CN107024022A - 三换热器同回路串联式的冷暖热水机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，其特征是：其制冷剂循环回路增添一个由两个水换热器和四个单向阀构成的水换热器组件，组件的水路串联，制冷剂回路连接方式：压缩机→四通阀进气口到左接口→分两路：其一，接第一水换热器串联第一单向阀进口，其二，接第二单向阀出口→第一单向阀出口和第二单向阀进口的并联接口→室内风换热器→节流器→室外风机→第三单向阀的出口和第四单向阀的进口并联；第三单向阀的进口串接室外风换热器后，合并第四单向阀的出口→四通阀的右接口→四通阀的中接口→气液分离器→压缩机；水换热器组件的水侧与储热水箱、循环水泵构成洗浴热水循环回路；通过控制室内、外风机和循环水泵的开、停，在热泵循环时可制热气或制热水，在制冷循环时可制冷气或制冷气机兼制热水。结构简单，循环制冷剂量稳定，节能效果好。

Description

三换热器同回路串联式的冷暖热水机组

技术领域

本发明涉及空调/热泵供暖热水系统技术领域。

背景技术

随着人们生活水平的提高，在满足室内供暖、空调和提供热水需求同时，也要求尽可能节能和低碳环保，多功能热泵热水机组是最适合的设备，也是当前最热门的研究课题，也有许多的专利，包括本申请人也申请和被授权了许多多功能热水热泵的专利，但是由于制冷剂是多回路系统，厂家在生产过程还是遇到困难。而目前的冷暖水风机，制冷剂循环于空气换热器和水冷换热器之间，通过一个四通阀切换制冷剂循环方向，可以实现制作供暖热水和空调冷水的两个功能，但是无法实现在夏天制冷空调时制洗浴热水的功能，不能利用制冷时排放到空环境气中的废热制热水。

发明内容

为了克服现有多功能供暖空调热水热泵的制冷剂回路复杂的缺点，保留现有冷水空调机结构简单和制冷剂在单一回路循环的优点，弥补其不能组织制冷空调同时制洗浴热水的不足，更好地发挥热泵的节能作用，本发明提出一种三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，通过改进冷水空调机的制冷剂循环系统，能够执行冬季热泵循环制供暖热水，夏季制空调冷气的同时制洗浴热水，单独制空调冷气，一年四季单独制洗浴热水的四种运行模态，从而实现供暖、空调和制洗浴热水的三用目的。本发明制冷剂回路简单，技术易于实现，节能效果好。

本发明的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组的技术方案

本发明的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，包括制冷剂循环系统，洗浴热水循环系统，以及温度、压力探测和电气控制系统；所述的制冷剂循环系统，包括压缩机，四通阀，室内、室外风换热器，水换热器，节流器，气液分离器；室内、室外风换热器分别配置有室内、室外风机；所述的四通阀有四个接口，四通阀的进气口单独置于四通阀体的一侧，四通阀体的另一侧布置有三个接口：左接口、中接口和右接口；四通阀处在制冷剂做热泵循环时，四通阀体的进气口与左接口连通，中接口与右接口连通，四通阀处在制冷剂做制冷循环时，四通阀体的进气口与右接口连通，中接口与左接口连通；在节流器两端靠近室内、室外风换热器左端接口的制冷剂管路上布置有第一、二温度传感器，在压缩机排气、进气管路上布置有压力传感器；

其特征在于：所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组的制冷剂循环系统，还包括有由两个水换热器与四个单向阀构成的水换热器组件；所述的水换热器组件的构成方式是：第一水换热器的制冷剂出口端与第一单向阀的进口连接，第一单向阀的出口与第二单向阀的进口并联接口为水换热器组件的第一路制冷剂出口；第一水换热器的制冷剂进口端与第二单向阀的出口并联接口为水换热器组件的第一路制冷剂进口；第二水换热器的制冷剂出口端与第三单向阀的进口连接，第三单向阀的出口与第四单向阀的进口并联接口为水换热器组件的第二路制冷剂出口；第二水换热器的制冷剂进口端与第四单向阀的出口并联接口为水换热器组件的第二路制冷剂进口；所述的节流器是双向节流器或毛细管节流器；所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组的制冷剂回路的结构和连接方式是：压缩机的排气口与四通阀的进气口连接，四通阀的左接口与水换热器组件的第一路制冷剂进口连接，水换热器组件的第一路制冷剂出口与室内风换热器的右接口连接，室内风换热器的左接口与节流器的第一端口连接，节流器的第二端口与室外风换热器的制冷剂通路的左端接口连接；四通阀的右接口与水换热器组件的第二路制冷剂进口连接；水换热器组件的第二路制冷剂出口与室外风换热器的制冷剂通路的右端接口连接；四通阀的中接口与气液分离器的进口连接；气液分离器的出口与压缩机进口连接；所连成的回路充注制冷剂；

