CN109210822A - 一种复合能源热泵机组及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热泵机组领域，具体而言，涉及一种复合能源热泵机组及系统。一种复合能源热泵机组，包括冷暖循环系统、模块炉系统、末端回水管道及末端进水管道。冷暖循环系统用于进行制冷循环或是制热循环。末端回水管道具有第一端以及第二端；第一端连接于冷暖循环系统；第二端连接于模块炉系统。末端进水管道具有第三端以及第四端；第三端连接于冷暖循环系统；第四端连接于模块炉系统。在末端回水管道靠近第一端以及第二端处分别设置有第一阀门和第二阀门；在末端进水管道靠近第三端以及第四端处分别设置有第三阀门和第四阀门。该系统不需添加防冻液，能够降低相关运行费用，并且机组运行稳定可靠。

Description

一种复合能源热泵机组及系统

技术领域

本发明涉及热泵机组领域，具体而言，涉及一种复合能源热泵机组及系统。

背景技术

目前市场上的蒸发冷却式热泵机组在冬季制热受环境温度影响大。温度较低时，蒸发式冷凝器表面极易结冰，制热效果很差，运行不稳定。目前的解决方案是添加防冻液，由于防冻液属于化学物品，对一般的客户来说，购买是很大的问题。同时防冻液具有一定的挥发性，需要每年对防冻液进行补充，在浓度的控制上也是一大难题。即使机组添加了防冻液，机组的蒸发式冷凝器也会有结冰的情况，影响机组的稳定运行，所以客户在购买热泵机组以后，还要单独投资热水设备，增加初投资。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合能源热泵机组，该复合能源热泵机组不需添加防冻液，并且能够降低相关运行费用。同时机组运行稳定可靠，功耗小，能效高，节能环保。

本发明的实施例是这样实现的：

一种复合能源热泵机组，包括冷暖循环系统、模块炉系统、末端回水管道及末端进水管道；

冷暖循环系统用于进行制冷循环或是制热循环；

末端回水管道具有第一端以及第二端；第一端连接于冷暖循环系统；第二端连接于模块炉系统；

末端进水管道具有第三端以及第四端；第三端连接于冷暖循环系统；第四端连接于模块炉系统；

在末端回水管道靠近第一端以及第二端处分别设置有第一阀门和第二阀门；在末端进水管道靠近第三端以及第四端处分别设置有第三阀门和第四阀门；

当复合能源热泵机组进行制冷时，冷暖循环系统进行制冷循环，第一阀门和第三阀门处于开启状态，第二阀门及第四阀门处于关闭状态，模块炉系统停止运行；

当复合能源热泵机组进行制热，并且环境温度大于或等于预设温度时，冷暖循环系统进行制热循环，第一阀门和第三阀门处于开启状态，第二阀门及第四阀门处于关闭状态，模块炉系统停止运行；

当复合能源热泵机组进行制热，并且环境温度小于预设温度时，冷暖循环系统停止运行，第一阀门和第三阀门处于关闭状态，第二阀门及第四阀门处于开启状态，模块炉系统运行。

在本发明的一种实施例中：

模块炉系统包括采暖换热器和模块炉；采暖换热器的出口与模块炉的进口相连，模块炉的出口与采暖换热器的进口相连。

在本发明的一种实施例中：

模块炉设置有燃气进口。

在本发明的一种实施例中：

模块炉系统还包括循环水泵；循环水泵设置于采暖换热器和模块炉之间；采暖换热器的出口与循环水泵的进口相连，循环水泵的进口与模块炉的进口相连。

在本发明的一种实施例中：

冷暖循环系统包括连接压缩机、油分离器、第一换热器、第二换热器以及气液分离器的管路系统；

并形成制冷剂依次流经压缩机、油分离器、第一换热器、第二换热器以及气液分离器的制冷循环管路；

以及制冷剂依次流经压缩机、油分离器、第二换热器、第一换热器蒸发器以及气液分离器的制电制热循环管路。

在本发明的一种实施例中：

管路系统包括第一管路、第二管路以及四通阀；

第一管路依次连通气液分离器、压缩机及油分离器；

第二管路连通第一换热器及第二换热器；

四通阀的两个接口分别与第一管路的两端连通，四通阀的另外两个接口分别与第一换热器及第二换热器连通。

在本发明的一种实施例中：

第二管路包括循环管路、第一子管路及第二子管路；

循环管路与第一换热器、第一子管路及第二子管路连通；

第一子管路单向导通循环管路及第二换热器，第二子管路单向导通第二换热器及循环管路，以形成制冷剂由第一换热器向第二换热器单向流动的通道，及形成制冷剂由第二换热器向第一换热器单向流动的通道。

