CN200968715Y - 智能热回收热泵冷热水机组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种智能热回收热泵冷热水机组，属于一种空调、热回收、热泵热水系统，制冷压缩机的排气管连接热水侧换热器的一端进气管上，热水侧换热器的排气管与四通换向阀、空气侧换热器、分流管、分流器、单向阀组件先后串连，单向阀组件与过滤器、节流膨胀阀先后串连，单向阀组件通过防冻结旁通电磁阀与制冷压缩机的排气管相连，单向阀组件还与空调侧换热器的一端相连，空调侧换热器的另一端与四通换向阀相连，四通换向阀通过气液分离器、吸气管道与制冷压缩机相连，高低压力控制器与制冷压缩机的排气管和吸气管道连接，防冻温度控制器与空调侧换热器的一端相连，除霜温度控制器与空气侧换热器的一端相连。

Description

智能热回收热泵冷热水机组
技术领域
本实用新型属于一种空调、热回收、热泵热水系统，尤其是一种智能热回收热泵冷热水机组。
背景技术
通常，目前，随着生活水平的不断提高，空调机与热水器已经成为了人们的生活必需品，同时也成为了高能耗的产品，而现有的空调机占大部份仅以供冷或供暖来满足室内环境要求，而带有热回收的空调机只可以在夏季有充足的热负荷时才能提供足够的生活热水，在冬季以单一的形式制取热水，却不能供暖。而且在进行热回收的过程中，冷凝风机或冷却塔风扇电机与热泵机组同步运行，这样不仅影响了空调机组在初始运行时的制冷效果，又降低了热回收量的效率，同时增加了不必要的能耗，虽然意义上都有节能作用，但是节能效果仍然欠佳。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种节能和减少资源浪费的多用途智能热回收泵冷热水机组。
为实现上述目的，本实用新型的智能热回收热泵冷热水机组包括制冷压缩机和热水侧换热器、空调侧换热器、空气侧换热器、风扇电机、四通换向阀、分流器、单向阀组件、过滤器、节流膨胀阀、气液分离器等组成一个制冷制热循环系统；制冷压缩机的排气管连接热水侧换热器的一端进气管上，热水侧换热器的排气管与四通换向阀、空气侧换热器、分流管、分流器、单向阀组件先后串连，单向阀组件与过滤器、节流膨胀阀先后串连，单向阀组件通过防冻结旁通电磁阀与制冷压缩机的排气管相连，单向阀组件还与空调侧换热器的一端相连，空调侧换热器的另一端与四通换向阀相连，四通换向阀通过气液分离器、吸气管道与制冷压缩机相连，高低压力控制器与制冷压缩机的排气管和吸气管道连接，防冻温度控制器与空调侧换热器的一端相连，除霜温度控制器与空气侧换热器的一端相连。
热水循环水泵分别与热水侧换热器的一端和热水罐(28)的一端相连，空调输送水泵与空调侧换热器的一端相连，水流开关与空调侧换热器的另一端相连。
机组的监测控制系统包括采用PID调节和模糊控制技术的智能温度控制器。
控制电路的电源相线经手动控制开关连接到水流开关的输入端，在水流开关的输出端连接功能转换开关，功能转换开关的制冷档通过制冷温度控制开关连接设于控制终端输出端上的中间继电器的另一组常开触点，该常开触点的另一端通过延时继电器KT连接控制制冷压缩机工作的交流接触器KM4线圈上，控制制冷压缩机工作的交流接触器KM4的主相常开触点KM41串接于制冷压缩机的供电回路上，控制制冷压缩机工作的交流接触器的一组辅助常开触点KA42串接于制冷温度控制开关的输出端与控制风扇电机工作的交流接触器KM3的线圈之间，另一组辅助常开触点KM42串接在热水温度控制开关的输出端与控制热水循环泵工作的交流接触器线圈KM1之间；功能转换开关的制热档通过制热温度控制开关连接控制制热继电器KA5的一组常开触点KA51的输入端，常开触点KA51的输出端连接控制终端与制冷功能相同的公共控制电路上。
本实用新型的有益效果是：由于空调机组内设置了前置换热器进行热回收和热水加热的功能，并采用了优化的监测控制系统，在空调与热水的应用中既有效地节省能源、减少资源浪费、降低运行费用和提高机组设备的利用率，同时可减少机组在运行中所排放的废热而形成的热岛效应，有利于环境保护。机组的电路设计是根据空调区域的室温调节和空调冷热水输出的温度、以及生活热水的设定温度进行对机组的自动启停控制。机组的输入电压可选用单相或三相四线制的电源，符合和广泛应用于工商业及住宅的中央空调热水用户、工业冷却等。
