CN204718120U - 一种单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组 - Google Patents
一种单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组，涉及热水器领域。该机组包括：第一单级压缩结构、第二单级压缩结构、三通电磁阀、冷凝蒸发器和冷凝器组；冷凝器组包括外壳、设置在外壳内的第一冷凝器和第二冷凝器、安装在外壳上还连通冷水进水管和热水出水管；在第一单级压缩结构的第一四通换向阀与第一冷凝器之间连接三通电磁阀，冷凝蒸发器的第一套进出口分别与三通电磁阀的第三个端口和第一单级压缩结构的第一电子膨胀阀入口连通；冷凝蒸发器的第二套进出口分别与第二单级压缩结构的第二蒸发器的出口和第二四通换向阀E口连通。本实用新型使用范围广，不受环境温度的影响，能实现机组既在常温下使用，又在低温或超低温下运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及热水器领域，尤其涉及一种单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组。
背景技术
目前空气源热泵热水器基本都是单级压缩空气源热泵形式，其销售区域为气候相对温和的长江以南地区，但是在严寒气候的北方，传统空气源热泵热水器不能满足热水的需求，因为在严寒气候条件下，传统空气源热泵存在以下不足：环境温度越低，空气源热泵热水器的机组制热能力越弱，特别是随着水温的不断上升，机组的冷凝压力不断提高，导致机组的高低压比增大，从而导致机组负荷变大，效率直线下降，长时间运转易导致空气源热泵热水器中的压缩机排气上升异常，使压缩机油碳化，从而使压缩机卡缸甚至直接烧坏；另外也有纯粹的双级复叠式空气源热泵形式，但这种形式的空气源热泵只能在温度较低的环境下使用，常温下不能发挥两级压缩机的功能，显得功能单一，从而造成浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本实用新型所述单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组，第一单级压缩结构、第二单级压缩结构、三通电磁阀、冷凝蒸发器和冷凝器组；所述冷凝器组包括外壳、设置在所述外壳内的第一冷凝器和第二冷凝器、安装在所述外壳上还连通冷水进水管和热水出水管；在第一单级压缩结构的第一四通换向阀与第一冷凝器之间连接三通电磁阀，冷凝蒸发器的第一套进出口分别与三通电磁阀的第三个端口和第一单级压缩结构的第一电子膨胀阀入口连通；冷凝蒸发器的第二套进出口分别与第二单级压缩结构的第二蒸发器的出口和第二四通换向阀E口连通。
优选地，所述第一单级压缩结构还包括：第一压缩机、第一气液分离器和第一蒸发器；所述第一单级压缩结构中每个结构的连接关系如下：第一压缩机的排气口与第一四通换向阀D口连通，在第一四通换向阀内部，第一四通换向阀D口与第一四通换向阀C口连通，第一四通换向阀C口与三通电磁阀D口连通，三通电磁阀C口与第一冷凝器的进口连通，第一冷凝器的出口与第一电子膨胀阀入口连通；三通电磁阀E口与冷凝蒸发器第一进口连通，冷凝蒸发器第一出口与第一电子膨胀阀入口连通；第一电子膨胀阀出口与第一蒸发器进口连通，第一蒸发器14的出口与第一四通换向阀E口，第一四通换向阀S口与第一气液分离器入口连通，第一气液分离器出口与第一压缩机吸气口连通。
优选地，所述第二单级压缩结构还包括：第二压缩机、第二气液分离器和第二电子膨胀阀；所述第二单级压缩结构中每个结构的连接关系如下：第二压缩机的排气口与第二四通换向阀D口连通，在第二四通换向阀内部，第二四通换向阀D口与第二四通换向阀C口连通，第二四通换向阀C口与第二冷凝器进口连通，第二冷凝器出口与第二电子膨胀阀的入口连通，第二电子膨胀阀出口与第二蒸发器的入口连通，第二蒸发器出口与冷凝蒸发器第二进口连通，冷凝蒸发器第二出口与第二四通换向阀E口连通，第二四通换向阀S口与第二气液分离器入口连通，第二气液分离器出口与第二压缩机吸气口连通。
更优选地，在三通电磁阀内部，三通电磁阀D口与三通电磁阀C口或三通电磁阀E口连通。
更优选地，在第一四通换向阀内部，第一四通换向阀E口与第一四通换向阀S口连通。
