CN115654774A

CN115654774A - 热泵机组

Info

Publication number: CN115654774A
Application number: CN202211296480.1A
Authority: CN
Inventors: 张琍敏; 徐亮; 袁海淦; 庄薇
Original assignee: Trane Air Conditioning Systems China Co Ltd
Current assignee: Trane Air Conditioning Systems China Co Ltd
Priority date: 2022-10-21
Filing date: 2022-10-21
Publication date: 2023-01-31

Abstract

本申请提供一种热泵机组，包括压缩机、第一和第二换向阀、第一、第二和第三换热器及在不同的工作模式下的共享单元部分。通过第一和第二换向阀来使得任意两个换热器与压缩机连通。第一换向阀的第一接口连接压缩机的排气口，第一换向阀的第二接口连接第二换向阀的第一接口，第一换向阀的第三接口和第二换向阀的第三接口连接至压缩机的吸气口，第一换向阀的第四接口连接第三换热器的第一端口，第二换向阀的第二接口连接第一换热器的第一端口，第二换向阀的第四接口连接第二换热器的第二端口，共享单元部分的第一端连接在第一换热器的第二端口与第三换热器的第二端口之间，第二端连接在第一换热器的第二端口与第二换热器的第一端口之间。

Description

热泵机组

技术领域

本申请涉及空调技术领域，尤其涉及一种热泵机组。

背景技术

四管制热泵机组因集成了制冷、制热、热回收等功能，因而在市场上颇受客户青睐。目前不少企业推出了类似产品。但是，每个公司因技术背景和关注方向不同，故推出的四管制产品的能力、效率虽有一定的节能效应，但同比无四管制功能的热泵机组而言，其机组能力和效率却下降不少。

发明内容

本申请的目的在于提供一种热泵机组，能够提高机组能力和效率。

本申请的一个方面提供一种热泵机组。所述热泵机组包括压缩机、第一换向阀、第二换向阀、第一换热器、第二换热器及第三换热器。通过所述第一换向阀和所述第二换向阀来使得所述第一换热器、所述第二换热器和所述第三换热器中的任意两个换热器与所述压缩机连通以使所述热泵机组运行在不同的工作模式。所述热泵机组还包括在不同的工作模式下的共享单元部分，所述第一换向阀和所述第二换向阀具有第一接口、第二接口、第三接口及第四接口，所述第一换向阀的第一接口连接所述压缩机的排气口，所述第一换向阀的第二接口连接所述第二换向阀的第一接口，所述第一换向阀的第三接口和所述第二换向阀的第三接口连接至所述压缩机的吸气口，所述第一换向阀的第四接口连接所述第三换热器的第一端口，所述第二换向阀的第二接口连接所述第一换热器的第一端口，所述第二换向阀的第四接口连接所述第二换热器的第二端口。所述共享单元部分具有第一端和第二端，所述共享单元部分的第一端连接在所述第一换热器的第二端口与所述第三换热器的第二端口之间，所述共享单元部分的第二端连接在所述第一换热器的第二端口与所述第二换热器的第一端口之间。