所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，其特征在于：所述的洗浴热水循环系统，包括水换热器组件的水换热器，储热水箱，循环水泵；所述的水换热器组件的两个水换热器的水路串联，即第一水换热器的进水口与第二水换热器的出水口连接，第二水换热器的进水口就作为水换热器组件的进水口，第一水换热器的出水口就作为水换热器组件的出水口；所述的储热水箱设置有循环水进口、循环水出口和热水出口，分别布置在储热水箱的中部、下部和上部位置，分别与循环回水总管、循环出水总管和热水出水管连接；所述的洗浴热水循环系统的水循环回路构成是：水换热器组件的进水口与储热水箱的循环出水总管连接，水换热器组件的出水口与储热水箱的循环回水总管连接；循环水泵顺水循环方向安装在循环回水总管或循环出水总管上，循环出水总管上安装一个闸阀；自来水进水管插接在循环回水总管上，自来水进水管上安装有进水阀和进水单向阀；储热水箱的热水出水管接头上安装有热水出水阀与用户的热水管连接；储热水箱及水循环回路灌满水；在接近储热水箱的循环回水总管、循环出水总管和储热水箱上部布置有温度传感器；所述的水换热器组件在低位接口的连接管路的最低处插接一段放水管，放水管上安装有放水阀门，以便在检修时放空水换热器的存水；

所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，其特征在于：所述的制冷剂循环系统，只通过一个四通阀的切换就能获得制冷剂两种循环方式和组织四种运行模态；制冷剂两种循环方式是：热泵循环和制冷循环；热泵循环的制冷剂流程是：压缩机→四通阀的进气口到左接口→水换热器组件的第一水换热器的制冷剂通路→第一单向阀→室内风换热器→节流器→室外风换热器→第四单向阀→四通阀的右接口到中接口→气液分离器→压缩机；制冷循环的制冷剂流程是：压缩机→四通阀的进气口到右接口→水换热器组件的第二水换热器的制冷剂通路→第三单向阀→室外风换热器→节流器→室内风换热器→第二单向阀→四通阀的左接口到中接口→气液分离器→压缩机；在热泵循环时可执行两个运行模态：制热气和制热水模态；在制冷循环时可执行两个运行模态：制冷气和制冷气兼制热水模态；

所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，其特征在于：制冷剂做热泵循环时，制热气模态的控制方式是：压缩机、室内、室外风机开启，四通阀处在热泵循环状态，循环水泵停止，循环出水管路上的闸阀开启，放水阀门关闭；制热水模态的控制方式是：压缩机、室外风机开启，室内风机停止，四通阀处在热泵循环状态，循环水泵运转，循环出水管路上的闸阀开启，放水阀门关闭；

所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，其特征在于：制冷剂做制冷循环时，制冷气模态的控制方式是：压缩机、室内、室外风机开启，四通阀处在制冷循环状态，循环水泵停止，循环出水管路上的闸阀开启，放水阀门关闭；制冷气兼制热水模态的控制方式是：压缩机、室内风机开启，室外风机停止，四通阀处在制冷循环状态，循环水泵运转，循环出水管路上的闸阀开启，放水阀门关闭；除霜模态的控制方式是：当除霜信号发出时，四通阀处在制冷循环状态，压缩机继续开动，室内、室外风机停止，循环水泵运转，循环出水管路上的闸阀开启，放水阀门关闭 。

本发明的创新点主要有：

1、所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，制冷剂循环系统除包含一般冷暖空调机所具有的压缩机，四通阀，室内、室外风换热器，节流器，气液分离器外，增添有一个水换热器组件，它由两个水换热器与四个单向阀构成，组件的两个水换热器的水路串联；其特点是：

在制冷剂做热泵循环时，高温制冷剂流过水换热器组件的第一水换热器的制冷剂通路和室内风换热器，低压低温制冷剂通过室外风换热器，而不会通过水换热器组件的第二水换热器，因此，在热泵循环时，制冷剂只吸收室外空气的热量，不会吸收通过第二水换热器流水的热量；在循环水泵运转、室内风机停止时，执行制热水模态，高温制冷剂就在第一水换热器凝结放热给循环的洗浴热水；在循环水泵停止、室内风机运转时，执行制热气模态，高温制冷剂虽然首先通过第一水换热器，但是由于第一水换热器的水不流动，热制冷剂传给水换热器组件的存水很少，多余的热量要在制冷剂高温制冷剂就在室内风换热器凝结放热给室内的空气；

