CN108758913A - 复合式水力模块机组和热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合式水力模块机组和热泵系统，其中，复合式水力模块机组包括壳体以及安装于壳体内的水力模块、储能水箱和辅助热源模块，储能水箱和辅助热源模块均通过管路与水力模块连通。本发明技术方案通过将水力模块、储能水箱和辅助热源模块均安装于壳体内，使得通过管路与其他部分连接的水力模块可以放置于室内，从而抵御外界一部分的寒冷。另外，辅助热源对于低温环境下热泵机组的供热起到辅助作用，从而使得储能水箱的水温在辅助热源的作用下得以提高，实现较好的采暖效果，提高了机组的能效。

Description

复合式水力模块机组和热泵系统

技术领域

本发明涉及热泵空调领域，特别涉及一种复合式水力模块机组和具有该复合式水力模块机组的热泵系统。

背景技术

由于目前关于热泵技术的技术程度有限，传统的采暖类热泵机组在环境温度较低时会衰减严重，导致制热效果下降，体现为机组能效大幅降低，用户耗电量攀升，甚至出现供热效果差，造成无法满足用户使用需求的问题投诉及高能耗的不良市场表现。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种复合式水力模块，旨在解决传统的热泵机组在环境温度较低时机组能效降低的问题。

为实现上述目的，本发明提出的复合式水力模块，包括壳体以及安装于壳体内的水力模块、储能水箱和辅助热源模块，所述储能水箱和所述辅助热源模块均通过管路与水力模块连通。

优选地，在水平方向上，所述壳体分设有第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔在竖直方向分设有第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域的空间均小于所述第二容纳腔的空间；所述辅助热源模块和所述水力模块分别安装于所述第一区域和所述第二区域，所述储能水箱安装于所述第二容纳腔。

优选地，所述壳体包括前面板、背板和侧板，所述前面板和所述背板均与所述侧板固定连接；所述储能水箱固定连接于所述背板。

优选地，所述储能水箱的外壁固定连接有螺母，所述背板对应开设有连接孔，所述背板通过螺栓穿设所述连接孔并与所述螺母螺旋连接。

优选地，所述前面板设置有手操器，所述水力模块还包括电控盒，所述手操器与所述电控盒电连接。

优选地，所述手操器与所述前面板密封连接，所述电控盒的盒体为密封结构。

优选地，所述水力模块包括换热器，所述换热器通过管路与所述储能水箱连通。

优选地，所述辅助热源模块为燃气炉模块，所述燃气炉模块位于所述水力模块的上方。

优选地，所述水力模块还包括水泵，所述水泵位于所述储能水箱和所述燃气炉模块连接的管路上。

优选地，所述燃气炉模块包括燃烧室和与所述燃烧室连通的排烟管；所述壳体还具有顶盖，所述顶盖具有与所述排烟管连通的排烟口。

优选地，所述壳体的底部设置有接水盘，所述接水盘至少设置有两个有排水口，且至少两个所述排水口位于所述接水盘的不同侧面。

本发明还提出一种热泵系统，包括热泵室外机和上述的复合式水力模块机组。

本发明技术方案通过将水力模块、储能水箱和辅助热源模块均安装于壳体内，使得该复合式水力模块机组可放置于室内，从而抵御一部分的寒冷。另外，增加辅助热源，使得热泵系统在传统的采暖方式进行采暖的基础上，能够保证在低温环境下具有更好的采暖效果，从而提高整个热泵系统的能效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明复合式水力模块机组的内部正视图；

图2为本发明复合式水力模块机组的内部侧视图；

图3为本发明复合式水力模块机组一视角的立体结构示意图；

图4为本发明复合式水力模块机组另一视角的立体结构示意图；

图5为本发明复合式水力模块机组中接水盘的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	水力模块	110	换热器
120	电控盒	130	驱动水泵
				200	储能水箱	210	电辅热装置
300	燃气炉模块	310	燃烧室
				320	排烟管	330	控制器
400	接水盘	410	排水口
				500	手操器	600	壳体
610	前面板	620	侧板
				630	背板	640	顶盖

