CN109564043A - 热交换器交替型热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可使多个热交换器与不同类型的热源或不同类型的负荷相连接来运行的新结构的热交换器交替型热泵系统。根据本发明提供热交换器交替型热泵系统，即，形成有第一热交换器(32)和与此对应的第二热交换器(35)及第三热交换器(36)，当上述第一热交换器(32)侧与负荷(R、R1、R2)相连接时，第二热交换器(35)及第三热交换器(36)侧与不同类型的第一热源(S1)或第二热源(S2)相连接或者与不同类型的第一负荷(R1)或第二负荷(R2)相连接。

Description

热交换器交替型热泵系统
技术领域
本发明涉及热交换器交替型热泵系统，更详细地，涉及可通过简单的结构，由多个热交换器与多种热源或多种负荷相连接来运行的新结构的热交换器交替型热泵系统。
背景技术
通常，热泵通过循环压缩器、冷凝器、蒸发器及膨胀阀的制冷剂的相变化吸收或释放热量来供给冷热水或制冷制热的装置(或系统)，所示出的这种以往的热泵的一例通过附图进行如下说明。
如图1所示，本发明包括：压缩器11，以形成制冷剂的循环周期的方式通过循环线20相互连接；以及第一热交换器12、第二热交换器13及膨胀阀14、15，设置有可根据制冷(或冷水)和制热(或热水)切换制冷剂的流动的切换阀16，在上述各个膨胀阀14、15侧设置止回阀17、18，上述止回阀17、18用于变更基于制冷制热的制冷剂的流动。
在这种结构中，上述第一热交换器12和第二热交换器13根据制冷或制热模式以冷凝器或蒸发器进行工作，上述膨胀阀14、15根据制冷或制热模式，通过额外的膨胀阀14、15使制冷剂进行膨胀来结合，以进行循环。
上述热泵中，在上述第一热交换器或第二热交换器中的一个与如制冷(或冷水)和制热(或热水)等的负荷侧线相连接，以往，因不与上述负荷侧相连接的另一个未与如地热或废热水或外部气体等的额外的热源相连接，热交换效率的改善受到了限制，不仅如此，因与单一热源相连接，根据需要或选择性地使用不同热源受到了限制。
并且，通常，热泵存在如下问题，即，当冬季制热时(或当生产热水时)，因室外温度低，在设置于室外的上述第一热交换器12或第二热交换器13发生积霜，因此，制热能力急剧降低或者需要进行用于除霜的额外的除霜运行，以往的热泵存在基于季节因素(室外的温度)的工作能力的显著差异，热泵向设置于室外侧的上述第二热交换器13侧引导通过上述压缩器11生成的高温高压气体(hot gas)来执行除霜(通常的热气除霜)，在这种情况下，以往的热泵存在为了向第二热交换器13侧供给热气而基于上述第一热交换器12的制热被暂时中断，从而导致无法连续进行制热供给。
并且，随着以往的热泵以压缩器11的工作停止的状态下执行除霜运行，当热泵正常运行时，当再次启动上述压缩器11时，随着冷凝的液相制冷剂从上述第二热交换器13向上述压缩器11流入，存在因液压缩引起的压缩器受损忧虑，从而装置有可能发生故障或损坏。
发明内容
技术问题
本发明用于解决上述问题，本发明的目的在于，提供使多个热交换器与不同类型的热源或不同类型的负荷相连接来可增加正常运行及除霜运行时的热效率的新结构的热交换器交替型热泵系统。
解决问题的方案
根据本发明，本发明提供热交换器交替型热泵系统，上述热交换器交替型热泵系统包括通过用于使导热体进行循环的循环线20相互连接的压缩器31、冷凝器、膨胀阀33、34及蒸发器，其特征在于，包括：
