CN106524588B - 热泵空调设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵空调设备，包括压缩机构、第一四通阀、包括压缩机构、第一四通阀、第二四通阀、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第一节流机构、第二节流机构、第三节流机构、第一单向阀、第二单向阀和流向控制阀；所述第一四通阀的高压节点通过第五十九管道与第二四通阀的高压节点相连，所述第一四通阀的低压节点依次通过第七十五管道、第六十五管道、第八十五管道与第二四通阀的低压节点相连，所述压缩机构出口端通过第六十管道与第五十九管道相连，所述压缩机构入口端通过第六十三管道与第七十五管道、第六十五管道或第八十五管道中的任意一根管道相连。结构简单，工作可靠，成本低廉，能实现制冷、供暖、供暖兼除霜功能。

Description

热泵空调设备

技术领域

本发明涉及一种热泵空调设备，属于制冷技术领域。

背景技术

随着经济的发展，环境保护要求的日益提高，由压缩机、四通阀、节流机构、热源侧换热器和用户侧换热器组成的空气源热泵空调设备的使用越来越普遍，但现有的空气源热泵空调设备在冬季制热运行时，当室外空气温度较低、湿度较大时，其热源侧换热器会结霜，结霜不仅会影响空气源热泵空调设备的性能，而且会导致空气源热泵空调设备工作不稳定，甚至损坏，因此空气源热泵空调设备必须定期除霜，现有的空气源热泵空调设备一般都是采用逆循环热气除霜的方式化霜，众所周知，这种除霜方式存在冷热量互相抵消的问题，整个供暖季因为化霜所带来的能耗浪费相当大，同时，在化霜时，空气源热泵也不能正常供热；另外，其它常用化霜方式，例如：热气旁通除霜，在除霜时，通常也需要停止供热。

本发明申请人于2014年12月10日获得授权、专利号为201110355046.1的发明专利提出了一种空调制冷设备，其系统组成如图3所示。

从图3中可知：当换热器8是热水加热器，换热器3、6是室外空气-制冷剂换热器时，图3所示方案就构成了一个具有两个室外空气-制冷剂换热器的空气源热泵，在该热泵系统中，换热器3、节流阀5和四通阀80组成一个室外换热单元，通过四通阀80的切换，可以使换热器3分别扮演蒸发器和冷凝器的角色；同样地，换热器6、节流阀4和四通阀70也组成一个室外换热单元，通过四通阀70的切换，也可以使换热器6分别扮演蒸发器和冷凝器的角色；

因此，在冬季制热工况下所带来的益处是：当换热器3需要除霜时，通过四通阀80的切换，可以使换热器3由蒸发器转化为冷凝器的角色，而换热器6继续扮演蒸发器的角色，从室外空气中吸热，所吸取的热量一部份用于换热器3的化霜，另一部份热量通过换热器8继续向用户供热，从而达到了从室外空气中吸热化霜，并连续供热的目的，克服了逆循环热气除霜方式所存在的缺陷。

同理，当换热器6需要除霜时，通过四通阀70的切换，可以使换热器6由蒸发器转化为冷凝器的角色，而换热器3继续扮演蒸发器的角色，从室外空气中吸热，所吸取的热量一部份用于换热器6的化霜，另一部份热量通过换热器8继续向用户供热，从而达到了从室外空气中吸热化霜，并连续供热的目的，也克服了逆循环热气除霜方式所存在的缺陷。

但图3所示方案存在的缺陷是：换热器8仅能扮演冷凝器的角色，用于供热，而不能扮演蒸发器的角色，用于制冷。

发明内容

本发明的目的是提供一种至少有两个热源侧换热器，冬季能从室外空气中吸热化霜，在化霜时能连续供热，并在夏季还可以实现制冷的空气源热泵空调设备。

为了克服上述技术存在的问题，本发明解决技术问题的技术方案是：

1、一种热泵空调设备，包括压缩机构1、第一四通阀70、第二四通阀80、第一换热器3、第二换热器6、第三换热器8、第一节流机构4、第二节流机构5、第三节流机构7、第一单向阀21和第二单向阀22，其特征是：该热泵空调设备还包括流向控制阀11；所述第一四通阀70的高压节点71通过第五十九管道59与所述第二四通阀80的高压节点81相连，所述第一四通阀70的低压节点73依次通过第七十五管道75、第六十五管道65、第八十五管道85与所述第二四通阀80的低压节点83相连，所述压缩机构1出口端通过第六十管道60与第五十九管道59相连，所述压缩机构1入口端通过第六十三管道63与第七十五管道75、第六十五管道65或第八十五管道85中的任意一根管道相连，