更优选地，在第二四通换向阀内部，第二四通换向阀E口与第二四通换向阀S口连通。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的使用范围广，不受环境温度的影响，能实现机组既在常温下使用，又在超低温下运行，具体表现是：在常温下，由两台压缩机分别组成的单级压缩空气源热泵系统共同对水加热，使水温满足使用需求；在超低温环境下，其中一台压缩机系统切换成复叠式系统的低温级，另一系统变成复叠式系统的高温级，低温级的冷凝端通过冷凝蒸发器作为高温级的蒸发端，从而使压缩机在低温甚至超低温环境下制取高温热水时高低压比适中，压缩机排气温度控制在合适的范围内，在常温下又能充分发挥两级压缩机的能力。
附图说明
图1是所述单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组的结构示意图；
图2是三通电磁阀、冷凝蒸发器和冷凝器组的连接示意图；
其中，1表示第一单级压缩结构、2表示第二单级压缩结构、3表示三通电磁阀、4表示冷凝蒸发器、5表示冷凝器组；
11表示第一压缩机，12表示第一气液分离器，13表示第一四通换向阀，14表示第一蒸发器，15表示第一电子膨胀阀，13D表示第一四通换向阀D口，13C表示第一四通换向阀C口，13E表示第一四通换向阀E口，13S表示第一四通换向阀S口；
21表示第二压缩机，22表示第二气液分离器，23表示第二四通换向阀，24表示第二蒸发器，25表示第二电子膨胀阀，23D表示第二四通换向阀D口，23C表示第二四通换向阀C口，23E表示第二四通换向阀E口，23S表示第二四通换向阀S口；
3D表示三通电磁阀D口，3C表示三通电磁阀C口，3E表示三通电磁阀E口；
41表示冷凝蒸发器第一进口，42表示冷凝蒸发器第一出口，43表示冷凝蒸发器第二进口，44表示冷凝蒸发器第二出口；
51表示第一冷凝器，52表示第二冷凝器。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
参照图1和图2，本实施例所述单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组，第一单级压缩结构1、第二单级压缩结构2、三通电磁阀3、冷凝蒸发器4和冷凝器组5；所述冷凝器组5包括外壳、设置在所述外壳内的第一冷凝器51和第二冷凝器52、安装在所述外壳上还连通冷水进水管和热水出水管；在第一单级压缩结构1的第一四通换向阀13与第一冷凝器51之间连接三通电磁阀3，冷凝蒸发器4的第一套进出口分别与三通电磁阀3的第三个端口3E和第一单级压缩结构的第一电子膨胀阀15入口连通；冷凝蒸发器4的第二套进出口分别与第二单级压缩结构2的第二蒸发器24的出口和第二四通换向阀23的E口连通，详细介绍各个结构之间的连接关系：
(一)、第一单级压缩结构、三通电磁阀、冷凝蒸发器和第一冷凝器之间的连接关系
所述第一单级压缩结构1还包括：第一压缩机11、第一气液分离器12、第一四通换向阀13、第一蒸发器14和第一电子膨胀阀15；
第一压缩机11的排气口与第一四通换向阀D口13D连通，在第一四通换向阀13内部，第一四通换向阀D口13D与第一四通换向阀C口13C连通，第一四通换向阀C口13C与三通电磁阀D口3D连通，三通电磁阀C口3C与第一冷凝器51的进口连通，第一冷凝器51的出口与第一电子膨胀阀15的入口连通；三通电磁阀E口3E与冷凝蒸发器4的第一进口41连通，冷凝蒸发器第一出口42与第一电子膨胀阀15的入口连通；第一电子膨胀阀15的出口与第一蒸发器14的进口连通，第一蒸发器14的出口与第一四通换向阀E口13E，第一四通换向阀S口13S与第一气液分离器12的入口连通，第一气液分离器12的出口与第一压缩机11的吸气口连通。
其中，在三通电磁阀3内部，三通电磁阀D口与三通电磁阀C口或三通电磁阀E口连通。在第一四通换向阀13内部，第一四通换向阀E口13E与第一四通换向阀S口13S连通。
(一)、第二单级压缩结构、冷凝蒸发器和第二冷凝器之间的连接关系
所述第二单级压缩结构2还包括：第二压缩机21、第二气液分离器22、第二四通换向阀23、第二蒸发器24和第二电子膨胀阀25；
第二压缩机21的排气口与第二四通换向阀D口23D连通，在第二四通换向阀23内部，第二四通换向阀D口23D与第二四通换向阀C口23C连通，第二四通换向阀C口23D与第二冷凝器进口521连通，第二冷凝器出口522与第二电子膨胀阀25的入口连通，第二电子膨胀阀25的出口与第二蒸发器24的入口连通，第二蒸发器24的出口与冷凝蒸发器第二进口43连通，冷凝蒸发器第二出口44与第二四通换向阀E口2E连通，第二四通换向阀S口23S与第二气液分离器22的入口连通，第二气液分离器22的出口与第二压缩机21的吸气口连通。