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种复合式水力模块机组，用于热泵系统。

热泵系统包括地源热泵、空气源热泵或风冷热泵。以下以传统的空气源热泵为例进行热泵工作过程的说明。空气源热泵系统包括一个与外界环境进行热交换的室外机，该室外机包括风机、第一热交换器、压缩机和膨胀阀等。复合式水力模块机组中具有第二热交换器，其中第一热交换器、压缩机、第二热交换器、膨胀阀通过管路依次循环连接，管路内流通有冷媒。热泵系统工作时，风机将空气吸进室外机内，第一热交换器中的冷媒吸收空气中的热量，使得周围环境的温度降低，且冷媒由低温低压的气体变成高温低压的气体；接着通过压缩机对该高温气体进行压缩，使得冷媒形成高温高压的液体；进而该高温高压液体通过复合式水力模块机组中第二热交换器时进行散热，使得周围环境的温度升高，且冷媒变成了低温高压的液体；低温高压的液体通过膨胀阀变为低温低压的气体，进而再次循环流向第一热交换器，如此完成了热泵系统工作时冷媒的循环过程。

另外，在上述的第二热交换器中，第二热交换器具有两个进口和两个出口，其中一组相互连通的进口和出口之间供冷媒通过，另一组相互连通的进口和出口之间供水介质通过。当冷媒介质在第二热交换器进行散热时，第二热交换器将热量传递至水管路，实现水温上升的效果。通过第二热交换器中水管内的水与热泵系统中的水箱内的水通过管路循环流通，进而使得水通过第二热交换器进行换热后进入水箱内，进而再通过水箱对热泵系统的末端进行供热。其中，热泵系统的末端可以是地板采暖盘管或者用户生活用水管等。

在本发明实施例中，如图1和图2所示，该复合式水力模块机组包括壳体600、安装于壳体600内的水力模块100、储能水箱200和辅助热源模块，储能水箱200和辅助热源模块均通过管路与水力模块100连通。

水力模块100用于地源热泵、空气源热泵、风冷模块等中央空调水系统冷媒水、冷却水、卫生热水循环输送。水力模块100中最主要的组成部分为管路、水泵和控制元件，水力模块100可根据末端的需求控制水泵的运行频率。当然，水力模块100还具有阀组、自动补水、安全组件、旁通组件、系统清洗排污组件等配件。由于水力模块100由各个与其他模块连接的水管，为了保证水管内的水具有较好的流通效果，水管不能放置于温度过低的环境中。本发明技术方案中将水力模块100安装于壳体600内，使得壳体600对水力模块100具有一定的御寒功能。另外，用户可以选择将壳体600置于室内，从而进一步对水力模块100进行御寒。

当传统的热泵系统在温度较低的环境中制热效果较差时，辅助热源模块的增设，可以辅助对储能水箱200内的水进行进一步加热，从而使得水箱内的水达到较合适的水温，进而实现较好的采暖效果。辅助热源模块的热源可以是更加节能环保的热源，例如可以为燃气或者太阳能等热源。具体地，辅助热源模块通过管路与储能水箱200连通，使得储能水箱200内的水在通过辅助热源模块时与辅助热源模块中的热源进行热交换，从而达到水温上升的效果，实现在传统热泵系统基础上提升储能水箱200水温的效果，还在一定程度上提高了机组的能效。可以理解的是，本发明技术方案中，当环境温度足以使得热泵机组对储能水箱200提供足够的热量时，可以将辅助热源模块设定为关闭模式；当环境温度过低而导致传统的热泵机组不足以对储能水箱200提供足够多的热量时，可以将辅助热源模块设定为开启模式，以便对储能水箱200内的水辅助加热而达到预设的水温。

本发明技术方案通过将水力模块100、储能水箱200和辅助热源模块均安装于壳体600内，使得通过管路与其他部分连接的水力模块100可以放置于室内，从而抵御外界一部分的寒冷。另外，辅助热源对于低温环境下热泵机组的供热起到辅助作用，从而使得储能水箱200的水温在辅助热源的作用下得以提高，实现较好的采暖效果，提高了机组的能效。

