CN203572107U - 过冷换热器及具有过冷换热器的热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种过冷换热器，包括高压冷媒腔和低压冷媒腔，高压冷媒腔和低压冷媒腔为整体式结构，所述高压冷媒腔设有至少三个冷媒接口；本实用新型还公开一种具有过冷换热器的多功能热泵系统，系统包括压缩机，冷凝器，具有五通道流向转换的转换装置，第一、第二热交换器，第一、第二、第三节流器，过冷换热器，第一、第二、第三单、第四单向阀，第一、第二、第三、第四电磁阀；本设计的热泵结构，实现了可分别制备热水+空调、热水、空调（或者冷水）、暖气多种功能，适用范围广；由于采用独特的冷换热器结构，有效改善了高压冷凝器的工况，克服了压缩机在夏天工作时容易出现高压保护的现象；同样解决了冬天低温环境下热泵系统回气温度过低、容易结霜或液击等问题。

Description

过冷换热器及具有过冷换热器的热泵系统

技术领域

本实用新型涉一种新型过冷换热器，同时还公开了一种具有过冷换热器的多功能热泵系统。

背景技术

热泵热水器或者热泵式空调热水两用装置利用水冷式热交换器来代替传统的风冷冷凝器，利用水冷式热交换器来制备热水，从而达到空调与热水两用的功能。但上述热泵装置或者空调热水两用装置存在不足之处：1、在制备热水时水温难以达到要求，若水温较高，冷凝温度也相应提高，则容易导致压缩机高压保护；2、对环境的适应性较差，在冬天使用时，蒸发温度低，极容易引起蒸发器结霜，影响设备的正常工作。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种可改善热泵系统工况，既可防止压缩机高压保护、同时能让水冷热交换器的换热效果更好的过冷换热器以及具有过冷换热器的热泵系统。

本实用新型所采用的技术方案是：

过冷换热器，包括高压冷媒腔和低压冷媒腔，高压冷媒腔和低压冷媒腔为整体式结构，所述高压冷媒腔设有至少三个冷媒接口，低压冷媒腔设有冷媒出、入接口，高、低压冷媒腔之间设有第一节流器，高压冷媒腔接口中，至少有一个接口为冷媒单向入口，至少有两个接口为冷媒双向流动接口。

本实用新型的进一步改进，所述高压冷媒腔设有四个冷媒接口，其中有一个接口为冷媒入口，有两个接口为冷媒双向流动接口，有一个接口为冷媒出口并通过管道连接第一节流器。

本实用新型的进一步改进，所述过冷换热器为内外双层腔体结构，内层腔体为高压冷媒腔，外层腔体为低压冷媒腔。

本实用新型的进一步改进，外层低压冷媒腔设置有导流隔板。

本实用新型还公开一种具有过冷换热器的多功能热泵系统，包括压缩机，冷凝器，具有五通道流向转换的转换装置，第一、第二热交换器，第一、第二、第三节流器，过冷换热器，第一、第二、第三单、第四单向阀，第一、第二、第三、第四电磁阀；过冷换热器包括高压冷媒腔和低压冷媒腔，高压冷媒腔和低压冷媒腔为整体式结构，高、低压冷媒腔之间设有第一节流器；热泵系统各部件之间通过冷媒管道进行如下连接：压缩机出口连接转换装置第一通道，转换装置第二通道连接冷凝器进口，冷凝器出口连接第三单向阀，第三单向阀出口分两路，第一路连接电磁阀，另一侧连接第一热交换器入口，第一热交换器入口通过换热管与第一热交换器出口相通，第一热交换器出口连接过冷换热器高压冷媒腔第一接口；第二路第三单向阀出口连接电磁阀，另一侧连接第三通道；转换装置第三通道连接第一热交换器第三接口，第一热交换器第三接口通过换热管与第一热交换器第四接口相通，第一热交换器第四接口分别连接第二节流器和第一单向阀，第一单向阀的另一侧连接过冷换热器高压冷媒腔第二接口，第二节流器另一侧连接第一电磁阀，第一电磁阀另一侧连接过冷换热器高压冷媒腔第二接口；转换装置第四通道连接第二热交换器，第二热交换器另一侧分别连接第二单向阀和第三节流器，第二单向阀的另一侧连接过冷换热器高压冷媒腔第三接口，第三节流器另一侧与第二电磁阀连接，第二电磁阀另一侧连接过冷换热器高压冷媒腔第三接口；过冷换热器低压冷媒腔出口连接压缩机吸气侧。