其中，在第二四通换向阀23内部，第二四通换向阀E口23E与第二四通换向阀S口23S连通。
根据上述实施例，当所述单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组进行单级压缩时，在三通电磁阀3内部，三通电磁阀D口与三通电磁阀C口连通，分成两个系统，具体为：
第一单级压缩结构参与的系统一，冷凝蒸发器4停用，热源走向顺次为：第一压缩机排气口→第一四通换向阀D口→三通电磁阀D口→三通电磁阀C口→第一冷凝器→第一电子膨胀阀→第一蒸发器→第一四通换向阀E口→第一四通换向阀S口→第一气液分离器→第一压缩机吸气口。
第二单级压缩结构参与的系统二，热源走向顺次为：第二压缩机排气口→第二四通换向阀D口→第二四通换向阀C口→第二冷凝器→第二电子膨胀阀→第二蒸发器→冷凝蒸发器第二进口→冷凝蒸发器第二出口→第二四通换向阀E口→第二四通换向阀S口→第二气液分离器→第二压缩机吸气口。
根据上述实施例，当所述单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组进行双级复叠式压缩时，在三通电磁阀3内部，三通电磁阀D口与三通电磁阀E口连通，分成一个第一单级压缩结构参与的低温级系统和第二单级压缩结构参与的高温级系统，具体为：
第一单级压缩结构参与的低温级系统，冷凝蒸发器4启用，热源走向顺次为：第一压缩机排气口→第一四通换向阀D口→三通电磁阀D口→三通电磁阀E口→冷凝蒸发器→第一电子膨胀阀→第一蒸发器→第一四通换向阀E口→第一四通换向阀S口→第一气液分离器→第一压缩机吸气口。
第二单级压缩结构参与的高温级系统，热源走向顺次为：第二压缩机排气口→第二四通换向阀D口→第二四通换向阀C口→第二冷凝器→第二电子膨胀阀→第二蒸发器→冷凝蒸发器第二进口→冷凝蒸发器第二出口→第二四通换向阀E口→第二四通换向阀S口→第二气液分离器→第二压缩机吸气口。
进行双级复叠式压缩时，本实用新型通过三通电磁阀的切换和冷凝蒸发器的启用使普通的单级压缩系统转换为双级复叠式压缩系统，并使第二蒸发器成为了高温级系统的前级蒸发器，与冷凝蒸发器一起使高温级系统的效能更加明显，从而使机组能在低温或超低温环境下正常运转并能获得较高的能效比，同时又不影响机组在常温下发挥足够的能力。
如本领域技术人员知：普通单级压缩空气源热泵系统，以R22冷媒系统为例，在环境温度为-15℃以下时，机组的蒸发压力一般在0.15MPa～0.1MPa，当需求为50℃～55℃的热水时，机组的冷凝压力一般在2.4MPa～2.6MPa，此时压缩机的排气温度都是在115℃左右了，压缩机的高低压比都是在26以上，已经严重偏离了压缩机正常的压缩比(12以下)，机组能效一般在1.5W/W以下，经济效益差，长时间运行的话还容易引起压缩机油易碳化，压机会卡缸烧坏。
而使用本实用新型所述单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组的双级复叠式压缩系统，也以R22冷媒系统为例，在环境温度为-15℃以下时，机组自动转换成高、低温两级压缩，低温级的蒸发压力一般在0.15MPa～0.1MPa，冷凝蒸发器的冷凝温度一般为15℃～20℃，低温级的冷凝压力一般在0.7MPa～0.8MPa，此时低温级压缩机的排气温度在50℃左右，高温级的蒸发压力一般在0.6MPa～0.7MPa，当需求为50℃～55℃的热水时，机组的冷凝压力一般在2.4MPa～2.6MPa，此时高温级压缩机的排气温度在90℃左右。低温级压缩机的高低压比在8左右，高温级压缩机的高低压比在4左右，两级压缩机的高低压比完全在合理的范围之内，机组能效一般在2.5W/W以上，且机组运行安全可靠。
本实用新型可以使空气源热泵机组的应用范围更加扩大，在合适的环境温度下切换三通电磁阀，经过冷凝蒸发器的冷凝、蒸发，从而使机组在低温或超低温环境下还能够满足热水的需求并能安全稳定的运行，在常温下又能发挥双压缩机的制热能力；另外还可通过改变高、低温级系统的配置，使机组能在更低的环境下以制取更高温度的水温，如80℃左右的热水。
