CN105387585B - 一种利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统 - Google Patents

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Abstract

一种利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统，属于空调产热及余热的再利用领域。其特征在于：包括保温水箱、水箱热交换器、循环水泵和进、出水装置；所述的水箱热交换器内设置能够交互换热的冷凝液循环管路和水循环管路，水箱热交换器的冷凝液循环管路、井水热交换器、压缩机和空调室内热交换器分别连接四通阀的阀口一、阀口二、阀口三和阀口四，水箱热交换器的水循环管路连接保温水箱，循环水泵、和进、出水装置。本装置能够保障空调功能正常使用的同时，利用空调余热及热泵原理产热加热水源，将能量利用充分，使空调不仅作为空气温度调节使用而且产生热水的多功能设备。

Description

一种利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统
技术领域
本发明属于空调产热及余热的再利用领域，具体涉及一种利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统。
背景技术
传统空调只能对居室进行温度调节，为居室能够提供冬暖夏凉的适宜居住环境。但由于传统空调并不能达到100%的热利用率，无论在冬季制热还是夏季制冷过程中，都会有多余的热量被散失浪费。现有技术条件下，并无合适的热回收设备能够保证空调功能正常使用的同时，将这部分热量回收再利用。
鉴于此，申请人设计了本设备，能够解决上述技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统，能够保障水源热泵空调功能正常使用的同时，利用水源热泵空调余热及热泵原理产热加热水源，令能量得以充分利用，使空调不仅作为空气温度调节使用而且产生热水的多功能设备。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：发明所述的一种利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统，包括空调室内热交换器、井水热交换器、压缩机和四通阀，空调室内热交换器连接井水热交换器，空调室内热交换器内的冷凝液循环管路能够与室内环境进行热交换；井水热交换器能够与井水进行热交换，其特征在于：还包括保温水箱、水箱热交换器、循环水泵和进、出水装置；所述的水箱热交换器内设置能够交互换热的冷凝液循环管路和水循环管路，水箱热交换器的冷凝液循环管路、井水热交换器、压缩机和空调室内热交换器分别连接四通阀的阀口一、阀口二、阀口三和阀口四，水箱热交换器的水循环管路连接保温水箱，循环水泵、和进、出水装置。
本发明所述的利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统，其特征在于：还包括水箱热交换器屏蔽开关装置，所述的水箱热交换器屏蔽开关装置包括与水箱热交换器并联的第一冷凝液循环管路和一号三通阀。所述的第一冷凝液循环管路、水箱热交换器和压缩机分别连接一号三通阀的出口A、出口B和进口C。
还包括空调室内热交换器屏蔽开关装置，所述的空调室内热交换器屏蔽开关装置包括与空调室内热交换器并联的第二冷凝液循环管路和二号三通阀。所述的第二冷凝液循环管路、空调室内热交换器和四通阀的阀口四分别连接二号三通阀的出口D、出口E和进口F。