附图说明
图1为本实用新型所述智能热回收热泵冷热水机组的电路示意图。
图2为本实用新型所述智能热回收热泵冷热水机组的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，智能热回收冷热水机组，包括可设置在空调区域至少一个末端控制终端R1和相应的末端控制终端继电器KA8～KAn，监测控制系统、制冷压缩机COM、热水循环泵PUPM1、空调水泵PUPM2、风扇电机FAN，在本实用新型所述的实施例中，其中，末端控制终端的数量为n个，可以根据空调区域的数量而实际设置，如图所示可以为2个，监测控制系统包括控制电源开关SA1、水流开关63w、空调冷热水温度控制器BT1、热水温度控制器BT2、晶体管液位控制器KL、供冷/供暖功能转换开关QC、热回收/加热功能转换开关SA2、防冻温度控制器KTM1、除霜温度控制器KTM2、除霜时间控制器KT、高压压力开关HKP、低压压力开关LKP、压缩机过热保护开关KTM3、热水循环水泵热继电器FR1、空调水泵热继电器FR2、风扇电机热继电器FR3、制冷压缩机热继电器FR4、电磁二通阀SV2、四通电磁换向阀SV4、以及根据各种功能用途的中间继电器和交流接触器组成；在上述各个控制元件中的水流开关63W和分别连接在每个末端控制终端的输出端上的中间继电器KA8～Kan1，各个中间继电器的常开触点KA81～KAn1，以并联的方式串接控制空调输送水泵PUMP2工作的交流接触器KM2，控制空调输送水泵PUMP2工作的交流接触器KM2的一组主相常开触点KM21串接空调输送水泵的供电回路上；水流开关63W输入端串接控制电源开关SA1的输出端，另一端串接功能转换开关QC，功能转换开关QC的制冷档COOL，接空调输送泵PUMP2的热继电FR2的常闭触点和防冻温度控制开关BTM1，再通过温度控制器BT1的温度控制开关BT11的输出端，连接另一组热水温度控制器BT2的温度控制开关BT22的输入端上，温度控制开关BT22的输出端连接控制风扇电机FAN工作的交流接触器KM3上，控制风扇电机FAN工作的交流接触器KM3的一组主相常开触点KM31串接风扇电机FAN的供电回路上；温度控制开关BT11的输出端同时连接设于控制终端输出端上的各个中间继电器KA8～KAn的另一组常开触点KA82～KAn2，该多组的常开触点的另一端通过延时继电器KT的延时闭合开关KT1连接控制制冷压缩机COM工作的交流接触器KM4，该控制制冷压缩机COM工作的交流接触器KM4的一组主相常开触点KM41串接于制冷压缩机COM的供电回路上；另一组辅助常开触点KM42串接于控制电源开关SA1的输出端与控制热水泵PUMP1工作的交流接触器KM1的线圈之间，该控制热水泵PUMP1工作的交流接触器KM1的一组主相常开触点KM11，串接于热水泵PUMP1的供电回路上；功能转换开关QC的制热档HERT连接空调冷热水温度控制器BT1的温度控制开关BT12的输入端，温度控制开关BT12的输出端连接除霜时间控制器KT的公共接点KT1和制热控制继电器KA5，制热控制继电器KA5的一组常开触点KA51的输出端连接与制冷功能相同的终端控制电路，另一组的常开触点KA52的输出端连接四通电磁换向阀SV4的电磁线圈上，除霜时间控制器KT中的一组常闭触点KT2连接控制供暖制热运行的中间继电器KA6的线圈上，另一组常开触点KT3连接控制机组除霜的中间继电器KA7，除霜时间控制器KT的执行电机M在相线的回路中串接除霜温度控制器BTM2。另外，由第二组功能开关SA2的输入端连接晶体管液位控制器KL的控制开关KL1，液位控制开关KL1的输出端连接液位控制继电器KA1，功能开关SA2的输出端连接的输出端连接液位控制继电器KA1的一组常闭触点KA11，该常闭触点KA11的输出端连接控制机组加热的中间继电器KA2；空调冷热水温度控制器BT1的相线连接在水流开关63W的输出端，热水温度控制器BT2和晶体管液位控制器KL的相线联接在水流开关63W的输入端。
所述的制冷压缩机及风扇电机、热水循环泵、空调输送水泵等动力设施，是根据末端控制终端的空调温控区域、热水加热以及除霜的运行需求，分别由各自功能的控制电路完成制冷、制热、热回收、融霜的运行和停止工作。
