CN109099609A - 热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热泵机组，热泵机组包括压缩机、第一换热单元、第二换热单元以及辅助换热单元，压缩机、第一换热单元以及第二换热单元通过管道连通共同形成主回路，第一换热单元的制冷剂容量大于第二换热单元的制冷剂容量；其中，第一换热单元包括出水管，辅助换热单元设于压缩机的进气端，主回路与出水管通过辅助换热单元热交换。上述热泵机组，主回路与出水管通过辅助换热单元热交换，从而利用通过出水管排出的热水与液态的换热介质进行换热，使换热介质吸热蒸发形成气态的换热介质，从而避免液态的换热介质进入压缩机内而导致压缩机带液运行造成自身损坏，并且提高进入压缩机的制冷介质的过热度。

Description

热泵机组

技术领域

本发明涉及热能工程热泵技术领域，特别是涉及一种热泵机组。

背景技术

在热泵风冷冷水机组中，通常设置有满液式壳管换热器与翅片换热器作为机组的冷凝器与蒸发器。由于满液式壳管换热器中的换热管基本浸泡于液态制冷介质中，换热管内的水与液态制冷介质进行热交换，因此满液式壳管换热器内存在大量的液态制冷介质，满液式壳管换热器的制冷介质的容量大于翅片管式换热器的制冷介容量。

因此，当机组制热运行时，由于液态制冷介质的循环量较小，因此多余的制冷介质在翅片管式换热器中不能完全蒸发，从而导致液态制冷介质回到压缩机。而由于液体无法压缩，因此当液态的换热介质进入热泵系统的压缩机后，容易引起热泵系统带液运行，造成压缩机的异常冲击事故，使压缩机遭受永久损坏。

发明内容

基于此，有必要针对管路中的多余液态制冷剂进入压缩机造成压缩机损坏的问题，提供一种可避免液态制冷剂进入压缩机的热泵机组。

一种热泵机组，所述热泵机组包括压缩机、第一换热单元、第二换热单元以及辅助换热单元，所述压缩机、所述第一换热单元以及所述第二换热单元通过管道连通共同形成主回路，所述第一换热单元的制冷剂容量大于所述第二换热单元的制冷剂容量；

其中，所述第一换热单元包括出水管，所述辅助换热单元设于所述压缩机的进气端，所述主回路与所述出水管通过所述辅助换热单元热交换。

上述热泵机组，主回路与出水管通过辅助换热单元热交换，从而利用通过出水管排出的热水与液态的换热介质进行换热，使换热介质吸热蒸发形成气态的换热介质，从而避免液态的换热介质进入压缩机内而导致压缩机带液运行造成自身损坏，并且提高进入压缩机的制冷介质的过热度。

在其中一个实施例中，所述辅助换热单元包括可进行热交换的水流通道与换热介质通道，所述水流通道通过管道连通所述出水管，所述换热介质通道设于所述主回路。

在其中一个实施例中，所述出水管开设有出水口与进水口，所述出水口连通所述水流通道的进口端，所述进水口连通所述水流通道的出口端。

在其中一个实施例中，所述出水管与所述水流通道之间设有控制元件，所述控制元件用于控制所述辅助换热回路的通断；

当所述热泵机组处于制冷运行状态时，所述控制元件呈关闭状态，所述出水管与所述水流通道断开；

当所述热泵机组处于制热运行状态时，所述控制元件呈开启状态，所述出水管与所述水流通道连通。

在其中一个实施例中，所述壳管换热器的所述出水管设有温度传感单元；

当所述热泵机组处于制热运行状态，且所述温度传感单元获取所述出水口的出水温度大于预设出水温度时，所述控制元件呈开启状态，所述出水管与所述水流通道连通。

在其中一个实施例中，所述水流通道中的水流的流动方向与所述换热介质通道中的换热介质的流动方向相反。

在其中一个实施例中，所述辅助换热单元为板式换热器。

在其中一个实施例中，所述第一换热单元为满液式壳管换热器。

在其中一个实施例中，所述第二换热单元为翅片换热器。

在其中一个实施例中，所述热泵机组还包括汽液分离器，所述汽液分离器安装于所述压缩机与所述辅助换热单元之间。

附图说明

图1为本发明的一实施例的热泵机组的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明的实施例的一种热泵机组100，主要包括压缩机10、油分离器20、四通阀30、第一换热单元40、干燥过滤器50、节流元件、第二换热单元70、汽液分离器80，上述结构通过管道依次连通形成主回路，以实现制冷或制热功能。