本申请实施例的热泵机组在不同模式运行时，切换更加方便。

另外，本申请实施例的热泵机组能够提高机组能力和效率、同时提高运行可靠性。

附图说明

图1为本申请一个实施例的热泵机组运行在制冷模式下的示意图；

图2为本申请一个实施例的热泵机组运行在制热模式下的示意图；

图3为本申请一个实施例的热泵机组运行在热回收模式下的示意图；

图4为本申请一个实施例的热泵机组运行在除霜模式下的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本申请相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请的说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前”、“后”、“左”、“右”、“远”、“近”、“顶部”和/或“底部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本申请实施例提供了一种热泵机组1。图1揭示了本申请一个实施例的热泵机组1运行在制冷模式下的示意图。如图1所示，本申请一个实施例的热泵机组1包括压缩机10、第一换向阀RV1、第二换向阀RV2、第一换热器31、第二换热器32及第三换热器33。压缩机10具有排气口11和吸气口12。第一换向阀RV1和第二换向阀RV2具有第一接口D、第二接口C、第三接口S及第四接口E。其中，第一换向阀RV1的第一接口D连接压缩机10的排气口11，第一换向阀RV1的第二接口C连接第二换向阀RV2的第一接口D，第一换向阀RV1的第三接口S和第二换向阀RV2的第三接口S连接至压缩机10的吸气口12，第一换向阀RV1的第四接口E连接第三换热器33的第一端口331。第二换向阀RV2的第二接口C连接第一换热器31的第一端口311，第二换向阀RV2的第四接口E连接第二换热器32的第二端口322。通过第一换向阀RV1和第二换向阀RV2来使得第一换热器31、第二换热器32和第三换热器33中的任意两个换热器与压缩机10连通，从而可以使热泵机组1运行在不同的工作模式。

本申请实施例的热泵机组1还可以包括在不同的工作模式下的共享单元部分40。共享单元部分40具有第一端401和第二端402。共享单元部分40的第一端401连接在第一换热器31的第一端口312与第三换热器33的第二端口332之间，共享单元部分40的第二端402连接在第一换热器31的第一端口312与第二换热器32的第一端口321之间。

本申请实施例的热泵机组1在压缩机10的吸气管路上省去了气液分离器，从而可以降低吸气压降。

本申请实施例的热泵机组1在不同模式运行时，切换更加方便。

另外，本申请实施例的热泵机组1能够提高机组能力和效率、同时提高运行可靠性。

在一些实施例中，第一换热器31为风冷换热器，第二换热器32和第三换热器33为水冷换热器。在一个实施例中，第一换热器31例如可以包括翅片式换热器，第一换热器31可以包括一个或多个翅片式换热器；第二换热器32例如可以包括壳管式换热器，第三换热器33例如可以包括板式换热器(BPHE，Brazed Plate Heat Exchanger)。

在一些实施例中，本申请的热泵机组1还包括油分离器20。油分离器20的入口连接压缩机10的排气口11，油分离器20的出口连接第一换向阀RV1的第一接口D，油分离器20的出油口连接压缩机10的出油口13。油分离器20用于将压缩机10的排气口11排出的制冷剂中的润滑油进行分离。

在一些实施例中，在第一换向阀RV1的第三接口S与第二换向阀RV2的第三接口S之间连接有第一电磁阀SV1。第一电磁阀SV1采用一种专用吸气电磁阀，考虑到换向阀本身可能存在内泄漏时而回到吸气侧，因此，将第一电磁阀SV1安置于第一换向阀RV1和第二换向阀RV2的回气口之间，按需接通或断开之间的联通，从而可以降低制冷剂排气直接短路回到吸气侧的风险。

在一些实施例中，本申请的热泵机组1还包括储液器50，共享单元部分40包括贯穿储液器50的共享主流体管路41。共享主流体管路41的制冷剂与储液器50壳体内的制冷剂相互是不连通的。

本申请实施例的热泵机组1在不同模式稳态运行时，储液器50部件被旁通了，不参与工作。因而，减少了系统制冷剂充注量。

另外，本申请的热泵机组1在储液器50内置了不同模式下可公用的共享主流体管路41，从而，在低温启动或低温运行时，利用共享主流体管路41内高温侧制冷剂对储液器50壳体内的制冷剂加热后即可提高储液器50壳体侧压力，有利于制冷剂管理(排放)，减少了启动或运行中故障，如低压、失油等故障问题。

在一些实施例中，本申请的共享单元部分40还可以包括干燥过滤器42和过冷器43。共享主流体管路41的一端连接至第一端401，共享主流体管路41的另一端连接至干燥过滤器42的入口，干燥过滤器42的出口连接过冷器43的主路的入口，过冷器43的主路的出口连接至第二端402。