在制冷剂做制冷循环时，高温制冷剂流过水换热器组件的第二水换热器的制冷剂通路和室外风换热器，低压低温制冷剂通过室内风换热器，而不会通过水换热器组件的第一水换热器，因此，在制冷循环时制冷剂只吸收室内空气的热量，不会吸收通过第一水换热器流水的热量，在循环水泵停止、室外风机运转时，执行制冷气模态，高温制冷剂虽然首先通过第二水换热器，但是由于第二水换热器的水不流动，热制冷剂传给水换热器组件存水的热量很少，多余的热量要在室外风换热器排放给室外空气；在循环水泵运转、室外风机停止时，执行制冷气兼制热水模态，高温制冷剂首先通过水换热器组件的第二水换热器，就把凝结热放热给循环的洗浴热水了。

2、由于发明的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组采用上述结构方式，除具有制热气，制冷气功能外，再配合水换热器水侧所连接的水循环回路，可组织两种制热水模式，一种模态是一年常用的从室外吸热独立制热水，另一种是制冷气兼制热水，此模态COP可达7-8。

3、本发明的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组的制冷剂在一个串联回路运行，制冷剂量便于优化，不同模态运行时制冷剂量不变，运行稳定；

4、本发明机组除霜利用储热水箱热水的热量，除霜热量充足，因此能够在短时间内除霜彻底，能够保证三换热器同回路串联式的冷暖热水机组冬季正常运行，彻底解决了传统风冷式冷暖空调机冬季除霜难题。

本发明系统的最大特点在单一制冷剂回路中实现制热气供暖、制冷气和制热水的三用目的；两种热泵制热水模态，保证一年四季都能用热泵方式制洗浴热水，比电热水器节能70%以上，特别是能够实现制冷气空调同时制洗浴热水运行方式，能获得COP可达7-8最佳节能效果。

综上所述，本发明的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组的先进性、创新性和实用性明显。

附图说明

图1是本发明的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组实施例1的基本结构示意图和热泵循环流程说明图，并说明制热气或制热水模态。

图2是本发明的实施例1的制冷循环流程说明图，并说明制冷气或制冷气兼制热水或除霜模态。

具体实施方式：

下面结合实施例及其附图，进一步说明本发明。但本发明并不仅限于此。

实施例 1

如图1所示，本发明的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组的基本结构，包括制冷剂循环系统，洗浴热水循环系统，以及温度、压力探测和电气控制系统；所述的制冷剂循环系统，包括压缩机1，四通阀2，室内、室外风换热器4、6，两个水换热器与四个单向阀构成的水换热器组件，节流器4，气液分离器7，两个风换热器分别配置有室内、室外风机4a、6a；所述的四通阀2有四个接口，四通阀的进气口单独置于四通阀体的一侧，四通阀体的另一侧布置有三个接口：左接口、中接口和右接口；四通阀处在制冷剂做热泵循环时，四通阀体的进气口与左接口连通，中接口与右接口连通，四通阀处在制冷剂做制冷循环时，四通阀体的进气口与右接口连通，中接口与左接口连通；在节流器两端靠近室内、室外风换热器器左端接口的制冷剂管路上布置有第一、二温度传感器T1、T2和在压缩机的排气、进气管上布置有压力传感器P1、P2。

所述的水换热器组件的构成方式是：第一水换热器3a的制冷剂出口端与第一单向阀D1的进口连接，第一单向阀的出口与第二单向阀D2的进口并联接口为水换热器组件的第一路制冷剂出口：第一水换热器的制冷剂进口端与第二单向阀的出口并联接口为水换热器组件的第一路制冷剂进口；第二水换热器3b的制冷剂出口端与第三单向阀D3的进口连接，第三单向阀的出口与第四单向阀D4的进口并联接口为水换热器组件的第二路制冷剂出口，第二水换热器的制冷剂进口端与第四单向阀的出口并联接口为水换热器组件的第二路制冷剂进口；所述的节流器5是双向节流器或毛细管节流器；所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组的制冷剂回路的结构和连接方式是：压缩机1的排气口与四通阀2的进气口连接，四通阀的左接口与水换热器组件的第一路制冷剂进口连接，水换热器组件的第一路制冷剂出口与室内风换热器4的右接口连接，室内风换热器的左接口与节流器的第一端口连接，节流器的第二端口与室外风换热器6的制冷剂通路的左端接口连接；四通阀的右接口与水换热器组件的第二路制冷剂进口连接；水换热器组件的第二路制冷剂出口与室外风换热器的制冷剂通路的右端接口连接；四通阀的中接口与气液分离器7的进口连接；气液分离器的出口与压缩机进口连接；所连成的回路插焊有制冷剂充注阀Ff,灌注入制冷剂R22或R134a。

