CN116255752A - 一种热泵系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热泵系统及其控制方法,该系统包括压缩机、四通阀、水侧双功能换热器、电子膨胀阀、风侧换热器、汽液分离器、电子膨胀阀和风机,在制热时使制冷剂在水侧双功能换热器先中冷凝成过冷的液态制冷剂,并向流经水侧双功能换热器中的用户端进口的水释放热量;过冷的液态制冷剂再次与水侧双功能换热器c口进入的制冷剂再次换热,实现二次过冷后从水侧双功能换热器b口流出经电子膨胀阀节流后,转变为低温低压的气液两相制冷剂进入风侧换热器中蒸发,吸收大气中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,流经四通阀E口后通过S口,再经过汽液分离器后回到压缩机进行压缩,并不断循环,持续向水侧双功能换热器中的循环水中输出热量。

Description

一种热泵系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及热泵系统技术领域,尤其涉及一种热泵系统及其控制方法。
背景技术
现有的热泵系统通常采用的技术方案是独立的水侧换热器后设置独立经济器进行过冷,在制热运行时,从主回路旁能部分制冷剂,节流后进入独立经济器进行蒸发,吸热后回到压缩机补气口,使主回路的制冷剂实现过冷。但系统管路较复杂,成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题,而提出的一种减化了系统复杂性的热泵系统及其控制方法。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:一种热泵系统,其特点是,包括压缩机、四通阀、水侧双功能换热器、电子膨胀阀、风侧换热器、汽液分离器、EVI电子膨胀阀和风机,所述风机内置在风侧换热器中,所述水侧双功能换热器设有用户端进口、用户端出口以及a、b、c、d四个换热口,所述四通阀设有D、E、S、F口,D口与压缩机出口相连,F口与水侧双功能换热器a口相连,S口与汽液分离器相连,汽液分离器与压缩机进口相连,E口与风侧换热器相连;所述风侧换热器与电子膨胀阀相连,所述电子膨胀阀与水侧双功能换热器b口相连,在电子膨胀阀与水侧双功能换热器b口之间的管路上并联有EVI电子膨胀阀,EVI电子膨胀阀与水侧双功能换热器c口相连,水侧双功能换热器d口与压缩机的补气口相连。
所述水侧双功能换热器可以选用现有技术公开的任何一种三路换热的换热器,其中一路与另外两路进行换热。
所述水侧双功能换热器为水侧双功能管式换热器,具体结构可以为,换热器设有壳体,壳体上连接有换热口a和b,换热口a的换热管设在壳体上部,换热口b的换热管下端设在壳体内的底部,在壳体内设有生活换热盘管,生活换热盘管的一端设为用户端进口,一端设为用户端出口,在生活换热盘管的下方设有二次换热盘管,二次换热盘管的一端为c口、一端为d口。
优选的,所述水侧双功能换热器为水侧双功能板式换热器,水侧双功能板式换热器b口连接有储液器,所述储液器与电子膨胀阀相连,所述EVI电子膨胀阀与储液器并联在管路中。
水侧双功能板式换热器内的有三路,第一路的进出口为换热口a和换热口b,第二路的换热口为用户端进口和用户端出口,第三路的进出口为换热口c和换热口d,并且第一路分别与第二路、第三路换热。
一种热泵系统的控制方法,其特点是,该系统设有制热、制冷和除霜三种模式,
制热时,压缩机排出的高温高压气态制冷剂经过四通阀D、F口后从水侧双功能换热器a口流入,制冷剂在水侧双功能换热器先中冷凝成过冷的液态制冷剂,并向流经水侧双功能换热器中的用户端进口的水释放热量;过冷的液态制冷剂再次与水侧双功能换热器c口进入的制冷剂再次换热,实现二次过冷后从水侧双功能换热器b口流出经电子膨胀阀节流后,转变为低温低压的气液两相制冷剂进入风侧换热器中蒸发,吸收大气中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,流经四通阀E口后通过S口,再经过汽液分离器后回到压缩机进行压缩,并不断循环,持续向水侧双功能换热器中的循环水中输出热量;
从水侧双功能换热器b口流出的过冷的液态制冷剂能过EVI电子膨胀阀节流后转变为低温低压的气液两相制冷剂从水侧双功能换热器c口流入,与水侧双功能换热器a口流入的制冷剂进行热交换,吸收热量后的制冷剂转变为低温过热气体,水侧双功能换热器d口流出,回到压缩机补气口;制热模式运行时,风机运行,EVI电子膨胀阀处于正常调节状态。