还包括水源热泵空调控制系统，所述水源热泵空调控制系统设定保温水箱的水温上限温度和下限温度；当保温水箱的水温低于下限温度时，一号三通阀电磁线圈通电，进口C与出口B连接，压缩机输出的高温高压制冷剂经过水箱热交换器进行热交换；当保温水箱的水温到达上限温度时，一号三通阀电磁线圈断电，三通阀进口C与出口A连接，屏蔽水箱热交换器。
所述的水箱热交换器还包括金属背板和保护外壳，金属背板固定在墙面上，在金属背板上设置磁吸安装器，所述的保护外壳通过磁吸安装器安装在金属背板上，冷凝液循环管路和水循环管路包裹在金属背板和保护壳之间。
所述的磁吸安装器包括筒形外壳，在筒形外壳上端设置下压块，下压块插入筒形外壳内部；在筒状外壳的侧壁上开设螺纹嵌孔，螺纹嵌孔内嵌装螺纹滑块，螺纹滑块的外侧面设置螺纹；还包括螺纹滑块顶出机构，螺纹滑块通过螺纹滑块顶出机构与下压块联动；所述的螺纹滑块顶出机构包括设置在筒状外壳中的旋转凸轮、被动齿轮，主动齿轮和双面齿带，旋转凸轮与被动齿轮同轴安装，双面齿带套装在主动齿轮和被动齿轮上，双面齿带的内侧齿与主动齿轮和被动齿轮相啮合；在下压块的侧壁上设置拨齿，按压下压块时所述的拨齿与双面齿带的外侧齿相啮合传动，从而带动旋转凸轮转动，将螺纹滑块从螺纹嵌孔中顶出；所述螺纹滑块和螺纹滑块顶出机构的数量为两组以上；在保护外壳上开设固定孔，保护外壳通过固定孔套装在筒状外壳上，通过螺母旋紧螺纹滑块，完成保护外壳在金属背板上的固定。
所述的磁吸安装器还包括磁吸块，在筒状外壳的侧壁上开设磁块嵌孔，所述的磁块嵌孔内设置铁嵌块，磁吸块嵌装在磁块嵌孔中并吸附在铁嵌块上；所述的磁吸块通过条形弹片连接下压块；还包括条形隔磁片，所述的条形隔磁片一端连接下压块，其另一端设置在磁吸块和铁嵌块的上方；当按下下压块时，条形弹片和条形隔磁片同时下行，条形隔磁片插入磁吸块和铁嵌块之间，将磁吸块和铁嵌块分别开，条形弹片能够将磁吸块撑出磁块嵌孔。
所述的磁吸安装器还包括若干吸盘，在筒形外壳底部设置收纳槽，吸盘收纳在收纳槽中；在筒形外壳内部设置吸盘顶出机构，下压块通过所述的吸盘顶出机构能够将吸盘顶出。
所述的吸盘顶出机构包括安装板和杠杆组，吸盘安装在安装板的下表面上，下压块通过杠杆组连接安装板；所述的杠杆组能够放大下压块的下压行程。
所述的吸盘通过硅胶弹绳串联在一起，并通过硅胶弹绳固定在收纳槽上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.空调在夏季制冷状态下运行时，四通阀的阀口一和阀口二接通，同时阀口三和阀口四接通，压缩机输出的高温高压制冷剂通过水箱热交换器，在水箱热交换器内高温冷凝液循环管路与水进行热交换，循环水泵使保温水箱的水与水箱热交换器进行循环，把经过热交换加热的水送回保温水箱，令水温上升后储存在保温水箱中，并通过进、出水装置进行补给水、淋浴或清洗作业。制冷剂管路内经过水箱热交换器热交换降温后的制冷剂，由四通阀的阀口一和阀口二进入井水热交换器与井水进行再次热交换，制冷剂继续降温，经过节流阀后在空调室内热交换器内制冷剂由液体变成气体，吸收室内热量，到达降低温度的目的。制冷剂在空调室内热交换器吸收热量后，经四通阀的阀口三和阀口四回到压缩机，完成制冷剂循环。
空调在冬季制热状态下运行时，四通阀的阀口一和阀口四接通，同时阀口二和阀口三接通，压缩机输出的高温高压制冷剂通过水箱热交换器，在水箱热交换器内高温冷凝液循环管路与水进行热交换，循环水泵使保温水箱的水与水箱热交换器进行循环，把经过热交换加热的水送回保温水箱，令水温上升后储存在保温水箱中，并通过进、出水装置进行补给水、淋浴或清洗作业。制冷剂管路内经过水箱热交换器降温后的制冷剂，由四通阀的阀口一和阀口四进入空调室内热交换器，向室内释放热量，室内温度上升，到达制热的目。制冷剂经过节流阀后由液态变成气态，到达井水热交换器进行热交换，吸收水的热量制冷剂温度升高后由四通阀阀口二和阀口三回到压缩机，完成制冷剂循环。