在一些实施例中，过冷器43的辅路的入口通过第四节流阀EXV4连接至主路的入口，过冷器43的辅路的出口连接至压缩机10的吸气口12。

在一些实施例中，本申请的热泵机组1还包括第一支路。第一支路连接在干燥过滤器42的出口与储液器50的第一接口51之间，第一支路可以包括串联连接的第二电磁阀SV2及第一单向阀CV1。从而，在本申请的热泵机组1的运行期间，当系统主路中的制冷剂量增多时，可以打开第二电磁阀SV2来将多余部分的制冷剂量回收至储液器50中。

在一些实施例中，本申请的热泵机组1还包括第二支路、第三支路及第四支路。第二支路连接在储液器50的第二接口52与第二换热器32的第三端口323之间，第二支路可以包括串联连接的第三电磁阀SV3及第二单向阀CV2。第三支路连接在储液器50的第二接口52与第一换热器31的第二端口312之间，第三支路可以包括串联连接的第四电磁阀SV4及第三单向阀CV3。第四支路连接在储液器50的第二接口52与第三换热器33的第二端口332之间，第四支路可以包括串联连接的第四电磁阀SV4及第四单向阀CV4。从而，在本申请的热泵机组1的运行期间，当运行工况发生变化，系统循环量增多，运行主回路中的制冷剂量不足时，可以分别打开相应的第二电磁阀SV2、第三电磁阀SV3或第四电磁阀SV4，从储液器50中释放一部分制冷剂至运行主回路中，从而可以用来方便地调节运行主回路中的制冷剂量。

在一个实施例中，在第三电磁阀SV3与第四电磁阀SV4的连接处与储液器50的第二接口52之间还可以设有过滤器61，用于过滤掉从储液器50释放的制冷剂中的杂质。

共享单元部分40的第二端402通过第一节流阀EXV1连接至第二换热器32的第一端口321，共享单元部分40的第二端402通过第二节流阀EXV2连接至第一换热器31的第一端口312，共享单元部分40的第二端402通过第三节流阀EXV3连接至第三换热器33的第二端口332。

本申请的热泵机组1在第一节流阀EXV1、第二节流阀EXV2和第三节流阀EXV3之后没有设置其他单向阀或者电磁阀，从而可以降低阻力损失，降低制冷剂气体闪发。

第一换热器31的第一端口312通过第五单向阀CV5连接至共享单元部分40的第一端401，第三换热器33的第二端口332通过第六单向阀CV6连接至共享单元部分40的第一端401。

在一些实施例中，为了防止充入储液器50的罐体内的制冷剂量太多，而导致储液器50的罐体内的温度变化所引起的储液器50安全性问题，因此，在储液器50的第一接口51与干燥过滤器42的入口之间还连接有第七单向阀CV7。从而，当充入储液器50的罐体内的制冷剂量太多时，过量的制冷剂可以通过第七单向阀CV7重新排放到主回路中。在一个实施例中，在第七单向阀CV7的上游，即在储液器50的第一接口51与第七单向阀CV7之间还可以设有过滤器62，用于过滤掉从储液器50释放的制冷剂中的杂质，以免堵塞第七单向阀CV7。

本申请实施例的热泵机组1可以包括制冷模式、制热模式、热回收模式及除霜模式。在本申请实施例的图示，粗实线部分表示主侧制冷剂工作的主要路径，中等粗实线线部分表示主侧制冷剂工作的辅助路径，虚线部分表示不参与工作。

以下表一示出了本申请实施例的热泵机组1在不同模式运行时各个阀的动作说明。

表一

	制冷模式	制热模式	热回收模式	除霜模式
					RV1	Off	On	On	Off
RV2	Off	On	Off	Off
					SV1	Off	Off	Off	On
SV2	Off/On	Off/On	Off/On	Off/On
					SV3	Off/On	Off	Off/On	Off
SV4	Off	Off/On	Off	Off/On
					EXV1	On	Off	On	Off
EXV2	Off	On	Off	Off
					EXV3	Off	Off	Off	On