所述第一四通阀70两个换向节点中的任意一个换向节点74依次通过第六十四管道64、第二换热器6、第一节流机构4、第十管道10、第二节流机构5、第一换热器3、第六十七管道67与所述第二四通阀80两个换向节点中的任意一个换向节点84相连，所述第一四通阀70的另一个换向节点72依次通过所述第一单向阀21入口端、第一单向阀21出口端、第九管道9、第二单向阀22出口端、第二单向阀22入口端与所述第二四通阀80的另一个换向节点82相连，

所述第三换热器8一端与第九管道9相连，所述第三换热器8另一端通过第三节流机构7与第十管道10相连，

所述流向控制阀11一端与第九管道9相连，所述流向控制阀11另一端与第六十三管道63相连。

2、一种热泵空调设备，包括压缩机构1、第一四通阀70、第二四通阀80、第一换热器3、第二换热器6、第三换热器8、第一节流机构4、第二节流机构5、第三节流机构7、第一单向阀21和第二单向阀22，其特征是：该热泵空调设备还包括流向控制阀11；所述第一四通阀70的高压节点71通过第五十九管道59与所述第二四通阀80的高压节点81相连，所述第一四通阀70的低压节点73依次通过第七十五管道75、第六十五管道65、第八十五管道85与所述第二四通阀80的低压节点83相连，所述压缩机构1出口端通过第六十管道60与第五十九管道59相连，所述压缩机构1入口端通过第六十三管道63与第七十五管道75、第六十五管道65或第八十五管道85中的任意一根管道相连，

所述第一四通阀70两个换向节点中的任意一个换向节点74依次通过第六十四管道64、第二换热器6、第一节流机构4、第十管道10、第二节流机构5、第一换热器3、第六十七管道67与所述第二四通阀80两个换向节点中的任意一个换向节点84相连，所述第一四通阀70的另一个换向节点72依次通过所述第一单向阀21入口端、第一单向阀21出口端、第九管道9、第二单向阀22出口端、第二单向阀22入口端与所述第二四通阀80的另一个换向节点82相连，

所述第三换热器8一端与第九管道9相连，所述第三换热器8另一端通过第三节流机构7与第十管道10相连，

所述流向控制阀11一端与第九管道9相连，所述流向控制阀11另一端与第六十五管道65相连。

3、一种热泵空调设备，包括压缩机构1、第一四通阀70、第二四通阀80、第一换热器3、第二换热器6、第三换热器8、第一节流机构4、第二节流机构5、第三节流机构7、第一单向阀21和第二单向阀22，其特征是：该热泵空调设备还包括流向控制阀11；所述第一四通阀70的高压节点71通过第五十九管道59与所述第二四通阀80的高压节点81相连，所述第一四通阀70的低压节点73依次通过第七十五管道75、第六十五管道65、第八十五管道85与所述第二四通阀80的低压节点83相连，所述压缩机构1出口端通过第六十管道60与第五十九管道59相连，所述压缩机构1入口端通过第六十三管道63与第七十五管道75、第六十五管道65或第八十五管道85中的任意一根管道相连，

所述第一四通阀70两个换向节点中的任意一个换向节点74依次通过第六十四管道64、第二换热器6、第一节流机构4、第十管道10、第二节流机构5、第一换热器3、第六十七管道67与所述第二四通阀80两个换向节点中的任意一个换向节点84相连，所述第一四通阀70的另一个换向节点72依次通过所述第一单向阀21入口端、第一单向阀21出口端、第九管道9、第二单向阀22出口端、第二单向阀22入口端与所述第二四通阀80的另一个换向节点82相连，

所述第三换热器8一端与第九管道9相连，所述第三换热器8另一端通过第三节流机构7与第十管道10相连，

所述流向控制阀11一端与第九管道9相连，所述流向控制阀11另一端与第七十五管道75相连。

4、一种热泵空调设备，包括压缩机构1、第一四通阀70、第二四通阀80、第一换热器3、第二换热器6、第三换热器8、第一节流机构4、第二节流机构5、第三节流机构7、第一单向阀21和第二单向阀22，其特征是：该热泵空调设备还包括流向控制阀11；所述第一四通阀70的高压节点71通过第五十九管道59与所述第二四通阀80的高压节点81相连，所述第一四通阀70的低压节点73依次通过第七十五管道75、第六十五管道65、第八十五管道85与所述第二四通阀80的低压节点83相连，所述压缩机构1出口端通过第六十管道60与第五十九管道59相连，所述压缩机构1入口端通过第六十三管道63与第七十五管道75、第六十五管道65或第八十五管道85中的任意一根管道相连，