2. 水箱热交换器屏蔽开关装置的设置，能够完全隔绝余热再利用系统，保留空调单纯调节室内温度的功能，避免空调工作时给压缩机加重负担。水源热泵空调控制系统设定保温水箱的水温上限温度和下限温度，当保温水箱的水温低于下限温度时，一号三通阀电磁线圈通电，进口C与出口B连接，压缩机输出的高温高压制冷剂经过水箱热交换器进行热交换，当保温水箱的水温到达上限温度时，一号三通阀电磁线圈断电，三通阀进口C与出口A连接，屏蔽水箱热交换器。
空调室内交换器屏蔽开关装置的设置，能够隔绝空调的调节室内温度功能，令本装置变成单纯的水加热装置，能令空调闲置时，不需要提高或降低室内温度，也能启动水加热功能，令本装置变成热水器。
两项开关装置的设置令本循环系统功能可选择性调节，根据客户要求完成需要达到的目的。
3. 水箱热交换器还包括金属背板和保护外壳，金属背板固定在墙面上，在金属背板上设置磁吸安装器，所述的保护外壳通过磁吸安装器安装在金属背板上，冷凝液循环管路和水循环管路包裹在金属背板和保护壳之间，保护外壳能够有效保护热交换器，避免搬运移动过程中带来的伤害。
4.磁吸安装器通过磁吸块和吸盘紧紧固定在金属背板上，在筒状外壳的四周设置螺纹滑块，在保护外壳上开设固定孔，保护外壳通过固定孔套装在筒状外壳上，然后通过螺母旋紧螺纹滑块，以完成保护外壳的固定。水箱热交换器中流动的是井水，容易集聚水垢，需要时常开机清理，此种保护外壳的安装方式固定便捷，而且方便开盖检修。磁吸安装器在不使用时收纳成一体，启动时只需按压下压块即可全面启动机关，设计精巧，适于实用。
5.本装置能够充分回收利用余热及空调产热，节能降耗，符合环保要求，适宜在业界推广普及。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图（空调制冷条件下）；
图2是本发明实施例一的结构示意图（空调制热条件下）；
图3是水箱热交换器的安装结构示意图；
图4是图3的A部结构放大图；
图5是磁吸安装器的结构示意图（收纳状态）；
图6是磁吸安装器的结构示意图（展开使用状态）；
图7是本发明实施例二的结构示意图（空调制冷条件下）；
图8是本发明实施例二的结构示意图（空调制热条件下）；
图中标记：1、井水热交换器；2、四通阀；3、保温水箱；4、出水装置； 5、水箱热交换器；6、压缩机；7、阀口一；8、阀口二；9、阀口三；10、阀口四；11、空调室内热交换器；12、保护外壳；13、金属背板；14、螺母；15、磁吸安装器；16、主动齿轮；17、双面齿带；18、被动齿轮；19、旋转凸轮；20、螺纹滑块；21、条形隔磁片；22、铁嵌块；23、磁吸块；24、条形弹片；25、筒形外壳；26、硅胶弹绳；27、吸盘；28、安装板；29、杠杆组；30、下压块；31、一号三通阀；32、进口C；33、出口A；34、出口B；35、二号三通阀；36、进口F；37、出口D；38、出口E；39、节流阀；40、循环水泵；41、补水管路；42、井水；43、第一冷凝液循环管路；44、第二冷凝液循环管路。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例一