在本发明的一种实施例中：

在第二子管路上还设置有储液器。

在本发明的一种实施例中：

在循环管路上还设置有膨胀阀。

一种复合能源热泵系统，其采用了上述的复合能源热泵机组；模块炉系统与外供气系统连接；

当复合能源热泵机组进行制冷时，冷暖循环系统进行制冷循环，第一阀门和第三阀门处于开启状态，第二阀门及第四阀门处于关闭状态，模块炉系统停止运行；

当复合能源热泵机组进行制热，并且环境温度大于或等于预设温度时，冷暖循环系统进行制热循环，第一阀门和第三阀门处于开启状态，第二阀门及第四阀门处于关闭状态，模块炉系统停止运行；

当复合能源热泵机组进行制热，并且环境温度小于预设温度时，冷暖循环系统停止运行，第一阀门和第三阀门处于关闭状态，第二阀门及第四阀门处于开启状态，模块炉系统运行。

本发明的技术方案至少具有如下有益效果：

本发明提供的复合能源热泵机组不需添加防冻液，并且能够降低相关运行费用。同时机组运行稳定可靠，功耗小，能效高，节能环保。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中复合能源热泵机组的结构示意图；

图2为本发明实施例中末端回水管道的结构示意图；

图3为本发明实施例中模块炉系统的结构示意图；

图4为本发明实施例中冷暖循环系统的结构示意图；

图5为本发明实施例中四通阀的结构示意图。

图标：200-复合能源热泵机组；210-冷暖循环系统；220-模块炉系统；230-末端回水管道；231-第一端；232-第二端；240-末端进水管道；241-第三端；242-第四端；233-第一阀门；234-第二阀门；243-第三阀门；244-第四阀门；221-采暖换热器；222-模块炉；223-燃气进口；224-循环水泵；211-压缩机；212-油分离器；213-第一换热器；214-第二换热器；215-气液分离器；260-管路系统；261-第一管路；262-第二管路；263-四通阀；2621-循环管路；2622-第一子管路；2623-第二子管路；216-储液器；217-膨胀阀；2631-第一接口；2632-第二接口；2633-第三接口；2634-第四接口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施方式的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参考图1，图1示出了实施例中提供的复合能源热泵机组200的具体结构。

从图1中可以看出，该复合能源热泵机组200，包括冷暖循环系统210、模块炉系统220、末端回水管道230及末端进水管道240。

其中，冷暖循环系统210可以用于进行制冷循环或是制热循环；模块炉系统220可以用于进行制热循环。

与此同时，请参照图2，末端回水管道230具有第一端231以及第二端232；第一端231连接于冷暖循环系统210；第二端232连接于模块炉系统220；末端进水管道240具有第三端241以及第四端242；第三端241连接于冷暖循环系统210；第四端242连接于模块炉系统220。并且在末端回水管道230靠近第一端231以及第二端232处分别设置有第一阀门233和第二阀门234；在末端进水管道240靠近第三端241以及第四端242处分别设置有第三阀门243和第四阀门244。

由此，当复合能源热泵机组200进行制冷时，冷暖循环系统210进行制冷循环，第一阀门233和第三阀门243处于开启状态，第二阀门234及第四阀门244处于关闭状态，模块炉系统220停止运行；

当复合能源热泵机组200进行制热，并且环境温度大于或等于预设温度时，冷暖循环系统210进行制热循环，第一阀门233和第三阀门243处于开启状态，第二阀门234及第四阀门244处于关闭状态，模块炉系统220停止运行；

当复合能源热泵机组200进行制热，并且环境温度小于预设温度时，冷暖循环系统210停止运行，第一阀门233和第三阀门243处于关闭状态，第二阀门234及第四阀门244处于开启状态，模块炉系统220运行。

需要说明的是，请参照图3，模块炉222上设置有燃气进口223。从而能够对模块炉222提供燃料，为后续的制热循环提供有利的保障。模块炉系统220包括采暖换热器221和模块炉222；采暖换热器221的出口与模块炉222的进口相连，模块炉222的出口与采暖换热器221的进口相连。模块炉系统220还包括循环水泵224；循环水泵224设置于采暖换热器221和模块炉222之间；采暖换热器221的出口与循环水泵224的进口相连，循环水泵224的进口与模块炉222的进口相连。模块炉系统220是这样运行的：燃气进入模块炉222燃烧加热炉内循环水，炉内循环水经过采暖换热器221释放热量，变成低温水后经过循环水泵224再进入模块炉222进行加热，实现制热循环。