所述的监测控制系统中还设有故障指示和故障自锁电路，在制冷的运行中，由功能转换开关QC的制冷档COOL输出端串接空调输送水泵PUMP2的热继电器FR2、防冻温度控制器BTM1和故障自锁继电器KA3的一组常闭触点KA31，当空调输送水泵PUMP2发生故障或空调的出水温度低于防冻温度控制器BTM1所调节的温度时，热继电器FR2或防冻温度控制开关BTM1断路，故障自锁继电器KA3吸合，故障自锁继电器KA3的一组常闭触点KA31动断，供冷和供暖功能的控制回路中断，相应的动力设施停止运行；当热水循环泵PUMP1在运行中发生故障时，串接在控制热水循环泵PUMP1运行的交流接触器KM1与电源控制开关SA1的输出端之间的热继电器FR1动断，交流接触器KM1断路，热继电器FR1的动触点与故障指示灯EL1的相线闭合，指示灯EL1亮。而另一组故障自锁电路是由连接在制冷温度控制开关BT11的输出端和控制制热继电器KA5的一组常开触点KA51的输出端之间的低压压力控制开关LKP、高压压力控制开关HKP、风扇电机热继电器FR3、制冷压缩机热继电器FR4、制冷压缩机过热保护温度开关BTM3和故障自锁继电器KA4的一组常闭触点KA41组成，当机组在运行的过程中，在上述的控制保护装置所对应的动力设施和系统发生故障时，相应的控制装置动断，故障自锁继电器KA4吸合，终端的控制回路中断，机组停止运行，在故障未被解除之前，机组无法启动运行；在空调功能故障自锁继电器KA3或终端故障自锁继电器KA4吸合后，相电压通过连接在电源控制开关SA1的输出端与故障自锁继电器KA3或KA4的一组常开触点KA33和KA44的输入端，再经KA33或KA44输出端连接故障指示灯EL3的相线，故障指示灯EL3亮。
参照图2，智能热回收热泵冷热水机组，还包括制冷压缩机1、风扇电机2、热水循环泵24和空调输送水泵25所组成的各自功能系统，其中，制冷压缩机1的排气管21连接热水侧换热器3的一端进气管上，热水侧换热器3的排气管气流根据制冷功能分别流经四通换向阀6的排气通道、空气侧换热器5、分流管8、分流器9、单向阀组件10、过滤器11、节流膨胀阀12、空调侧换热器4、四通换向阀6的吸气通道、气液分离器13，并由吸气管道23连接到制冷压缩机1的吸气管上，组成了一个热水加热和制冷的闭环系统；当四通电磁换向阀6吸合后，系统中的制冷剂形成与制冷模式相反的反向气流，并且由热水侧换热器3的排气端流经四通换向阀的变向排气通道、空调侧换热器4、单向阀组件10、过滤器11、节流膨胀阀12、分流器9、分流管8、空气侧换热器5、四通换向阀6的变向吸气通道、气液分离器13，并由吸气管道23连接到制冷压缩机1的吸气管上，组成了一个热水加热或制热供暖的闭环系统；在制冷压缩机1的排气管21与单向阀组件10之间还设置了一个防冻结电磁二通阀7，并且在制冷系统中设置了相应的高低压力控制器14、低压压力表15、高压压力表16，以及检修注液用途的阀门19和20，在空气侧换热器5设置了一个除霜温度控制器17。
另外，在热水侧换热器3的另一端，由热水循环泵24、蓄热水罐28和多个截止阀组成的热水环路，蓄热水罐28的底部联接自来水管进行补给，自来水进水管设置一个止逆阀31和一个截止阀，蓄水罐的上端联接供应热水用户的供水管道，蓄水罐的低端设置一个温度传感器30和液位控制信号的金属导线29；在空调侧换热器4的另一端，由空调输送水泵和多个截止阀、机组外部阀件(图略)、空调区域末端设施(图略)组成的空调供冷或供暖的水环系统，并且在空调侧换热器4的冷热水出水端设置一个防冻温度控制器18，一个温度传感器27和水流开关26。
本机组的工作过程如下：
