CN109442790A - 热源塔热泵空调器系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热源塔热泵空调器系统，包括：热源塔单元、热泵空调器主机以及室内机组；每一空调器主机均包括：主机换热器、四通阀、溶液泵、压缩机以及节流部件，主机换热器的热源液体管路一端通过溶液泵连通至热源塔的输入端，主机换热器的热源液体管路另一端通至热源塔的输出端；一空调器主机与一室内机组组成一套热泵空调器，热源塔热泵空调器系统中空调器的数量至少为一套，每套空调器中室内换热器的制冷剂管路一端均连通至节流部件的一端。热源塔热泵空调器系统，解决风冷热泵空调器冬夏季能效低，特别是解决其室外机换热器冬季结霜的问题，同时解决风冷热泵空调器室外机安装困难与噪音的问题，以及改善建筑墙体外的热环境。

Description

热源塔热泵空调器系统

技术领域

本发明涉及属于空调与制冷工程技术领域，具体涉及一种热源塔热泵空调器系统。

背景技术

目前，家用空调设备主要为风冷式热泵房间空调器，主要包括窗式空调器和分体式空调器。风冷热泵空调器具有一机两用、安装灵活、独立使用、不需要集中冷热源机房等优点，但其缺点也同样突出。风冷热泵空调器的主要缺点有：室外换热器(冷凝器或蒸发器)大多是安装在外墙上，并利用风机进行通风换热；安装于外墙上的室外机影响建筑物立面的美观,室外机在外墙的安装也存在安全隐患；室外换热器的排热会造成热污染，影响室外机上方楼层的室外热环境，从而影响室外机换热器的换热效果及空调器的能效；由于采用风冷方式，空调器能效远低于水冷式空调机组；风冷热泵空调器制热最大的问题是结霜和除霜问题，在低温高湿环境下结霜严重，制热效率低，且房间温度波动大，舒适性较差。针对现有技术的不足和缺陷，本发明的目的就是为了适应当前建筑高层化、高密度化的特点，解决风冷热泵空调器室外机安装困难、安全隐患与噪音的问题，解决现有风冷热泵空调器能效低且冬季低温工况下结霜的问题，大幅提高空调器的能效，提高舒适性，因此提供一种热源塔热泵空调器系统。该空调器系统的主机可布置在任意的封闭空间，而不必像风冷热泵空调器必须保证充足的散热空间，不破坏建筑立面的美观。该空调器综合了水冷冷水机组与空气源热泵的优点，夏季保持了水冷冷水机组较高的制冷效率，冬季解决了机组结霜的问题，全年皆高效运行。由于该空调器系统的主机可布置在封闭空间，因此能够有效降低噪音，提高环境的舒适度。该空调器系统节能效果显著、安装灵活、独立使用、扩展性强、使用方便。

发明内容

本发明要提供一种热源塔热泵空调器系统，解决风冷热泵空调器冬夏季能效低，特别是解决空调器室外换热器冬季结霜的问题，解决室外机安装安全隐患与噪音的问题，以及改善建筑墙体外的热环境。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种热源塔热泵空调器系统，包括：热源塔单元、空调器主机以及室内机组；

每一空调器主机均包括：主机换热器、四通阀、溶液泵、压缩机以及节流部件，主机换热器的热源液体管路一端通过溶液泵连通至热源塔的输入端，主机换热器的热源液体管路另一端通至热源塔的输出端；主机换热器的制冷剂管路一端连通至四通阀的C管，四通阀的D管连通至压缩机一端，压缩机另一端连通至四通阀的S管，主机换热器的制冷剂管路另一端连通至节流部件一端；

每一室内机组均包括：室内换热器和风机等部件；

一空调器主机与一室内机组组成一套热泵空调器，热泵空调器的数量至少为一套，每套机组中室内换热器的制冷剂管路一端均连通至节流部件的另一端，每套机组中室内换热器的制冷剂管路另一端均连通至四通阀的E管。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

热源塔热泵空调器不仅具有现有风冷式热泵空调器独立控制、独立安装、无需集中冷热源机房等优点，通过设置热源塔，实现了空调器夏季采用水冷式换热，制冷效果更好，能耗更低，冬季避免了风冷式热泵机组室外机结霜的问题，能实现连续供热，无需设置辅助电加热等化霜模块，相比风冷式空调器能效更高，舒适性更好。

该空调器系统主机的换热器通过水或溶液与热源塔相互作用进行热交换，因此可进行暗装，布置在任意的封闭空间，而不必像风冷热泵空调器必须保证充足的散热空间，安装更灵活美观，不破坏建筑立面的美观。由于该空调器系统的主机可布置在封闭空间，因此能够有效降低噪音，提高环境的舒适度。

