压气液分离器、四通换向阀、风侧换热器、空调侧换热器，其中：所述高压气液分离器包括入口、气态出口和液态出口；所述液态出口分流为第一液态出口和第二液态出口；所述气态出口和所述液态出口的开闭可控；所述压缩机的进气口与所述四通换向阀的压缩机接口连接；所述压缩机的排气口与所述热水换热器的入口连接；所述热水换热器的出口与所述高压气液分离器的入口连接；所述高压气液分离器的第一液态出口与所述空调侧换热器的液态冷媒口连接；所述空调侧换热器的气态冷媒口与所述四通换向阀的空调侧换热器接口连接；所述高压气液分离器的气态出口与所述四通换向阀的入口连接；所述四通换向阀的风侧换热器接口与所述风侧换热器的气态冷媒口连接，所述风侧换热器的液态冷媒口与所述空调侧换热器的液态冷媒口连接；所述高压气液分离器的第二液态出口与所述风侧换热器的液态冷媒口连接。

优选地，所述空调侧换热器的液态冷媒口与所述风侧换热器的液态冷媒口之间设置有储液器。

优选地，还包括设置在所述四通换向阀的压缩机接口和所述压缩机的进气口之间的低压气液分离器。

优选地，连接所述高压气液分离器的气态出口与所述四通换向阀的入口的管道上设置有电磁阀；连接所述液态出口的管道上设置有第一节流阀；连接所述第一液态出口与所述空调侧换热器的液态冷媒口的管道上设置有第一单向阀；连接所述第二液态出口与所述风侧换热器的液态冷媒口的管道上设置有第二单向阀。

优选地，所述风侧换热器和所述空调侧换热器通过设置在所述第一液态出口管道和所述第二液态出口管道之间的连通管道相连，所述连通管道上设置有第二节流阀。

优选地，所述风侧换热器旁设置有风扇电机。

本发明的有益效果是：

本发明提供的空气源空调热水系统，在热水换热器和风侧换热器之间，热水换热器和空调侧换热器之间设置有高压气液分离器。在热回收时可以根据热回收的状态选择冷媒的流向，当热水水温低时选择全热回收。冷凝后的液态冷媒直接进入蒸发器(在制冷工况下，为空调侧换热器；在制热工况下，为风侧换热器)蒸发。冷凝器(在制冷工况下，为风侧换热器；在制热工况下为空调侧换热器)内的冷媒为气态，不会产生前置串联系统中在热回收时出现的冷媒迁移的问题。当热水水温高时选择部分热回收。部分冷凝后的冷媒通过高压气液分离器的分离，液态冷媒直接进入蒸发器蒸发，气态冷媒进入冷凝器继续冷凝，变成液态后再进入蒸发器蒸发。机组的制冷量不会衰减，同时可利用高温高压的排气将热水加热到相比于并联式系统温度更高的热水。

附图说明

本发明实施例的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为现有技术中空气源空调热水系统的前置串联式系统；

图2为现有技术中空气源空调热水系统的并联式系统；

图3为本发明提供的空气源空调热水系统的示意图。

本发明中部件名称和附图标记之间的对应关系为：

1压缩机；2热水换热器；3风侧换热器；31风扇电机；4空调侧换热器；5高压气液分离器；51电磁阀；52第一节流阀；53第一单向阀；54第二单向阀；6四通换向阀；7储液器；8低压气液分离器；9第二节流阀。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施例可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施例发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

请参考图3，图3为本发明提供的空气源空调热水系统的示意图。

如图3所示，本发明提供的空气源空调热水系统包括压缩机1、热水换热器2、高压气液分离器5、四通换向阀6、风侧换热器3和空调侧换热器4，其中高压气液分离器5具有入口、气态出口和液态出口，液态出口分流为第一液态出口和第二液态出口，且气态出口和液态出口的开闭可控。压缩机1的进气口与四通换向阀的压缩机接口连接，压缩机的排气口与热水换热器2的入口连接，热水换热器2的出口与高压气液分离器5的入口相连。