本实用新型的进一步改进，所述转换装置由两个四通阀以及第四单向阀组成，第一四通阀的四个接口分别连接第一通道、第二通道、第五通道、第四单向阀入口；第二四通阀的四个接口分别连接第四单向阀出口、第三通道、第四通道、第五通道。

本实用新型的进一步改进，过冷换热器高压冷媒腔设有第四接口，第一节流器设于第四接口与低压冷媒腔入口之间。

本实用新型的进一步改进，第一热交换器内部由两组独立冷媒管道组成，第一组管道的出入口分别是出口和入口，第二组管道的出入口分别是出口和入口，其中第一组管道的换热面积小于第二组管道，所述第一组管道与第二组管道为整体式结构。

本实用新型的进一步改进，第一热交换器内部由两组独立冷媒管道组成，第一组管道的出入口分别是出口和入口，第二组管道的出入口分别是出口和入口，其中第一组管道的换热面积小于第二组管道，所述第一组管道与第二组管道紧贴安装。

本实用新型的有益效果是：本设计的热泵结构，实现了可分别制备热水+空调、热水、空调（或者冷水）、暖气多种功能，系统的适用范围较广；此外，由于采用独特的冷换热器结构，工作时将来自高压冷凝器的少量冷媒经第一节流器节流后流入低压冷媒腔，对高压冷媒腔进行降温，从而改善了高压冷凝器的工况，很好的克服了压缩机在夏天工作时容易出现高压保护的现象；另一方面，在冬天低温环境条件下，经上述热交换后的低压冷媒从回流至压缩机吸气侧，同样有效解决了低温环境下热泵系统回气温度过低、容易结霜或液击等问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

参照图1所示，过冷换热器，包括高压冷媒腔和低压冷媒腔，高压冷媒腔和低压冷媒腔为整体式结构，高压冷媒腔设有至少三个冷媒接口，低压冷媒腔设有冷媒出、入接口，高、低压冷媒腔之间设有第一节流器，高压冷媒腔接口中，至少有一个接口为冷媒单向入口，至少有两个接口为冷媒双向流动接口。

优选的方式，高压冷媒腔设有四个冷媒接口，其中有一个接口为冷媒入口，有两个接口为冷媒双向流动接口，过冷换热器5高压冷媒腔设有第四接口54，第一节流器61设于第四接口54与低压冷媒腔入口之间。本设计将高压冷媒腔各功能管道独立布置，在实际生产中可根据各自的要求选择相对应管径、长度的冷媒管，提高系统的可靠性。

过冷换热器为内外双层腔体结构，内层腔体为高压冷媒腔，外层腔体为低压冷媒腔。

为了令换热效果更好，外层低压冷媒腔设置有导流隔板。

具有过冷换热器的多功能热泵系统，包括压缩机1，冷凝器2，具有五通道流向转换的转换装置，第一、第二热交换器3、4，第一、第二、第三节流器61、62、63，过冷换热器5，第一、第二、第三单、第四单向阀71、72、73、74，第一、第二、第三、第四电磁阀81、82、83、84；过冷换热器包括高压冷媒腔和低压冷媒腔，高压冷媒腔和低压冷媒腔为整体式结构，高、低压冷媒腔之间设有第一节流器61；热泵系统各部件之间通过冷媒管道进行如下连接：压缩机1出口连接转换装置第一通道，转换装置第二通道92连接冷凝器2进口，冷凝器2出口连接第三单向阀73，第三单向阀73出口分两路，第一路连接电磁阀83，另一侧连接第一热交换器入口31，第一热交换器入口31通过换热管与第一热交换器出口32相通，第一热交换器出口32连接过冷换热器5高压冷媒腔第一接口51；第二路第三单向阀73出口连接电磁阀84，另一侧连接第三通道93。转换装置第三通道93连接第一热交换器第三接口33，第一热交换器第三接口33通过换热管与第一热交换器第四接口34相通，第一热交换器第四接口34分别连接第二节流器62和第一单向阀71，第一单向阀71的另一侧连接过冷换热器5高压冷媒腔第二接口52，第二节流器62另一侧连接第一电磁阀81，第一电磁阀另一侧连接过冷换热器5高压冷媒腔第二接口52；转换装置第四通道94连接第二热交换器4，第二热交换器4另一侧分别连接第二单向阀72和第三节流器63，第二单向阀72的另一侧连接过冷换热器5高压冷媒腔第三接口53，第三节流器63另一侧与第二电磁阀82连接，第二电磁阀82另一侧连接过冷换热器5高压冷媒腔第三接口53；过冷换热器5低压冷媒腔出口连接压缩机1吸气侧。