具体地，压缩机10包括换热介质流出的排气口与换热介质进入的吸气口，四通阀30包括可选择地相互连通的第一阀口、第二阀口、第三阀口以及第四阀口。压缩机10的排气口通过管道连接于油分离器20的进口端，油分离器20的出口端通过管道连通四通阀30的第一阀口。四通阀30的第二阀口通过管道连通第一换热单元40，四通阀30的第三阀口通过管道连通汽液分离器80的进口端，四通阀30的第四阀口通过管道连通第二换热单元70。

当压缩机10进行制热循环时，压缩机10的排气口、四通阀30的第一阀口、四通阀30的第二阀口、第一换热单元40、干燥过滤器50、第二换热单元70、汽液分离器80、以及压缩机10的吸气口依次连通。

压缩机10将低温低压的换热介质压缩成高温高压的气态换热介质，掺杂有压缩机10内润滑油的换热介质进入油分离器20，油分离器20将润滑油从换热介质中分离，分离出润滑油的高温高压的气态换热介质进入第一换热单元40，高温高压的气态换热介质在第一换热单元40中放热以加热第一换热单元40中的水，气态换热介质则转变为高温高压的液态换热介质。

之后，液态的换热介质通过干燥过滤器50的干燥过滤及节流元器件的节流降压，形成低温低压的液态制冷介质。液态制冷介质进入第二换热单元70，在第二换热单元70内吸收空气中的热量，蒸发为低压过热的气态换热介质，气态的换热介质进入汽液分离器80，汽液分离器80分离气态的换热介质中未蒸发完全的液态的换热介质，分离后的气态换热介质重新回到压缩机10的吸气口，完成一次制热循环。可以理解，上述制热过程不断循环，从而使热泵机组100持续进行制热工作。

而在上述热泵机组100中，第一换热单元40为满液式壳管换热器，第二换热单元70为翅片换热器，第一换热单元40的换热介质容量大于第二换热单元70的换热介质容量。当该热泵机组100运行制热模式时，换热介质的循环量较小，主回路中从而存在多余的换热介质，多余的换热介质在换热介质容量较小的第二换热单元70中难以完全蒸发，而且汽液分离器80在此情况下可能无法将液态的换热介质完全分离，从而将导致液态的换热介质掺杂在气态的换热介质中，通过吸气口回到压缩机10中。由于液体难以压缩，因此液态的换热介质进入压缩机10将引起压缩机10带液运行，无法压缩的液态的换热介质造成液击现象，导致压缩机10容易损坏，并出现回油不良等问题，严重影响了热泵机组100的工作稳定性与使用寿命。

针对上述问题，本发明的热泵机组100包括辅助换热单元90，该辅助换热单元90用于将从第二换热单元70进入管道中的换热介质进一步蒸发成气态，避免压缩机10带液运行造成自身损坏，同时提高压缩机10的吸气口的制冷介质的过热度，提高热泵机组100的工作效率。

具体地，第一换热单元40包括第一换热单元主体41及连接于第一换热单元主体41的出水管43与进水管45，外界的供水装置中的水通过进水管45进入第一换热单元主体41内，进入第一换热单元主体41的水在第一换热单元主体41内吸收换热介质的热量升温，升温后的水通过出水管43流出第一换热单元主体41。辅助换热单元90设于压缩机10的进气端，主回路与出水管43通过辅助换热单元90热交换，从而利用通过出水管43排出的热水与液态的换热介质进行换热，液态的换热介质吸收热水中的热量蒸发形成气态的换热介质，从而避免液态的换热介质进入压缩机10内。

在一实施例中，辅助换热单元90为板式换热器，包括可进行热交换的水流通道与换热介质通道。出水管43开设有出水口与进水口，出水口通过管道连通水流通道的进口端，进水口通过管道连通水流通道的出口端。换热介质通道设于主回路，因此流经主回路的换热介质也经过换热介质通道。如此，出水管43中的一部分具有一定温度的热水通过出水口流入辅助换热单元90中，与辅助换热单元90中的换热介质进行热交换，然后通过进水口回到出水管43内，液态的换热介质从热水中吸收热量后蒸发，同时气态的换热介质进一步吸收热水中的热量而提升过热度。