请参照图4，冷暖循环系统210包括连接压缩机211、油分离器212、第一换热器213、第二换热器214以及气液分离器215的管路系统260；并形成制冷剂依次流经压缩机211、油分离器212、第一换热器213、第二换热器214以及气液分离器215的制冷循环管路2621；以及制冷剂依次流经压缩机211、油分离器212、第二换热器214、第一换热器213蒸发器以及气液分离器215的制电制热循环管路2621。需要说明的是，第一换热器213及第二换热器214有多种的结构类型可供使用，在本实施例中，第一换热器213采用的是板管式换热器，第二换热器214采用的是管壳式换热器，而在本发明的其他实施例中，第一换热器213及第二换热器214还可以采用壳管式换热器、板管式换热器、列管式换热器、翅片式换热器、板式换热器及套管式换热器中的任意一种换热器结构。

管路系统260包括第一管路261、第二管路262以及四通阀263；第一管路261依次连通气液分离器215、压缩机211及油分离器212；第二管路262连通第一换热器213及第二换热器214；四通阀263的两个接口分别与第一管路261的两端连通，四通阀263的另外两个接口分别与第一换热器213及第二换热器214连通。

第二管路262包括循环管路2621、第一子管路2622及第二子管路2623；循环管路2621与第一换热器213、第一子管路2622及第二子管路2623连通；第一子管路2622单向导通循环管路2621及第二换热器214，第二子管路2623单向导通第二换热器214及循环管路2621，为使得第一子管路2622及第二子管路2623为单向导通，故在第一子管路2622及第二子管路2623上均设置有单向阀，从而第二管道能够形成制冷剂由第一换热器213向第二换热器214单向流动的通道，及形成制冷剂由第二换热器214向第一换热器213单向流动的通道。

在第二子管路2623上还设置有储液器216，储液器216是配装在空调蒸发器和压缩机211吸气管部位，是防止液体制冷剂流入压缩机211而产生液击的保护部件。在空调系统运转中，无法保证制冷剂能全部完全汽化；也就是从蒸发器出来的制冷剂会有液态的制冷剂进入储液器216内，由于没有汽化的液体制冷剂因本身比气体重，会直接落放储液器216筒底，汽化的制冷剂则由储液器216的出口进入压缩机211内，从而防止了压缩机211吸入液体制冷剂造成液击。储液器216部件在使用运转中，为避免管路中的杂质直接进入压缩机211内，所以在储液器216进气管到出气管之间会安装一滤网，防止了杂质进入压缩机211的可能。

在循环管路2621上还设置有膨胀阀217，膨胀阀217是制冷系统中的一个重要部件，一般安装于储液筒和蒸发器之间。膨胀阀217使中温高压的液体制冷剂通过其节流成为低温低压的湿蒸汽，然后制冷剂在蒸发器中吸收热量达到制冷效果，膨胀阀217通过蒸发器末端的过热度变化来控制阀门流量，防止出现蒸发器面积利用不足和敲缸现象。需要说明的是，膨胀阀217可以用节流孔板、毛细管等节流装置代替。

采用该复合能源热泵机组200，机组不再添加防冻液，能够降低相关运行费用；机组运行稳定可靠，提升使用的舒适度。并且该机组以及系统，功耗小，能效高，节能环保；一体化设计，结构紧凑，节省耗材。制冷循环系统部分，采用蒸发式冷凝器，节能、节水效果突出。机组特别适合寒冷地区、缺水的西北地区。

该复合能源热泵机组200在运行时具备以下工作状态：

工作状态1：

当复合能源热泵机组200进行制冷时：冷暖循环系统210进行制冷循环，第一阀门233和第三阀门243处于开启状态，第二阀门234及第四阀门244处于关闭状态，模块炉系统220停止运行；

制冷剂循环流程为：压缩机211排出的高温高压的气体在第一管路261上流动，并进入油分离器212，经过油分离器212的油气分离后，制冷剂由第一管路261进入四通阀263，并在进入四通阀263后，向第一换热器213中流动。

