CN105333645A - 热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵机组，包括：压缩机、换向组件、室外换热器、水侧换热器、外侧水路、用于对环形水路进行加热的加热装置、控制器和备用电源，压缩机具有排气口和回气口。换向组件包括第一阀口至第四阀口。水侧换热器包括相互换热的冷媒流路和水流路，冷媒流路与室外换热器之间串联有第一控制阀和节流元件，冷媒流路与第三阀口之间串联有第二控制阀。环形水路上串联有具有开闭功能的驱动件。控制器与第一控制阀、第二控制阀、驱动件和加热装置相连。备用电源与控制器相连。根据本发明实施例的热泵机组，可以解决由于冷媒蒸发迁移而引起的降温冻裂水侧换热器的问题，可以大大降低低温环境下由于水侧换热器中的水温降低而造成冻裂的风险。

Description

热泵机组

技术领域

本发明涉及制冷领域，尤其是涉及一种热泵机组。

背景技术

风冷机组在低环温环境下，如果断电，则防冻方案会失效，短时间内会发生冷媒蒸发迁移降温，导致蒸发器铜管内水结冰，冻裂蒸发管。同时低温环境下，蒸发器中水温会随之降低，大大增加了蒸发器冻裂的风险。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种热泵机组，可以解决由于冷媒蒸发迁移而引起的降温冻裂水侧换热器的问题，可以大大降低低温环境下由于水侧换热器中的水温降低而造成冻裂的风险。

根据本发明实施例的热泵机组，包括：压缩机，所述压缩机具有排气口和回气口；换向组件，所述换向组件包括第一阀口至第四阀口，所述第一阀口与第二阀口和第三阀口中的其中一个连通，所述第四阀口与所述第二阀口和所述第三阀口中的另一个连通，所述第一阀口与排气口相连，所述第四阀口与所述回气口相连；室外换热器，所述室外换热器的第一端与所述第二阀口相连；水侧换热器，所述水侧换热器包括相互换热的冷媒流路和水流路，所述冷媒流路的第一端与所述室外换热器的第二端之间串联有第一控制阀和节流元件，所述冷媒流路的第二端与所述第三阀口之间串联有第二控制阀；外侧水路，所述外侧水路的两端分别与所述水流路相连以限定出环形水路，所述环形水路上串联有具有开闭功能的驱动件，所述驱动件驱动所述环形水路内的液体流动；用于对所述环形水路进行加热的加热装置；控制器，所述控制器与所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述驱动件和所述加热装置相连以控制所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述驱动件和所述加热装置的运行状态；备用电源，所述备用电源与所述控制器相连。

根据本发明实施例的热泵机组，通过设有备用电源，当用户出现断电时，备用电源可以为控制器供电，控制器可以控制第一控制阀、第二控制阀、驱动件和加热装置的运行状态，当控制第一控制阀打开时，水侧换热器的冷媒可以排至室外换热器中，从而可以解决由于冷媒蒸发迁移而引起的降温冻裂水侧换热器的问题。同时可以控制驱动件和加热装置开启以对环形水路中的液体进行加热，从而可以大大降低低温环境下由于水侧换热器中的水温降低而造成冻裂的风险。

在本发明的一些实施例中，所述加热装置包括用于对所述外侧水路进行加热的第一加热件。

在本发明的一些实施例中，所述加热装置包括第二加热件，所述第二加热件设在所述水侧换热器上以对所述水流路进行加热。

在本发明的一些实施例中，所述换向组件为四通阀。

在本发明的一些实施例中，所述驱动件为水泵。

在本发明的一些实施例中，所述水侧换热器为降膜式换热器，所述冷媒流路通过两条管路与所述室外换热器相连，所述两个管路上分别串联有第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀和所述第二单向阀的导通方向相反。