高压气液分离器5的第一液态出口与空调侧换热器4的液态冷媒口连接，空调侧换热器4的气态冷媒口与四通换向阀6的空调侧换热器接口连接；高压气液分离器5的气态出口与四通换向阀6的入口连接，四通换向阀6的风侧换热器接口与风侧换热器3的气态冷媒口连接，风侧换热器3的液态冷媒口与空调侧换热器4的液态冷媒口连接；高压气液分离器5的第二液态出口与风侧换热器3的液态冷媒口连接。

其中，制冷运行时，四通换向阀6断电，四通换向阀6的入口与风侧换气器接口连通，空调侧换热器接口与压缩机接口连通；制热运行时，四通换向阀6得电，四通换向阀6的入口与空调侧换热器接口连通，风侧换热器接口和压缩机接口连通。

本发明提供的空气源空调热水系统具有六种工作状态。

全热回收时的制冷热水运行：

打开高压气液分离器5的第一液态出口，关闭第二液态出口和气态出口。压缩机1排出的高温高压气体经过热水换热器2冷凝，即高压气体散热液化，从而加热流经热水换热器2的热水。冷凝后进入高压气液分离器5，液态冷媒流入空调侧换热器4蒸发，蒸发后的气态冷媒通过四通换向阀6回到压缩机1。

部分热回收时的制冷热水运行：

打开高压气液分离器5的第一液态出口和气态出口，关闭第二液态出口。压缩机1排出的高温高压气体经过热水换热器2部分冷凝后进入高压气液分离器5，液态冷媒流入空调侧换热器4蒸发，气态冷媒通过四通换向阀6进入风侧换热器3继续冷凝，冷凝后的液态冷媒流入空调侧换热器4蒸发，蒸发后所有气态冷媒通过四通换向阀6回到压缩机1。

制冷运行：

不需要热水时，空调可进入制冷运行工况。此时打开高压气液分离器5的气态出口，关闭液态出口。压缩机1排出的高温高压气体经过热水换热器2后进入高压气液分离器5，然后气态冷媒通过四通换向阀6进入风侧换热器3冷凝，冷凝后的液态冷媒流入空调侧换热器蒸发。蒸发后的气态冷媒通过四通换向阀6回到压缩机1。

制热运行：

不需要热水时，空调可进入制热运行工况。此时打开高压气液分离器5的气态出口，关闭液态出口。压缩机1排出的高温高压气体经过热水换热器2后进入高压气液分离器5，然后气态冷媒通过四通换向阀6进入空调侧换热器4冷凝，冷凝后的液态冷媒进入风侧换热器3蒸发，蒸发后的气态冷媒通过四通换向阀6回到压缩机1。

全热回收时的制热热水运行：

打开高压气液分离器5的第二液态出口，关闭第一液态出口和气态出口。压缩机1排出的高温高压气体经过热水换热器2冷凝后进入高压气液分离器5，然后液态冷媒流入风侧换热器3蒸发，蒸发后气态冷媒通过四通换向阀6回到压缩机1。

部分热回收时的制热热水运行：

打开高压气液分离器5的气态出口和第二液态出口，关闭第一液态出口。压缩机1排出的高温高压气体经过热水换热器2部分冷凝后进入高压气液分离器5，液态冷媒流入风侧换热器3蒸发，气态冷媒通过四通换向阀6进入空调侧换热器4继续冷凝，冷凝后的液态冷媒流入风侧换热器3蒸发，蒸发后所有的气态冷媒通过四通换向阀6回到压缩机1。

综上可知，本发明提供的空气源空调热水系统，在热回收时可以根据热回收的状态选择制冷剂的流向，当热水水温低时选择全热回收。冷凝后的液态冷媒直接进入蒸发器(在制冷工况下，为空调侧换热器4；在制热工况下，为风侧换热器3)蒸发。冷凝器(在制冷工况下，为风侧换热器3；在制热工况下，为空调侧换热器4)内的冷媒为气态，不会产生前置串联系统中在热回收时出现的冷媒迁移的问题。当热水水温高时选择部分热回收。部分冷凝后的冷媒通过高压气液分离器5的分离，液态冷媒直接进入蒸发器蒸发，气态冷媒进入冷凝器继续冷凝，变成液态后再进入蒸发器蒸发。机组的制冷量不会衰减，同时可利用高温高压的排气将热水加热到相比于并联式系统温度更高的热水。