进入第一换热器213的制冷剂进行冷凝变成高温高压的液体，随后制冷剂从第一换热器213中流出并进入第二管路262中的循环管路2621，在经过循环管路2621上的膨胀阀217后，变成低温低压的液体，并在流过第一子管路2622后进入第二换热器214进行蒸发，并在蒸发后变成低温低压的气体，再进入第一管路261上的压缩机211，经过压缩机211变成高温高压的气体再次进入油分离器212，完成循环。

工作状态2：

当复合能源热泵机组200进行制热，并且环境温度大于或等于预设温度时，冷暖循环系统210进行制热循环，第一阀门233和第三阀门243处于开启状态，第二阀门234及第四阀门244处于关闭状态，模块炉系统220停止运行。

制冷剂循环流程为：压缩机211排出的高温高压的气体在第一管路261上流动，并进入油分离器212，经过油分离器212的油气分离后，制冷剂由第一管路261进入四通阀263，并在进入四通阀263后，向第二换热器214中流动。

进入第二换热器214的制冷剂进行蒸发，并在蒸发后变成低温低压的气体，再进入第二管路262上的第二子管路2623，并在经过循环管路2621后流入第一换热器213，进入第一换热器213的制冷剂进行冷凝变成高温高压的液体，随后在通过四通阀263后再进入第一管路261上的压缩机211，经过压缩机211变成高温高压的气体再次进入油分离器212，完成循环。

工作状态3：

当复合能源热泵机组200进行制热，并且环境温度小于预设温度时，冷暖循环系统210停止运行，第一阀门233和第三阀门243处于关闭状态，第二阀门234及第四阀门244处于开启状态，模块炉系统220运行。此时，燃气进入模块炉222燃烧加热炉内循环水，炉内循环水经过采暖换热器221释放热量，变成低温水后经过循环水泵224再进入模块炉222进行加热，实现制热循环。

需要说明的是，在上述工作过程当中，需要通过四通阀263、单向阀进行配合工作，具体的控制过程如下：

首先，请参照图5，四通阀263包括第一接口2631、第二接口2632、第三接口2633及第四接口2634，其中第一接口2631与第一管路261靠近油分离器212的一端连通，第二接口2632与连接第一换热器213的管路连通，第三管路与第一管路261靠近气液分离器215的一端连通，第四管路与连接第二换热器214的管路连通。

制冷时，电磁阀线圈不通电，第一管路261、四通阀263与第一换热器213连通，即第一接口2631与第二接口2632导通，第三接口2633与第四接口2634导通；第一子管路2622上的单向阀开启，第二子管路2623上的单向阀关闭启，使得第一子管路2622单向导通循环管路2621及第二换热器214，以形成制冷剂由第一换热器213向第二换热器214单向流动的通道。

制热时(冷暖循环系统210进行制热循环)，电磁阀线圈通电，第一管路261、四通阀263与连接第二换热器214的管路连通，即第一接口2631与第四接口2634导通，第二接口2632与第三接口2633导通；第二子管路2623上的单向阀开启，第一子管路2622上的单向阀关闭启，使得第二子管路2623单向导通第二换热器214及循环管路2621，以形成制冷剂由第二换热器214向第一换热器213单向流动的通道。需要说明的是：制冷剂只有在制热的时候经过储液器216。

基于上述的复合能源热泵机组200，本发明还提供了一种复合能源热泵系统，其采用了上述的复合能源热泵机组200，模块炉系统220与外供气系统连接；

当复合能源热泵系统进行制冷时，冷暖循环系统210进行制冷循环，第一阀门233和第三阀门243处于开启状态，第二阀门234及第四阀门244处于关闭状态，模块炉系统220停止运行；

当复合能源热泵系统进行制热，并且环境温度大于或等于预设温度时，冷暖循环系统210进行制热循环，第一阀门233和第三阀门243处于开启状态，第二阀门234及第四阀门244处于关闭状态，模块炉系统220停止运行；

当复合能源热泵系统进行制热，并且环境温度小于预设温度时，冷暖循环系统210停止运行，第一阀门233和第三阀门243处于关闭状态，第二阀门234及第四阀门244处于开启状态，模块炉系统220运行。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合能源热泵机组，其特征在于，包括：

