CN1948863A - 高效热泵制冷制热装置 - Google Patents

Abstract

使用方便，节省原材料与器件，运行费用较省，安装维护较方便，工作效率高的高效热泵制冷制热装置，具有空调器室内机(1)和所述空调器室外机(5)；室外机(5)内设有风机、压缩机(7)、四通换向阀(9)和毛细管组件；设有包括水箱的热水器组件(15)、三通换向阀一(13)和三通换向阀二(12)，所述水箱内设有加热盘管；加热盘管一端经管线与三通换向阀一(13)一端口连接，三通换向阀一(13)另两端口分别经管线与压缩机(7)排气口以及四通换向阀(9)一入口连接；加热盘管另一端经管线与三通换向阀二(12)一端口连接，三通换向阀二(27)另两端口分别经管线与室外机(5)以及室内机(1)连接。本发明可同时作为空调和热水器使用。

Description

高效热泵制冷制热装置

                          技术领域

本发明涉及空调器和热水器，特别是热泵型空调器和热水器。

                          背景技术

热泵空调器是按照逆卡诺循环原理工作的。工质在系统内经压缩→冷凝→节流→膨胀→再压缩的循环过程，与外界交换热量。工质压缩时升温；高温高压工质与外界交换热量为放热过程，即制热过程；放热后工质降温，再经节流后流出端工质压力骤降，体积瞬间膨胀，温度急剧下降，与外界交换热量为吸热过程，即制冷过程；吸热后工质升温，再经压缩后进一步升温成高温高压工质；如此循环运行，完成制冷或制热。工质循环过程中，一侧制冷，另一侧制热，人们根据需要分别利用。热泵空调器具有室内机和室外机。双制式空调器的室内机可以制冷，也可以制热。制冷时让工质压缩升温后先通过室外机放热，再经节流降压膨胀降温后通过室内机吸热；制热时则让工质压缩后先通过室内机放热，再经节流降压膨胀后通过室外机吸热。压缩后工质不同的流向是经换向阀实现的。

热泵空调器室内机制冷时，工质通过室外机放热。问题在于，释放的热量能利用吗？影响空调器工作效率的放热能充分吗？前一问题目前很少有人考虑，后一问题则受设备制约所决定，不能说放热一定充分。再就是，室内机制热时，热量如何分配，传热流向如何控制，如何实现多用途，这对于只是热泵空调器来说，厂商和用户都不会去考虑。

热泵热水器的工作原理与热泵空调器相同，工质压缩后放热在热水器水箱内完成。与目前的电热水器、燃气热水器相比，热泵热水器具有节能、环保、安全的优点。热泵热水器中的压缩机、风机是让工质循环以及升温、降温与散热所需，其耗电量很有限，热水器产热根本上是通过集积环境中的热量实现的，故热泵热水器耗电量很省，据测算，它仅是电热水器耗电量的1/4左右。

采用一套系统，利用尽可能少的器件，将热泵空调器和热泵热水器联系结合在一起，做到一机两用，节省成本造价与能耗，又方便使用，是最好不过的，只是目前尚无这种产品面世，也未见此类报道。

                          发明内容

本发明要解决目前热泵空调器和热泵热水器不能有机结合，造成两套设备独立、分别设计、制造与安装所致材料与器件耗量大、造价高、运行能耗相对高、安装维护相对麻烦、空间占取较大的问题，为此提供本发明的一种高效热泵制冷制热装置，本装置能解决所述这些问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是设有空调器室内机和所述空调器室外机；室外机内设有风机、压缩机、四通换向阀和毛细管组件；其特征是设有包括水箱的热水器组件、三通换向阀一和三通换向阀二，所述水箱内设有加热盘管；

加热盘管一端经管线与三通换向阀一一端口连接，三通换向阀一另两端口分别经管线与压缩机排气口以及四通换向阀一入口连接；

加热盘管另一端经管线与三通换向阀二一端口连接，三通换向阀二另两端口分别经管线与室外机以及室内机连接。

所述加热盘管一端与三通换向阀一一端口连接的管线上设有截止阀四，所述三通换向阀二与室外机连接的管线上设有单向阀和截止阀五，三通换向阀二与室内机连接管线上设有单向阀。

所述三通换向阀一、截止阀四和截止阀五安装于室外机；所述三通换向阀二安装于所述热水器水箱上。

所述加热盘管一端与截止阀四连接管线上设有截止阀一位于热水器水箱，三通换向阀二与截止阀五连接管线上设有截止阀二位于热水器水箱，三通换向阀二与室内机连接管线上设有截止阀三位于热水器水箱。

