CN113446756A - 一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组 - Google Patents

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Abstract

本发明属于热泵系统机械技术领域,特别涉及一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组。所述机组的变速压缩机排气口与四通换向阀接口D相连接,四通换向阀接口E与热水器进口相连接,热水器出口通过中间管路和阀门与干燥过滤器相连接,所述四通换向阀接口C连接翅片式换热器,所述四通换向阀接口S通过中间管路和阀门分别与气液分离器进口、蒸发器出口相连接,所述干燥过滤器通过中间管路和阀门与蒸发器进口、翅片式换热器液侧接口相连,所述变速压缩机吸气口与气液分离器出口相连接。本发明的机组可根据冷热负荷需求不同,既能在制取冷冻水时回收冷凝热量制取热水,又可实现单独制取冷冻水或热水,从而高效的满足供冷供热的多种需求。

Description

一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组
技术领域
本发明属于热泵系统机械技术领域,特别涉及一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组。
背景技术
组合式空调机组是医院、电子、新能源等行业保证手术室、病房或生产工艺环境的温度、湿度、洁净度的重要设备。此类项目通常需要全年用冷冻水来对空气进行冷却或除湿,同时还需要热水对空气进行加热以控制空气区域的温度或对除湿后空气进行再热以控制空气区域的相对湿度,故全年同时需要冷冻水和热水。在组合式空调机组实际使用过程中,因全年不同季节冷冻水和热水负荷的不匹配,当冷冻水负荷大于热水负荷时,热水温度达到目标值时制热功能需关闭;当冷冻水负荷小于热水负荷时,冷冻水温达到目标值时制冷功能需关闭。
传统空调系统,冷冻水通常是由冷水机组来提供,热水则由锅炉来提供,设备需分别采购,故前期投资较高,另外,锅炉能源效率低,运行费用高,环境污染较为严重。
近年来,冷凝热回收技术被广泛应用,它可以将空调机组在制冷时释放出的大量冷凝热回收。常规带全热回收风冷冷水机组在制取冷冻水的同时可回收冷凝废热量以用来制取工艺或卫生热水,综合运行能效较单独制冷时可显著提高。但由于在设备制冷时才能提供热水,功能转换独立性差,故热水制热量受制于冷冻水负荷太小。当冷冻水负荷较低时,无法提供足够的热水制热量。而常规带全热回收风冷热泵机组系统流程复杂,且设备是按夏季空调制冷、冬季空调制热作为主要功能模式设计的,当机组在冬季运行于制冷模式以制取冷冻水,或夏季运行于制热模式以制取热水时存在可靠性缺陷。
发明内容
现有技术的热泵机组存在一年四季任何气温条件下既可同时制取冷冻水与热水,又可根据冷热负荷需求单独制取冷冻水或单独制取热水的技术问题,为此,本发明的目的在于提供一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组,可全年同时提供冷冻水与热水,同时在用户需热量较低时可单独运行于制冷模式以制取冷冻水;在用户需冷量较低时可单独运行于热水模式以制取工艺或卫生热水,可根据用户冷热负荷的实际需求灵活调节,系统运行稳定可靠,制冷制热综合运行能效很高,与现有产品相比更加节能环保。
为了实现上述的目的,本发明提供了以下的技术方案:一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组,所述机组的变速压缩机1排气口与四通换向阀2接口D相连接,所述四通换向阀2接口E与热水器3进口相连接,所述热水器3出口通过中间管路和阀门与干燥过滤器10相连接,所述四通换向阀2接口C连接翅片式换热器5,所述四通换向阀2接口S通过中间管路和阀门分别与气液分离器9进口、蒸发器4出口相连接,所述干燥过滤器10通过中间管路和阀门与蒸发器4进口相连,所述翅片式换热器5通过中间管路与阀门分别与干燥过滤器10和蒸发器4相连,所述变速压缩机1吸气口与气液分离器9出口相连接。
另外,根据本发明上述实施例,还可以具有如下附加的技术特征:
具体的,所述热水器3出口与第一单向阀11进口相连,所述干燥过滤器10进口分别与第一单向阀11的出口、第二单向阀12的出口相连,所述干燥过滤器10出口分别与第一电磁阀14、第二电磁阀15进口相连,所述第一电磁阀14出口与第一节流阀6进口相连,所述第一节流阀6的出口与蒸发器4进口相连,所述第二电磁阀15出口与第二节流阀7进口相连,所述第二节流阀7出口与翅片式换热器5相连。
具体的,所述四通换向阀2接口C通过翅片式换热器5分别与第二节流阀7出口、第二单向阀12进口相连。
具体的,所述四通换向阀2接口S与第三单向阀13进口相连接,所述第三单向阀13出口分别与气液分离器9进口和蒸发器4出口相连接。
具体的,所述蒸发器4可以采用干式蒸发器、满液式蒸发器、降膜式蒸发器或其它类型蒸发器,所述第一节流阀6和第二节流阀7可为电子膨胀阀或热力膨胀阀,也可采用其他节流元件,或多种节流元件的组合来代替。
具体的,所述变速压缩机1可采用变频压缩机或变极多速压缩机,也可以采用其它类型变速压缩机。
根据以上所述的一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组的制冷加热水模式控制方法,所述变速压缩机1排出的高温高压气体制冷剂依次经四通换向阀2接口D、四通换向阀2接口E进入热水器3中,与温度相对较低的工艺或卫生热水进行换热,将大量冷凝热量排放给工艺或卫生热水,将冷凝热量排放给工艺或卫生热水后被冷凝为高压液体制冷剂,高压液体制冷剂之后依次经第一单向阀11、干燥过滤器10和第一电磁阀14后进入第一节流阀6,被节流降压为低温低压气液混合制冷剂,再进入蒸发器4与温度相对较高的冷冻水进行换热,对其进行降温冷却后蒸发为低温低压气体,最后经气液分离器9回到变速压缩机1,被变速压缩机1压缩成高温高压气体制冷剂,如此反复循环。
根据以上所述的一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组的制冷模式控制方法,所述变速压缩机1排出的高温高压气体制冷剂依次经四通换向阀2接口D、四通换向阀2接口C进入翅片式换热器5中,将大量冷凝热量排放给温度相对较低的室外空气后被冷凝为高压液体制冷剂,高压液体制冷剂之后分别经第二单向阀12、干燥过滤器10和第一电磁阀14后进入第一节流阀6,被节流降压为低温低压气液混合制冷剂,再进入蒸发器4与温度相对较高的冷冻水进行换热,对其进行降温冷却后蒸发为低温低压气体,最后经气液分离器9回到变速压缩机1,被变速压缩机1压缩成高温高压气体制冷剂,如此反复循环。
根据以上所述的一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组的热水模式控制方法,所述变速压缩机1排出的高温高压气体制冷剂依次经四通换向阀2接口D、四通换向阀2接口E进入热水器3中,与温度相对较低的工艺或卫生热水进行换热,将冷凝热量排放给工艺或卫生热水后被冷凝为高压液体制冷剂,高压液体制冷剂之后分别经第一单向阀11、干燥过滤器10和第二电磁阀15后进入第二节流阀7,被节流降压为低温低压气液混合制冷剂,再进入翅片式换热器5中,与温度相对较高的室外空气进行换热,吸热蒸发后变为低温低压气体,之后再经四通换向阀2接口C、接口S及第三单向阀13,最后经气液分离器9回到变速压缩机1,被变速压缩机1压缩成高温高压气体制冷剂,如此反复循环。
本发明设置了热水器3、蒸发器4、翅片式换热器5三个换热器,通过对四通换向阀2、第一电磁阀14和第二电磁阀15的通断电控制或第一节流阀6、第二节流阀7的开度控制来实现不同运行模式之间的转换。机组以制冷加热水为基本运行模式,可全年同时提供冷冻水和工艺或卫生热水,适用于同时需要冷冻水和热水的空调系统或工艺过程冷却和加热系统。本机组可以一机多用,可明显节省用户设备投资和运行维护费用,具有很高的制冷制热综合运行能效。同时,还可根据用户实际冷热负荷需求灵活调节运行模式;当用户需热负荷较低时可单独运行于制冷模式以制取冷冻水,当用户需冷负荷较低时则单独运行热水模式以制取工艺或卫生热水。
附图说明
图1是本发明的一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组的系统流程示意图。
