CN1477351A - 一体化风冷热泵式中央空调机组 - Google Patents

Abstract

本装置由机壳22及压缩机1、气液分离器2、螺旋套管式换热器3、空调水循环泵4、热力膨胀阀6、视镜7、干燥过滤器8、翅片式换热器16、四通换向阀19、储液器20、单向阀组21等连接组成，其技术特点是，在机壳22中还设有连接在工质循环回路中的水加热器12、附加辅热装置13，并可设有自动除霜装置。装置可利用制冷时的余热生产卫生热水，而附加辅热装置13可进一步加热水。机组具有体积小、结构紧凑、低温环境下制热效果好、能源利用率高、节能环保、功能齐全的特点。

Description

一体化风冷热泵式中央空调机组

技术领域

本发明涉及风冷热泵式空调机组。

背景技术

现有技术的风冷热泵式中央空调机组没有设置水加热器和附加辅热装置，因此需要设置专门热水器为用户供应热水，机组制冷时一部分能源作为废热排到空气中，既浪费了能源又造成了对环境的热污染。已有技术机组的除霜方式是通过四通换向阀切换使热泵进入制冷运行状态而实现的，它影响热泵整体制热效果，造成能量浪费。再则，传统的热泵式空调在室外气温零下5℃时就不再制冷。

技术内容

本发明的目的是，设计出一体化风冷热泵式中央空调机组，它能制冷和供暖，机组设置水加热器和附加辅热装置，能利用制冷过程的余热产生热水，由此为用户提供卫生热水，提高机组的能源利用率，减少对环境的热污染；在热泵停止工作时还可由附加辅热装置提供热水，为用户省去一台单独的热水器，且机组在较低温度下仍能保持良好的制热性能。

本发明的技术方案是，所述机组有机壳及安装在机壳中的压缩机、气液分离器、螺旋套管式换热器、空调水循环泵、热力膨胀阀、视镜、干燥过滤器、翅片式换热器、四通换向阀、储液器、单向阀阀组，所述单向阀组由两只串联的单向阀I、II和另两只串联的单向阀III、IV并联组成，其结构特点是，所述机壳中还设有水加热器和附加辅热装置，相关部件的连接是，压缩机的排气口与水加热器的制冷工质入口相连，该水加热器的制冷工质出口依次经四通换向阀的端口A、D同翅片式换热器的一个制冷工质端口相连，而该翅片换热器的另一个制冷工质端口依次经单向阀组中的单向阀I、储液器、干燥过滤器、视镜、热力膨胀阀、单向阀组中的单向阀III同螺旋套管式换热器的一个制冷工质端口相连，该螺旋套管式换热器的另一个制冷工质端口经四通换向阀的端B、C和气液分离器接至压缩机的吸入口，设有空调水进口的空调水循环泵的排水口经阀门与螺旋套管式换热器的进水口相连通，该螺旋套管式换热器有空调水出口，有卫生水进口的卫生水循环泵排水口经阀门与水加热器的进水口相连，水加热器设有卫生水出口，所述附加辅热装置由热源、水箱和装在水箱中的盘管组成，所述水箱的进水口经阀门同空调水循环泵的排水口相连而该水箱的排水口同螺旋套管式换热器的空调水出口相连通，所述水箱中盘管的一个端口与水加热器的卫生水出口连通而其另一个端口经阀门与卫生水循环泵的排水口连通。

以下结合附图做出进一步说明。

参见图1，本发明有机壳22和安装在机壳22中的压缩机1、气液分离器2、螺旋套管式换热器3、空调水循环泵4、热力膨胀阀6、视镜7、干燥过滤器8、翅片式换热器16、四通换向阀19、储液器20、单向阀组21，所述单向阀组21由两只串联的单向阀I、II和另两只串联的单向阀III、IV并联组成，机组的设计特点是，机壳22中还设有水加热器12和附加辅热装置13，相关部件的连接是，压缩机1的排气口与水加热器12的制冷工质入口相连，而水加热器的制冷工质出口经四通换向阀19的端口A、D同翅片换热器16的一个制冷工质端口相连，该翅片式换热器16的另一个制冷工质端口依次经单向阀组21中的单向阀I、储液器20、干燥过滤器8、视镜7、热力膨胀阀6、单向阀组21中的单向阀III同螺旋套管式换热器3的一个制冷工质端口相连，该螺旋套管式换热器3的另一个制冷工质端口经四通换向阀19的端口B、C和气液分离器2后接至压缩机1的吸入口，设有空调水进口的空调水循环泵4的排水口经阀门与螺旋套管式换热器3的进水口相连，螺旋套管式换热器3有空调水出口，有卫生热水进口的卫生水循环泵9经阀门10，(可以是电磁阀)与水加热器12的进水口相连，水加热器12有卫生水出口，所述附加辅热装置13由热源(可以是电加热、燃气加热等现有技术各种加热结构)、水箱和水箱中的盘管组成，所述水箱的进水口经阀门同空调水循环泵4的排水口相连而该水箱的排水口同螺旋套管式换热器3的空调水出口相连通，所述水箱中盘管的一个端口与水加热器12的卫生水出口连通而其另一端口经阀门11(可以是电磁阀)与卫生水循环泵9的排水口连通。