所述第一四通阀70两个换向节点中的任意一个换向节点74依次通过第六十四管道64、第二换热器6、第一节流机构4、第十管道10、第二节流机构5、第一换热器3、第六十七管道67与所述第二四通阀80两个换向节点中的任意一个换向节点84相连，所述第一四通阀70的另一个换向节点72依次通过所述第一单向阀21入口端、第一单向阀21出口端、第九管道9、第二单向阀22出口端、第二单向阀22入口端与所述第二四通阀80的另一个换向节点82相连，

所述第三换热器8一端与第九管道9相连，所述第三换热器8另一端通过第三节流机构7与第十管道10相连，

所述流向控制阀11一端与第九管道9相连，所述流向控制阀11另一端与第八十五管道85相连。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1.在冬季运行时，可以从室外空气中吸热化霜，在化霜时能继续供热；

2.还可以实现夏季制冷；

3.结构简单；

4.本发明适用于工业和民用的热泵空调设备，特别适用于以空气作为低温热源的场合。

附图说明

图1是本发明实施例1结构示意图；

图2是本发明实施例2结构示意图；

图3是现有技术结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明内容作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例是一种空气源热泵空调设备，用于全年有夏季制冷、冬季供暖的场合。整个设备包括以下组成部分：压缩机构1、第一四通阀70、第二四通阀80、第一节流机构4、第二节流机构5、第三节流机构7、第一换热器3、第二换热器6、第三换热器8、第一单向阀21、第二单向阀22和流向控制阀11；第一节流机构4、第二节流机构5、第三节流机构7都为电子膨胀阀；流向控制阀11为电磁阀。

工作时，第三换热器8是用户侧换热器，夏天作为蒸发器，为用户制冷，冬天作为冷凝器，为用户供暖；第一换热器3、第二换热器6是热源侧换热器，夏季作为冷凝器，向环境中散发制冷所产生的冷凝热，冬季作为蒸发器，从环境中吸收热量，为用户供暖。该热泵空调设备可以实现夏季制冷功能、冬季供暖功能和冬季供暖兼除霜功能，各功能下的工作流程分别如下所述。

(1)夏季制冷功能

在此功能下，制冷所产生的冷凝热通过第一换热器3、第二换热器6分别排入环境(室外空气、或冷却水、或土壤等)中，第三换热器8为用户供冷。工作时，流向控制阀11开启；第一节流机构4、第二节流机构5全开；第三节流机构7正常工作。

第一四通阀70各节点之间的连通关系是：第一四通阀70高压节点71与第一四通阀70换向节点74连通；第一四通阀70低压节点73与第一四通阀70换向节点72连通。

第二四通阀80各节点之间的连通关系是：第二四通阀80高压节点81与第二四通阀80换向节点84连通；第二四通阀80低压节点83与第二四通阀80换向节点82连通。

其工作流程是：制冷剂从压缩机构1出口端排出后，经过第六十管道60进入第五十九管道59被分成两路；第一路依次经过第一四通阀70高压节点71、第一四通阀70换向节点74、第六十四管道64、第二换热器6、第一节流机构4，进入第十管道10；第二路依次经过第二四通阀80高压节点81、第二四通阀80换向节点84、第六十七管道67、第一换热器3、第二节流机构5，也进入第十管道10；两路在第十管道10混合后，再依次经过第三节流机构7、第三换热器8、第九管道9、流向控制阀11、第六十五管道65、第六十三管道63，回到压缩机构1入口端，进入压缩机构1被压缩，完成一次循环。

(2)冬季供暖功能

在此功能下，第一换热器3、第二换热器6从环境中吸取热量，利用吸取的热量，在第三换热器8中为用户供暖。工作时，第一节流机构4、第二节流机构5正常工作；第三节流机构7全开；流向控制阀11关闭。