其中,1、变速压缩机;2、四通换向阀;3、热水器;4、蒸发器;5、翅片式换热器;6、第一节流阀;7、第二节流阀;8、储液器;9、气液分离器;10、干燥过滤器;11、第一单向阀;12、第二单向阀;13、第三单向阀;14、第一电磁阀;15、第二电磁阀。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,例如两个、三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连通”等应做广义理解,例如,可以是固定连接、可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接、电连接;可以是直接相连、通过中间媒介间接相连;可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,需要理解的是,术语“一个实施例”或“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
在本发明的一个方面,本发明提出了一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组,可实现制冷加热水、制冷、热水多种模式的运行。下面参考附图1对本发明实施例的机组进行详细说明,一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组的变速压缩机1排气口与四通换向阀2接口D相连接,所述四通换向阀2接口E与热水器3进口相连接,所述热水器3出口通过中间管路和阀门与干燥过滤器10相连接,所述四通换向阀2接口C连接翅片式换热器5,所述四通换向阀2接口S通过中间管路和阀门分别与气液分离器9进口、蒸发器4出口相连接,所述干燥过滤器10通过中间管路和阀门与蒸发器4进口、翅片式换热器5液侧接口相连,所述变速压缩机1吸气口与气液分离器9出口相连接。
本发明的一个具体实施例,所述机组的变速压缩机1排气口与四通换向阀2接口D相连接,所述变速压缩机1吸气口与气液分离器9出口相连接。所述四通换向阀2接口C通过翅片式换热器5分别与第二节流阀7出口、第二单向阀12进口相连。所述四通换向阀2接口E与热水器3进口相连接,所述热水器3出口与储液器8进口相连接,所述储液器8出口与第一单向阀11进口相连。所述四通换向阀2接口S与第三单向阀13进口相连接,所述第三单向阀13出口分别与气液分离器9进口、蒸发器4出口相连接,所述干燥过滤器10进口分别与第一单向阀11的出口、第二单向阀12的出口相连,所述干燥过滤器10出口分别与第一电磁阀14、第二电磁阀15进口相连,所述第一电磁阀14出口与第一节流阀6进口相连,所述第一节流阀6的出口与蒸发器4进口相连,所述第二电磁阀15出口与第二节流阀7进口相连。
本发明提出了一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组,机组的制冷加热水模式、制冷模式以及热水模式的工作流程具体如下:
当用户侧需制冷和热水时,机组切换到制冷加热水模式:所述变速压缩机1排出的高温高压气体制冷剂依次经四通换向阀2接口D、四通换向阀2接口E进入热水器3中,与温度相对较低的工艺或卫生热水进行换热,将大量冷凝热量排放给工艺或卫生热水,将冷凝热量排放给工艺或卫生热水后被冷凝为高压液体制冷剂。高压液体制冷剂之后分别经储液器8、第一单向阀11、干燥过滤器10和第一电磁阀14后进入第一节流阀6,被节流降压为低温低压气液混合制冷剂,再进入蒸发器4与温度相对较高的冷冻水进行换热,对其进行降温冷却后蒸发为低温低压气体,最后经气液分离器9回到变速压缩机1,被变速压缩机1压缩成高温高压气体制冷剂,如此反复循环。
当用户侧需热负荷较低热水温度达到设定值时,机组切换到制冷模式,所述变速压缩机1排出的高温高压气体制冷剂依次经四通换向阀2接口D、四通换向阀2接口C进入翅片式换热器5中,将大量冷凝热量排放给温度相对较低的室外空气后被冷凝为高压液体制冷剂,高压液体制冷剂之后分别经第二单向阀12、干燥过滤器10和第一电磁阀14后进入第一节流阀6,被节流降压为低温低压气液混合制冷剂,再进入蒸发器4与温度相对较高的冷冻水进行换热,对其进行降温冷却后蒸发为低温低压气体,最后经气液分离器9回到变速压缩机1,被变速压缩机1压缩成高温高压气体制冷剂,如此反复循环。