第一热交换器32，与上述循环线20相连接，以上述冷凝器或蒸发器进行工作，以供给制冷(冷水)或制热(热水)的方式与负荷R、R1、R2相连接，或者与包括外部气体、地热或废热的热源S、S1、S2相连接；第二热交换器35及第三热交换器36，与上述第一热交换器32相对应，以上述蒸发器或冷凝器进行工作，以使上述循环线20上的导热体依次流动的方式相互连接，与上述第一热交换器32的连接状态相对应地与上述热源S、S1、S2或负荷R、R1、R2相连接；以及热交换器切换阀38，沿着上述循环线20的导热体的流动方向，位于上述膨胀阀33、34的前端或后端，在上述第二热交换器35或第三热交换器36侧选择性地切换导热体，以使导热体能够优先通过上述第二热交换器35和第三热交换器36中的一个，当上述第一热交换器32侧与负荷R、R1、R2相连接时，上述第二热交换器35和第三热交换器36与不同类型的第一热源S1或第二热源S2相连接，上述膨胀阀33、34包括：第一膨胀阀33，位于上述第一热交换器32与热交换器切换阀38之间，当制冷或制热运行时选择性地进行工作；以及第二膨胀阀34，位于上述第二热交换器35与第三热交换器36之间。
根据本发明的另一特征，本发明提供热交换器交替型热泵系统，上述热交换器交替型热泵系统包括通过用于使导热体进行循环的循环线20相互连接的压缩器31、冷凝器、膨胀阀33、34及蒸发器，其特征在于，包括：第一热交换器32，与上述循环线20相连接，以上述冷凝器或蒸发器进行工作，以供给制冷(冷水)或制热(热水)的方式与负荷R、R1、R2相连接，或者与包括外部气体、地热或废热的热源S、S1、S2相连接；第二热交换器35及第三热交换器36，与上述第一热交换器32相对应，以上述蒸发器或冷凝器进行工作，以使上述循环线20上的导热体依次流动的方式相互连接，与上述第一热交换器32的连接状态相对应地与上述热源S、S1、S2或负荷R、R1、R2相连接；以及热交换器切换阀38，沿着上述循环线20的导热体的流动方向，位于上述膨胀阀33、34的前端或后端，在上述第二热交换器35或第三热交换器36侧选择性地切换导热体，以使导热体能够优先通过上述第二热交换器35和第三热交换器36中的一个，当上述第一热交换器32侧与热源S、S1、S2相连接时，上述第二热交换器35和第三热交换器36与不同类型的第一负荷R1或第二负荷R2相连接，上述膨胀阀33、34包括：第一膨胀阀33，位于上述第一热交换器32与热交换器切换阀38之间，当制冷或制热运行时选择性地进行工作；以及第二膨胀阀34，位于上述第二热交换器35与第三热交换器36之间。
根据本发明的另一特征，本发明提供热交换器交替型热泵系统，其特征在于，在上述压缩器31侧设置制冷制热切换阀37，上述制冷制热切换阀37设置于上述循环线20并根据制冷或制热运行切换导热体的流动。
发明的效果
如上所述，根据本发明，本发明具有如下优点，即，在上述第二热交换器35和第三热交换器36以可热交换的方式连接在如地热或废水热或外部气体的热源S、S1、S2中不相同的第一热源S1和第二热源S2，由此，考虑到季节特性或运行环境的特性，可选择性地使用上述第二热交换器35或第三热交换器36，从而，与季节或运行环境等无关地，可在将热交换效率最优化的状态下运行。
并且，本发明具有如下优点，即，设置有当制冷或制热运行时选择性地进行工作的第一膨胀阀33和第二膨胀阀34，由此，在将除上述制冷制热切换阀37和热交换器切换阀38之外的阀结构最小化的状态下，为了制冷运行、制热运行或除霜运行，也可根据导热体的流动简单进行工作。
并且，本发明具有如下优点，即，除切换基于制冷或制热运行的导热体的流动的制冷制热切换阀37之外，在上述第二热交换器35或第三热交换器36侧设置有用于选择性地切换导热体的热交换器切换阀38，由此，可通过上述热交换器切换阀38，容易使导热体在上述第二热交换器35或第三热交换器36选择性流动，且基于此的装置的制作或维护更加便利。