在本发明的一些实施例中，所述节流元件为毛细管或者电子膨胀阀。

在本发明的一些实施例中，所述外侧水路上串联有第三单向阀。

附图说明

图1是根据本发明实施例的热泵机组的示意图。

附图标记：

热泵机组1000、

压缩机1、排气口a、回气口b、

换向组件2、第一阀口c、第二阀口d、第三阀口e、第四阀口f、

室外换热器3、水侧换热器4、第一控制阀5、第二控制阀6、节流元件7、

外侧水路8、驱动件9、

加热装置10、第一加热件101、第二加热件102、

控制器11、备用电源12、第一单向阀13、第二单向阀14、第三单向阀15。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1详细描述根据本发明实施例的热泵机组1000。

如图1所示，根据本发明实施例的热泵机组1000，包括：压缩机1、换向组件2、室外换热器3、水侧换热器4、外侧水路8、加热装置10、控制器11和备用电源12。其中，压缩机1具有排气口a和回气口b，可以理解的是，压缩机1的具体结构和工作原理均为现有技术，这里就不详细描述。

换向组件2包括第一阀口c至第四阀口f，第一阀口c与第二阀口d和第三阀口e中的其中一个连通，第四阀口f与第二阀口d和第三阀口e中的另一个连通，第一阀口c与排气口a相连，第四阀口f与回气口b相连，室外换热器3的第一端与第二阀口d相连。优选地，换向组件2为四通阀，从而使得换向组件2的结构简单。当然可以理解的是，换向组件2还可以形成为其他结构，只要具有第一阀口c至第四阀口f且可以实现换向即可。

水侧换热器4包括相互换热的冷媒流路和水流路，冷媒流路的第一端与室外换热器3的第二端之间串联有第一控制阀5和节流元件7，冷媒流路的第二端与第三阀口e之间串联有第二控制阀6。其中，节流元件7起到节流降压作用。可选地，节流元件7为毛细管或者电子膨胀阀。

外侧水路8的两端分别与水流路相连以限定出环形水路，环形水路上串联有具有开闭功能的驱动件9，驱动件9驱动环形水路内的液体流动，当驱动件9开启时可以驱动环形水路中的液体循环流动，当驱动件9关闭时，环形水路中的液体不会循环流动。可选地，驱动件9为水泵。

加热装置10用于对环形水路进行加热。控制器11与第一控制阀5、第二控制阀6、驱动件9和加热装置10相连以控制第一控制阀5、第二控制阀6、驱动件9和加热装置10的运行状态。备用电源12与控制器11相连，在用户断电时，备用电源12可以为控制器11供电。可选地，备用电源12为UPS备用电源。

可以理解的是，控制器11可以是在热泵机组1000原有的控制单元的基础上另外单独设置的控制装置，控制器11还可以是热泵机组1000自身带有的控制单元。

热泵机组1000制冷运行时，第一阀口c与第二阀口d连通且第三阀口e与第四阀口f连通，第一控制阀5和第二控制阀6处于打开状态，冷媒的循环流路如下：压缩机1——换向组件2的第一阀口c和第二阀口d——室外换热器3——节流元件7和第一控制阀5——水侧换热器4的冷媒流路——第二控制阀6——换向组件2的第三阀口e和第四阀口f——压缩机1。

热泵机组1000制热运行时，第一阀口c与第三阀口e连通且第二阀口d与第四阀口f连通，第一控制阀5和第二控制阀6处于打开状态，冷媒的循环流路如下：压缩机1——换向组件2的第一阀口c和第三阀口e——第二控制阀6——水侧换热器4的冷媒流路——节流元件7和第一控制阀5——室外换热器3——换向组件2的第二阀口d和第四阀口f——压缩机1。

当用户断电时，备用电源12可以为控制器11供电，控制器11可以控制第一控制阀5、第二控制阀6、驱动件9和加热装置10的运行状态，控制器11控制第一控制阀5打开、第二控制阀6关闭、驱动件9开启且控制加热装置10对环形水路内的液体进行加热。由于第一控制阀5开启且加热装置10对环形水路中的液体进行加热，水侧换热器4的冷媒流路中的冷媒温度升高，从而在压差的作用下，水侧换热器4中的液态冷媒排到室外换热器3中，进而可以解决由于水侧换热器4中的冷媒蒸发迁移而引起的降温冻裂水侧换热器4的问题。同时由于加热装置10对环形水路中的液体进行加热，从而可以大大降低低温环境下由于水侧换热器4中的水温降低而造成冻裂的风险，为用户赢得排除故障时间。