制冷和热回收运行：当市电～380V或～220V电源供给和控制电源开关SA1闭合后，智能温度控制器BT1在调节空调功能的制冷制热输出温度控制开关BT11和BT12的参数后，机组进入待机状态，当室内某空调区域开启末端温控开关3RT后，末端控制终端继电器KA8或KAn吸合，相应的常开触点KA81或KAn1动合，电源的相电压通过设置在控制空调输送水泵工作的交流接触器KM2，与末端控制终端继电器KA8、KAn的常开触点KA81和KAn1的输出端之间的两组故障自锁继电器的一组常闭触点KA32和KA42，以及一组控制除霜继电器KA7的一组常闭触点KA72，交流接触器KM2吸合，空调输送水泵PUMP2启动运行，水流开关63W在水流的作用下动合。当功能转换开关QC闭合在制冷档COOL的位置时，相电压再经空调输送水泵PUMP2的热继电器FR2的常闭触点、防冻温度控制器BTM1、智能温度控制器BT1的一组温度控制开关BT11、低压压力控制开关LKP、高压压力控制开关HKP、风扇电机FAN的热继电器FR3、制冷压缩机COM的热继电器FR4、制冷压缩机的热保护温度开关BTM3、故障自锁继电器KA4的一组常闭触点KA41和末端控制终端继电器KA8或KAn的另一组常闭触点KA82或KAn2动合后，延时继电器KT在所调节的时间范围内延时吸合，KT1动合，控制制冷压缩机COM工作的交流接触器KM4吸合，制冷压缩机COM启动运行。在控制制冷压缩机工作的交流接触器KM4吸合的同时，交流接触器KM4的另一组常开触点KM42串接在控制电源开关SA1的输出端与控制热水循环泵PUMP1工作的交流接触器KM1之间的电路上，控制热水循环泵PUMP1工作的交流接触器KM1吸合，热水循环泵PUMP1在热水温度控制器BT2所设定的温度控制开关BT21动合后，热水循环泵进入热回收运行状态。还有，控制风扇电机FAN工作的交流接触器KM3的相线输入端，连接由热水温度控制器BT2的温度控制开关BT22与控制制热继电器KA6的一组常开触点KA61组成的并联电路、故障自锁继电器KA4的一组常闭触点KA42和温度控制器BT1的度控制开关BT11的输出端，当热水温度控制开关BT22达到所设定温度时，温度控制开关BT22动合，控制风扇电机FAN工作的交流接触器KM3吸合，风扇电机进入热回收相当热量后的运行状态，反之则停止运行，从而更有效地减少能耗、提高热回收和制冷效率。
制热供暖运行：根据上述空调末端控制与空调输送水泵的控制运行程序，当功能转换开关QC闭合在制热档HEAT的位置时，相电压通过动合后的温度控制器BT1的温度控制开关BT12的输出端，连接控制制热继电器KA5的线圈上，继电器KA5吸合，控制制热继电器KA5的一组常开触点KA51的输出端连接与制冷功能相同的公共终端控制电路上，同时，连接在除霜时间控制器KT的一组常闭触点KT2上的辅助控制制热继电器KA6在未受除霜控制的情况下吸合，辅助继电器KA6的一组常开触点KA62的输出端连接四通电磁换向阀SV4的电磁线圈，四通电磁换向阀SV4吸合，系统中的制冷剂形成与制冷功能相反的反向气流进行热交换，机组进入制热供暖运行。
热泵热水运行：热泵热水加热的控制电路是结合热回收、制热供暖的终端控制和除霜功能的联锁电路，由控制电源开关SA1的输出端分别连接液位控制器KL的一组常开触点KL1的输入端和热水温度控制器BT2的一组温度控制开关BT21的输入端，以及连接在控制加热运行的继电器KA2的一组常开触点KA21的输入端，当蓄热水罐内的水量满液或达到液位控制器KL设定的位限时，液位控制继电器KA1在液位控制开关KL1的常开状态下不能吸合，当控制热水加热的功能开关SA2闭合后，控制加热继电器KA2的相电压通过热水温度控制器BT2的一组温度控制开关BT21与液位控制器继电器KA1的一组常闭触点KA11而吸合，继电器KA2吸合后，连接在控制加热继电器KA2的一组常开触点KA21的输出端与制热和除霜功能相同的公共电路上，另一组常开触点KA22与末端控制终端继电器KA82～KAn2以并联的方式连接控制机组的制冷压缩机和风扇电机运行。同时，串接在温度控制开关BT21的输出端与控制热水循环泵PUMP1工作的交流接触器KM1之间的交流接触器KM4的另一组常开触点动合，热水循环泵PUMP1运行，机组进入热水加热状态。另外，当蓄热水罐内缺水或液位下降到液位控制点时，液位控制开关KT1动合，液位控制继电器KA1吸合，串接在功能开关SA2的输出端与继电器KA2之间的液位控制继电器KA1的一组常闭触点动断，热水控制继电器KA2断路，机组停止运行。在上述的缺水控制电路中，对空调的制冷和供暖系统没有影响，由于机组在热水加热和热回收时的热水循环泵在缺水的情况下不能启动运行，从而有效地避免了无用功耗。
