CN114704974A - 一种具有膨胀储液装置的三联供热泵机组 - Google Patents

一种具有膨胀储液装置的三联供热泵机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有膨胀储液装置的三联供热泵机组，包括压缩机、热回收器、四通换向阀、空气源换热器、节流件、使用侧换热器、气液分离器，所述热回收器的进口连接于压缩机的排气口，所述四通换向阀上有D、C、S、E四个接口，所述热回收器的出口连通于四通换向阀的D接口相连，所述空气源换热器的进口连接于四通换向阀的C接口(或E接口)相连，本发明的有益效果是，实现了冷、暖、热水三联供一体机；提高空气源热泵系统的功能多样性、使用方便性、机组可靠性等效果，无需预先设定某个功能优先级别，使用起来非常方便，提高了机组的性能，膨胀气囊使热泵系统在不同的工作模式下提高热泵系统的可靠性。

Description

一种具有膨胀储液装置的三联供热泵机组
技术领域
本发明涉及热泵机组技术领域，特别是一种具有热回收功能的热泵机组或具有三联供功能的热泵机组。
背景技术
现如今，具有热回收功能的热泵机组或具有三联供功能的空气源热泵系统主要存在如下的问题：
1、常见的空气源热泵机组制冷剂循环量调节能力差。常见的热泵系统功能少，通常只有制冷、采暖功能；
2、常见热回收热泵系统，需要人工预先设置功能优先级，使用非常不方便。常见的热回收热泵系统通常具有制冷、采暖、热回收三个功能模式，为了实现上述几种工作模式，通常在系统中安装有冷凝器、蒸发器、全热回收器三个换热器，并设置有二个四通换向阀，全热回收器与冷凝器二者并联安装后连接在制冷剂管路上，工作中依靠其中一个四通换向阀进行全热回收器与冷凝器之间的功能切换，全热回收器与冷凝器并联后再与蒸发器串联在制冷剂管路，工作中依靠另一个四通换向阀进行蒸发器与冷凝器之间或蒸发器与热回收器的功能切换，这种常见全热回收空气源热泵系统结构决定了其模式之间的转换会非常困难，需要人工预先设定某个功能为优先级别，系统仅能满足设定为优先级别的功能条件，而另一个功能条件则无法得到满足，从而导致用户使用起来非常不方便，影响客户的使用效果；
3、常见全热回收热泵系统可靠性差，常见的热回收热泵系统在运行制冷、采暖、制冷兼制取卫生热水或采暖兼制取卫生热水功能模式时，由于上述几种工况的差异大，相应的系统内制冷剂循环流量差异也很大，如果系统设计中没有很好调节制冷剂储存量功能的储液器，则系统中易出现制冷剂过量情况，导致压缩机吸入液态制冷剂而被液击损毁的情况，因而常见全热回收热泵系统的可靠性较差；
由于常见的热泵系统功能少、需要设置功能优先级，使用非常不方便、可靠性低等上述几方面的问题，导致其在一些热泵领域上的推广应用上还存在许多技术障碍；鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种具有膨胀储液装置的三联供热泵机组，解决了现有的制冷剂循环量调节能力差、使用不方便、可靠性较差等技术问题。
实现上述目的本发明的技术方案为：一种具有膨胀储液装置的三联供热泵机组，包括压缩机、热回收器、四通换向阀、空气源换热器、第一节流件、使用侧换热器、气液分离器，所述热回收器的进口连接于压缩机的排气口，所述四通换向阀上有D、C、S、E四个接口，所述热回收器的出口与四通换向阀的D接口相连，所述空气源换热器的进口与四通换向阀的C接口(或E接口)相连，所述空气源换热器出口依次与第一节流件、使用侧换热器相连，所述使用侧换热器出口连接于四通换向阀的E接口(或C接口)相连，所述气液分离器进口与四通换向阀的S接口相连，四通换向阀的S接口连接于压缩机的吸气口。