附图说明
图1为示出以往的热泵系统的一例的结构图。
图2为本发明一实施例的结构及热交换流程图。
图3为本发明一实施例的再一热交换流程图。
图4为本发明一实施例的另一热交换流程图。
图5为本发明一实施例的还有一热交换流程图。
图6为本发明一实施例的又一热交换流程图。
图7为本发明一实施例的又一热交换流程图。
图8为本发明再一实施例的热交换流程图。
图9为本发明再一实施例的再一热交换流程图。
图10为本发明再一实施例的另一热交换流程图。
图11为本发明再一实施例的还有一热交换流程图。
图12为本发明再一实施例的又一热交换流程图。
图13为本发明再一实施例的又一热交换流程图。
图14为本发明另一实施例的热交换流程图。
图15为本发明另一实施例的再一热交换流程图。
图16为本发明另一实施例的又一热交换流程图。
图17为本发明另一实施例的还有一热交换流程图。
图18为本发明另一实施例的又一热交换流程图。
具体实施方式
上述本发明的目的、特征及优点通过以下详细说明将变得更加明确。以下，参照附图，对本发明进行说明如下。
图2至图18示出本发明的多种实施例。如图2所示，本发明为与以冷凝器或蒸发器进行工作的第一热交换器32相对应地，以蒸发器或冷凝器进行工作的其他热交换器35、36形成有多个，从而，可根据需要选择性地使用上述热交换器的热交换器交替型热泵系统，本发明中，通过以使导热体旋转的方式延伸而成的循环线20，根据导热体的相变化进行热交换的压缩器31、第一热交换器32、膨胀阀33、34、第二热交换器35及第三热交换器36相互连接，在上述循环线上设置制冷制热切换阀37，制冷制热切换阀37用于根据制冷(或冷水)和制热(或热水)切换从上述压缩器31供给的导热体的流动。
在这种结构中，上述第一热交换器32与以向用处供给制冷制热(或冷热水)的方式连接负荷R侧的冷热水线40的通常的室内机相应，上述第二热交换器35及第三热交换器36与通常的室外机相应，且向外部释放导热体的热量或者吸收外部热量，各个热交换器32、35、36根据制冷或制热模式以蒸发器或冷凝器进行工作。
本发明中，上述第二热交换器35及第三热交换器36的结构以供给制冷制热的正常运行或者用于除霜作业的除霜运行或根据季节特性或外部环境等随时交替运行的方式由第二热交换器35和第三热交换器36形成，在上述循环线20上设置根据运行状态控制导热体的流动的热交换器切换阀38。
并且，上述第二热交换器35及第三热交换器36以使如地热或废水热(废热水)或外部气体等的热源S1、S2进行旋转来与其进行热交换，在上述第二热交换器35以可进行热交换的方式设置与热源S1、S2中的一个相对应的第一热源S1，在上述第三热交换器36以可进行热交换的方式设置与上述第一热源S1不相同的第二热源S2。在此情况下，如地热或废水热的热源S1、S2与额外的热源供给线41相连接，当使用外部气体时，可以不直接连接额外的热源供给线41。
在上述热源S1、S2与上述第二热交换器35及第三热交换器36相结合的情况下，通过与热源S1、S2的热交换增加上述各个热交换器35、36的热效率来使基于上述第一热交换器32的制冷制热效果极大化，不仅如此，可提高装置的整体成绩系数。
尤其，若上述第二热交换器35及第三热交换器36与不相同的第一热源S1和第二热源S2相结合，则根据各个热源S1、S2的供给状态或基于季节特性的温度变化或设置位置等的运行环境，可选择性或随时交替上述第二热交换器35和第三热交换器36来使用。
