CN113701399A - 一种热泵冷热水一体机组及其运作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热泵冷热水一体机组及其运作方法，包括一台压缩机、一台室外换热器、一个制热盘管和一个制冷盘管，制热盘管设置在热水箱内，压缩机的出液口连接制热盘管的进口，制热盘管的出口通过第一节流元件连接室外换热器，室外换热器回流连接压缩机的回气口；制冷盘管设置在冷水箱内，压缩机的出液口连接室外换热器，室外换热器通过第二节流元件连接制冷盘管的进口，制冷盘管的出口回流连接压缩机的回气口。本发明实现冷热水模式、单热水模式和单冷水模式三种模式的突破性技术，在产热水的时候同时收冷，或者在产冷水的时候同时收热。由此充分利用能源，减少能耗，降低成本，便利冷热水的同时使用，实现首例热泵冷热水一体机。

Description

一种热泵冷热水一体机组及其运作方法

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种热泵系统，特别是一种热泵冷热水一体机组及其运作方法。

背景技术

热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术。人们所熟悉的"泵"是一种可以提高位能的机械设备，比如水泵主要是将水从低位抽到高位。而"热泵"是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低位热能，经过电能做功，提供可被人们所用的高位热能的装置。

现在热泵技术是通过吸收或散发能量到周围空气中以产生冷水或热水。目前，市场上固有的热泵在工作的时候仅仅产热水，或是仅仅产冷水，并没有突破性技术产热水的时候收冷，即同时产冷水，或者是反向来说，产冷水的时候收热，即同时产热水。由此至目前为止，市面上还没有一个完善的循环设备可以同时生产冷热水。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种同时设置两个冷凝器，一个用于制热，一个用于制冷，实现同时生产热水和冷水的热泵冷热水一体机组及其运作方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：热泵冷热水一体机组，包括一台压缩机、一台室外换热器、一个制热盘管和一个制冷盘管，其特征在于，所述制热盘管设置在热水箱内，所述压缩机的出液口连接所述制热盘管的进口，所述制热盘管的出口通过第一节流元件连接所述室外换热器，所述室外换热器回流连接所述压缩机的回气口；所述制冷盘管设置在冷水箱内，所述压缩机的出液口连接所述室外换热器，所述室外换热器通过第二节流元件连接所述制冷盘管的进口，所述制冷盘管的出口回流连接所述压缩机的回气口。

在上述的热泵冷热水一体机组中，所述压缩机的回气口上连接气液分离器。

在上述的热泵冷热水一体机组中，所述压缩机的出液口上连接四通阀，所述室外换热器通过所述四通阀的回流口连接所述压缩机的回气口。

在上述的热泵冷热水一体机组中，所述压缩机通过所述四通阀连接所述室外换热器。

在上述的热泵冷热水一体机组中，所述制热盘管的出口依次连接第一止逆阀、储液罐、三通阀，所述三通阀的一通口连接所述第一节流元件。

在上述的热泵冷热水一体机组中，所述室外换热器与所述第二节流元件之间顺次串接第二止逆阀、所述储液罐、所述三通阀，所述三通阀的另一通口连接所述第二节流元件。

在上述的热泵冷热水一体机组中，所述热水箱的底部设置冷水进水口，顶部设置热水出水口；所述冷水箱的顶部设置常温水进水口，底部设置冷却水出水口。

热泵冷热水一体机组的运作方法，包括以下内容：

1)、单热水模式：

首先压缩机将冷媒压缩，压缩后形成温度升高的冷媒，高温冷媒流经制热盘管放热使热水箱中水升温制造热水，热交换后的冷媒经过第一节流元件降温，而后进入室外换热器吸热汽化，冷媒再导入水中产生热水，最后回到压缩机进行下一轮制热循环；

2)、单冷水模式：

室外换热器中的液态冷媒吸收水中的热量并开始蒸发，最终冷媒与水之间形成一定的温度差，液态冷媒完全蒸发变为气态后被压缩机吸入并压缩，气态冷媒通过室外换热器吸收热量，凝结成液体，通过第二节流元件后变成低温低压冷媒流经制冷盘管，低温低压冷媒吸热使冷水箱中的常温水降温制造冷却水，最后冷媒回到压缩机进行下一轮制冷循环；