当用户侧需冷负荷较低,冷冻水温度达到设定值时,机组切换到热水模式,所述变速压缩机1排出的高温高压气体制冷剂依次经四通换向阀2接口D、四通换向阀2接口E进入热水器3中,与温度相对较低的工艺或卫生热水进行换热,将冷凝热量排放给工艺或卫生热水后被冷凝为高压液体制冷剂。高压液体制冷剂之后分别经第一单向阀11、干燥过滤器10和第二电磁阀15后进入第二节流阀7,被节流降压为低温低压气液混合制冷剂,再进入翅片式换热器5中,与温度相对较高的室外空气进行换热,吸热蒸发后变为低温低压气体,之后再经四通换向阀2接口C、接口S及第三单向阀13,最后经气液分离器9回到变速压缩机1,被变速压缩机1压缩成高温高压气体制冷剂,如此反复循环。
本发明设置了热水器3、蒸发器4、翅片式换热器5三个换热器,通过对四通换向阀2、第一电磁阀14和第二电磁阀15的通断电控制或第一节流阀6、第二节流阀7的开度控制来实现不同运行模式之间的转换。机组以制冷加热水为基本运行模式,可全年同时提供冷冻水和工艺或卫生热水,适用于同时需要冷冻水和热水的空调系统或工艺过程冷却和加热系统。本机组可以一机多用,可明显节省用户设备投资和运行维护费用,具有很高的制冷制热综合运行能效。同时,本机组还可根据用户实际冷热负荷需求灵活调节运行模式;当用户需热负荷较低时可单独运行于制冷模式以制取冷冻水,当用户需冷负荷较低时则单独运行热水模式以制取工艺或卫生热水。
本发明的一个具体实施例,蒸发器4可以采用干式蒸发器、满液式蒸发器、降膜式蒸发器或其它类型蒸发器。
本发明的一个具体实施例,第一节流阀6和第二节流阀7可为电子膨胀阀或热力膨胀阀,也可采用其他节流元件,或多种节流元件的组合来代替。
本发明的一个具体实施例,变速压缩机1可采用变频压缩机或变极多速压缩机,也可采用其它变速压缩机。
下面进一步说明本发明一个具体实施例的各部件工作状态以及制冷剂流程如下:
(一)制冷加热水模式时,各部件工作状态:四通换向阀2得电,第一电磁阀14通电,第一节流阀6打开,第二电磁阀15断电,第二节流阀7关闭。
制冷加热水模式时,制冷剂流程:变速压缩机1、四通换向阀2接口D和接口E、热水器3、储液器8、单向阀11、干燥过滤器10、第一电磁阀14、第一节流阀6、蒸发器4、气液分离器9、变速压缩机1。
(二)制冷模式时,各部件工作状态:四通换向阀2失电,电磁阀14通电,第一节流阀6打开,电磁阀15断电,第二节流阀7关闭。
制冷模式时,制冷剂流程:变速压缩机1、四通换向阀2接口D和接口C、翅片式换热器5、第二单向阀12、干燥过滤器10、第一电磁阀14、第一节流阀6、蒸发器4、气液分离器9、变速压缩机1。
(三)热水模式时,各部件工作状态:四通换向阀2得电,第二电磁阀15通电,第二节流阀7打开,第一电磁阀14断电,第一节流阀6关闭。
热水模式,制冷剂依次通过:变速压缩机1、四通换向阀2接口D和接口E、热水器3、储液器8、第一单向阀11、干燥过滤器10、第二电磁阀15、第二节流阀7、翅片式换热器5、四通换向阀2接口C和接口S、第三单向阀13、气液分离器9、变速压缩机1。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组,其特征在于所述机组的变速压缩机(1)排气口与四通换向阀(2)接口D相连接,所述四通换向阀(2)接口E与热水器(3)进口相连接,所述热水器(3)出口通过中间管路和阀门与干燥过滤器(10)相连接,所述四通换向阀(2)接口C连接翅片式换热器(5),所述四通换向阀(2)接口S通过中间管路和阀门分别与气液分离器(9)进口、蒸发器(4)出口相连接,所述干燥过滤器(10)通过中间管路和阀门与蒸发器(4)进口相连,所述翅片式换热器(5)通过中间管路与阀门分别与干燥过滤器(10)和蒸发器(4)相连,所述变速压缩机(1)吸气口与气液分离器(9)出口相连接。
2.根据权利要求1所述的一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组,其特征在于所述热水器(3)出口与第一单向阀(11)进口相连,所述干燥过滤器(10)进口分别与第一单向阀(11)的出口、第二单向阀(12)的出口相连,所述干燥过滤器(10)出口分别与第一电磁阀(14)、第二电磁阀(15)进口相连,所述第一电磁阀(14)出口与第一节流阀(6)进口相连,所述第一节流阀(6)的出口与蒸发器(4)进口相连,所述第二电磁阀(15)出口与第二节流阀(7)进口相连,所述第二节流阀(7)出口与翅片式换热器(5)相连。