考虑到各模块于壳体600内的合理设置，本发明技术方案中，在水平方向上，壳体600分设有第一容纳腔和第二容纳腔，第一容纳腔在竖直方向分设有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域的空间均小于第二容纳腔的空间；辅助热源模块和水力模块100分别安装于第一区域和第二区域，储能水箱200安装于第二容纳腔。

通过将壳体600沿水平方向分设有第一容纳腔和第二容纳腔，辅助热源和水力模块100分别安装于第一容纳腔的第一区域和第二区域，储能水箱200安装于第二容纳腔，第一区域和第二区域的空间均小于第二容纳腔的空间，则储能水箱200可具有与安装空间大小适配的体积，从而使得储能水箱200能够盛装较多的水，从而实现较好的保温效果。进一步地，为了减小复合式水力模块机组的占用面积，壳体600可为柱状结构，例如壳体600可为棱柱或圆柱。

可以理解的是，壳体600沿水平方向分设的第一容纳腔和第二容纳腔可以具体沿前后方向分设，也可以沿左右方向分设。以保证储能水箱200能够沿竖直方向延伸，进而保证储能水箱200与水力模块100之间在水平方向进行连接，从而具有较好的连通效果，保证水流具有较好的循环效果。为了方便维修一些管路或者水力模块的一些部件，本实施例中优选第一容纳腔和第二容纳腔沿壳体的前后方向分设，且安装有储能水箱200的第二容纳腔位于第一容纳腔的后侧。

请继续参照图1，本发明技术方案中，水力模块100包括换热器110，换热器110通过管路与储能水箱200连通。

水力模块100中的换热器110包括两条管路，每条管路分别具有一个进口和一个出口，其中一条管路中供冷媒循环流通，另一条管路中供水循环流通。其中冷媒在经过该换热器110时放热，从而该换热器110将冷媒释放的热量传递至供水循环流通的管路，进而传递至循环流动的水中；通过该换热器110流动的水进入储能水箱200，使得储能水箱200的水的温度得以提升，进而储能水箱200的水再对热泵系统的末端进行供热。

进一步地，水力模块100还包括驱动水泵130，驱动水泵130可安装于换热器110与储能水箱200之间，用以实现换热器110与储能水箱200之间的水循环效果。驱动水泵130还可安装于辅助热源模块与储能水箱200之间，用以实现辅助热源模块与储能水箱200之间的水循环效果。

综合考虑环境对储能水箱200内的水温影响以及能效提高的问题，辅助热源模块为燃气炉模块300，燃气炉模块300位于水力模块100的上方。

当传统的热泵机组对储能水箱200的水的升温受环境影响而升温度数有限时，辅助热源模块可以对储能水箱200内的水再次进行加温处理，从而保证储能水箱200内的水恒定在较好的采暖温度范围内。对于一些燃气资源丰富的地区，辅助热源模块采用燃气炉模块300可以大大降低能耗。进一步地，燃气炉模块300位于水力模块100的上方，便于对燃气炉中燃气燃烧后的废气进行排放。

请结合参照图1、图3和图4，为了便于燃气燃烧后的废气排放，燃气炉模块300包括燃烧室310和与燃烧室310连通的排烟管320；壳体600还具有顶盖640，顶盖640具有与排烟管320连通的排烟口。

燃气炉的燃烧室310能够使得燃气燃烧后具有较高的热量，从而当水管通过该燃烧室310时，燃气的热量传递至水管内的水，保证通入储水箱内的水具有较高的温度。燃气燃烧时产生废气，通过排烟管320与壳体600顶盖640的排烟口连通，使得燃气炉模块300产生的废气能够通过排烟口排出。

进一步地，燃气炉部分还包括控制器330，控制器330靠近燃烧炉设置，并用以控制燃烧炉内的燃烧温度或燃烧火力。

当然，本发明技术方案中辅助热源模块还可以是太阳能模块，同时储能水箱200上还设置有与太阳能模块连接的接口。

将辅助热源模块设置为太阳能模块，同样可以提高对水加热的能效，同时太阳能模块作为辅助热源模块时还具有环保效果。可以理解的是，太阳能模块适用于太阳能资源较丰富的地区，且太阳能的成本相较于其他热源的成本更加低廉。太阳能模块与储能水箱200的接口连接，使得储能水箱200内温度较低的水在流过太阳能模块时，太阳能模块接收的太阳能直接对流通此处的水进行升温处理，该处的水升温后又流向储能水箱200内，如此往复循环实现了对储能水箱200进行升温的效果。