并且，在上述循环线20上设置膨胀阀33、34，上述膨胀阀33、34用于对根据制冷或制热运行，通过以冷凝器进行工作的上述各个热交换器32、35、36的导热体进行降压，上述膨胀阀33、34可包括当制冷或制热运行时选择性进行工作的第一膨胀阀33和第二膨胀阀34，在上述各个膨胀阀33、34侧设置止回阀42或电子开闭阀43等，以便根据制冷或制热运行时导热体进行迂回，第二膨胀阀34由可通过步进马达按步骤开闭的通常的电子膨胀阀构成，可以使导热体双向流动。
参照图2至图7，说明上述本发明一实施例的具体运行状态如下。图2示出基于上述第一热源侧(室外侧)热交换器35的制热运行，从上述压缩器31供给的导热体通过上述第一热交换器32，通过与负荷R侧的热交换供给制热或热水等，通过上述第一热交换器32的导热体通过上述止回阀42迂回第一膨胀阀33来向上述热交换器切换阀38侧供给。
之后，通过上述热交换器切换阀38直接通过上述第三热交换器36之后，依次经过上述第二膨胀阀34和上述第二热交换器35来实现热交换，通过上述第二热交换器35的导热体通过上述热交换器切换阀38向上述压缩器31流入，在此情况下，上述第三热交换器36处于停止工作的状态，从而不与导热体进行热交换，仅执行使导热体直接通过的接收器作用，上述第二膨胀阀34侧的电子开闭阀43处于关闭状态。
并且，如图3所示，在基于上述第三热交换器36的制热运行的情况下，在上述第一热交换器32中与负荷R侧进行热交换的导热体通过上述热交换器切换阀38直接通过上述第二热交换器35之后，依次经过上述第二膨胀阀34和第三热交换器36并实现热交换，在此情况下，如上所述，随着上述第二膨胀阀34可向双向流动，导热体可从上述第二热交换器35向第三热交换器36侧流动。
并且，如图4和图5所示，在制冷运行的情况下，上述压缩器31供给的导热体通过上述制冷制热切换阀37向上述热交换器切换阀38侧流动，通过上述热交换器切换阀38，使导热体选择性地在以冷凝器进行工作的上述第二热交换器35或第三热交换器36流动。
之后，随着上述电子开闭阀43的开放，导热体迂回上述第二膨胀阀34来通过在上述第二热交换器35和第三热交换器36中的一个之后，通过上述热交换器切换阀38，经过上述第一膨胀阀33在上述第一热交换器32中与负荷R侧进行热交换。
另一方面，通过图6和图7说明在制热运行过程中，对于在上述第二热交换器35或第三热交换器36中的一个的除霜运行的情况如下。图6示出对上述第二热交换器35进行除霜运行，如上所制热运行，从上述压缩器31供给的导热体通过上述第一热交换器32与负荷R侧进行的热交换来供给制热或热水等，通过上述第一热交换器32的导热体通过上述热交换器切换阀38向上述第二热交换器35供给，在此情况下，随着上述第二热交换器35在风扇马达39停止的状态下使导热体通过并进行除霜作业，在以蒸发器进行工作的上述第三热交换器36进行热交换。
并且，图7示出对第三热交换器36进行除霜运行，这与基于上述除霜运行的导热体的流动存在如下差异，即，通过上述热交换器切换阀38向上述第三热交换器36供给导热体，在此情况下，上述第三热交换器36在风扇马达39停止的状态下使导热体通过并进行除霜作业，在以蒸发器进行工作的上述第二热交换器35进行热交换。
其中，当除霜运行时，从上述压缩器31供给的高温高压的导热体先通过上述第一热交换器32，通过装置发挥出最高的热交换效率，从而发挥出制热效果，之后，进行上述第二热交换器35或第三热交换器36的除霜作业。
本发明中，通过上述第一热交换器32进行热交换之后进行除霜作业，在除霜作业之后，随着上述第二热交换器35或第三热交换器36的出口侧的导热体以过冷却状态向上述第二膨胀阀34供给，通过上述第二膨胀阀34以低温低压使导热体膨胀的过程极为重要。
随着在使上述过冷却的导热体通过上述第二膨胀阀34膨胀的状态下供给，位于上述第二膨胀阀34的后端的上述第二热交换器35或第三热交换器36可增加基于此的热吸收能力，还可以增加装置的整体制热能力及成绩系数。