3.根据权利要求2所述的一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组,其特征在于所述四通换向阀(2)接口C通过翅片式换热器(5)分别与第二节流阀(7)出口、第二单向阀(12)进口相连。
4.根据权利要求3所述的一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组,其特征在于所述四通换向阀(2)接口S与第三单向阀(13)进口相连接,所述第三单向阀(13)出口分别与气液分离器(9)进口和蒸发器(4)出口相连接。
5.根据权利要求1所述的一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组,其特征在于所述蒸发器(4)可以采用干式蒸发器、满液式蒸发器、降膜式蒸发器或其它类型蒸发器,所述第一节流阀(6)和第二节流阀(7)可为电子膨胀阀或热力膨胀阀,也可采用其他节流元件,或多种节流元件的组合来代替。
6.根据权利要求1所述的一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组,其特征在于所述变速压缩机(1)可采用变频压缩机或变极多速压缩机,也可以采用其它类型变速压缩机。
7.根据权利要求4所述的一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组的制冷加热水模式控制方法,其特征在于:所述变速压缩机(1)排出的高温高压气体制冷剂依次经四通换向阀(2)接口D、四通换向阀(2)接口E进入热水器(3)中,与温度相对较低的工艺或卫生热水进行换热,将大量冷凝热量排放给工艺或卫生热水,将冷凝热量排放给工艺或卫生热水后被冷凝为高压液体制冷剂,高压液体制冷剂之后依次经第一单向阀(11)、干燥过滤器(10)和第一电磁阀(14)后进入第一节流阀(6),被节流降压为低温低压气液混合制冷剂,再进入蒸发器(4)与温度相对较高的冷冻水进行换热,对其进行降温冷却后蒸发为低温低压气体,最后经气液分离器(9)回到变速压缩机(1),被变速压缩机(1)压缩成高温高压气体制冷剂,如此反复循环。
8.根据权利要求4所述的一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组的制冷模式控制方法,其特征在于:所述变速压缩机(1)排出的高温高压气体制冷剂依次经四通换向阀(2)接口D、四通换向阀(2)接口C进入翅片式换热器(5)中,将大量冷凝热量排放给温度相对较低的室外空气后被冷凝为高压液体制冷剂,高压液体制冷剂之后分别经第二单向阀(12)、干燥过滤器(10)和第一电磁阀(14)后进入第一节流阀(6),被节流降压为低温低压气液混合制冷剂,再进入蒸发器(4)与温度相对较高的冷冻水进行换热,对其进行降温冷却后蒸发为低温低压气体,最后经气液分离器(9)回到变速压缩机(1),被变速压缩机(1)压缩成高温高压气体制冷剂,如此反复循环。
9.根据权利要求4所述的一种带变速压缩机的四管制空气源热泵机组的热水模式控制方法,其特征在于:所述变速压缩机(1)排出的高温高压气体制冷剂依次经四通换向阀(2)接口D、四通换向阀(2)接口E进入热水器(3)中,与温度相对较低的工艺或卫生热水进行换热,将冷凝热量排放给工艺或卫生热水后被冷凝为高压液体制冷剂,高压液体制冷剂之后分别经第一单向阀(11)、干燥过滤器(10)和第二电磁阀(15)后进入第二节流阀(7),被节流降压为低温低压气液混合制冷剂,再进入翅片式换热器(5)中,与温度相对较高的室外空气进行换热,吸热蒸发后变为低温低压气体,之后再经四通换向阀(2)接口C、接口S及第三单向阀(13),最后经气液分离器(9)回到变速压缩机(1),被变速压缩机(1)压缩成高温高压气体制冷剂,如此反复循环。
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