优选的，还包括具有膨胀储液功能的储液器，所述具有膨胀储液功能的储液器为单接管型具有膨胀储液功能的储液器，单接管型具有膨胀储液功能的储液器由壳体、制冷剂接管a、内置膨胀气囊以及气囊压力设定阀门组成，单接管型具有膨胀储液功能的储液器通过制冷剂接管接插在第一节流件与使用侧换热器之间连管上。
优选的，具有膨胀储液功能的储液器为双接管型具有膨胀储液功能的储液器，所述双接管型具有膨胀储液功能的储液器在单接管型具有膨胀储液功能的储液器的基础上增加了接管b，制冷剂接管a、制冷剂接管b，分别与第一节流件接口、使用侧换热器接口相连。
优选的，以节流件组件替换第一节流件，所述的节流件组件主要包括第二节流件、第三节流件，第一单向阀、第二单向阀，第二节流件与第一单向阀串联在一组管上，第三节流件与第二单向阀串联在另一组管上，二组管上的单向阀流动方向互为反向，然后将二组管并联在一起，二端再分别合并为一个接口。
利用本发明的技术方案制作的一种具有膨胀储液装置的三联供热泵机组，具有制冷、采暖、制热水、制冷兼顾热水、采暖兼热水等五种功能模式，实现了冷、暖、热水三联供一体机；很好地解决公知类似技术中功能少，需要预先设定某个功能优先级别，使用起来非常不方便，可靠性较差等技术问题，提高空气源热泵系统的功能多样性、使用方便性、机组可靠性等效果，且无需预先设定某个功能优先级别，使用起来非常方便，本装置只有一个四通换向阀，而且包含了三种换热器，其中热回收器安装在压缩机排气管与四通换向阀之间，系统工作时，任一工作模式下，压缩机排出的气态制冷剂均需要首先流过热回收器后再进入四通阀，因此，热泵系统制取热水与否只需要对热回收器水路上的水泵运行或停止就能实现，无需预先设定某个功能优先级别，使用起来非常方便，提高了机组的可靠性，具有膨胀储液功能的储液器；储液器内置有膨胀气囊、膨胀气囊内的气体压力预先设定为热泵机组的冷凝压力与蒸发压力之间某个压力值，借助热泵机组制冷、采暖等工作模式中制冷剂流向不同的特点，储液器正好分别处于节流后或节流前，由于膨胀气囊内气体压力与壳体内液态制冷剂存在压力差，通过膨胀气囊的膨胀或缩小实现调节储液器内制冷剂储存量的调节，以便使热泵系统在不同的工作模式下，均能获得更为合适的制冷剂循环量，提高机组性能,并减少压缩机回液损毁的隐患，提高热泵系统的可靠性。
附图说明
图1：本发明所述一种具有膨胀储液装置的三联供热泵机组的分解示图。
图2：本发明所述一种具有膨胀储液装置三联供热泵机组(包括单接管型具有膨胀储液功能的储液器)的原理示图。
图3：本发明所述一种具有膨胀储液装置的三联供热泵机组(包括双接管具有膨胀储液功能的储液器)的原理示图。
图4：本发明所述一种具有膨胀储液装置(包括单接管型具有膨胀储液功能的储液器和节流组件)的三联供热泵机组的原理示图。
图5：本发明所述一种具有膨胀储液装置(包括双接管型具有膨胀储液功能的储液器和节流组件)的三联供热泵机组的原理示图。
图6：本发明所述单接管型具有膨胀储液功能的储液器的结构示图。
图7：本发明所述双接管型具有膨胀储液功能的储液器的结构示图。
图8：本发明所述的节流组件结构示图。
图中：1、压缩机，2、热回收器，3、四通换向阀，4、空气源换热器，5、第一节流件，5-1、第二节流件，5-2、第三节流件、5-3、第一单向阀，5-4、第二单向阀，6、使用侧换热器，7、气液分离器，8、具有膨胀储液功能的储液器，8-1、壳体，8-2、制冷剂接管a，8-3、内置膨胀气囊，8-4、气囊压力设定阀门，8-5、制冷剂接管b；