通过设置热源塔，可实现多台热泵空调器共用一个热源塔。所述空调器的主机内均设置有独立的循环水泵，实现独立调节各空调器运行时的水流量，提高空调器系统的能效。该热泵空调器系统可同时进行制冷和制热，具有节能效果显著、系统灵活、独立使用、扩展性强、控制简便等特点，易于推广应用。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为热源塔热泵空调器系统的框图；

图2为图1中热源塔单元的示意图；

图3为图2中太阳能集热装置的剖视图；

图4为图3中集热管路处的剖视图；

图5为图4中连接组件处的放大图。

附图标记：热源塔1、第一储液箱2、加热装置3、第二储液箱4、半导体制冷设备5、第一循环管路6、第一三通阀7、第二循环管路8、第二三通阀9、第一循环泵10、第二循环泵11、太阳能集热装置12、安装架120、安装箱121、集热管路122、主通管31、连通管32、管壁311、封闭帽312、安装环313、连接组件314、安装头315、扰动带316、压紧环300、安装块301、卡紧臂302、卡紧块303、第一弹簧304、导向部305、限位柱306。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。

如图1所示，本发明提出了一种热源塔热泵空调器系统，包括：热源塔单元、空调器主机以及室内机组；

每一空调器主机均包括：主机换热器、四通阀、溶液泵、压缩机以及节流部件，主机换热器的热源液体管路一端通过溶液泵连通至热源塔的输入端，主机换热器的热源液体管路另一端通至热源塔的输出端；主机换热器的制冷剂管路一端连通至四通阀的C管，四通阀的D管连通至压缩机一端，压缩机另一端连通至四通阀的S管(四通阀参照https://wenku.baidu.com/view/4d09dc5ccaaedd3383c4d3cb.html)，主机换热器的制冷剂管路另一端连通至节流部件一端；

每一室内机组均包括：室内换热器和风机等部件，室内空气通过风机与室内换热器内的制冷剂进行热交换；

一空调器主机与一室内机组组成一套热泵空调器，热源塔热泵空调器系统中机组的数量至少为一套，每套机组中室内换热器的制冷剂管路一端均连通至节流部件的另一端，每套机组中室内换热器的制冷剂管路另一端均连通至四通阀的E管。每套机组中室内换热器、主机换热器、四通阀、压缩机以及节流部件形成一个制冷剂循环回路，夏季热泵空调器以制冷工况运行，制取冷量以满足建筑物需求，同时通过热源塔中冷却水的喷淋蒸发而向环境放热；冬季运行时，选取适当浓度的防冻溶液作为循环介质，高效提取低温环境下空气中的低品位热能，实现低温热能向高温热能的传递，达到制热目的。节流部件为毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀；热源塔单元包括热源塔、温度调控系统、循环泵等部件。

如图2所示，为了实现在冬天时提高热源塔1内溶液的温度(此时第一三通阀7和第二三通阀9将热源塔1与第一储液箱2形成循环系统)，在夏天时降低热源塔1内冷却水的温度(此时第一三通阀7和第二三通阀9将热源塔1与第二储液箱4形成循环系统)，从而进一步提高热源塔热泵空调器系统的能效，与热源塔单元连通有用于控制热源塔单元内液体温度的温度调控系统。温度调控系统包括：第一储液箱2、加热装置3、第二储液箱4、半导体制冷设备5、第一循环管路6、第一三通阀7、第二循环管路8、第二三通阀9、第一循环泵10以及第二循环泵11，第一循环管路6一端连通至热源塔1的循环出口，第一循环管路6另一端连通至第一三通阀7的主通道，第一三通阀7的第一分通道连通至第一储液箱2的输入口，第一储液箱2的输出口连通至第二三通阀9的第二分通道，第二三通阀9的主通道连通至热源塔1的循环入口，第二三通阀9的第一分通道连通至第二储液箱4的输出口，第二储液箱4的输入口连通至第一三通阀7的第二分通道，第二储液箱4安装有用于降低第二储液箱4内液体温度的半导体制冷设备5，第一储液箱2安装有用于升高第一储液箱2内液体温度的加热装置3。

如图2至图5所示，为了实现利用太阳能，减少能源的消耗，温度调控系统还包括：太阳能集热装置12，第一储液箱第一储液箱2的输出口通过太阳能集热装置12连通至第二三通阀9的第二分通道。

为了设计结构简单的太阳能集热装置12，太阳能集热装置12包括：安装架120、安装箱121以及集热管路122；

安装箱121包括：本体以及透明板，本体为一侧面开口的盒体形，本体背离开口一侧通过安装架120安装在地面上，本体上的开口由透明板封闭，透明板采用透明材料制成，集热管路122穿过本体，集热管路122一端用于连通第二三通阀9的第二分通道，集热管路122一端用于连通第一储液箱第一储液箱2的输出口。