本实施例中，请参照图2至图4，壳体600包括前面板610、背板630和侧板620，前面板610和背板630均与侧板620固定连接；储能水箱200固定连接于背板630。

通过将储能水箱200固定连接于背板630，使得储能水箱200具有稳固的安装效果。尤其是为了减少占用面积而将壳体600采用高度较高的柱状结构时，储能水箱200对应第一容纳腔的体积设置，则储能水箱200的高度也比较高，通过储能水箱200固定连接于背板630，使得储能水箱200能稳定地安装于壳体600内。例如储能水箱200与背板630可以螺钉连接、铆接、焊接或者储能水箱200与背板630为一体结构等，均可实现储能水箱200与背板630的固定连接效果。当然，在其他实施例中，储能水箱200也可与侧板620或者前面板610固定连接。

具体地，储能水箱200的外壁固定连接有螺母，背板630对应开设有连接孔，背板630通过螺栓穿设连接孔并与螺母螺旋连接。

通过在储能水箱200外壁固定连接有螺母，背板630对应开设有连接孔，则螺栓穿过连接孔并与螺母螺旋连接时可以实现背板630与储能水箱200的固定连接效果。本实施例中将螺母固定连接于储能水箱200的外壁，而将连接孔开设于背板630，一方面可以避免储能水箱200上开设连接孔而导致储能水箱200漏水，另一方面还可以避免储能水箱200内的水被污染。

请参照图1或图3，为了便于控制水温或水流速度等条件，前面板610设置有手操器500，水力模块100还包括电控盒120，手操器500与电控盒120电连接。

手操器500与电控盒120电连接，使得用户可通过操控手操器500实现对内部水力模块100机组的调控效果。另外本实施例中将手操器500设置于前面板610，更加便于用户对内部模块的操控。

进一步地，考虑到使用的安全性和稳定性，手操器500与前面板610密封连接，电控盒120的盒体为密封结构。

通过将电控盒120的盒体设置为密封结构，可以保护电控盒120内的线路不受外界的干扰，防止储能水箱200的水或者水力模块100中管路的水发生泄漏而进入电控盒120内造成用电安全隐患，或者防止电控盒120内进入尘土和杂物而影响产品的使用效果。手操器500与前面板610密封连接，可以保证手操器500使用的稳定性，避免灰尘或水滴进入手操器500内而造成手操器500操控失灵的情况出现。具体地，手操器500与前面板610的连接处可以采用密封条进行密封。电控盒120的盒体可采用焊接或一体结构等方式以保证其密封性。

进一步地，请参照图3或图4，壳体600的底部设置有接水盘400，接水盘400具有排水口410。

壳体600的底部设置接水盘400，且接水盘400上具有排水口410，使得换热器110产生的冷凝水可集中收集到接水盘400中，并通过排水口410排出，避免冷凝水长时间积累造成接水盘400腐蚀和滋生霉菌。

考虑到不同房间可能会具有不同的安装位置，请参照图5所示，排水口410至少设置有两个，且至少两个排水口410开设于接水盘400的不同侧，即至少两个排水口410具有不同的开口朝向。

通过至少设置两个不同朝向的排水口410，使得对于不同的安装环境均能安装该复合式水力模块机组，并具有良好的排水效果。为了进一步具有较好的排水效果，排水口410处还设置有排水嘴。排水嘴的设置便于用户将软水管接在排水嘴上，进而将接水盘400内的水通过接在排水嘴上的软水管排至壳体600外部。

基于上述排水口410至少具有两个的情况，本实施例中，排水嘴处还设置有与排水嘴适配的塞头。

当排水口410具有若干个时，有的排水口410不需要对接水盘400的水进行排放。为了防止有些排水口410的排水现象，本实施例中排水嘴处设置的塞头可以堵塞水通过不应该排水的排水口410，进而使得接水盘400内的水通过其他需要排水的排水口410进行排放。