第一四通阀70各节点之间的连通关系是：第一四通阀70高压节点71与第一四通阀70换向节点72连通；第一四通阀70低压节点73与第一四通阀70换向节点74连通。

第二四通阀80各节点之间的连通关系是：第二四通阀80高压节点81与第二四通阀80换向节点82连通；第二四通阀80低压节点83与第二四通阀80换向节点84连通。

其工作流程是：制冷剂从压缩机构1出口端排出后，经过第六十管道60进入第五十九管道59被分成两路；第一路依次经过第一四通阀70高压节点71、第一四通阀70换向节点72、第一单向阀21入口端、第一单向阀21出口端，进入第九管道9；第二路依次经过第二四通阀80高压节点81、第二四通阀80换向节点82、第二单向阀22入口端、第二单向阀22出口端，也进入第九管道9；两路在第九管道9混合后，再依次经过第三换热器8、第三节流机构7，进入第十管道10被分成两路；第一路依次经过第一节流机构4、第二换热器6、第六十四管道64、第一四通阀70换向节点74、第一四通阀70低压节点73、第七十五管道75，进入第六十五管道65；第二路依次经过第二节流机构5、第一换热器3、第六十七管道67、第二四通阀80换向节点84、第二四通阀80低压节点83、第八十五管道85，也进入第六十五管道65；两路在第六十五管道65混合后，再经过第六十三管道63，回到压缩机构1入口端，进入压缩机构1被压缩，完成一次循环。

(3)冬季供暖兼除霜功能

方案一

第二换热器6从环境中吸取热量，所吸取的热量，一部份在第一换热器3中化霜，另一部份在第三换热器8中为用户供暖。

工作时，第三节流机构7全开，第一节流机构4、第二节流机构5都正常工作；第二节流机构5用于控制通过第一换热器3的制冷剂流量，第一节流机构4用于制冷剂节流。

第一四通阀70各节点之间的连通关系是：第一四通阀70高压节点71与第一四通阀70换向节点72连通；第一四通阀70低压节点73与第一四通阀70换向节点74连通。

第二四通阀80各节点之间的连通关系是：第二四通阀80高压节点81与第二四通阀80换向节点84连通；第二四通阀80低压节点83与第二四通阀80换向节点82连通。

其工作流程是：制冷剂从压缩机构1出口端排出后，经过第六十管道60进入第五十九管道59被分成两路；第一路依次经过第二四通阀80高压节点81、第二四通阀80换向节点84、第六十七管道67、第一换热器3、第二节流机构5，进入第十管道10；另一路依次经过第一四通阀70高压节点71、第一四通阀70换向节点72、第一单向阀21入口端、第一单向阀21出口端、第九管道9、第三换热器8、第三节流机构7，也进入第十管道10；两路在第十管道10混合后，再依次经过第一节流机构4、第二换热器6、第六十四管道64、第一四通阀70换向节点74、第一四通阀70低压节点73、第七十五管道75、第六十五管道65、第六十三管道63，回到压缩机构1入口端，进入压缩机构1被压缩，完成一次循环。

方案二

第一换热器3从环境中吸取热量，所吸取的热量，一部份在第二换热器6中化霜，另一部份在第三换热器8中为用户供暖。

工作时，第三节流机构7全开，第一节流机构4、第二节流机构5都正常工作；第一节流机构4用于控制通过第二换热器6的制冷剂流量，第二节流机构5用于制冷剂节流。

第一四通阀70各节点之间的连通关系是：第一四通阀70高压节点71与第一四通阀70换向节点74连通；第一四通阀70低压节点73与第一四通阀70换向节点72连通。

第二四通阀80各节点之间的连通关系是：第二四通阀80高压节点81与第二四通阀80换向节点82连通；第二四通阀80低压节点83与第二四通阀80换向节点84连通。

其工作流程是：制冷剂从压缩机构1出口端排出后，经过第六十管道60进入第五十九管道59被分成两路；第一路依次经过第一四通阀70高压节点71、第一四通阀70换向节点74、第六十四管道64、第二换热器6、第一节流机构4，进入第十管道10；第二路依次经过第二四通阀80高压节点81、第二四通阀80换向节点82、第二单向阀22入口端、第二单向阀22出口端、第九管道9、第三换热器8、第三节流机构7，也进入第十管道10；两路在第十管道10混合后，再依次经过第二节流机构5、第一换热器3、第六十七管道67、第二四通阀80换向节点84、第二四通阀80低压节点83、第八十五管道85、第六十五管道65、第六十三管道63，回到压缩机构1入口端，进入压缩机构1被压缩，完成一次循环。