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-8所示，一种具有膨胀储液装置的三联供热泵机组，包括压缩机1、热回收器2、四通换向阀3、空气源换热器4、第一节流件5、使用侧换热器6、气液分离器7，所述热回收器2的进口连接于压缩机1的排气口，所述四通换向阀3上有D、C、S、E四个接口，所述热回收器2的出口与四通换向阀3的D接口相连，所述空气源换热器4的进口与四通换向阀3的C接口(或E接口)相连(需要说明的是四通换向阀3的C接口与E接口根据设计者习惯可对换使用)，所述空气源换热器4出口依次与第一节流件5、使用侧换热器6相连，所述使用侧换热器6出口与四通换向阀3的E接口(或C接口)相连，所述气液分流器进口与四通换向阀3的S接口相连，且出口连接于压缩机1的吸气口，还包括：具有膨胀储液功能的储液器8，所述具有膨胀储液功能的储液器为单接管型具有膨胀储液功能的储液器(图6)或双接管型具有膨胀储液功能的储液器(图7)，所述单接管型具有膨胀储液功能的储液器由壳体8-1、制冷剂接管a 8-2、内置膨胀气囊8-3以及气囊压力设定阀门8-4组成，单接管型具有膨胀储液功能的储液器通过制冷剂接管a 8-2接插在第一节流件5与使用侧换热器6之间连管上，所述双接管型具有膨胀储液功能的储液器是在单接管型的基础上增加了制冷剂接管b 8-5，制冷剂接管a 8-2、制冷剂接管b 8-5，分别与第一节流件5接口、使用侧换热器6接口相连，还包括：节流件组件，主要包括第二节流件5-1、第三节流件5-2，单向阀5-3、单向阀5-4，第二节流件5-1与单向阀5-3串联在一组管上，第三节流件5-2与单向阀5-4串联在另一组管上，二组管上的单向阀5-3以及单向阀5-4流动方向互为反向，然后将二组管并联在一起，二端再分别合并为一个接口。
实施例一
请参阅图2，在具体实施过程中，需要说明的是，当系统运行制冷功能时，气态制冷剂通过压缩机1排气管排出，并流经热回收器2后从四通换向阀3的D接管进入四通换向阀，再通过四通换向阀的C接口(需要说明的是四通换向阀3的C接口与E接口根据设计者习惯可对换使用)流进入空气源换热器4，制冷剂从空气源换热器流出后经过第一节流件5节流后再进入使用侧换热器6，液态制冷剂在使用侧换热器中吸收用户使用端的热量后再成为气态制冷剂，气态制冷剂再经过四通阀E接口进入四通换向阀，并从四通换向阀S接口流出后进入气液分流器7,而后再经压缩机的吸气管再返回压缩机，以此，实现了制冷剂的制冷工作循环；上述工作过程中，由于具有膨胀储液功能的储液器8的制冷剂接管a端处于第一节流件5节流之后，膨胀气囊内的压力比壳体8-1内液体制冷剂的压力大，故膨胀气囊会膨胀，并将储液器内的部分液体制冷剂挤出壳体后参与制冷循环，为此，实现了制冷过程中减少储液器内的制冷剂储存量，而加大制冷剂循环量的功能，提高热泵机组的制冷能力；
当系统运行制冷兼制热水功能时，机组除了同上述制冷工作模式能获得制冷效果外，热泵系统还可以根据用户预先设定的控制要求启用热回收器2吸收压缩机排气端气态制冷剂的部分热量而产生卫生热水供用户使用；在该工作模式过程中，热回收器2在系统中起到全部或部分冷凝器的作用，空气源换热器停止使用或只起到部分冷凝器的作用，使用侧换热器6起到蒸发器的作用。