优选的,当水侧双功能换热器为水侧双功能板式换热器,制热时,其他控制方法均相同,不同的是,所述过冷的液态制冷剂再次与水侧双功能换热器c口进入的制冷剂再次换热,实现二次过冷后从水侧双功能换热器b口流出,经储液器后再进入电子膨胀阀节流后,转变为低温低压的气液两相制冷剂进入风侧换热器中蒸发。
一种热泵系统的控制方法,制冷时,压缩机排出的高温高压气态制冷剂经过四通阀D、E口后进入风侧换热器,制冷剂在风侧换热器中冷凝成过冷的液态制冷剂,并向空气中释放热量,过冷的液态制冷剂经电子膨胀阀节流后转变为低温低压的气液两相制冷剂从b口进入水侧双功能换热器中蒸发,吸收水中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,从a口流出流经四通阀F、S口后,再经过汽液分离器后,回到压缩机进行压缩,并不断循环,持续带走流经水侧双功能换热器水的热量;制冷模式运行时,风机运行,EVI电子膨胀阀处于关闭状态。
一种热泵系统的控制方法,除霜时,压缩机排出的高温高压气态制冷剂经过四通阀后进入阀D、E口后进入风侧换热器,制冷剂在风侧换热器中冷凝成过冷的液态制冷剂,并向风侧换热器的霜层释放热量,过冷的液态制冷剂经电子膨胀阀节流后转变为低温低压的气液两相制冷剂从b口进入水侧双功能换热器中蒸发,吸收水中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,从a口流出流经四通阀F、S口后,回到压缩机进行压缩,并不断循环,持续吸收水侧双功能换热器水的热量用于除霜;除霜模式运行时,风机停止运行,EVI电子膨胀阀处于关闭状态。
当水侧双功能换热器为水侧双功能板式换热器时,在制冷和除霜时,其他控制方法均相同,不同的是,过冷的液态制冷剂经电子膨胀阀节流后转变为低温低压的气液两相制冷剂,再经过储液罐后从b口进入水侧双功能换热器中蒸发,吸收水中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,从a口流出流经四通阀F、S口后,回到压缩机进行压缩。
与现有的技术相比,本发明的优点在于:
本系统通过设置水侧双功能换热器,在制热时,使制冷剂在水侧双功能换热器先中冷凝成过冷的液态制冷剂,并向流经水侧双功能换热器中的用户端进口的水释放热量;过冷的液态制冷剂再次与水侧双功能换热器c口进入的制冷剂再次换热,实现二次过冷后从水侧双功能换热器b口流出经电子膨胀阀节流后,转变为低温低压的气液两相制冷剂进入风侧换热器中蒸发,吸收大气中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,流经四通阀E口后通过S口,再经过汽液分离器后回到压缩机进行压缩,并不断循环,持续向水侧双功能换热器中的循环水中输出热量。
从而减化了系统复杂性,降低了生产成本,减少系统泄漏风险,提高了系统可靠性。
附图说明
图1为本发明提出的一种热泵系统的连接示意图;
图2为本发明提出的一种热泵系统中含水侧双功能板式换热器的连接示意图;
图3为本发明提出的一种热泵系统中水侧双功能管式换热器的一种结构示意图;
图4为本发明提出的一种热泵系统中水侧双功能板式换热器的一种结构示意图;
图5为本发明提出的一种热泵系统中制热状态的示意图;
图6为本发明提出的一种热泵系统中制冷除霜状态的示意图;
图7为本发明提出的一种热泵系统中含水侧双功能板式换热器的制热状态的示意图;
图8为本发明提出的一种热泵系统中含水侧双功能板式换热器的制冷和除霜状态的示意图。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的,而不是想要限制本发明的范围。
实施例
参照图1-4,一种热泵系统,包括压缩机1、四通阀2、水侧双功能换热器3、电子膨胀阀4、风侧换热器5、汽液分离器6、EVI电子膨胀阀7和风机8,所述风机8内置在风侧换热器5中,所述水侧双功能换热器3设有用户端进口、用户端出口以及a、b、c、d四个换热口,所述四通阀2设有D、E、S、F口,D口与压缩机1出口相连,F口与水侧双功能换热器3a口相连,S口与汽液分离器6相连,汽液分离器6与压缩机1进口相连,E口与风侧换热器5相连;所述风侧换热器5与电子膨胀阀4相连,所述电子膨胀阀4与水侧双功能换热器3b口相连,在电子膨胀阀4与水侧双功能换热器3b口之间的管路上并联有EVI电子膨胀阀7,EVI电子膨胀阀7与水侧双功能换热器3c口相连,水侧双功能换热器3d口与压缩机1的补气口相连。
所述水侧双功能换热器3可以选用现有技术公开的任何一种三路换热的换热器,其中一路与另外两路进行换热。