在上面的表格中，其中，对于RV1和RV2，Off表示阀工作时线圈不通电，On表示阀工作时线圈通电；对于SV1-SV4及EXV1-EXV3，Off表示阀关闭(即阀不工作时不通电)，On表示阀打开(即阀工作时通电)，Off/On表示阀不工作时不通电，工作时通电，按需打开或关闭。

以下将分别参照图1至图4并结合参照表一来详细描述本申请实施例的热泵机组1在各个运行模式下的制冷剂的流向。

如图1并结合参照表一所示，当本申请实施例的热泵机组1运行在制冷模式下时，第一换向阀RV1和第二换向阀RV2中的线圈均不通电；第一节流阀EXV1为制冷节流阀，第一节流阀EXV1打开，而第二节流阀EXV2和第三节流阀EXV3均关闭；第一电磁阀SV1关闭。在制冷模式下，制冷器的流向为：制冷剂从压缩机10的排气口11、油分离器20流经第一换向阀RV1，此时，第一换向阀RV1的线圈不通电，第一换向阀RV1的第一接口D和第二接口C连通，制冷剂通过第一换向阀RV1的第一接口D和第二接口C流经第二换向阀RV2，此时，第二换向阀RV2的线圈不通电，第二换向阀RV2的第一接口D和第二接口C连通，制冷剂通过第二换向阀RV2的第一接口D和第二接口C流经第一换热器31、第五单向阀CV5、贯穿储液器50的共享主流体管路41、干燥过滤器42、过冷器43和第一节流阀EXV1流经第二换热器32，制冷剂在第二换热器32中进行热交换后流经第二换向阀RV2，由于第二换向阀RV2的线圈不通电，第二换向阀RV2的第四接口E和第三接口S连通，因此，制冷剂最终通过第二换向阀RV2的第四接口E和第三接口S流回到压缩机10的吸气口12。

另外，在制冷模式下，储液器50的第一支路上的第二电磁阀SV2和第二支路上的第三电磁阀SV3可以根据需要打开或者关闭。储液器50的第三支路和第四支路上的第四电磁阀SV4关闭。

图2揭示了本申请一个实施例的热泵机组1运行在制热模式下的示意图。如图2并结合参照表一所示，当本申请实施例的热泵机组1运行在制热模式下时，第一换向阀RV1和第二换向阀RV2中的线圈均通电；第二节流阀EXV2为制热节流阀，第二节流阀EXV2打开，而第一节流阀EXV1和第三节流阀EXV3均关闭；第一电磁阀SV1关闭。在制热模式下，制冷器的流向为：制冷剂从压缩机10的排气口11、油分离器20流经第一换向阀RV1，此时，第一换向阀RV1的线圈通电，第一换向阀RV1的第一接口D和第四接口E连通，制冷剂通过第一换向阀RV1的第一接口D和第四接口E流经第三换热器33、第六单向阀CV6、贯穿储液器50的共享主流体管路41、干燥过滤器42、过冷器43和第二节流阀EXV2流经第一换热器31，制冷剂在第一换热器31中进行热交换后流经第二换向阀RV2，由于第二换向阀RV2的线圈通电，第二换向阀RV2的第二接口C和第三接口S连通，因此，制冷剂最终通过第二换向阀RV2的第二接口C和第三接口S流回到压缩机10的吸气口12。

另外，在制热模式下，储液器50的第一支路上的第二电磁阀SV2和第三支路上的第四电磁阀SV4可以根据需要打开或者关闭。储液器50的第二支路上的第三电磁阀SV3关闭。