另一方面，如图8至图13所示，在上述压缩器31侧的循环线20并未设置上述制冷制热切换阀37，在这种情况下，提供可单独执行制热或制冷运行的热泵系统。
具体地，图8和图9示出基于上述第二热交换器35和第三热交换器36的制热运行，图10和图11示出基于上述第二热交换器35和第三热交换器36的制冷运行，图12和图13示出基于上述第二热交换器35和第三热交换器36的除霜运行，对此的具体工作状态与上述图2至图7中预先提及的内容相同。
以上，上述第一热交换器32与负荷R侧相连接，上述第二热交换器35及第三热交换器36与各个不同类型的第一热源S1和第二热源S相连接，此外，上述第一热交换器32侧与热源S相连接，上述第二热交换器35及第三热交换器36侧与不同类型的第一负荷R1和第二负荷R2相连接，参照图14至图18说明这些如下。
如图14所示，上述第一热交换器32侧与热源供给线41相连接，以便与热源S进行热交换，上述第二热交换器35及第三热交换器36侧与通过冷热水线40与第一负荷R1和第二负荷R2相连接，以便供给制冷(冷水)或制热(热水或开水)，说明基于上述第二热交换器35的制冷运行如下。
在基于上述第二热交换器35的制冷运行中，上述第一热水器32以冷凝器进行工作，上述第二热交换器35以蒸发器进行工作，从而向第一负荷R1侧供给制冷(或冷水)。
具体地，从上述压缩器31供给的导热体经过上述第一热交换器32，通过止回阀42来通过上述热交换器切换阀38向上述第三热交换器36供给，在此情况下，导热体维持高温高压状态并通过上述第二热交换器36向第二负荷R2侧供给热水(尤其，开水)，之后，随着导热体通过上述第二膨胀阀34向上述第二热交换器35，通过上述第二热交换器35向第一负荷R1侧供给制冷(冷水)。
本发明同时有效供给制冷热水(开水)，在这种情况下，如上所述，随着上述第三热交换器36的出口侧的导热体以过冷却的状态向上述第二膨胀阀34供给，通过上述第二膨胀阀34以低温低压使导热体膨胀的过程极为容易，由此，过冷却的导热体通过上述第二膨胀阀34以膨胀的状态供给，不仅位于上述第二膨胀阀34的后端的上述第二热交换器35的热吸收能力增加，也可增加装置的整体制热能力及成绩系数。
并且，如图15所示，通过上述第三热交换器36，在制冷运行中，从上述压缩器31供给的导热体通过上述热交换器切换阀38先向上述第二热交换器35侧供给，以此向上述第一负荷R1侧供给热水(开水)，之后，通过上述第三热交换器36向第二负荷R2供给制冷(冷水)。
另一方面，如图16和图17所示，在并未设置上述制冷制热切换阀37的情况下，通过上述第一热交换器32的导热体通过上述热交换器切换阀38向第二热交换器35或第三热交换器36供给，如图16所示，通过上述第三热交换器36供给热水(开水)，通过上述第二热交换器35供给制冷(冷水)，或者，如图17所示，通过上述第二热交换器35供给热水(开水)，通过上述第三热交换器36供给制冷(冷水)。
并且，如图18所示，当除霜运行时，当通过上述第二热交换器35及第三热交换器36供给制热或热水(开水)时，为了去除在上述第二热交换器32堆积的霜而使上述第二热交换器32侧的风扇马达39停止，上述各个切换阀37、38、膨胀阀33、34及止回阀42和电子开闭阀43等的工作会切换。
通过这种工作，与制热运行相反，随着导热提的流动，从上述压缩器32供给的高温高压的导热体优先通过上述第二热交换器32侧来进行除霜工作，之后，随着导热体在温度多少降低的状态下经过上述第三热交换器36，可供给一部分热水，上述第二热交换器35以通常的蒸发器进行工作。