冷暖循环系统，所述冷暖循环系统用于进行制冷循环或是制热循环；

模块炉系统；

末端回水管道；所述末端回水管道具有第一端以及第二端；所述第一端连接于所述冷暖循环系统；所述第二端连接于所述模块炉系统；以及

末端进水管道；所述末端进水管道具有第三端以及第四端；所述第三端连接于所述冷暖循环系统；所述第四端连接于所述模块炉系统；

在所述末端回水管道靠近所述第一端以及所述第二端处分别设置有第一阀门和第二阀门；在所述末端进水管道靠近所述第三端以及所述第四端处分别设置有第三阀门和第四阀门；

当所述复合能源热泵机组进行制冷时，所述冷暖循环系统进行制冷循环，所述第一阀门和所述第三阀门处于开启状态，所述第二阀门及所述第四阀门处于关闭状态，所述模块炉系统停止运行；

当所述复合能源热泵机组进行制热，并且环境温度大于或等于预设温度时，所述冷暖循环系统进行制热循环，所述第一阀门和所述第三阀门处于开启状态，所述第二阀门及所述第四阀门处于关闭状态，所述模块炉系统停止运行；

当所述复合能源热泵机组进行制热，并且环境温度小于所述预设温度时，所述冷暖循环系统停止运行，所述第一阀门和所述第三阀门处于关闭状态，所述第二阀门及所述第四阀门处于开启状态，所述模块炉系统运行。

2.根据权利要求1所述的复合能源热泵机组，其特征在于，

所述模块炉系统包括采暖换热器和模块炉；所述采暖换热器的出口与所述模块炉的进口相连，所述模块炉的出口与所述采暖换热器的进口相连。

3.根据权利要求2所述的复合能源热泵机组，其特征在于，

所述模块炉设置有燃气进口。

4.根据权利要求2所述的复合能源热泵机组，其特征在于，

所述模块炉系统还包括循环水泵；所述循环水泵设置于所述采暖换热器和所述模块炉之间；所述采暖换热器的出口与所述循环水泵的进口相连，所述循环水泵的进口与所述模块炉的进口相连。

5.根据权利要求1所述的复合能源热泵机组，其特征在于，

所述冷暖循环系统包括连接压缩机、油分离器、第一换热器、第二换热器以及气液分离器的管路系统；

并形成制冷剂依次流经压缩机、油分离器、第一换热器、第二换热器以及气液分离器的制冷循环管路；

以及制冷剂依次流经压缩机、油分离器、第二换热器、第一换热器蒸发器以及气液分离器的制电制热循环管路。

6.根据权利要求5所述的复合能源热泵机组，其特征在于，

所述管路系统包括第一管路、第二管路以及四通阀；

所述第一管路依次连通所述气液分离器、所述压缩机及所述油分离器；

所述第二管路连通所述第一换热器及所述第二换热器；

所述四通阀的两个接口分别与所述第一管路的两端连通，所述四通阀的另外两个接口分别与所述第一换热器及所述第二换热器连通。

7.根据权利要求6所述的复合能源热泵机组，其特征在于，

所述第二管路包括循环管路、第一子管路及第二子管路；

所述循环管路与所述第一换热器、所述第一子管路及所述第二子管路连通；

所述第一子管路单向导通所述循环管路及所述第二换热器，所述第二子管路单向导通所述第二换热器及所述循环管路，以形成制冷剂由所述第一换热器向所述第二换热器单向流动的通道，及形成制冷剂由所述第二换热器向所述第一换热器单向流动的通道。

8.根据权利要求7所述的复合能源热泵机组，其特征在于，

在所述第二子管路上还设置有储液器。

9.根据权利要求7所述的复合能源热泵机组，其特征在于，

在所述循环管路上还设置有膨胀阀。

10.一种复合能源热泵系统，其特征在于，所述复合能源热泵系统采用了如权利要求1-9中任意一项所述的复合能源热泵机组；所述模块炉系统与外供气系统连接；

当所述复合能源热泵系统进行制冷时，所述冷暖循环系统进行制冷循环，所述第一阀门和所述第三阀门处于开启状态，所述第二阀门及所述第四阀门处于关闭状态，所述模块炉系统停止运行；

当所述复合能源热泵系统进行制热，并且环境温度大于或等于预设温度时，所述冷暖循环系统进行制热循环，所述第一阀门和所述第三阀门处于开启状态，所述第二阀门及所述第四阀门处于关闭状态，所述模块炉系统停止运行；

当所述复合能源热泵系统进行制热，并且环境温度小于所述预设温度时，所述冷暖循环系统停止运行，所述第一阀门和所述第三阀门处于关闭状态，所述第二阀门及所述第四阀门处于开启状态，所述模块炉系统运行。