本发明装置中，还可在四通换向阀19的端口C与两单向阀I、IV公共连通端管路之间设置一个旁通管路即自动除霜装置，该装置(参见图2)由安装在附加辅热装置13之热源上的复热器15、节流器17、除霜电磁阀18依次串联组成，所述电磁阀18的一端接在两单向阀I、IV公共连通管路上，复热器15的一端与四通换向阀19的端口C连通。所述复热器15的一种实施例结构可以是由余热吸收盘管绕在所述热源相应部位并外加保温层构成，节流器17可选用流量调节阀。

本发明正常夏季制冷运行过程是，全封闭式制冷压缩机1排气(高温高压气态工质，如R22)-水加热器12-四通换向阀19-翅片换热器16(工质冷凝放热，变成高压过冷液体)-单向阀I-储液器20-干燥过滤器8-视镜7-热力膨胀阀6(节流降压，工质变成低温低压液体)-单向阀III-螺旋套管式换热器3(工质变成低温低压蒸汽)-四通换向阀19-气液分离器2(工质变成低压过热蒸汽)-全封闭式制冷压缩机1吸入。由于机组系统由空调水循环泵4导入的水所带热量在螺旋套管式换热器3中被制冷工质不断带走，使得其水温下降，转变为低温冷水，提供给用户末端，实现空调房间制冷。

本发明正常冬季制热过程是，全封闭式制冷压缩机1排气-水加热器12-四通换向阀19-螺旋套管式换热器3(工质冷凝放热，管间水被加热)-单向阀II-储液器20-干燥过滤器8-视镜7-热力膨胀阀6-单向阀IV-翅片式换热器3(工质蒸发吸收环境空气热量)-四通换向阀19-气液分离器2-全封闭制冷压缩机1吸入。

本发明的卫生热水供水系统工作过程是，冷水从卫生水回口由卫生水循环泵9导入，经阀门10进入水加热器12中，与从压缩机1排出的高温高压工质进行热交换，被加热升温，经卫生水出口引出至用户。当制冷系统没有运行，或虽运行但水温不够，水量不足时，开通阀门11，将水接通至附加辅热装置13的所述盘管中，被加热后回送至卫生水出口，引至用户，可提供足够的卫生热水。

若热泵系统在冬天的除霜状态下，可采用附加辅热装置13补充系统制热量的不足。

若用户不启动整个热泵系统，可单独由附加辅热装置13加热由空调循环系统的来水，供给外部系统。

本发明的自动除霜工作原理是，在空气热源热泵系统基础上设置一个化霜液体介质旁通管路，其功能是在空气热源热泵作除霜运行时，四通换向阀19切换为制冷运行状态，翅片式换热器16内高压高温工质气体吸收管外霜层的冷量，使霜层液化。此时阀18开启，使工作介质旁通经复热器15升温，再经节流器17进入到气液分离器2中，气体被压缩机1吸入。

由于采用了所述结构的自动除霜装置，而热泵中原有的热力膨胀阀6、储液器20、翅片式换热器16组成的管路系统因阻力大于旁通管路，工质无法通过套管式换热器3制冷，就形成这样一种融霜状态，即虽然在制冷运行状态，但并无冷量向房间内散发；可有效保持换热器3原有的工作参数，也不致造成其忽冷忽热引起的能量浪费和降低热泵工作效率。

在冬季制热的除霜过程中，环境温度越低，除霜时阀越长，此时可通过附加辅热装置13补充加热空调循环系统的来水，以维持系统的供热稳定；采用此方法，即使在环境温度很低时，仍能低温制热。

由以上可知，本发明在热泵空调结构中设置了水加热器和附加辅热装置，并将其科学、合理地连接在系统回路中，水加热器12能利用机组制冷余热加热卫生水，使机组节能效果更好，并且：