参考图3,所述水侧双功能换热器3为水侧双功能管式换热器,具体结构可以为,换热器设有壳体,壳体上连接有换热口a和b,换热口a的换热管设在壳体上部,换热口b的换热管下端设在壳体内的底部,在壳体内设有生活换热盘管,生活换热盘管的一端设为用户端进口,一端设为用户端出口,在生活换热盘管的下方设有二次换热盘管,二次换热盘管的一端为c口、一端为d口。
参考图2,和图4,所述水侧双功能换热器3为水侧双功能板式换热器10,水侧双功能板式换热器10内的有三路,第一路的进出口为换热口a和换热口b,第二路的换热口为用户端进口和用户端出口,第三路的进出口为换热口c和换热口d,并且第一路分别与第二路、第三路换热。使用水侧双功能板式换热器10时,水侧双功能板式换热器10b口连接有储液器9,所述储液器9与电子膨胀阀4相连,所述EVI电子膨胀阀7与储液器9并联在管路中。
一种热泵系统的控制方法,该系统设有制热、制冷和除霜三种模式,
参考图5,制热时,压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经过四通阀2D、F口后从水侧双功能换热器3a口流入,制冷剂在水侧双功能换热器3先中冷凝成过冷的液态制冷剂,并向流经水侧双功能换热器3中的用户端进口的水释放热量;过冷的液态制冷剂再次与水侧双功能换热器3c口进入的制冷剂再次换热,实现二次过冷后从水侧双功能换热器3b口流出经电子膨胀阀4节流后,转变为低温低压的气液两相制冷剂进入风侧换热器5中蒸发,吸收大气中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,流经四通阀2E口后通过S口,再经过汽液分离器6后回到压缩机1进行压缩,并不断循环,持续向水侧双功能换热器3中的循环水中输出热量;
从水侧双功能换热器3b口流出的过冷的液态制冷剂能过EVI电子膨胀阀7节流后转变为低温低压的气液两相制冷剂从水侧双功能换热器3c口流入,与水侧双功能换热器3a口流入的制冷剂进行热交换,吸收热量后的制冷剂转变为低温过热气体,水侧双功能换热器3d口流出,回到压缩机1补气口;制热模式运行时,风机8运行,EVI电子膨胀阀7处于正常调节状态。
参考图7,当水侧双功能换热器3为水侧双功能板式换热器10,制热时,其他控制方法均相同,不同的是,所述过冷的液态制冷剂再次与水侧双功能换热器3c口进入的制冷剂再次换热,实现二次过冷后从水侧双功能换热器3b口流出,经储液器9后再进入电子膨胀阀4节流后,转变为低温低压的气液两相制冷剂进入风侧换热器5中蒸发。
参考图6,一种热泵系统的控制方法,制冷时,压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经过四通阀2D、E口后进入风侧换热器5,制冷剂在风侧换热器5中冷凝成过冷的液态制冷剂,并向空气中释放热量,过冷的液态制冷剂经电子膨胀阀4节流后转变为低温低压的气液两相制冷剂从b口进入水侧双功能换热器3中蒸发,吸收水中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,从a口流出流经四通阀2F、S口后,再经过汽液分离器6后,回到压缩机1进行压缩,并不断循环,持续带走流经水侧双功能换热器3水的热量;制冷模式运行时,风机8运行,EVI电子膨胀阀7处于关闭状态。
参考图6,一种热泵系统的控制方法,除霜时,压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经过四通阀2后进入阀D、E口后进入风侧换热器5,制冷剂在风侧换热器5中冷凝成过冷的液态制冷剂,并向风侧换热器5的霜层释放热量,过冷的液态制冷剂经电子膨胀阀4节流后转变为低温低压的气液两相制冷剂从b口进入水侧双功能换热器3中蒸发,吸收水中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,从a口流出流经四通阀2F、S口后,回到压缩机1进行压缩,并不断循环,持续吸收水侧双功能换热器3水的热量用于除霜;除霜模式运行时,风机8停止运行,EVI电子膨胀阀7处于关闭状态。
参考图8,当水侧双功能换热器3为水侧双功能板式换热器10时,在制冷和除霜时,其他控制方法均相同,不同的是,过冷的液态制冷剂经电子膨胀阀4节流后转变为低温低压的气液两相制冷剂,再经过储液罐后从b口进入水侧双功能换热器3中蒸发,吸收水中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,从a口流出流经四通阀2F、S口后,回到压缩机1进行压缩。