第一热交换器3内部由两组独立冷媒管道组成，第一组管道的出入口分别是出口32和入口31，第二组管道的出入口分别是出口34和入口33，其中第一组管道的换热面积小于第二组管道，也就是说第一组换热管道长度小于第二组换热管道。在制热水时，利用冷媒在第二组管道内蒸发，与第一组管道进行热交换，从而使冷媒在第一组换热管道内进行第二次冷凝，保证了制热水时热泵系统的工况良好。第一组管道与第二组管道可以设计成整体，也可相互紧贴安装。

本设计的转换装置目的是为了现实制冷、制热等多种功能功换，为了达到此目的可采用多种结构，如利用多个电磁阀加固定的三通阀形成转换系统，本设计的优选方案，转换装置由两个四通阀以及第四单向阀组成，第一四通阀9的四个接口分别连接第一通道91、第二通道92、第五通道95、第四单向阀74入口；第二四通阀9’的四个接口分别连接第四单向阀74出口、第三通道93、第四通道94、第五通道95。上述两个电磁四通阀与一个单向阀的组合不仅适应系统工作要求，而且切换可靠、方便，结构简单。

上述热泵系统只是为了说明本实用新型技术方案的基本系统流程图。在实际应用中，根据需要，热泵系统还可配置储液罐、油分离器、电磁阀等常规部件。

为了令热交换效果更好，还可在过冷换热器高压冷媒腔或者低压冷媒腔设有导流隔板57。

下面结合图1对热泵系统工作原理作进一步说明：

制热水+空调时，第一、第三电磁阀81、83关闭，第二、第四电磁阀82、84开启。热泵系统冷媒工作流动方向为：压缩机1——第一四通阀9——冷凝器2（热水热交换器制热水）——第三单向阀73——第四电磁阀84——第一热交换器3入口33——进入第一热交换器3中二次冷凝——第一热交换器3出口34——过冷换热器5高压冷媒腔——分两路：

第一路（大流量工作通道）：第二电磁阀82——第三节流器63——第二热交换器4（空调制冷）——第二四通阀9’——第五通道95——压缩机1；

第二路（小流量调节通道）：第一节流器61节流降压——低压冷媒腔——压缩机1。

 单独制热水时，第二、第四电磁阀82、84关闭，第一、第三电磁阀81、83开启，热泵系统冷媒工作流动方向为：压缩机1——第一四通阀9——冷凝器2（热水热交换器制热水）——第三单向阀73——第一热交换器3入口31——第一热交换器3出口32——过冷换热器5高压冷媒腔——分两路：

第一路（大流量工作通道）：第一电磁阀81——第二节流器62节流降压——第一热交换器第四接口34进入——冷媒在第一热交换器内蒸发吸热后从第三接口33流出——第二四通阀9’——第五通道95——压缩机1；

第二路（小流量调节通道）：第一节流器61节流降压——低压冷媒腔——压缩机1。

 单独空调制冷时，第一、第三、第四电磁阀81、83、84关闭，第二电磁阀82开启，热泵系统冷媒工作流动方向为：压缩机1——第一四通阀9——第四单向阀74——第二四通阀9’——从第三通道经第一热交换器第三接口33进入——第一热交换器第四接口34流出——经过第一单向71后进入过冷换热器5高压冷媒腔——分两路： 

第一路（大流量工作通道）：第二电磁阀82——第三节流器63——第二热交换器4（空调制冷）——第二四通阀9’——第五通道95——压缩机1；

第二路（小流量调节通道）：第一节流器61节流降压——低压冷媒腔——压缩机1。

如果将第二热交换器4换为水冷热交换器，则为制冷水流程。

 单独制暖气时，第二、第三、第四电磁阀82、83、84关闭，第一电磁阀81开启，热泵系统冷媒工作流动方向为：压缩机1——第一四通阀9——第四单向阀74——第二四通阀9’——第二热交换器4（高温热交换制暖气）——第二单向阀72——过冷换热器5高压冷媒腔——分两路：

第一路（大流量工作通道）：第一电磁阀81——第二节流器62节流降压——第一热交换器第四接口34进入——冷媒在第一热交换器内蒸发吸热后从第三接口33流出——第二四通阀9’——第五通道95——压缩机1；