实施例2

如图2所示，本实施例也是一种空气源热泵空调设备，用于全年有夏季制冷、冬季供暖的场合，与实施例1的区别是：具有四组室外换热单元；两组由第一四通阀70、第一节流机构4、第二换热器6组成；另外两组由第二四通阀80、第二节流机构5、第一换热器3组成。任意一组室外换热单元在冬季工作时，都可以交替化霜和从室外空气中吸取热量。

本发明上述所有实施例的方案中，所述第一单向阀21、第二单向阀22中的任意一个单向阀都能够采用电磁阀、具有关断功能的节流机构(例如：电子膨胀阀)或流量调节机构中的任意一种替代。

本发明上述所有实施例的方案中，压缩机构1可以采用以下压缩机中的任意一种：涡旋压缩机、螺杆压缩机、滚动转子式压缩机、滑片式压缩机、旋叶式压缩机、离心压缩机、数码涡旋压缩机、磁悬浮压缩机；压缩机构1也可以是变容量压缩机(例如：变频压缩机、数码涡旋压缩机)，或定速压缩机。

本发明上述所有实施例的方案中，压缩机构1还可以是由至少二台变容量压缩机组成的压缩机组，或者是由至少二台定速压缩机组成的压缩机组；另外，压缩机构1也可以是至少一台变容量压缩机和至少一台定速压缩机组成的压缩机组。

本发明上述所有实施例的方案中，第一换热器3、第二换热器6中的任意一个除了可以是制冷剂-空气换热器以外，也可以是制冷剂-水换热器或其它种类的换热器；作为制冷剂-水换热器时，第一换热器3、第二换热器6和第三换热器8中的任意一个都可采用容积式换热器、板式换热器、壳管式换热器或套管式换热器中的任意一种。第一换热器3、第二换热器6和第三换热器8中的任意一个作为制冷剂-空气换热器时，通常采用翅片式换热器，所述翅片式换热器的翅片一般为铝或铝合金材质，在一些特殊的场合也使用铜材质。

本发明上述所有实施例的方案中，第一节流机构4、第二节流机构5和第三节流机构7中的一个、甚至所有节流机构都能够采用具有关断功能的节流机构(例如：电子膨胀阀)所替代。

本发明上述所有实施例的方案中，所述的所有管道都是铜管。

Claims (2)

1.一种热泵空调设备，包括压缩机构(1)、第一四通阀(70)、第二四通阀(80)、第一换热器(3)、第二换热器(6)、第三换热器(8)、第一节流机构(4)、第二节流机构(5)、第三节流机构(7)、第一单向阀(21)和第二单向阀(22)，其特征是：该热泵空调设备还包括流向控制阀(11)；所述第一四通阀(70)的高压节点(71)通过第五十九管道(59)与所述第二四通阀(80)的高压节点(81)相连，所述第一四通阀(70)的低压节点(73)依次通过第七十五管道(75)、第六十五管道(65)、第八十五管道(85)与所述第二四通阀(80)的低压节点(83)相连，所述压缩机构(1)出口端通过第六十管道(60)与第五十九管道(59)相连，所述压缩机构(1)入口端通过第六十三管道(63)与第七十五管道(75)、第六十五管道(65)或第八十五管道(85)中的任意一根管道相连，

所述第一四通阀(70)两个换向节点中的任意一个换向节点(74)依次通过第六十四管道(64)、第二换热器(6)、第一节流机构(4)、第十管道(10)、第二节流机构(5)、第一换热器(3)、第六十七管道(67)与所述第二四通阀(80)两个换向节点中的任意一个换向节点(84)相连，所述第一四通阀(70)的另一个换向节点(72)依次通过所述第一单向阀(21)入口端、第一单向阀(21)出口端、第九管道(9)、第二单向阀(22)出口端、第二单向阀(22)入口端与所述第二四通阀(80)的另一个换向节点(82)相连，

所述第三换热器(8)一端与第九管道(9)相连，所述第三换热器(8)另一端通过第三节流机构(7)与第十管道(10)相连，

所述流向控制阀(11)一端与第九管道(9)相连，所述流向控制阀(11)另一端与第六十三管道(63)、第六十五管道(65)、第七十五管道(75)、第八十五管道(85)中的任意一根管道相连。

2.根据权利要求1所述的热泵空调设备，其特征在于所述流向控制阀(11)是电磁阀。

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