当系统运行采暖功能时；四通换向阀3换向后，气态制冷剂通过压缩机1排气管排出，并流经热回收器2后从四通换向阀3的D接管进入四通换向阀；再通过四通换向阀的E接口流进使用侧换热器6，制冷剂在使用侧换热器中向用户采暖端提供冷凝热后成为液态制冷剂，液态制冷剂从使用侧换热器流出后再经过第一节流件5节流后进入空气源换热器4，液态制冷剂在空气源换热器中吸收外部空气中的热量后再成为气态制冷剂，并经气液分离器7后通过压缩机的吸气管再返回压缩机，以此，实现了制冷剂的采暖工作循环；上述工作过程中，由于具有膨胀储液功能的储液器8的制冷剂接管a端处于第一节流件5节流之前，膨胀气囊内的压力比壳体8-1内液体制冷剂的压力小，故膨胀气囊会缩小，系统中更多的液体制冷剂挤入壳体后储存在储液器中，为此，实现了采暖过程中增加储液器内的制冷剂储存量，而减小制冷剂循环量的功能，提高热泵机组采暖性能的同时也减少了压缩机吸气回液的隐患，提高热泵机组的可靠性；在上述工作模式过程中，热回收器2不启用，使用侧换热器在系统中取得冷凝器的作用，而空气源换热器4作为蒸发器吸收外部空气的热量；
当系统运行采暖兼制热水功能时，热泵机组除了同上述采暖工作模式能获得采暖效果外，热泵机组还可以根据用户预先设定的控制要求启用热回收器2吸收压缩机排气端气态制冷剂的热量而产生卫生热水供用户使用；在此过程中，热回收器与使用侧换热器在系统中共同作冷凝器用，而空气源换热器7作为蒸发器吸收外部空气的热量；
当系统运行热水功能时，系统的运行方式基本同上述采暖功能运行方式，但系统根据控制要求启用热回收器2吸收压缩机排气端气态制冷剂的冷凝热量而产生卫生热水供用户使用，热回收器在系统中取得起到冷凝器的作用，使用侧换热器暂停使用，而空气源换热器4作为蒸发器吸收外部空气的热量。
实施例二
请参阅图3，所述具有膨胀储液功能的储液器为双接管型具有膨胀储液功能的储液器，所述双接管型具有膨胀储液功能的储液器(图7)在单接管型具有膨胀储液功能的储液器的基础上增加了接管b 8-5，且二条制冷剂接管分别与节流件接口、使用侧换热器接口相连图3，其余连接方式同权利要求1中所述方式，工作方式与实施方案一基本相同，所不同的是，当机组运行制冷功能或制冷兼热水功能时，第一节流件5节流后出来的制冷剂从其中一条制冷剂接管进入储液器8中，而后制冷剂再从储液器的另一条接管出来进入使用侧换热器6；其他的工作方式与实施例一对应相同；由于储液器8的接管端处于第一节流件5节流之后，膨胀气囊8-3内的压力比壳体8-1内液体制冷剂的压力大，故膨胀气囊会膨胀，并将储液器内的部分液态制冷剂挤出壳体后参与到制冷循环中，为此，实现了制冷过程中减少储液器内的制冷剂储存量，而加大制冷剂循环量的功能，提高热泵机组的制冷能力
当机组运行采暖功能、采暖兼制热水功能或制热水功能模式时，使用侧换热器6出来的液态制冷剂从其中一条制冷剂接管进入储液器8中，而后制冷剂再从储液器的另一条接管出来经第一节流件5节流后进入空气源换热器4；其他的工作方式与实施例一对应相同；由于储液器8的接管端处于第一节流件5节流之前，膨胀气囊8-3内的压力比壳体8-1内液体制冷剂的压力小，故膨胀气囊会缩小，系统中更多的液体制冷剂挤入壳体后储存在储液器中，为此，实现了上述功能模式工作过程中增加储液器内的制冷剂储存量，而减制冷剂循环量的功能，提高热泵机组上述功能模式的性能，同时也减少了压缩机吸气回液的隐患，提高热泵机组的可靠性。
实施例三
见图4，在实施方例一的基础上，以一套节流件组件(图8)替代所述的第一节流件5，工作方式与实施例一基本相同，工作方式中不同部分具体为，当机组运行制冷功能或制冷兼热水功能时，空气源换热器4出来的制冷分别通过第一单向阀5-3、第二节流件5-1节流后进入使用侧换热器，工作过程中，由于储液器8的制冷剂接管端处于节流组件的节流之后，膨胀气囊内的压力比壳体8-1内液体制冷剂的压力大，故膨胀气囊会膨胀，并将储液器内的部分液体制冷剂挤出壳体后参与制冷循环，为此，实现了该过程中减少储液器内的制冷剂储存量的目的；