所述热水器水箱上设有电源指示灯和加热指示灯。

本发明由于设有包括室内机、室外机、四通换向阀和压缩机的热泵空调器以及包括水箱和加热盘管的热水器组件，加热盘管两端分别经管线连有三通换向阀一和三通换向阀二，三通换向阀一另两端分别经管线与压缩机排气口经及四通换向一入口连接，三通换向阀二另两端分别经管线与室外机及室内机连接，故本发明无论空调器室内机制冷还是制热时，经压缩机泵出后的高温高压工质都可以经所述两个三通换向阀的切换而通过水箱内的加热盘管，将水加热；空调室内机制冷时，高温高压工质通过水箱盘管后再通过室外机，不仅使原本无用的热量得到利用，而且工质散热更充分，从而提高了制冷效率；空调室内机制热时，高温高压工质通过水箱盘管后通再过室内机，可以同时将水箱内的水和室内机所处环境加热，当通过调节室内机热风输出时，可以调节所述两处加热的热量分配，如室内机热风输出调小，则水箱加热的热量增加，反之则减少。可见，本发明是将热泵空调器和热泵热水器两者有机结合组合在一起，不仅使用方便，而且节省了许多器件和材料，降低了制造成本和使用成本，安装与维护也相对简便，系统占空间少，运行成本也降低。

                          附图说明

图1是本发明结构原理图；

图2是本发明包括管线连接的外形示意图；

图3是本发明中空调器室外机结构示意图；

图4是本发明中热水器组件示意图；

图5是本发明中的一种控制接线原理图；

图6是本发明中的又一控制接线原理图；

图7是本发明中的一遥控器外形图。

中标记为：1室内机，2截止阀七，3单向阀，4毛细管，5室外机，6截止阀六，7压缩机，8单向阀，9四通换向阀，10截止阀五，11单向阀，12三通换向阀二，13三通换向阀一，14截止阀四，15热水器组件，16截止阀一，17截止阀二，18截止阀三，19阳极保护装置，20排污口，21出热水管，22混水阀，23花洒，24单向安全阀，25泄压孔，26冷水进口，27加热盘管，28加热指示灯，29电源指示灯，30调温旋钮，31室内机接线端子，32室外机接线端子，33室外风机，34室外盘管温度传感器，35应急开关，36步进电机，37显示板，38室内温度传感器，39室内盘管温度传感器，40电源线，41可调温温控器，42开关，43热水器接线端子。

                       具体实施方式

本发明具有室内机1、室外机5、热水器组件15和连接管线。如图1、图2和图3所示，室外机5所置管线上设有截止阀七2、单向阀3、毛细管4、截止阀六6、压缩机7、四通换向阀9、截止阀五10、三通换向阀一13和截止阀四14。如图2、图4所示，热水器组件15设有水箱其内设有加热盘管27和阳极保护装置19，水箱上连有排污口20、截止阀一16、三通换向阀二12及其两输出管段上所连的截止阀二17和截止阀三18；水箱具有冷水进口26其上连有具泄压孔25的单向安全阀24，并连有出热水管21其上连有混水阀22与冷水输入管通连，混水阀输出管末端连有花洒23，水箱上设有加热指示灯28、电源指示灯29和调温旋钮30。

如图2所示，室外机5上的截止阀四14经管线与热水器组件上的截止阀一16连接，截止阀一16另一端连于水箱内的加热盘管27一端，室外机上的截止阀五10经管线与热水器组件上的截止阀二17连接，室外机上的截止阀七2和截止阀六6分别经管线与室内机1连接，热水器组件上的截止阀三18经管线连于所述室外机与室内机连接的管线上，截止阀二17、截止阀三18另一端经管段与三通换向阀二12两出口连接，并见图1，三通换向阀二12入口则经管线与水箱内的加热盘管另一端连接。

见图1工作原理图，图中标有箭头符号伴字母a、b、c、d表示工质即制冷剂流向。

单机制冷即仅空调器制冷时，工质从压缩机7输出，高温高压工质在管线中经a1、三通换向阀一13实线通道、a2、四通换向阀9右上实线通道、a3进入室外机5盘管，热交换散热后，高压并相对低温的工质经a4、毛细管4、单向阀3、截止阀七2、a5成为膨胀低温工质进入室内机1热交换吸热制冷，再经a6、截止阀六6、四通换向阀9左下实线通道、a7后进入压缩机7，完成空调器制冷循环。

仅空调器制热时，工质从压缩机7输出，经a1、三通换向阀一13实线通道、a2、四通换向阀9左上虚线通道、截止阀六6、b1进入室内机1热交换放热，再经b2、截止阀七2、b3、毛细管4、b4成为膨胀低温工质进入室外机5热交换吸热，再经b5、四通换向阀9右下虚线通道、a7后进入压缩机7，完成制热循环。

空调器制冷并热水器制热时，工质从压缩机7输出，高温高压工质在管线中经a1、三通换向阀一13虚线通道、c1、截止阀四14输入热水器组件15水箱盘管，与水热交换放热后经c2、三通换向阀二12实线通道、c3、c4、单向阀11、截止阀五10进入室外机5盘管，再经a4、毛细管4、单向阀3、截止阀七2、a5成为膨胀低温工质进入室内机1热交换吸热制冷，再经a6、截止阀六6、四通换向阀9左下实线通道、a7后进入压缩机7，完成空调器制冷并热水器制热循环。此过程利用空调器制冷产生的热量加热水箱内的水，且高温高压工质经水箱和室外机热交换，放热更充分，能一定程度提高制冷效率。