图3揭示了本申请一个实施例的热泵机组1运行在热回收模式下的示意图。如图3并结合参照表一所示，当本申请实施例的热泵机组1运行在热回收模式下时，第一换向阀RV1中的线圈通电，而第二换向阀RV2中的线圈不通电；第一节流阀EXV1打开，而第二节流阀EXV2和第三节流阀EXV3均关闭；第一电磁阀SV1关闭。在热回收模式下，制冷器的流向为：制冷剂从压缩机10的排气口11、油分离器20流经第一换向阀RV1，此时，第一换向阀RV1的线圈通电，第一换向阀RV1的第一接口D和第四接口E连通，制冷剂通过第一换向阀RV1的第一接口D和第四接口E流经第三换热器33、第六单向阀CV6、贯穿储液器50的共享主流体管路41、干燥过滤器42、过冷器43和第一节流阀EXV1流经第二换热器32，制冷剂在第二换热器32中进行热交换后流经第二换向阀RV2，由于第二换向阀RV2的线圈不通电，第二换向阀RV2的第四接口E和第三接口S连通，因此，制冷剂最终通过第二换向阀RV2的第四接口E和第三接口S流回到压缩机10的吸气口12。

另外，在热回收模式下，储液器50的第一支路上的第二电磁阀SV2和第二支路上的第三电磁阀SV3可以根据需要打开或者关闭。储液器50的第三支路和第四支路上的第四电磁阀SV4关闭。

图4揭示了本申请一个实施例的热泵机组1运行在除霜模式下的示意图。如图4并结合参照表一所示，当本申请实施例的热泵机组1运行在除霜模式下时，第一换向阀RV1和第二换向阀RV2中的线圈均不通电；第三节流阀EXV3为除霜节流阀，第三节流阀EXV3打开，而第一节流阀EXV1和第二节流阀EXV2均关闭；第一电磁阀SV1打开。在除霜模式下，制冷器的流向为：制冷剂从压缩机10的排气口11、油分离器20流经第一换向阀RV1，此时，第一换向阀RV1的线圈不通电，第一换向阀RV1的第一接口D和第二接口C连通，制冷剂通过第一换向阀RV1的第一接口D和第二接口C流经第二换向阀RV2，此时，第二换向阀RV2的线圈不通电，第二换向阀RV2的第一接口D和第二接口C连通，制冷剂通过第二换向阀RV2的第一接口D和第二接口C流经第一换热器31、第五单向阀CV5、贯穿储液器50的共享主流体管路41、干燥过滤器42、过冷器43和第三节流阀EXV3流经第三换热器33，制冷剂在第三换热器33中进行热交换后流经第一换向阀RV1，由于第一换向阀RV1的线圈不通电，第一换向阀RV1的第四接口E和第三接口S连通，因此，制冷剂最终通过第二换向阀RV2的第四接口E和第三接口S经过第一电磁阀SV1流回到压缩机10的吸气口12。

另外，在除霜模式下，储液器50的第一支路上的第二电磁阀SV2和第四支路上的第四电磁阀SV4可以根据需要打开或者关闭。储液器50的第二支路上的第三电磁阀SV3关闭。

本申请实施例的热泵机组1通过对储液器50增设第一支路、第二支路、第三支路和第四支路来作为平衡压力管路，从而，不论热泵机组1运行在哪个模式(制冷、制热、热回收或除霜)，在热泵机组1运行期间，系统内除去循环所需的量之外额外的制冷剂量可以安全充入旁通主回路的储液器50内，系统内的压力因储液器50上设置了平衡压力管路，不论外界温度升高多少，储液器50内侧冷媒压力可以有效地被控制在一个安全范围内。

另外，本申请实施例的热泵机组1运行期间，因进入储液器50内部的液体制冷剂温度较高，这样有利于持续加热储液器50内部的冷媒，保证油的粘度不会因为温度降低太多而渐渐增大。这样当需要排液时，制冷剂容易携带冷冻油一起回到压缩机10的吸气口12，压缩机10的运动部件如转子、轴承因得到充分的油润滑，热泵机组1的运行可靠性得到了保证。因此，本申请实施例的热泵机组1可以使得在低温制冷或热泵应用时的回油问题得到有效改善甚至基本消除。

本申请实施例的热泵机组1在不同模式(制冷、制热、热回收或除霜)工作时，可以使得系统阻力损失得到优化，进而提高热泵机组1的性能；同时，利用内置储液器50对不同模式运行时系统内的制冷剂循环量进行了有效管理，由此大大提高了热泵机组1的可靠性。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims

1.一种热泵机组，其特征在于：包括压缩机、第一换向阀、第二换向阀、第一换热器、第二换热器及第三换热器，通过所述第一换向阀和所述第二换向阀来使得所述第一换热器、所述第二换热器和所述第三换热器中的任意两个换热器与所述压缩机连通以使所述热泵机组运行在不同的工作模式，所述热泵机组还包括在不同的工作模式下的共享单元部分，所述第一换向阀和所述第二换向阀具有第一接口、第二接口、第三接口及第四接口，所述第一换向阀的第一接口连接所述压缩机的排气口，所述第一换向阀的第二接口连接所述第二换向阀的第一接口，所述第一换向阀的第三接口和所述第二换向阀的第三接口连接至所述压缩机的吸气口，所述第一换向阀的第四接口连接所述第三换热器的第一端口，所述第二换向阀的第二接口连接所述第一换热器的第一端口，所述第二换向阀的第四接口连接所述第二换热器的第二端口，所述共享单元部分具有第一端和第二端，所述共享单元部分的第一端连接在所述第一换热器的第二端口与所述第三换热器的第二端口之间，所述共享单元部分的第二端连接在所述第一换热器的第二端口与所述第二换热器的第一端口之间。

2.如权利要求1所述的热泵机组，其特征在于：在所述第一换向阀的第三接口与所述第二换向阀的第三接口之间连接有第一电磁阀。

3.如权利要求2所述的热泵机组，其特征在于：还包括储液器，所述共享单元部分包括贯穿所述储液器的共享主流体管路。

4.如权利要求3所述的热泵机组，其特征在于：所述共享单元部分还包括干燥过滤器和过冷器，所述共享流体管路的一端连接至所述第一端，所述共享流体管路的另一端连接至所述干燥过滤器的入口，所述干燥过滤器的出口连接所述过冷器的主路的入口，所述过冷器的主路的出口连接至所述第二端。

5.如权利要求4所述的热泵机组，其特征在于：还包括：

第一支路，连接在所述干燥过滤器的出口与所述储液器的第一接口之间，所述第一支路包括串联连接的第二电磁阀及第一单向阀。

6.如权利要求4或5所述的热泵机组，其特征在于：还包括：

第二支路，连接在所述储液器的第二接口与所述第二换热器的第三端口之间，所述第二支路包括串联连接的第三电磁阀及第二单向阀；

第三支路，连接在所述储液器的第二接口与所述第一换热器的第二端口之间，所述第三支路包括串联连接的第四电磁阀及第三单向阀；及

第四支路，连接在所述储液器的第二接口与所述第三换热器的第二端口之间，所述第四支路包括串联连接的所述第四电磁阀及第四单向阀。

7.如权利要求4所述的热泵机组，其特征在于：所述共享单元部分的第二端通过第一节流阀连接至所述第二换热器的第一端口，所述共享单元部分的第二端通过第二节流阀连接至所述第一换热器的第二端口，所述共享单元部分的第二端通过第三节流阀连接至所述第三换热器的第二端口。

8.如权利要求4所述的热泵机组，其特征在于：所述第一换热器的第二端口通过第五单向阀连接至所述共享单元部分的第一端，所述第三换热器的第二端口通过第六单向阀连接至所述共享单元部分的第一端。

9.如权利要求4所述的热泵机组，其特征在于：在所述储液器的第一接口与所述干燥过滤器的入口之间连接有第七单向阀。

10.如权利要求4所述的热泵机组，其特征在于：所述过冷器的辅路的入口通过第四节流阀连接至所述主路的入口，所述过冷器的辅路的出口连接至所述压缩机的吸气口。

11.如权利要求1所述的热泵机组，其特征在于：还包括油分离器，所述油分离器的入口连接所述压缩机的排气口，所述油分离器的出口连接所述第一换向阀的第一接口，所述油分离器的出油口连接所述压缩机的出油口。