当机组运行采暖功能、采暖兼热水功能或热水功能时，使用侧换热器6出来的液态制冷剂分别通过第二单向阀5-4、第三节流件5-2节流后进入空气源换热器4，由于储液器8的制冷剂接管端处于节流组件的节流之前，膨胀气囊内的压力比壳体8-1内液体制冷剂的压力小，故膨胀气囊会缩小，系统中更多的液体制冷剂挤入壳体后储存在储液器中，为此，实现了该过程中增加储液器内的制冷剂储存量的目的；
实施例四
见图5，在实施例二的基础上，以一套节流件组件图8代替所述的第一节流件5，工作方式与实施例二基本相同，工作方式中不同部分具体为:
当机组运行制冷功能或制冷加热水功能时，空气源换热器4出来的制冷剂分别通过第一单向阀5-3、第二节流件5-1节流后进入储液器，储液器出来的制冷剂再进入使用侧换热器6；工作过程中，由于储液器8的制冷剂接管端处于节流组件的节流之后，膨胀气囊内的压力比壳体8-1内液体制冷剂的压力大，故膨胀气囊会膨胀，并将储液器内的部分液体制冷剂挤出壳体后参与制冷循环，为此，实现了该过程中减少储液器内的制冷剂储存量的目的；
当机组运行采暖功能、采暖兼热水功能或制热水功能时，使用侧换热器6出来的液态制冷剂分别通过第二单向阀5-4、第三节流件5-2节流后进入储液器8，储液器出来的制冷剂再进入空气源换热器4，工作过程中，由于储液器8的制冷剂接管端处于节流组件的节流之前，膨胀气囊内的压力比壳体8-1内液体制冷剂的压力小，故膨胀气囊会缩小，系统中更多的液体制冷剂挤入壳体后储存在储液器中，为此，实现了该过程中增加储液器内的制冷剂储存量的目的。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有膨胀储液装置的三联供热泵机组，包括压缩机(1)、热回收器(2)、四通换向阀(3)、空气源换热器(4)、第一节流件(5)、使用侧换热器(6)、气液分离器(7)，其特征在于，所述热回收器(2)的进口连接于压缩机(1)的排气口，所述四通换向阀(3)上有D、C、S、E四个接口，所述热回收器(2)的出口连通于四通换向阀(3)的D接口相连，所述空气源换热器(4)的进口与四通换向阀(3)的C接口(或E接口)相连，所述空气源换热器(4)出口依次与第一节流件(5)、使用侧换热器(6)相连，所述使用侧换热器(6)出口与四通换向阀(3)的E接口(或C接口)相连，所述气液分离器进口与四通换向阀(3)的S接口相连，四通换向阀(3)的E接口连接于压缩机(1)的吸气口；
还包括：具有膨胀储液功能的储液器(8)，所述具有膨胀储液功能的储液器为单接管型具有膨胀储液功能的储液器，单接管型具有膨胀储液功能的储液器由壳体(8-1)、制冷剂接管a(8-2)、内置膨胀气囊(8-3)以及气囊压力设定阀门(8-4)组成，单接管型具有膨胀储液功能的储液器通过制冷剂接管(8-2)接插在第一节流件(5)与使用侧换热器(6)之间连管上。
2.根据权利要求1所述的一种具有膨胀储液装置的三联供热泵机组，其特征在于：具有膨胀储液功能的储液器(8)为双接管型具有膨胀储液功能的储液器，所述双接管型具有膨胀储液功能的储液器是在单接管型具有膨胀储液功能的储液器基础上增加了接管b(8-5)，接管a(8-2)、接管b(8-5)，分别与第一节流件(5)接口、使用侧换热器(6)接口相连。
3.根据权利要求2所述的一种具有膨胀储液装置的三联供热泵机组，其特征在于，以节流件组件替换第一节流件(5)，所述的节流件组件主要包括第二节流件(5-1)、第三节流件(5-2)，第一单向阀(5-3)、第二单向阀(5-4)，第二节流件(5-1)与第一单向阀(5-3)串联在一组管上，第三节流件(5-2)与第二单向阀(5-4)串联在另一组管上，二组管上的单向阀流动方向互为反向，然后将二组管并联在一起，二端再分别合并为一个接口。
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