可以理解的是，当该复合式水力模块机组处于未开机状态时，用户可以将所有的排水口410用塞头堵住，以防止异物堵塞排水口410。当复合式水力模块机组安装好之后并处于开机状态时，再将需要打开的排水口410处的塞头拔掉。

请再次参照图1，本发明技术方案中，储能水箱200上还设置有电辅热装置210。

电辅热装置210也可以对储能水箱200内的水进行加热。当热泵机组对储能水箱200内的水的升温效果不够但与预设水温相差较小时，可以采用电辅热装置210对储能水箱200内的水进行加热。电辅热装置210对水进行加热时不受外界条件的影响并且具有环保效果，以避免出现燃气炉模块300辅助加热时产生的噪声和废气；或者避免像太阳能模块辅助加热时受天气条件的影响。具体地，电辅热装置210设置在储能水箱200靠近电控盒120的一侧，以便于电控盒120对电辅热装置210的控制，防止电控盒120与电辅热装置210之间连线过长。

本发明还提出一种热泵系统，该热泵系统包括热泵室外机和复合式水力模块机组，该复合式水力模块机组的具体结构参照上述实施例，由于本热泵系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，热泵室外机内包括热交换器、压缩机，热交换器中的冷媒吸收外界环境的热量，并通过压缩机的压缩进入复合式水力模块机组中的换热器110，在该换热器110中冷媒散热，实现与外界环境的热交换作用。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种复合式水力模块机组，其特征在于，包括：

壳体；

水力模块，所述水力模块安装于所述壳体内；

储能水箱，所述储能水箱安装于所述壳体内，并通过管路与所述水力模块连通；及

辅助热源模块，所述辅助热源模块安装于壳体内，并通过管路与所述储能水箱连通。

2.如权利要求1所述的复合式水力模块机组，其特征在于，在水平方向上，所述壳体分设有第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔在竖直方向分设有第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域的空间均小于所述第二容纳腔的空间；所述辅助热源模块和所述水力模块分别安装于所述第一区域和所述第二区域，所述储能水箱安装于所述第二容纳腔。

3.如权利要求2所述的复合式水力模块机组，其特征在于，所述壳体包括前面板、背板和侧板，所述前面板和所述背板均与所述侧板固定连接；所述储能水箱固定连接于所述背板。

4.如权利要求3所述的复合式水力模块机组，其特征在于，所述储能水箱的外壁固定连接有螺母，所述背板对应开设有连接孔，所述背板通过螺栓穿设所述连接孔并与所述螺母螺旋连接。

5.如权利要求3所述的复合式水力模块机组，其特征在于，所述前面板设置有手操器，所述水力模块还包括电控盒，所述手操器与所述电控盒电连接。

6.如权利要求5所述的复合式水力模块机组，其特征在于，所述手操器与所述前面板密封连接，所述电控盒的盒体为密封结构。

7.如权利要求2所述的复合式水力模块机组，其特征在于，所述水力模块包括换热器，所述换热器通过管路与所述储能水箱连通。

8.如权利要求2所述的复合式水力模块机组，其特征在于，所述辅助热源模块为燃气炉模块，所述燃气炉模块位于所述水力模块的上方。

9.如权利要求8所述的复合式水力模块机组，其特征在于，所述水力模块还包括水泵，所述水泵位于所述储能水箱和所述燃气炉模块连接的管路上。

10.如权利要求8所述的复合式水力模块机组，其特征在于，所述燃气炉模块包括燃烧室和与所述燃烧室连通的排烟管；所述壳体还具有顶盖，所述顶盖具有与所述排烟管连通的排烟口。

11.如权利要求1所述的复合式水力模块机组，其特征在于，所述壳体的底部设置有接水盘，所述接水盘至少设置有两个有排水口，且至少两个所述排水口开设于所述接水盘的不同侧。

12.一种热泵系统，其特征在于，包括热泵室外机和如权利要求1至11中任意一项所述的复合式水力模块机组。