第二路（小流量调节通道）：第一节流器61节流降压——低压冷媒腔——压缩机1。

以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.过冷换热器，其特征在于：包括高压冷媒腔和低压冷媒腔，高压冷媒腔和低压冷媒腔为整体式结构，所述高压冷媒腔设有至少三个冷媒接口，低压冷媒腔设有冷媒出、入接口，高、低压冷媒腔之间设有第一节流器，高压冷媒腔接口中，至少有一个接口为冷媒单向入口，至少有两个接口为冷媒双向流动接口。

2.根据权利要求1所述的过冷换热器，其特征在于：所述高压冷媒腔设有四个冷媒接口，其中有一个接口为冷媒入口，有两个接口为冷媒双向流动接口，有一个接口为冷媒出口并通过管道连接第一节流器。

3.根据权利要求1或者2所述的过冷换热器，其特征在于：所述过冷换热器为内外双层腔体结构，内层腔体为高压冷媒腔，外层腔体为低压冷媒腔。

4.根据权利要求3所述的过冷换热器，其特征在于：外层低压冷媒腔设置有导流隔板。

5.具有过冷换热器的热泵系统，其特征在于：包括压缩机（1），冷凝器（2），具有五通道流向转换的转换装置，第一、第二热交换器（3、4），第一、第二、第三节流器（61、62、63），过冷换热器（5），第一、第二、第三单、第四单向阀（71、72、73、74），第一、第二、第三、第四电磁阀（81、82、83、84）；过冷换热器包括高压冷媒腔和低压冷媒腔，高压冷媒腔和低压冷媒腔为整体式结构，高、低压冷媒腔之间设有第一节流器（61）；热泵系统各部件之间通过冷媒管道进行如下连接：

压缩机（1）出口连接转换装置第一通道，转换装置第二通道（92）连接冷凝器（2）进口，冷凝器（2）出口连接第三单向阀（73），第三单向阀（73）出口分两路，第一路连接电磁阀（83），另一侧连接第一热交换器入口（31），第一热交换器入口（31）通过换热管与第一热交换器出口（32）相通，第一热交换器出口（32）连接过冷换热器（5）高压冷媒腔第一接口（51）；第二路第三单向阀（73）出口连接电磁阀（84），另一侧连接第三通道（93）；

转换装置第三通道（93）连接第一热交换器第三接口（33），第一热交换器第三接口（33）通过换热管与第一热交换器第四接口（34）相通，第一热交换器第四接口（34）分别连接第二节流器（62）和第一单向阀（71），第一单向阀（71）的另一侧连接过冷换热器（5）高压冷媒腔第二接口（52），第二节流器（62）另一侧连接第一电磁阀（81），第一电磁阀另一侧连接过冷换热器（5）高压冷媒腔第二接口（52）；

转换装置第四通道（94）连接第二热交换器（4），第二热交换器（4）另一侧分别连接第二单向阀（72）和第三节流器（63），第二单向阀（72）的另一侧连接过冷换热器（5）高压冷媒腔第三接口（53），第三节流器（63）另一侧与第二电磁阀（82）连接，第二电磁阀（82）另一侧连接过冷换热器（5）高压冷媒腔第三接口（53）；

过冷换热器（5）低压冷媒腔出口连接压缩机（1）吸气侧。

6.根据权利要求5所述的具有过冷换热器的热泵系统，其特征在于：所述转换装置由两个四通阀以及第四单向阀组成，第一四通阀（9）的四个接口分别连接第一通道（91）、第二通道（92）、第五通道（95）、第四单向阀（74）入口；第二四通阀（9’）的四个接口分别连接第四单向阀（74）出口、第三通道（93）、第四通道（94）、第五通道（95）。

7.根据权利要求5所述的具有过冷换热器的热泵系统，其特征在于：过冷换热器（5）高压冷媒腔设有第四接口（54），第一节流器（61）设于第四接口（54）与低压冷媒腔入口之间。

8.根据权利要求5所述的具有过冷换热器的热泵系统，其特征在于：第一热交换器（3）内部由两组独立冷媒管道组成，第一组管道的出入口分别是出口（32）和入口（31），第二组管道的出入口分别是出口（34）和入口（33），其中第一组管道的换热面积小于第二组管道，所述第一组管道与第二组管道为整体式结构。

9.根据权利要求5所述的具有过冷换热器的热泵系统，其特征在于：第一热交换器（3）内部由两组独立冷媒管道组成，第一组管道的出入口分别是出口（32）和入口（31），第二组管道的出入口分别是出口（34）和入口（33），其中第一组管道的换热面积小于第二组管道，所述第一组管道与第二组管道紧贴安装。

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