为了进一步优化上述技术方案，在上述空调侧换热器4的液态冷媒口和第二节流阀9之间设置有储液器7。能够有效防止在空调侧换热器作为冷凝器时，由于液态冷媒过多而造成系统高压过高。

同样的，还可以在四通换向阀6的压缩机接口和压缩机1的进气口之间设置低压气液分离器8。能够有效防止从四通换向阀6的压缩机接口出来的冷媒不能全部汽化时压缩机1吸入液态冷媒造成液击的现象。

为了对高压气液分离器5的液态出口和气态出口的开闭进行控制，本发明一种优选实施例中，在连接高压气液分离器5的气态出口和四通换向阀6的入口的管道上设置有电磁阀51，在连接高压气液分离器5的液态出口管道上设置有第一节流阀52。从而控制气态出口和液态出口的开闭。进一步地，在连接第一液态出口和空调侧换热器4的液态冷媒口的管道上设置有第一单向阀53，在连接第二液态出口和风侧换热器3的液态冷媒口的管道上设置有第二单向阀54，以在液态出口管道上的第一节流阀52开启时，进一步控制液态冷媒的流向，使得液态冷媒通过第一单向阀53进入空调侧换热器4，或通过第二单向阀54进入风侧换热器3。

为了简化管道结构，在本发明的一种优选的实施方式中，风侧换热器3和空调侧换热器4通过设置在第一液态出口管道和第二液态出口管道上的连通管道相连，且在连通管道上设置有第二节流阀9。当液态冷媒需要在风侧换热器3的液态冷媒口和空调侧换热器4的液态冷媒口之间定向流通时，打开该第二节流阀9。

在本发明另一种优选的实施方式中，风侧换热器3旁还设置有风扇电机31，促进了风侧换热器3的热交换。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (6)

1.一种空气源空调热水系统，其特征在于，包括压缩机、热水换热器、高压气液分离器、四通换向阀、风侧换热器、空调侧换热器，其中：

所述高压气液分离器包括入口、气态出口和液态出口；所述液态出口分流为第一液态出口和第二液态出口；所述气态出口和所述液态出口的开闭可控；

所述压缩机的进气口与所述四通换向阀的压缩机接口连接；所述压缩机的排气口与所述热水换热器的入口连接；所述热水换热器的出口与所述高压气液分离器的入口连接；

所述高压气液分离器的第一液态出口与所述空调侧换热器的液态冷媒口连接；所述空调侧换热器的气态冷媒口与所述四通换向阀的空调侧换热器接口连接；

所述高压气液分离器的气态出口与所述四通换向阀的入口连接；所述四通换向阀的风侧换热器接口与所述风侧换热器的气态冷媒口连接，所述风侧换热器的液态冷媒口与所述空调侧换热器的液态冷媒口连接；

所述高压气液分离器的第二液态出口与所述风侧换热器的液态冷媒口连接。

2.根据权利要求1所述的空气源空调热水系统，其特征在于，所述空调侧换热器的液态冷媒口与所述风侧换热器的液态冷媒口之间设置有储液器。

3.根据权利要求1所述的空气源空调热水系统，其特征在于，还包括设置在所述四通换向阀的压缩机接口和所述压缩机的进气口之间的低压气液分离器。

4.根据权利要求1所述的空气源空调热水系统，其特征在于，连接所述高压气液分离器的气态出口与所述四通换向阀的入口的管道上设置有电磁阀；连接所述液态出口的管道上设置有第一节流阀；连接所述第一液态出口与所述空调侧换热器的液态冷媒口的管道上设置有第一单向阀；连接所述第二液态出口与所述风侧换热器的液态冷媒口的管道上设置有第二单向阀。

5.根据权利要求4所述的空气源空调热水系统，其特征在于，所述风侧换热器和所述空调侧换热器通过设置在所述第一液态出口管道和所述第二液态出口管道之间的连通管道相连，所述连通管道上设置有第二节流阀。

6.根据权利要求1-5任一项所述的空气源空调热水系统，其特征在于，所述风侧换热器旁设置有风扇电机。