空调器制热并热水器制热时，工质从压缩机7输出，经a1、三通换向阀一13虚线通道、c1、截止阀四14输入热水器组件15水箱盘管，与水热交换放热后经c2、三通换向阀二12虚线通道、d1、d2、单向阀8、截止阀六6、b1进入室内机1热交换放热，再经b2、截止阀七2、b3、毛细管4、b4成为膨胀低温工质进入室外机5热交换吸热，再经b5、四通换向阀9右下虚线通道、a7后进入压缩机7，完成空调器制热并热水器制热循环。此过程可以调节空调器室内机热风出口风速，以分配热量，如室内机热风风速小，则热水器加热量大，反之则小。由于可以有两处加热，能有效分配和利用热量，且工质热交换更充分，能一定程度提高制热效率。

图5表示本发明控制接线原理。空调器室外机5部分中的风机33、压缩机7、四通换向阀9和三通换向阀13经导线连于室外机接线端子32，室内机1上设外接电源线40，并设有应急开关35、步进电机36、显示板37、室内温度传感器38和室内盘管温度传感器39连接于室内机接线端子31，室外机接线端子32与室内机接端子31相应连接，这些结构除三通换向阀13外，与现有空调器的相同；热水器组件15上设有三通换向阀二12、可调温温控器械41、开关42、加热指示灯28和电源指示灯29连于热水器接线端子43，热水器接线端子43与室外机接线端子32和室内机接线端子31连接。

本发明可以利用已有室内机上的控制电路，加载控制热水器开关42启闭和三通换向阀二12换向，并可以利用已有遥控器加载控制。

结合图6和图7说明本发明使用操作：

其中图7中的标记为：①信号发送口，②显示区，③运行/停止开关键，④温度调节键，⑤运行模式选择键，⑥风速选择键，⑦热水器开关键，⑧睡眠控制键，⑨风向设定键，⑩定时开/关机设定键，时间设定键，时钟设定键，复位键。

要开启本发明空调器部分时，先按③开机，再按⑤选择运行模式——每按一次⑤，按“自动运转”、“制冷”、“除湿”、“制热”、“自动运转”的顺序变化。要改变制冷、制热温度时，每按④减键一次降温一度，每按④升键一次升温一度。要停止运行按③键。

要开启本发明热水器组件部分时，先按上述操作开启空调器部分，使之处于制冷或制热运行状态，此时图6、图4中所示电源指示灯29亮，再按图7中的⑦，加热水箱内的水，此时图6、图4中加热指示灯28亮，水温通过图6中的可调温控器41自动控制，达到设定水温时，加热指示灯28熄灭，热水可供使用。要关闭热水器组件部分时，按图7中的⑦；若还要关闭空调器部分时，再按图7中的③。

图5是包括手动开启热水器组件部分的接线原理图。此情况，开启/关闭热水器组件部分是手动开启/关闭开关42，遥控器则与图7所示的有所区别。

Claims (5)

1、高效热泵制冷制热装置，具有空调器室内机(1)和所述空调器室外机(5)；室外机(5)内设有风机(33)、压缩机(7)、四通换向阀(9)和毛细管组件；其特征是设有包括水箱的热水器组件(15)、三通换向阀一(13)和三通换向阀二(12)，所述水箱内设有加热盘管(27)；

加热盘管(27)一端经管线与三通换向阀一(13)一端口连接，三通换向阀一(13)另两端口分别经管线与压缩机(7)排气口以及四通换向阀(9)一入口连接；

加热盘管(27)另一端经管线与三通换向阀二(12)一端口连接，三通换向阀二(27)另两端口分别经管线与室外机(5)以及室内机(1)连接。

2、如权利要求1所述的高效热泵制冷制热装置，其特征是所述加热盘管(27)一端与三通换向阀一(13)一端口连接的管线上设有截止阀四(14)，所述三通换向阀二(12)与室外机(5)连接的管线上设有单向阀(11)和截止阀五(10)，三通换向阀二(12)与室内机(1)连接管线上设有单向阀(8)。

3、如权利要求2所述的高效热泵制冷制热装置，其特征是所述三通换向阀一(13)、截止阀四(14)和截止阀五(10)安装于室外机(5)；所述三通换向阀二(12)安装于所述热水器水箱上。

4、如权利要求2或3所述的高效热泵制冷制热装置，其特征是所述加热盘管(27)一端与截止阀四(14)连接管线上设有截止阀一(16)位于热水器水箱，三通换向阀二(12)与截止阀五(10)连接管线上设有截止阀二(17)位于热水器水箱，三通换向阀二(12)与室内机(1)连接管线上设有截止阀三(18)位于热水器水箱。

5、如权利要求4所述的高效热泵制冷制热装置，其特征是所述热水器水箱上设有电源指示灯(29)和加热指示灯(28)。

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