通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本实用新型的使用范围广，不受环境温度的影响，能实现机组既在常温下使用，又在超低温下运行，具体表现是：在常温下，由两台压缩机分别组成的单级压缩空气源热泵系统共同对水加热，使水温满足使用需求；在超低温环境下，其中一台压缩机系统切换成复叠式系统的低温级，另一系统变成复叠式系统的高温级，低温级的冷凝端通过冷凝蒸发器作为高温级的蒸发端，从而使压缩机在低温甚至超低温环境下制取高温热水时高低压比适中，压缩机排气温度控制在合适的范围内，在常温下又能充分发挥两级压缩机的能力。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组，其特征在于，第一单级压缩结构、第二单级压缩结构、三通电磁阀、冷凝蒸发器和冷凝器组；
所述冷凝器组包括外壳、设置在所述外壳内的第一冷凝器和第二冷凝器、安装在所述外壳上还连通冷水进水管和热水出水管；
在第一单级压缩结构的第一四通换向阀与第一冷凝器之间连接三通电磁阀，冷凝蒸发器的第一套进出口分别与三通电磁阀的第三个端口和第一单级压缩结构的第一电子膨胀阀入口连通；
冷凝蒸发器的第二套进出口分别与第二单级压缩结构的第二蒸发器的出口和第二四通换向阀E口连通。
2.根据权利要求1所述单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组，其特征在于，所述第一单级压缩结构还包括：第一压缩机、第一气液分离器和第一蒸发器；所述第一单级压缩结构中每个结构的连接关系如下：
第一压缩机的排气口与第一四通换向阀D口连通，在第一四通换向阀内部，第一四通换向阀D口与第一四通换向阀C口连通，第一四通换向阀C口与三通电磁阀D口连通，三通电磁阀C口与第一冷凝器的进口连通，第一冷凝器的出口与第一电子膨胀阀入口连通；三通电磁阀E口与冷凝蒸发器第一进口连通，冷凝蒸发器第一出口与第一电子膨胀阀入口连通；第一电子膨胀阀出口与第一蒸发器进口连通，第一蒸发器14的出口与第一四通换向阀E口，第一四通换向阀S口与第一气液分离器入口连通，第一气液分离器出口与第一压缩机吸气口连通。
3.根据权利要求1所述单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组，其特征在于，所述第二单级压缩结构还包括：第二压缩机、第二气液分离器和第二电子膨胀阀；所述第二单级压缩结构中每个结构的连接关系如下：
第二压缩机的排气口与第二四通换向阀D口连通，在第二四通换向阀内部，第二四通换向阀D口与第二四通换向阀C口连通，第二四通换向阀C口与第二冷凝器进口连通，第二冷凝器出口与第二电子膨胀阀的入口连通，第二电子膨胀阀出口与第二蒸发器的入口连通，第二蒸发器出口与冷凝蒸发器第二进口连通，冷凝蒸发器第二出口与第二四通换向阀E口连通，第二四通换向阀S口与第二气液分离器入口连通，第二气液分离器出口与第二压缩机吸气口连通。
4.根据权利要求2所述单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组，其特征在于，在三通电磁阀内部，三通电磁阀D口与三通电磁阀C口或三通电磁阀E口连通。
5.根据权利要求2所述单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组，其特征在于，在第一四通换向阀内部，第一四通换向阀E口与第一四通换向阀S口连通。
6.根据权利要求3所述单级/双级复叠互换式空气源热泵热水机组，其特征在于，在第二四通换向阀内部，第二四通换向阀E口与第二四通换向阀S口连通。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN106288476A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-01-04 | 苏州热火能源科技有限公司 | 一种双温升的复叠式热泵 |
| CN106642680A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-05-10 | 江苏海雷德蒙新能源有限公司 | 一种改良的空气源热泵热水系统 |
| CN113310234A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-08-27 | 青岛理工大学 | 一种综合型变频复叠式空气源热泵系统及运行方法 |
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