如图1和2所示，本发明所述的一种利用空调能量产生热水的空调循环系统，包括空调室内热交换器、井水热交换器、压缩机、四通阀和节流阀，空调室内热交换器连接井水热交换。空调室内热交换器内的冷凝液循环管路能够与室内环境进行热交换；井水热交换器内的冷凝液循环管路能够与井水进行热交换。在本装置中，井水热交换器通过其内部的冷凝液循环管路接入系统中。井水除与井水热交换器进行热交换之外，还能够通过补水管路给保温水箱补水。还包括保温水箱、水箱热交换器、循环水泵和进、出水装置；所述的水箱热交换器内设置能够交互换热的冷凝液循环管路和水循环管路，水箱热交换器的冷凝液循环管路、井水热交换器、压缩机和空调室内热交换器分别连接四通阀的阀口一、阀口二、阀口三和阀口四，水箱热交换器的水循环管路连接保温水箱，循环水泵、和进、出水装置。
空调在夏季制冷状态下运行时，四通阀的阀口一和阀口二接通，同时阀口三和阀口四接通，压缩机输出的高温高压制冷剂通过水箱热交换器，在水箱热交换器内高温凝液循环管路与水进行热交换，循环水泵使保温水箱的水与水箱热交换器进行循环，把经过热交换的加温水送回保温水箱，令水温上升后储存在保温水箱中，并通过进、出水装置进行补给水、淋浴或清洗作业。经过水箱热交换器热交换降温后的制冷剂，由四通阀的阀口一和阀口二进入井水热交换器与井水进行再次热交换，制冷剂继续降温，经过节流阀后在室内热交换器内制冷剂由液态变成气态，吸收室内空气热量，到达降低温度的目的。制冷剂由四通阀的阀口三和阀口四回到压缩机，完成制冷剂循环。
空调在冬季制热状态下运行时，四通阀的阀口一和阀口四接通，同时阀口二和阀口三接通，压缩机输出的高温高压制冷剂通过水箱热交换器，在水箱热交换器内高温冷凝液循环管路与水进行热交换，循环水泵使保温水箱的水与水箱热交换器进行循环，把经过热交换加温的水送回保温水箱，令水温上升后储存在保温水箱中，并通过进、出水装置进行补给水、淋浴或清洗作业。经过水箱热交换器的制冷剂通过四通阀的阀口一和阀口四接通到达空调室内热交换器，与室内空气交换，室内温度上升，到达制热的目。制冷剂经过节流阀由液态变成气态到达井水热交换器进行热交换，制冷剂吸收热量温度升高后由四通阀阀口二和阀口三回到压缩机，完成制冷剂循环。
如图3所示，所述的水箱热交换器还包括金属背板和保护外壳，金属背板固定在墙面上，在金属背板上设置磁吸安装器，所述的保护外壳通过磁吸安装器安装在金属背板上，冷凝液循环管路和水循环管路包裹在金属背板和保护壳之间。
如图4所示，所述的磁吸安装器包括筒形外壳，在筒形外壳上端设置下压块，下压块插入筒形外壳内部；在筒状外壳的侧壁上开设螺纹嵌孔，螺纹嵌孔内嵌装螺纹滑块，螺纹滑块的外侧面设置螺纹；还包括螺纹滑块顶出机构，螺纹滑块通过螺纹滑块顶出机构与下压块联动；所述的螺纹滑块顶出机构包括设置在筒状外壳中的旋转凸轮、被动齿轮，主动齿轮和双面齿带，旋转凸轮与被动齿轮同轴安装，双面齿带套装在主动齿轮和被动齿轮上，双面齿带的内侧齿与主动齿轮和被动齿轮相啮合；在下压块的侧壁上设置拨齿，按压下压块时所述的拨齿与双面齿带的外侧齿相啮合传动，从而带动旋转凸轮转动，将螺纹滑块从螺纹嵌孔中顶出；所述螺纹滑块和螺纹滑块顶出机构的数量为两组以上；在保护外壳上开设固定孔，保护外壳通过固定孔套装在筒状外壳上，通过螺母旋紧螺纹滑块，完成保护外壳在金属背板上的固定。
所述的磁吸安装器还包括磁吸块，在筒状外壳的侧壁上开设磁块嵌孔，所述的磁块嵌孔内设置铁嵌块，磁吸块嵌装在磁块嵌孔中并吸附在铁嵌块上；所述的磁吸块通过条形弹片连接下压块；还包括条形隔磁片，所述的条形隔磁片一端连接下压块，其另一端设置在磁吸块和铁嵌块的上方；当按下下压块时，条形弹片和条形隔磁片同时下行，条形隔磁片插入磁吸块和铁嵌块之间，将磁吸块和铁嵌块分别开，条形弹片能够将磁吸块撑出磁块嵌孔。