所述的洗浴热水循环系统，包括水换热器组件，储热水箱8，循环水泵9；所述的水换热器组件的两个水换热器3a、3b的水路串联，即第一水换热器3a的进水口与第二水换热器3b的出水口连接，第二水换热器3b的进水口就作为水换热器组件的进水口，第一水换热器的出水口就作为水换热器组件的出水口；所述的储热水箱设置有循环水进口、循环水出口和热水出口，分别布置在储热水箱的中部、下部和上部位置，分别与循环回水总管、循环出水总管和热水出水管连接；所述的洗浴热水循环系统的水循环回路构成是：水换热器组件的进水口与储热水箱的循环出水总管连接，水换热器组件的出水口与储热水箱的循环回水总管连接；循环水泵9顺水循环方向安装在循环出水总管上，循环出水总管上安装一个闸阀F3；自来水进水管插接在循环回水总管上，自来水进水管上安装有进水阀F1和进水单向阀DF；储热水箱的热水出水管接头上安装有热水出水阀F2与用户的热水管连接；储热水箱8及水循环回路灌满水；在接近储热水箱的循环回水总管、循环出水总管和储热水箱上部布置有温度传感器T3、T4和T5；所述的水换热器组件在低位接口的连接管路的最低处插接一段放水管，放水管上安装有放水阀门F4，以便在检修时放空水换热器的存水。

实施例1所示的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，其制冷剂循环系统，只通过一个四通阀2的切换就能获得制冷剂两种循环方式和组织四种运行模态；制冷剂两种循环方式是：热泵循环和制冷循环，参见附图1和附图2；

参看附图1，热泵循环的制冷剂流程是：压缩机1→四通阀2的进气口到左接口→水换热器组件的第一水换热器的制冷剂通路→第一单向阀D1→室内风换热器4→节流器5→室外风换热器6→第四单向阀D4→四通阀2的右接口到中接口→气液分离器7→压缩机1；在制冷剂做热泵循环时，如果循环水泵9不运转，室内、外风机运转，则为制热气模态，为冬季使用；如果循环水泵9运转，室外风机运转，室内风机停止，则为制热水模态，春秋冬三季常用，附图1中标出箭头点点线表示水循环路线。

附图2说明制冷循环的制冷剂流程：压缩机1→四通阀2的进气口到右接口→水换热器组件3的第二水换热器的制冷剂通路→第三单向阀D3→室外风换热器6→节流器5→室内风换热器4→第二单向阀D2→四通阀2的左接口到中接口→气液分离器7→压缩机1；在制冷循环可执行两个运行模态：制冷气和制冷气兼制热水模态；如果循环水泵9不运转，室内、外风机运转，则为制冷气模态，为夏季使用；如果循环水泵9运转，室外风机停止，室内风机运转，则为制冷气兼制热水模态，附图2中标出箭头点点线表示水循环路线；如果循环水泵9运转，室内、外风机都停止，则为除霜模态。

Claims (5)

1.本发明的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，包括制冷剂循环系统，洗浴热水循环系统，以及温度、压力探测和电气控制系统；所述的制冷剂循环系统，包括压缩机，四通阀，室内、室外风换热器，水换热器，节流器，气液分离器；室内、室外风换热器分别配置有室内、室外风机；所述的四通阀有四个接口，四通阀的进气口单独置于四通阀体的一侧，四通阀体的另一侧布置有三个接口：左接口、中接口和右接口；四通阀处在制冷剂做热泵循环时，四通阀体的进气口与左接口连通，中接口与右接口连通，四通阀处在制冷剂做制冷循环时，四通阀体的进气口与右接口连通，中接口与左接口连通；在节流器两端靠近室内、室外风换热器左端接口的制冷剂管路上布置有第一、二温度传感器，在压缩机排气、进气管路上布置有压力传感器；