本系统减化了系统复杂性,降低了生产成本,减少系统泄漏风险,提高了系统可靠性。

Claims (7)

1.一种热泵系统,其特征在于,包括压缩机、四通阀、水侧双功能换热器、电子膨胀阀、风侧换热器、汽液分离器、EVI电子膨胀阀和风机,所述水侧双功能换热器设有用户端进口、用户端出口以及a、b、c、d四个换热口,所述四通阀设有D、E、S、F口,D口与压缩机出口相连,F口与水侧双功能换热器a口相连,S口与汽液分离器相连,汽液分离器与压缩机进口相连,E口与风侧换热器相连;所述风侧换热器与电子膨胀阀相连,所述电子膨胀阀与水侧双功能换热器b口相连,在电子膨胀阀与水侧双功能换热器b口之间的管路上并联有EVI电子膨胀阀,EVI电子膨胀阀与水侧双功能换热器c口相连,水侧双功能换热器d口与压缩机的补气口相连。
2.根据权利要求1所述的一种热泵系统,其特征在于,所述水侧双功能换热器为水侧双功能板式换热器,水侧双功能板式换热器b口连接有储液器,所述储液器与电子膨胀阀相连,所述EVI电子膨胀阀与储液器并联在管路中。
3.一种根据权利要求1-2所述的热泵系统的控制方法,其特征在于,该系统设有制热、制冷和除霜三种模式,
制热时,压缩机排出的高温高压气态制冷剂经过四通阀D、F口后从水侧双功能换热器a口流入,制冷剂在水侧双功能换热器先中冷凝成过冷的液态制冷剂,并向流经水侧双功能换热器中的用户端进口的水释放热量;过冷的液态制冷剂再次与水侧双功能换热器c口进入的制冷剂再次换热,实现二次过冷后从水侧双功能换热器b口流出经电子膨胀阀节流后,转变为低温低压的气液两相制冷剂进入风侧换热器中蒸发,吸收大气中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,流经四通阀E口后通过S口,再经过汽液分离器后回到压缩机进行压缩,并不断循环,持续向水侧双功能换热器中的循环水中输出热量;
从水侧双功能换热器b口流出的过冷的液态制冷剂能过EVI电子膨胀阀节流后转变为低温低压的气液两相制冷剂从水侧双功能换热器c口流入,与水侧双功能换热器a口流入的制冷剂进行热交换,吸收热量后的制冷剂转变为低温过热气体,水侧双功能换热器d口流出,回到压缩机补气口;制热模式运行时,风机运行,EVI电子膨胀阀处于正常调节状态。
4.根据权利要求3所述的一种热泵系统的控制方法,其特征在于,当水侧双功能换热器为水侧双功能板式换热器,制热时,其他控制方法均相同,不同的是,所述过冷的液态制冷剂再次与水侧双功能换热器c口进入的制冷剂再次换热,实现二次过冷后从水侧双功能换热器b口流出,经储液器后再进入电子膨胀阀节流后,转变为低温低压的气液两相制冷剂进入风侧换热器中蒸发。
5.根据权利要求3所述的一种热泵系统的控制方法,其特征在于,制冷时,压缩机排出的高温高压气态制冷剂经过四通阀D、E口后进入风侧换热器,制冷剂在风侧换热器中冷凝成过冷的液态制冷剂,并向空气中释放热量,过冷的液态制冷剂经电子膨胀阀节流后转变为低温低压的气液两相制冷剂从b口进入水侧双功能换热器中蒸发,吸收水中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,从a口流出流经四通阀F、S口后,再经过汽液分离器后,回到压缩机进行压缩,并不断循环,持续带走流经水侧双功能换热器水的热量;制冷模式运行时,风机运行,EVI电子膨胀阀处于关闭状态。
6.根据权利要求3所述的一种热泵系统的控制方法,其特征在于,除霜时,压缩机排出的高温高压气态制冷剂经过四通阀后进入阀D、E口后进入风侧换热器,制冷剂在风侧换热器中冷凝成过冷的液态制冷剂,并向风侧换热器的霜层释放热量,过冷的液态制冷剂经电子膨胀阀节流后转变为低温低压的气液两相制冷剂从b口进入水侧双功能换热器中蒸发,吸收水中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,从a口流出流经四通阀F、S口后,回到压缩机进行压缩,并不断循环,持续吸收水侧双功能换热器水的热量用于除霜;除霜模式运行时,风机停止运行,EVI电子膨胀阀处于关闭状态。
7.根据权利要求5或6所述的一种热泵系统的控制方法,其特征在于,当水侧双功能换热器为水侧双功能板式换热器时,在制冷和除霜时,其他控制方法均相同,不同的是,过冷的液态制冷剂经电子膨胀阀节流后转变为低温低压的气液两相制冷剂,再经过储液罐后从b口进入水侧双功能换热器中蒸发,吸收水中的热量后的制冷剂转变为低温过热气体,从a口流出流经四通阀F、S口后,回到压缩机进行压缩。
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