所述的磁吸安装器还包括若干吸盘，在筒形外壳底部设置收纳槽，吸盘收纳在收纳槽中；在筒形外壳内部设置吸盘顶出机构，下压块通过所述的吸盘顶出机构能够将吸盘顶出。所述的吸盘顶出机构包括安装板和杠杆组，吸盘安装在安装板的下表面上，下压块通过杠杆组连接安装板；所述的杠杆组能够放大下压块的下压行程。所述的吸盘通过硅胶弹绳串联在一起，并通过硅胶弹绳固定在收纳槽上。
如图6所示，本装置在使用时，水箱热交换器还包括金属背板和保护外壳，金属背板固定在墙面上，在金属背板上设置磁吸安装器，所述的保护外壳通过磁吸安装器安装在金属背板上，冷凝液循环管路和水循环管路包裹在金属背板和保护壳之间，保护外壳能够有效保护制冷机芯，避免搬运移动过程中带来的伤害。
保护外壳的安装过程如下：
首先，安装固定磁吸安装器。安装磁吸安装器时，只需将其放置在金属背板合适的位置处，然后向下按压下压块，螺纹滑块、磁吸块和吸盘顺序顶出，磁吸块和吸盘紧紧吸附在金属背板上。而后，将保护外壳上各固定孔对准套上磁吸安装器，用螺母旋紧即可完成固定。
实施例二
如图7和8所示，在本实施例中，还包括水箱热交换器屏蔽开关装置和空调室内热交换器屏蔽开关装置。
所述的水箱热交换器屏蔽开关装置包括与水箱热交换器并联的第一冷凝液循环管路和一号三通阀。所述的第一冷凝液循环管路、水箱热交换器和压缩机分别连接一号三通阀的出口A、出口B和进口C。
所述的空调室内热交换器屏蔽开关装置包括与空调室内交换机并联的第二冷凝液循环管路和二号三通阀。所述的第二冷凝液循环管路、空调室内热交换器和四通阀的阀口一分别连接二号三通阀的出口D、出口E和进口F。
还包括水源热泵空调控制系统，所述水源热泵空调控制系统设定保温水箱的水温上限温度和下限温度；当保温水箱的水温低于下限温度时，一号三通阀电磁线圈通电，进口C与出口B连接，压缩机输出的高温高压制冷剂经过水箱热交换器进行热交换；当保温水箱的水温到达上限温度时，一号三通阀电磁线圈断电，三通阀进口C与出口A连接，屏蔽水箱热交换器。
水箱热交换器屏蔽开关装置的设置，能够通过接通进口C和出口A，即可完全隔绝余热再利用装置，保留空调的调节温度功能，避免空调工作时给压缩机加重负担。空调室内热交换器屏蔽开关装置的设置，能够通过接通进口F和出口D，即可能够隔绝空调的调节室内温度功能，令本装置变成单纯的水加热装置，能令空调闲置时，不需要降低或提高室内温度，也能启动水加热功能，令本装置变成热水器。
两项开关装置的设置令本循环装置功能可选择性调节，根据客户要求完成需要达到的目的。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以组合、变更或改型均为本发明的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统，包括空调室内热交换器、井水热交换器、压缩机和四通阀，空调室内热交换器连接井水热交换器，其特征在于：还包括保温水箱、水箱热交换器、循环水泵和进、出水装置；所述的水箱热交换器内设置能够交互换热的冷凝液循环管路和水循环管路，水箱热交换器的冷凝液循环管路、井水热交换器、压缩机和空调室内热交换器分别连接四通阀的阀口一、阀口二、阀口三和阀口四，水箱热交换器的水循环管路连接循环水泵、保温水箱和进、出水装置；
所述的水箱热交换器还包括金属背板和保护外壳，金属背板固定在墙面上，在金属背板上设置磁吸安装器，所述的保护外壳通过磁吸安装器安装在金属背板上，冷凝液循环管路和水循环管路包裹在金属背板和保护壳之间；