除霜运行：当机组在制热供暖或热水加热的运行中，由于室外环境的低温空气影响，空气侧换热器在制热的运行过程中容易发生霜冻现象，从而降低了机组的制热效率。当设置在空气侧换热器上的除霜温控开关BTM2在检测达到设定除霜温度时，除霜温控开关BTM2动合，除霜时间控制器KT的执行电机M处于运转状态，当除霜时间控制器KT的程序开关切换到除霜控制接点KT3时，控制制热辅助继电器KA6动断，除霜继电器KA7吸合，四通电磁阀在辅助继电器KA6的动断作用下恢复系统中制冷剂的流向，实行对空气侧换热器加热除霜。同时，由于辅助继电器KA6的动断和除霜继电器KA7的吸合，串接在继电器KA7的常闭触点KA71、KA72和KA73上相应的控制热水循环泵、空调输送泵和风扇电机工作的电路中断，热水循环泵PUMP1、空调输送泵PUMP2和风扇电机FAN停止运行，有效地避了因冷空气对除霜的效率和时间的影响，也减低了除霜时的无用功耗，除霜时间控制器KT的执行器M在调节的时间完成该程序后，除霜时间控制器KT恢复制热运行。
另外，蓄热水罐的容积可根据机组的热回收量、制热量和热水用量进行配置，避免过大而热量不足，过小而用量不够，以及因应蓄热水罐容积的大小进行内置或外置。
本实用新型除了上述实施例之外，其等同技术方案也应当在本发明创造的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种智能热回收热泵冷热水机组，其特征在于：包括制冷压缩机(1)和热水侧换热器(3)、空调侧换热器(4)、空气侧换热器(5)、风扇电机(2)、四通换向阀(6)、分流器(9)、单向阀组件(10)、过滤器(11)、节流膨胀阀(12)、气液分离器(13)等组成一个制冷制热循环系统；制冷压缩机(1)的排气管(21)连接热水侧换热器(3)的一端进气管上，热水侧换热器(3)的排气管与四通换向阀(6)、空气侧换热器(5)、分流管(8)、分流器(9)、单向阀组件(10)先后串连，单向阀组件(10)与过滤器(11)、节流膨胀阀(12)先后串连，单向阀组件(10)通过防冻结旁通电磁阀(7)与制冷压缩机(1)的排气管(21)相连，单向阀组件(10)还与空调侧换热器(4)的一端相连，空调侧换热器(4)的另一端与四通换向阀(6)相连，四通换向阀(6)通过气液分离器(13)、吸气管道(23)与制冷压缩机(1)相连，高低压力控制器(14)与制冷压缩机(1)的排气管(21)和吸气管道(23)连接，防冻温度控制器(18)与空调侧换热器(4)的一端相连，除霜温度控制器(17)与空气侧换热器(5)的一端相连。
2.根据权利要求1所述的智能热回收热泵冷热水机组，其特征在于：热水循环水泵(24)分别与热水侧换热器的一端和热水罐(28)的一端相连，空调输送水泵(25)与空调侧换热器(4)的一端相连，水流开关(26)与空调侧换热器(4)的另一端相连。
3.根据权利要求1所述的智能热回收热泵冷热水机组，其特征在于：机组的监测控制系统包括采用PID调节和模糊控制技术的智能温度控制器。
4.根据权利要求1所述的智能热回收热泵冷热水机组，其特征在于：控制电路的电源相线经手动控制开关连接到水流开关的输入端，在水流开关的输出端连接功能转换开关，功能转换开关的制冷档通过制冷温度控制开关连接设于控制终端输出端上的中间继电器的另一组常开触点，该常开触点的另一端通过延时继电器(KT)连接控制制冷压缩机工作的交流接触器(KM4)线圈上，控制制冷压缩机工作的交流接触器(KM4)的主相常开触点(KM41)串接于制冷压缩机的供电回路上，控制制冷压缩机工作的交流接触器的一组辅助常开触点(KA42)串接于制冷温度控制开关的输出端与控制风扇电机工作的交流接触器(KM3)的线圈之间，另一组辅助常开触点(KM42)串接在热水温度控制开关的输出端与控制热水循环泵工作的交流接触器线圈(KM1)之间；功能转换开关的制热档通过制热温度控制开关连接控制制热继电器(KA5)的一组常开触点(KA51)的输入端，常开触点(KA51)的输出端连接控制终端与制冷功能相同的公共控制电路上。
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