3)、冷热水模式：

首先压缩机将冷媒压缩，压缩后形成温度升高的冷媒，高温冷媒流经制热盘管放热使热水箱中水升温制造热水，热交换后的冷媒通过第二节流元件后变成低温低压冷媒直接流入制冷盘管，低温低压冷媒吸热使冷水箱中的常温水降温制造冷却水，最后冷媒回到压缩机。

在上述的热泵冷热水一体机组及其运作方法中，在步骤3)中，若冷水先达到温度，则切换到单热水模式，通过室外换热器从空气中吸收热量加热水。

在上述的热泵冷热水一体机组及其运作方法中，在步骤3)中，若热水先达到温度，则切换到单冷水模式，室外换热器开始工作，循环制冷直至冷水达到所需温度。

与现有技术相比，本热泵冷热水一体机组及其运作方法具有以下有益效果：

采用一台压缩机、一台换热器配合两台冷凝器，实现冷热水模式、单热水模式和单冷水模式三种模式的突破性技术，在产热水的时候同时收冷，制造冷水，或者在产冷水的时候同时收热，制造热水。由此充分利用能源，减少能耗，降低成本，同时便利冷热水的同时使用，实现首例热泵冷热水一体机。

附图说明

图1是本热泵冷热水一体机组的结构原理图。

图中，1、压缩机；2、四通阀；3、制热盘管；4、热水箱；5、第一止逆阀；6、储液罐；7、三通阀；8、第一节流元件；9、室外换热器；10、第二止逆阀；11、第二节流元件；12、制冷盘管；13、冷水箱；14、气液分离器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本热泵冷热水一体机组，包括一台压缩机1、一台室外换热器9、一个制热盘管3和一个制冷盘管12，制热盘管3设置在热水箱4内，压缩机1的出液口连接制热盘管3的进口，制热盘管3的出口通过第一节流元件8连接室外换热器9，室外换热器9回流连接压缩机1的回气口；制冷盘管12设置在冷水箱13内，压缩机1的出液口连接室外换热器9，室外换热器9通过第二节流元件11连接制冷盘管12的进口，制冷盘管12的出口回流连接压缩机1的回气口。

压缩机1的回气口上连接气液分离器14。

压缩机1的出液口上连接四通阀2，室外换热器9通过四通阀2的回流口连接压缩机1的回气口。

压缩机1通过四通阀2连接室外换热器9。

制热盘管3的出口依次连接第一止逆阀5、储液罐6、三通阀7，三通阀7的一通口连接第一节流元件8。

室外换热器9与第二节流元件11之间顺次串接第二止逆阀10、储液罐6、三通阀7，三通阀7的另一通口连接第二节流元件11。

热水箱4的底部设置冷水进水口，顶部设置热水出水口；冷水箱13的顶部设置常温水进水口，底部设置冷却水出水口。

热泵冷热水一体机组的运作方法，包括以下内容：

1)、单热水模式：

首先压缩机1将冷媒压缩，压缩后形成温度升高的冷媒，高温冷媒流经制热盘管3放热使热水箱4中水升温制造热水，热交换后的冷媒经过第一节流元件8降温，而后进入室外换热器9吸热汽化，冷媒再导入水中产生热水，最后回到压缩机1进行下一轮制热循环；

2)、单冷水模式：

室外换热器9中的液态冷媒吸收水中的热量并开始蒸发，最终冷媒与水之间形成一定的温度差，液态冷媒完全蒸发变为气态后被压缩机1吸入并压缩，气态冷媒通过室外换热器9吸收热量，凝结成液体，通过第二节流元件11后变成低温低压冷媒流经制冷盘管12，低温低压冷媒吸热使冷水箱13中的常温水降温制造冷却水，最后冷媒回到压缩机1进行下一轮制冷循环；

3)、冷热水模式：

首先压缩机1将冷媒压缩，压缩后形成温度升高的冷媒，高温冷媒流经制热盘管3放热使热水箱4中水升温制造热水，热交换后的冷媒通过第二节流元件11后变成低温低压冷媒直接流入制冷盘管12，低温低压冷媒吸热使冷水箱13中的常温水降温制造冷却水，最后冷媒回到压缩机1。

冷水箱13中的热量通过制冷盘管12被吸收导入冷媒中，冷媒再导入水中，产生热水。在产生热水的过程中，热泵将会压缩换热器里的气体以收集热量来生产热水，与此同时，热泵也会在另外一个换热器里收集过冷气体以生产冷水。