进一步地在一实施例中，出水管43与水流通道之间设有控制元件92，控制元件92用于控制出水管43与水流通道之间的通断。当热泵机组100处于制冷运行状态时，换热介质的循环量较小，因此不存在液态换热介质进入压缩机10的问题，此时控制元件92呈关闭状态，出水管43与水流通道断开，换热介质通过辅助换热单元90时不发生热量交换。当热泵机组100处于制热运行状态时，换热介质的循环量较大，控制元件92呈开启状态，出水管43与水流通道连通，出水管43中的热水进入水流通道中与换热介质通道中的换热介质换热。具体在一实施例中，控制元件92为球阀。可以理解，控制元件92的具体结构不限于此，可根据需要设置。

进一步地在一实施例中，壳管换热器的出水管43设有用于检测水温的温度传感单元。当热泵机组100处于制热运行状态，且温度传感单元获取出水口的出水温度大于或等于预设出水温度时，此时出水管43中的水可为热交换提供足够的热量，控制元件92呈开启状态，出水管43与水流通道连通。而当温度传感单元获取出水口的出水温度小于预设出水温度时，此时出水管43中的水的温度较低，控制元件92呈关闭状态，避免影响第一换热单元40的热水供应。

在一实施例中，水流通道中的水流的流动方向与换热介质通道中的换热介质的流动方向相反，从而达到更好的换热效果。可以理解，在其它实施例中，水流通道中的水流的流动方向与换热介质通道中的换热介质的流动方向相同。

上述热泵机组100，当其处于制热模式时，由于气态的换热介质中掺杂的多余的液态的换热介质在进入压缩机10之前，可通过辅助换热单元90与第一换热单元40中的热水进行热量交换，因此可避免多余的液态的换热介质进入压缩机10中导致压缩机10损坏，提升了压缩机10的运行可靠性，延长了压缩机10的使用寿命，同时提升气态的换热介质的过热度，提高了热泵机组100的运行效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种热泵机组(100)，其特征在于，所述热泵机组(100)包括压缩机(10)、第一换热单元(40)、第二换热单元(70)以及辅助换热单元(90)，所述压缩机(10)、所述第一换热单元(40)以及所述第二换热单元(70)通过管道依次连通形成主回路，所述第一换热单元(40)的制冷剂容量大于所述第二换热单元(70)的制冷剂容量；

其中，所述第一换热单元(40)包括出水管(43)，所述辅助换热单元(90)设于所述压缩机(10)的进气端，所述主回路与所述出水管(43)通过所述辅助换热单元(90)热交换。

2.根据权利要求1所述的热泵机组(100)，其特征在于，所述辅助换热单元(90)包括可进行热交换的水流通道与换热介质通道，所述水流通道通过管道连通所述出水管(43)，所述换热介质通道设于所述主回路。

3.根据权利要求2所述的热泵机组(100)，其特征在于，所述出水管(43)开设有出水口与进水口，所述出水口连通所述水流通道的进口端，所述进水口连通所述水流通道的出口端。

4.根据权利要求2所述的热泵机组(100)，其特征在于，所述出水管(43)与所述水流通道之间设有控制元件，所述控制元件用于控制所述辅助换热回路的通断；

当所述热泵机组(100)处于制冷运行状态时，所述控制元件呈关闭状态，所述出水管(43)与所述水流通道断开；

当所述热泵机组(100)处于制热运行状态时，所述控制元件呈开启状态，所述出水管(43)与所述水流通道连通。

5.根据权利要求4所述的热泵机组(100)，其特征在于，所述壳管换热器的所述出水管(43)设有温度传感单元；

当所述热泵机组(100)处于制热运行状态，且所述温度传感单元获取所述出水口的出水温度大于或等于预设出水温度时，所述控制元件呈开启状态，所述出水管(43)与所述水流通道连通。

6.根据权利要求1所述的热泵机组(100)，其特征在于，所述水流通道中的水流的流动方向与所述换热介质通道中的换热介质的流动方向相反。

7.根据权利要求1所述的热泵机组(100)，其特征在于，所述辅助换热单元(70)为板式换热器。

8.根据权利要求1所述的热泵机组(100)，其特征在于，所述第一换热单元(40)为满液式壳管换热器。

9.根据权利要求1所述的热泵机组(100)，其特征在于，所述第二换热单元(70)为翅片换热器。

10.根据权利要求1所述的热泵机组(100)，其特征在于，所述热泵机组(100)还包括汽液分离器(80)，所述汽液分离器(80)安装于所述压缩机(10)与所述辅助换热单元(70)之间。