1、水加热器12在夏季制冷时吸收余热提供卫生热水；在所提供热水量不够时，由附加辅热装置13协助加热提供卫生热水。

2、整个热泵系统停止工作时，可单独由附加辅热装置13提供卫生热水；

3、热泵系统在冬天除霜状态下，可附加辅热装置13补充系统制热量的不足；

4、冬季低温时可自动除霜，并具有带旁通管路的自动除霜装置3；

5、具有常规的夏季制冷和冬季制热功能，

6、包括电控柜、水加热器12、附加辅热装置13在内的各构件均内置于机壳22内，充分体现一体化结构。

本发明的一体化中央空调集制冷、制热、供卫生热水于一体，具有在不同的季节以最节能的方式提供冷\热空调功能，特别是具有超强的制热功能，它不仅在冬天很低的环境温度(-30℃)下仍能制热效果稳定，而且能够根据不同房间的要求设定不同温度和随意开、停。它还具有即时、快速、卫生的热水功能，水量充培，卫生快捷，比热水器更适用；夏季不需另加能源，直接利用本空调“烧”热水。

由于主机系统的合理匹配，并采用高效换热技术，使本发明机组的能效比大大优于国家及企业标准的规定。从检测报告可知，蒸发式冷水机组为4.4，风冷热泵机组为3.8；本发明除霜时的冷热能源综合利用使除霜时的节能效果达到最佳，而采用余热回收技术又合理地节约了能源，大大减少了一般空调所具有的“热岛”效应。若使用涡旋式压缩机，其能效比会更高，节能效果更好。

本发明机组采用独特的辅热技术，解决了冬天在-5℃以下制热效果差的缺点，冬天在很低的环境温度(如-30℃)下仍能正常制热。本机组在-5℃以上的环境温度下，采用热泵制热，能效比高达3.8以上，其高效节能性是任何制热的方法无法比拟的；当环境温度达到-5℃以下时，才采用辅热补充热量，以达到低温供热的目的。

附图说明

图1是设有水加热器和附加辅热装置的机组结构图；

图2是增加了自动除霜装置的机组结构图。

在附图中：

1-压缩机，        9-卫生水循环泵，

2-气液分离器      10-阀门，

3-螺旋套管式换热器11-阀门，

4-空调水循环泵，    12-水加热器，

5-电控柜，          13-附加辅热装置

6-热力膨胀阀，      14-盘管，

7-视镜，            15-复热器，

8-干燥过滤器，      16-翅片式换热管，

17-节流器，         20-储液器，

18-除霜电磁阀，     21-单向阀组，

19-四通换向阀，     22-机壳。

具体实施方式

按照附图2和上述结构的本发明机组，机壳整体尺寸为1500×750×1650mm，压缩机1制冷量为5万大卡/小时，附加辅热装置13的热源采用燃气，其它各构件及技术参数见1999年11月中国建筑工业出版社《中央空调设备造型手册》(周邦宁主编)以及1996年1月由机械工业出版社出版的《采暖空调制冷手册》(黄素逸编著)的记载。

Claims (2)

1、一种一体化风冷热泵式中央空调机组，有机壳22和安装在机壳22中的压缩机1、气液分离器2、螺旋套管式换热器3、空调水循环泵4、热力膨胀阀6、视镜7、干燥过滤器8、翅片式换热器16、四通换向阀19、储液器20、单向阀组21，所述单向阀组21由两只串联的单向阀I、II和另两只串联的单向阀III、IV并联组成，其特征是，机壳22中还设有水加热器12和附加辅热装置13，相关部件的连接是，压缩机1的排气口与水加热器12的制冷工质入口相连，而水加热器12的制冷工质出口经四通换向阀19的端口A、D同翅片换热器16的一个制冷工质端口相连，该翅片式换热器16的另一个制冷工质端口依次经单向阀组21中的单向阀I、储液器20、干燥过滤器8、视镜7、热力膨胀阀6、单向阀组21中的单向阀III同螺旋套管式换热器3的一个制冷工质端口相连，该螺旋套管式换热器3的另一个制冷工质端口经四通换向阀19的端口B、C和气液分离器2后接至压缩机1的吸入口，设有空调水进口的空调水循环泵4的排水口经阀门与螺旋套管式换热器3的进水口相连，该螺旋套管式换热器3有空调水出口，有卫生热水进口的卫生水循环泵9排水口经阀门10与水加热器12的进水口相连，水加热器12有卫生水出口，所述附加辅热装置13由热源、水箱和水箱中的盘管组成，所述水箱的进水口经阀门同空调水循环泵4的排水口相连而该水箱的排水口同螺旋套管式换热器3的空调水出口相连通，所述水箱中盘管的一个端口与水加热器12的卫生水出口连通而其另一端口经阀门11与卫生水循环9的排水口连通。

2、根据权利要求1所述的一体化风冷热泵式中央空调机组，其特征是，在所述四通换向阀19的端口C与两单向阀I、IV公共连通端管路之间设有自动除霜装置，该装置由装在附加辅热装置13之热源上的复热器15、节流器17、除霜电磁阀18依次串联组成。

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