其特征在于：所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组的制冷剂循环系统，还包括有由两个水换热器与四个单向阀构成的水换热器组件；所述的水换热器组件的构成方式是：第一水换热器的制冷剂出口端与第一单向阀的进口连接，第一单向阀的出口与第二单向阀的进口并联接口为水换热器组件的第一路制冷剂出口；第一水换热器的制冷剂进口端与第二单向阀的出口并联接口为水换热器组件的第一路制冷剂进口；第二水换热器的制冷剂出口端与第三单向阀的进口连接，第三单向阀的出口与第四单向阀的进口并联接口为水换热器组件的第二路制冷剂出口；第二水换热器的制冷剂进口端与第四单向阀的出口并联接口为水换热器组件的第二路制冷剂进口；所述的节流器是双向节流器或毛细管节流器；所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组的制冷剂回路的结构和连接方式是：压缩机的排气口与四通阀的进气口连接，四通阀的左接口与水换热器组件的第一路制冷剂进口连接，水换热器组件的第一路制冷剂出口与室内风换热器的右接口连接，室内风换热器的左接口与节流器的第一端口连接，节流器的第二端口与室外风换热器的制冷剂通路的左端接口连接；四通阀的右接口与水换热器组件的第二路制冷剂进口连接；水换热器组件的第二路制冷剂出口与室外风换热器的制冷剂通路的右端接口连接；四通阀的中接口与气液分离器的进口连接；气液分离器的出口与压缩机进口连接；所连成的回路充注制冷剂。

2.根据权利要求1所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，其特征在于：所述的洗浴热水循环系统，包括水换热器组件的水换热器，储热水箱，循环水泵；所述的水换热器组件的两个水换热器的水路串联，即第一水换热器的进水口与第二水换热器的出水口连接，第二水换热器的进水口就作为水换热器组件的进水口，第一水换热器的出水口就作为水换热器组件的出水口；所述的储热水箱设置有循环水进口、循环水出口和热水出口，分别布置在储热水箱的中部、下部和上部位置，分别与循环回水总管、循环出水总管和热水出水管连接；所述的洗浴热水循环系统的水循环回路构成是：水换热器组件的进水口与储热水箱的循环出水总管连接，水换热器组件的出水口与储热水箱的循环回水总管连接；循环水泵顺水循环方向安装在循环回水总管或循环出水总管上，循环出水总管上安装一个闸阀；自来水进水管插接在循环回水总管上，自来水进水管上安装有进水阀和进水单向阀；储热水箱的热水出水管接头上安装有热水出水阀与用户的热水管连接；储热水箱及水循环回路灌满水；在接近储热水箱的循环回水总管、循环出水总管和储热水箱上部布置有温度传感器；所述的水换热器组件在低位接口的连接管路的最低处插接一段放水管，放水管上安装有放水阀门，以便在检修时放空水换热器的存水。

3.根据权利要求1所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，其特征在于：所述的制冷剂循环系统，只通过一个四通阀的切换就能获得制冷剂两种循环方式和组织四种运行模态；制冷剂两种循环方式是：热泵循环和制冷循环；热泵循环的制冷剂流程是：压缩机→四通阀的进气口到左接口→水换热器组件的第一水换热器的制冷剂通路→第一单向阀→室内风换热器→节流器→室外风换热器→第四单向阀→四通阀的右接口到中接口→气液分离器→压缩机；制冷循环的制冷剂流程是：压缩机→四通阀的进气口到右接口→水换热器组件的第二水换热器制冷剂通路→第三单向阀→室外风换热器→节流器→室内风换热器→第二单向阀→四通阀的左接口到中接口→气液分离器→压缩机；在热泵循环时可执行两个运行模态：制热气和制热水模态；在制冷循环时可执行两个运行模态：制冷气和制冷气兼制热水模态。

4.根据权利要求1所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，其特征在于：制冷剂做热泵循环时，制热气模态的控制方式是：压缩机、室内、室外风机开启，四通阀处在热泵循环状态，循环水泵停止，循环出水管路上的闸阀开启，放水阀门关闭；制热水模态的控制方式是：压缩机、室外风机开启，室内风机停止，四通阀处在热泵循环状态，循环水泵运转，循环出水管路上的闸阀开启，放水阀门关闭。

5.根据权利要求1所述的三换热器同回路串联式的冷暖热水机组，其特征在于：制冷剂做制冷循环时，制冷气模态的控制方式是：压缩机、室内、室外风机开启，四通阀处在制冷循环状态，循环水泵停止，循环出水管路上的闸阀开启，放水阀门关闭；制冷气兼制热水模态的控制方式是：压缩机、室内风机开启，室外风机停止，四通阀处在制冷循环状态，循环水泵运转，循环出水管路上的闸阀开启，放水阀门关闭；除霜模态的控制方式是：当除霜信号发出时，四通阀处在制冷循环状态，压缩机继续开动，室内、室外风机停止，循环水泵运转，循环出水管路上的闸阀开启，放水阀门关闭。