以上说明的本发明并不局限于上述实施例及附图，在不超出本发明的技术思想的范围内，本发明所属技术领域的普通技术人员可进行多种置换、变形及变更。

Claims (3)

1.一种热交换器交替型热泵系统，包括通过用于使导热体进行循环的循环线(20)相互连接的压缩器(31)、冷凝器、膨胀阀(33、34)及蒸发器，其特征在于，
包括：
第一热交换器(32)，与上述循环线(20)相连接，以上述冷凝器或蒸发器进行工作，以供给制冷(冷水)或制热(热水)的方式与负荷(R、R1、R2)相连接，或者与包括外部气体、地热或废热的热源(S、S1、S2)相连接；
第二热交换器(35)及第三热交换器(36)，与上述第一热交换器(32)相对应，以上述蒸发器或冷凝器进行工作，以使上述循环线(20)上的导热体依次流动的方式相互连接，与上述第一热交换器(32)的连接状态相对应地与上述热源(S、S1、S2)或负荷(R、R1、R2)相连接；以及
热交换器切换阀(38)，沿着上述循环线(20)的导热体的流动方向，位于上述膨胀阀(33、34)的前端或后端，在上述第二热交换器(35)或第三热交换器(36)侧选择性地切换导热体，以使导热体能够优先通过上述第二热交换器(35)和第三热交换器(36)中的一个，
当上述第一热交换器(32)侧与负荷(R、R1、R2)相连接时，上述第二热交换器(35)和第三热交换器(36)与不同类型的第一热源(S1)或第二热源(S2)相连接，
上述膨胀阀(33、34)包括：
第一膨胀阀(33)，位于上述第一热交换器(32)与热交换器切换阀(38)之间，当制冷或制热运行时选择性地进行工作；以及
第二膨胀阀(34)，位于上述第二热交换器(35)与第三热交换器(36)之间。
2.一种热交换器交替型热泵系统，包括通过用于使导热体进行循环的循环线(20)相互连接的压缩器(31)、冷凝器、膨胀阀(33、34)及蒸发器，其特征在于，
包括：
第一热交换器(32)，与上述循环线(20)相连接，以上述冷凝器或蒸发器进行工作，以供给制冷(冷水)或制热(热水)的方式与负荷(R、R1、R2)相连接，或者与包括外部气体、地热或废热的热源(S、S1、S2)相连接；
第二热交换器(35)及第三热交换器(36)，与上述第一热交换器(32)相对应，以上述蒸发器或冷凝器进行工作，以使上述循环线(20)上的导热体依次流动的方式相互连接，与上述第一热交换器(32)的连接状态相对应地与上述热源(S、S1、S2)或负荷(R、R1、R2)相连接；以及
热交换器切换阀(38)，沿着上述循环线(20)的导热体的流动方向，位于上述膨胀阀(33、34)的前端或后端，在上述第二热交换器(35)或第三热交换器(36)侧选择性地切换导热体，以使导热体能够优先通过上述第二热交换器(35)和第三热交换器(36)中的一个，
当上述第一热交换器(32)侧与热源(S、S1、S2)相连接时，上述第二热交换器(35)和第三热交换器(36)与不同类型的第一负荷(R1)或第二负荷(R2)相连接，
上述膨胀阀(33、34)包括：
第一膨胀阀(33)，位于上述第一热交换器(32)与热交换器切换阀(38)之间，当制冷或制热运行时选择性地进行工作；以及
第二膨胀阀(34)，位于上述第二热交换器(35)与第三热交换器(36)之间。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器交替型热泵系统，其特征在于，在上述压缩器(31)侧设置有制冷制热切换阀(37)，上述制冷制热切换阀(37)设置于上述循环线(20)并根据制冷或制热运行切换导热体的流动。
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