为了使得溶液在主通管31内的流通路径变长，集热管路122包括：至少三主通管31以及若干连通管32，所有主通管31相互平行设置，相邻两主通管31之间均通过一连通管32连通，相邻两连通管32之间有距离，所有主通管31一边缘处的主通管31远离连通管32的端部用于连通至第二三通阀9的第二分通道，所有主通管31另一边缘处的主通管31远离连通管32的端部用于连通至第一储液箱第一储液箱2的输出口。

为了使得溶液在主通管31内的流通路径变长，以使得溶液能够长时间接受太阳辐射而提升更高温度，更加有利于节约能源，同时实现在扰动带316损坏后能够更换扰动带316，每一主通管31均包括：管壁311、封闭帽312、安装环313、连接组件314、安装头315以及扰动带316，管壁311一端开口形成安装口，在安装口内壁上安装有安装环313，与安装环313通过连接组件314连接有安装头315，安装头315安装有伸入至管壁311内的螺旋形扰动带316，扰动带316采用弹性材料制成，与管壁311螺纹连接有封闭帽312，封闭帽312封闭安装口。

为了设计结构简单的连接组件314，实现在外界即可将安装头315与安装块301连接，实现当安装头315与安装块301连接后仅通过旋动封闭帽312即可实现安装块301的安装，简化操作步骤，连接组件314包括：压紧环300、安装块301、卡紧臂302、卡紧块303、第一弹簧304以及导向部305，安装环313靠近封闭帽312的端面凹陷形成安装槽，在安装槽内安装有安装块301，安装块301开设有通孔，通孔供安装头315插入，在通孔内壁形成有与安装头315紧贴的台阶，在通孔内设置有两卡紧臂302，两卡紧臂302之间连接有第一弹簧304，每一卡紧臂302上均连接有导向部305，在导向部305的导向下两卡紧臂302能与安装头315插入至通孔内垂直的方向上运动，卡紧臂302一端伸入至安装头315内，卡紧臂302连接有位于安装头315内的卡紧块303，卡紧块303用于限制安装头315与安装块301脱离，在封闭帽312内壁上安装有将安装块301压紧在安装槽内的压紧环300。

为了方便将安装头315插入至通孔内，避免有其他操作而导致此操作麻烦，卡紧块303为楔形，在安装头315内开设有形状与卡紧块303相匹配的卡孔，卡紧块303的小端靠近扰动带316，以仅当安装头315插入通孔内时卡紧块303不阻碍安装头315运动。

为了设计结构简单的导向部305，实现卡紧臂302、卡紧块303、第一弹簧304以及导向部305可以与安装块301脱离，以方便更换第一弹簧304以及第二弹簧，导向部305包括：导向筒、导向杆以及第二弹簧，通孔内壁上插入有导向筒，导向筒内插入有导向杆，导向杆能相对导向筒在与安装头315插入至通孔内垂直的方向运动，导向杆与卡紧臂302相连，在卡紧臂302与导向筒之间设置有第二弹簧。

为了避免安装头315通过卡紧块303、卡紧臂302以及第一弹簧304安装好后因第一弹簧304的弹性而导致卡紧块303有释放安装头315的趋势出现，在封闭帽312内壁上凸出有插入至两卡紧臂302之间的限位柱306。

安装扰动带316时，首先，将安装头315插入至安装块301内，由于开始与卡紧块303接触的为卡紧块303的小端，安装头315挤压两卡紧块303相互靠近，第一弹簧304被进一步压缩，因此安装头315能够顺利插入至通孔内；然后，当卡紧块303插入至卡孔内后，在第一弹簧304弹力下，将卡紧块303弹入至卡孔内，此时不挤压两卡紧臂302就不会使得卡紧块303释放安装头315内，在第二弹簧弹力下，保持导向筒插入至通孔内壁内；再后，将扰动带316先穿过安装环313，后将安装块301置于安装槽内；最后，将封闭帽312与管壁311螺纹连接，压紧环300将安装块301压入至安装槽内，限位柱306插入至两卡紧臂302之间，限位柱306限制两卡紧臂302相互靠拢。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种热源塔热泵空调器系统，其特征在于，包括：热源塔单元、空调器主机以及室内机组；

一空调器主机与一室内机组构成一套热泵空调器，热源塔热泵空调器系统中热泵空调器的数量至少为一套；

每一空调器主机均包括：主机换热器、四通阀、溶液泵、压缩机以及节流部件，主机换热器的热源液体管路一端通过溶液泵连通至热源塔的输入端，主机换热器的热源液体管路另一端通至热源塔的输出端；主机换热器的制冷剂管路一端连通至四通阀的C管，四通阀的D管连通至压缩机一端，压缩机另一端连通至四通阀的S管，主机换热器的制冷剂管路另一端连通至节流部件一端；