当通过蒸发温度以及环温判定水侧换热器4中的冷媒排尽后，控制器11控制第一控制阀5关闭，从而可以保证液态冷媒不会回流至水侧换热器4。当通过环境温度判定环形水路中的水温不会导致水侧换热器4冻裂时，关闭驱动件9及加热装置10。

可以理解的是，当热泵机组1000在制冷运行时，当出现低环温需要防冻时，驱动件9开启且加热装置10开启。

根据本发明实施例的热泵机组1000，通过设有备用电源12，当用户出现断电时，备用电源12可以为控制器11供电，控制器11可以控制第一控制阀5、第二控制阀6、驱动件9和加热装置10的运行状态，当控制第一控制阀5打开时，水侧换热器4的冷媒可以排至室外换热器3中，从而可以解决由于冷媒蒸发迁移而引起的降温冻裂水侧换热器4的问题。同时可以控制驱动件9和加热装置10开启以对环形水路中的液体进行加热，从而可以大大降低低温环境下由于水侧换热器4中的水温降低而造成冻裂的风险。

下面参考图1详细描述根据本发明具体实施例的热泵机组1000。

如图1所示，根据本发明实施例的热泵机组1000，包括：压缩机1、换向组件2、室外换热器3、水侧换热器4、外侧水路8、第一控制阀5、第二控制阀6、节流元件7、驱动件9、加热装置10、控制器11和备用电源12。其中换向组件2为四通阀，驱动件9为水泵。

压缩机1具有排气口a和回气口b，四通阀2具有第一阀口c至第四阀口f，第一阀口c与第二阀口d和第三阀口e中的其中一个连通，第四阀口f与第二阀口d和第三阀口e中的另一个连通，第一阀口c与排气口a相连，第四阀口f与回气口b相连，第二阀口d与室外换热器3的第一端相连，第三阀口e与第二控制阀6相连。

水侧换热器4包括相互换热的冷媒流路和水流路，水侧换热器4为降膜式换热器。冷媒流路的第一端通过两个管路与室外换热器3的第二端相连，其中一个管路上串联有第一单向阀13，另一个管路上串联有第二单向阀14，第一单向阀13和第二单向阀14的导通方向相反。第一单向阀13在从冷媒流路到室外换热器3的方向上单向导通，第二单向阀14在从室外换热器3到冷媒流路的方向上单向导通。当然可以理解的是，水侧换热器4还可以为干式换热器或者满液式换热器，当水侧换热器4为干式换热器或者满液式换热器时，水侧换热器4的冷媒流路通过一条管路与室外换热器3的第二端相连。

冷媒流路的第二端与第二控制阀6相连。水流路的两端分别与外侧水路8相连以限定出环形水路，水泵9串联在外侧水路8上以驱动液体在环形水路中循环流动。如图1所示，外侧水路8上还串联有第三单向阀15，第三单向阀15在从水侧换热器4到水泵9的进水端的方向上单向导通。

第一控制阀5和节流元件7串联在水侧换热器4和室外换热器3之间。节流元件7起到节流降压的作用，节流元件7可以为毛细管、电子膨胀阀等结构。

加热装置10包括第一加热件101和第二加热件102，第一加热件101对外侧水路8进行加热，第二加热件102设在水侧换热器4上以对水流路进行加热。其中第一加热件101可串联在外侧水路8上以对流经第一加热件101的液体进行加热，或者第一加热件101也可以设在外侧水路8的管道的外周壁上以对液体进行加热，第一加热件101可以形成为任意结构，只要可以对外侧水路8中的液体进行加热即可。第二加热件102可以形成为任意结构，例如为加热棒、缠绕在水侧换热器4的外周壁上的加热丝等，只要可以对水侧换热器4的水流路进行加热即可。同时可以理解的是，加热装置10也可以只包括第一加热件101，或者加热装置10也可以只包括第二加热件102。