在步骤3)中，若冷水先达到温度，则切换到单热水模式，通过室外换热器9从空气中吸收热量加热水。

在步骤3)中，若热水先达到温度，则切换到单冷水模式，室外换热器9开始工作，循环制冷直至冷水达到所需温度。

与现有技术相比，本热泵冷热水一体机组及其运作方法具有以下有益效果：

采用一台压缩机1、一台换热器配合两台冷凝器，实现冷热水模式、单热水模式和单冷水模式三种模式的突破性技术，在产热水的时候同时收冷，制造冷水，或者在产冷水的时候同时收热，制造热水。由此充分利用能源，减少能耗，降低成本，同时便利冷热水的同时使用，实现首例热泵冷热水一体机。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了压缩机1；四通阀2；制热盘管3；热水箱4；第一止逆阀5；储液罐6；三通阀7；第一节流元件8；室外换热器9；第二止逆阀10；第二节流元件11；制冷盘管12；冷水箱13；气液分离器14等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，也可以是电连接；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。

Claims (10)

1.一种热泵冷热水一体机组，包括一台压缩机、一台室外换热器、一个制热盘管和一个制冷盘管，其特征在于，所述制热盘管设置在热水箱内，所述压缩机的出液口连接所述制热盘管的进口，所述制热盘管的出口通过第一节流元件连接所述室外换热器，所述室外换热器回流连接所述压缩机的回气口；所述制冷盘管设置在冷水箱内，所述压缩机的出液口连接所述室外换热器，所述室外换热器通过第二节流元件连接所述制冷盘管的进口，所述制冷盘管的出口回流连接所述压缩机的回气口。

2.如权利要求1所述的热泵冷热水一体机组，其特征在于，所述压缩机的回气口上连接气液分离器。

3.如权利要求1所述的热泵冷热水一体机组，其特征在于，所述压缩机的出液口上连接四通阀，所述室外换热器通过所述四通阀的回流口连接所述压缩机的回气口。

4.如权利要求3所述的热泵冷热水一体机组，其特征在于，所述压缩机通过所述四通阀连接所述室外换热器。

5.如权利要求1所述的热泵冷热水一体机组，其特征在于，所述制热盘管的出口依次连接第一止逆阀、储液罐、三通阀，所述三通阀的一通口连接所述第一节流元件。

6.如权利要求5所述的热泵冷热水一体机组，其特征在于，所述室外换热器与所述第二节流元件之间顺次串接第二止逆阀、所述储液罐、所述三通阀，所述三通阀的另一通口连接所述第二节流元件。

7.如权利要求1所述的热泵冷热水一体机组，其特征在于，所述热水箱的底部设置冷水进水口，顶部设置热水出水口；所述冷水箱的顶部设置常温水进水口，底部设置冷却水出水口。

8.如权利要求1所述的热泵冷热水一体机组的运作方法，其特征在于，包括以下内容：

1)、单热水模式：

首先压缩机将冷媒压缩，压缩后形成温度升高的冷媒，高温冷媒流经制热盘管放热使热水箱中水升温制造热水，热交换后的冷媒经过第一节流元件降温，而后进入室外换热器吸热汽化，冷媒再导入水中产生热水，最后回到压缩机进行下一轮制热循环；

2)、单冷水模式：

室外换热器中的液态冷媒吸收水中的热量并开始蒸发，最终冷媒与水之间形成一定的温度差，液态冷媒完全蒸发变为气态后被压缩机吸入并压缩，气态冷媒通过室外换热器吸收热量，凝结成液体，通过第二节流元件后变成低温低压冷媒流经制冷盘管，低温低压冷媒吸热使冷水箱中的常温水降温制造冷却水，最后冷媒回到压缩机进行下一轮制冷循环；

3)、冷热水模式：

首先压缩机将冷媒压缩，压缩后形成温度升高的冷媒，高温冷媒流经制热盘管放热使热水箱中水升温制造热水，热交换后的冷媒通过第二节流元件后变成低温低压冷媒直接流入制冷盘管，低温低压冷媒吸热使冷水箱中的常温水降温制造冷却水，最后冷媒回到压缩机。

9.如权利要求8所述的热泵冷热水一体机组的运作方法，其特征在于，在步骤3)中，若冷水先达到温度，则切换到单热水模式，通过室外换热器从空气中吸收热量加热水。

10.如权利要求8所述的热泵冷热水一体机组的运作方法，其特征在于，在步骤3)中，若热水先达到温度，则切换到单冷水模式，室外换热器开始工作，循环制冷直至冷水达到所需温度。

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