所述的磁吸安装器包括筒形外壳，在筒形外壳上端设置下压块，下压块插入筒形外壳内部；在筒状外壳的侧壁上开设螺纹嵌孔，螺纹嵌孔内嵌装螺纹滑块，螺纹滑块的外侧面设置螺纹；还包括螺纹滑块顶出机构，螺纹滑块通过螺纹滑块顶出机构与下压块联动；所述的螺纹滑块顶出机构包括设置在筒状外壳中的旋转凸轮、被动齿轮，主动齿轮和双面齿带，旋转凸轮与被动齿轮同轴安装，双面齿带套装在主动齿轮和被动齿轮上，双面齿带的内侧齿与主动齿轮和被动齿轮相啮合；在下压块的侧壁上设置拨齿，按压下压块时所述的拨齿与双面齿带的外侧齿相啮合传动，从而带动旋转凸轮转动，将螺纹滑块从螺纹嵌孔中顶出；所述螺纹滑块和螺纹滑块顶出机构的数量为两组以上；在保护外壳上开设固定孔，保护外壳通过固定孔套装在筒状外壳上，通过螺母旋紧螺纹滑块，完成保护外壳在金属背板上的固定。
2.根据权利要求1所述的利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统，其特征在于：还包括水箱热交换器屏蔽开关装置，所述的水箱热交换器屏蔽开关装置包括与水箱热交换器并联的第一冷凝液循环管路和一号三通阀；所述的第一冷凝液循环管路、水箱热交换器和压缩机分别连接一号三通阀的出口A、出口B和进口C。
3.根据权利要求2所述的利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统，其特征在于：还包括空调室内热交换器屏蔽开关装置，所述的空调室内热交换器屏蔽开关装置包括与空调室内热交换器并联的第二冷凝液循环管路和二号三通阀；所述的第二冷凝液循环管路、空调室内热交换器和四通阀的阀口四分别连接二号三通阀的出口D、出口E和进口F。
4.根据权利要求3所述的利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统，其特征在于：还包括水源热泵空调控制系统，所述水源热泵空调控制系统设定保温水箱的水温上限温度和下限温度；当保温水箱的水温低于下限温度时，一号三通阀电磁线圈通电，进口C与出口B连接，压缩机输出的高温高压制冷剂经过水箱热交换器进行热交换；当保温水箱的水温到达上限温度时，一号三通阀电磁线圈断电，三通阀进口C与出口A连接，屏蔽水箱热交换器。
5.根据权利要求4所述的利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统，其特征在于：所述的磁吸安装器还包括磁吸块，在筒状外壳的侧壁上开设磁块嵌孔，所述的磁块嵌孔内设置铁嵌块，磁吸块嵌装在磁块嵌孔中并吸附在铁嵌块上；所述的磁吸块通过条形弹片连接下压块；还包括条形隔磁片，所述的条形隔磁片一端连接下压块，其另一端设置在磁吸块和铁嵌块的上方；当按下下压块时，条形弹片和条形隔磁片同时下行，条形隔磁片插入磁吸块和铁嵌块之间，将磁吸块和铁嵌块分别开，条形弹片能够将磁吸块撑出磁块嵌孔。
6.根据权利要求5所述的利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统，其特征在于：所述的磁吸安装器还包括若干吸盘，在筒形外壳底部设置收纳槽，吸盘收纳在收纳槽中；在筒形外壳内部设置吸盘顶出机构，下压块通过所述的吸盘顶出机构能够将吸盘顶出。
7.根据权利要求6所述的利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统，其特征在于：所述的吸盘顶出机构包括安装板和杠杆组，吸盘安装在安装板的下表面上，下压块通过杠杆组连接安装板；所述的杠杆组能够放大下压块的下压行程。
8.根据权利要求7所述的利用水源热泵空调能量产生热水的空调循环系统，其特征在于：所述的吸盘通过硅胶弹绳串联在一起，并通过硅胶弹绳固定在收纳槽上。
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