控制器11与第一控制阀5、第二控制阀6、水泵9、第一加热件101和第二加热件102相连以控制第一控制阀5、第二控制阀6、水泵9、第一加热件101和第二加热件102的运行状态。备用电源12与控制器11相连以在用户断电时对控制器11供电。备用电源12可以在用户通电的情况下充电。

制冷运行时，冷媒循环流路为：压缩机1——四通阀2——室外换热器3——节流元件7——第一控制阀5——第二单向阀14——水侧换热器4——第二控制阀6——四通阀2——压缩机1。

制热运行时，冷媒循环流路为：压缩机1——四通阀2——第二控制阀6——水侧换热器4——第一单向阀13——第一控制阀5——节流元件7——室外换热器3——四通阀2——压缩机1。

当用户断电时，备用电源12启用对控制器11供电，控制器11工作，第一控制阀5打开，第二控制阀6关闭，水泵9运行、第一加热件101和第二加热件102开启，水侧换热器4中的冷媒排到室外换热器3中。当通过蒸发温度及环温判断水侧换热器4中的冷媒排尽后，第一控制阀5关闭。当通过环温判定环形水路中的水温不会造成水侧换热器4冻裂时，水泵9关闭、第一加热件101关闭、第二加热件102关闭。

在制冷运行时，如果出现低环温需要防冻时，水泵9开启、第一加热件101开启、第二加热件102开启。

综上可知，采用备用电源12，在用户通电的情况下充电，一旦用户断电，则备用电源12启用，采用相应的防冻措施，将水侧换热器4中的液态冷媒排至室外换热器3中，解决冷媒蒸发迁移而引起的降温冻裂水侧换热器4的问题。在排尽水侧换热器4中的液态冷媒后，关闭第一控制阀5，解决冷媒回流至水侧换热器4的问题。在环形水路上增加水泵9及加热装置10，大大降低低温环境下，水侧换热器4中的水温降低而用户短时间内来不及检修故障导致水侧换热器4冻裂的风险。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种热泵机组，其特征在于，包括：

压缩机，所述压缩机具有排气口和回气口；

换向组件，所述换向组件包括第一阀口至第四阀口，所述第一阀口与第二阀口和第三阀口中的其中一个连通，所述第四阀口与所述第二阀口和所述第三阀口中的另一个连通，所述第一阀口与排气口相连，所述第四阀口与所述回气口相连；

室外换热器，所述室外换热器的第一端与所述第二阀口相连；

水侧换热器，所述水侧换热器包括相互换热的冷媒流路和水流路，所述冷媒流路的第一端与所述室外换热器的第二端之间串联有第一控制阀和节流元件，所述冷媒流路的第二端与所述第三阀口之间串联有第二控制阀；

外侧水路，所述外侧水路的两端分别与所述水流路相连以限定出环形水路，所述环形水路上串联有具有开闭功能的驱动件，所述驱动件驱动所述环形水路内的液体流动；

用于对所述环形水路进行加热的加热装置；

控制器，所述控制器与所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述驱动件和所述加热装置相连以控制所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述驱动件和所述加热装置的运行状态；

备用电源，所述备用电源与所述控制器相连。

2.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述加热装置包括用于对所述外侧水路进行加热的第一加热件。

3.根据权利要求1或2所述的热泵机组，其特征在于，所述加热装置包括第二加热件，所述第二加热件设在所述水侧换热器上以对所述水流路进行加热。

4.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述换向组件为四通阀。

5.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述驱动件为水泵。

6.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述水侧换热器为降膜式换热器，所述冷媒流路通过两条管路与所述室外换热器相连，所述两个管路上分别串联有第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀和所述第二单向阀的导通方向相反。

7.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述节流元件为毛细管或者电子膨胀阀。

8.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述外侧水路上串联有第三单向阀。