每一室内机组均包括：室内换热器；每室内机组中室内换热器的制冷剂管路一端均连通至节流部件的另一端，室内换热器的制冷剂管路另一端均连通至四通阀的E管。

2.根据权利要求1所述的热源塔热泵空调器系统，其特征在于，与热源塔单元连通有用于控制热源塔单元内液体温度的温度调控系统，温度调控系统包括：第一储液箱、加热装置、第二储液箱、半导体制冷设备、第一循环管路、第一三通阀、第二循环管路、第二三通阀、第一循环泵以及第二循环泵，第一循环管路一端连通至热源塔的循环出口，第一循环管路另一端连通至第一三通阀的主通道，第一三通阀的第一分通道连通至第一储液箱的输入口，第一储液箱的输出口连通至第二三通阀的第二分通道，第二三通阀的主通道连通至热源塔的循环入口，第二三通阀的第一分通道连通至第二储液箱的输出口，第二储液箱的输入口连通至第一三通阀的第二分通道，第二储液箱安装有用于降低第二储液箱内液体温度的半导体制冷设备，第一储液箱安装有用于升高第一储液箱内液体温度的加热装置。

3.根据权利要求2所述的热源塔热泵空调器系统，其特征在于，温度调控系统还包括：太阳能集热装置，第一储液箱的输出口通过太阳能集热装置连通至第二三通阀的第二分通道。

4.根据权利要求3所述的热源塔热泵空调器系统，其特征在于，热源塔单元的太阳能集热装置包括：安装架、安装箱以及集热管路；

安装箱包括：本体以及透明板，本体为一侧面开口的盒体形，本体背离开口一侧通过安装架安装在地面上，本体上的开口由透明板封闭，透明板采用透明材料制成，集热管路穿过本体，集热管路一端用于连通第二三通阀的第二分通道，集热管路一端用于连通第一储液箱的输出口。

5.根据权利要求4所述的热源塔热泵空调器系统，其特征在于，集热管路包括：至少三主通管以及若干连通管，所有主通管相互平行设置，相邻两主通管之间均通过一连通管连通，相邻两连通管之间有距离，所有主通管一边缘处的主通管远离连通管的端部用于连通至第二三通阀的第二分通道，所有主通管另一边缘处的主通管远离连通管的端部用于连通至第一储液箱的输出口。

6.根据权利要求5所述的热源塔热泵空调器系统，其特征在于，每一主通管均包括：管壁、封闭帽、安装环、连接组件、安装头以及扰动带，管壁一端开口形成安装口，在安装口内壁上安装有安装环，与安装环通过连接组件连接有安装头，安装头安装有伸入至管壁内的螺旋形扰动带，扰动带采用弹性材料制成，与管壁螺纹连接有封闭帽，封闭帽封闭安装口。

7.根据权利要求6所述的热源塔热泵空调器系统，其特征在于，连接组件包括：压紧环、安装块、卡紧臂、卡紧块、第一弹簧以及导向部，安装环靠近封闭帽的端面凹陷形成安装槽，在安装槽内安装有安装块，安装块开设有通孔，通孔供安装头插入，在通孔内壁形成有与安装头紧贴的台阶，在通孔内设置有两卡紧臂，两卡紧臂之间连接有第一弹簧，每一卡紧臂上均连接有导向部，在导向部的导向下两卡紧臂能与安装头插入至通孔内垂直的方向上运动，卡紧臂一端伸入至安装头内，卡紧臂连接有位于安装头内的卡紧块，卡紧块用于限制安装头与安装块脱离，在封闭帽内壁上安装有将安装块压紧在安装槽内的压紧环。

8.根据权利要求7所述的热源塔热泵空调器系统，其特征在于，卡紧块为楔形，在安装头内开设有形状与卡紧块相匹配的卡孔，卡紧块的小端靠近扰动带，以仅当安装头插入通孔内时卡紧块不阻碍安装头运动。

9.根据权利要求8所述的热源塔热泵空调器系统，其特征在于，导向部包括：导向筒、导向杆以及第二弹簧，通孔内壁上插入有导向筒，导向筒内插入有导向杆，导向杆能相对导向筒在与安装头插入至通孔内垂直的方向运动，导向杆与卡紧臂相连，在卡紧臂与导向筒之间设置有第二弹簧。

10.根据权利要求7至9任一项所述的热源塔热泵空调器系统，其特征在于，在封闭帽内壁上凸出有插入至两卡紧臂之间的限位柱。