CN207688325U - 三冷源空调机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型的三冷源空调机组包括双冷源冷凝器、蒸发器、热水器、压缩机、膨胀节流器、工况转换器、辅助装置，当机组提供空调冷热水时，热泵系统通过双冷源冷凝器向空气、废气、废水、天然水体中排热或吸热，它具有以下功能：单独制冷、单独制热、单独制热水、同时制冷和制热水、同时制热和制热水、同时制冷和制热以及同时制冷、制热、制热水，该机组充分利用空气、自来水、废气、废水和天然冷热源，将建筑本体的废热及室外环境的废热综合利用，节能效果显著，是一款节能利器。

Description

三冷源空调机组

技术领域

本实用新型属于空调制冷领域，具体涉及回收热能的三冷源空调机组。

背景技术

现有可以提供生活热水的风冷热泵机组夏季提供空调冷冻水，冬季提供空调热水，全年可以提供生活热水。它带有两个冷凝器：风冷冷凝器和热水器，风冷冷凝器夏季向空气中排放冷凝热，冬季转化为蒸发器从空气中吸热，非空调季节需要提供生活热水时，风冷冷凝器作为蒸发器从空气中吸热。热水器作为冷凝器全年利用制冷剂冷凝热加热自来水。因此，具有热水器的风冷热泵机组只有空气和自来水两个冷源。

在生产、生活、工作中，有很多废气、废水中蕴含有大量的热能没有回收利用，却随意排放到环境中，浪费了能源，污染了环境。比如：在食物烹饪制作过程中，厨房要消耗大量的燃料，产生大量的高温油烟废气和洗涤废水，油烟被抽油烟机、排烟罩排到室外，洗涤废水排入下水道，其中的热能也随之排放，没有回收利用，并且油烟污染空气，同时，还需要用热能加热洗涤热水、空调热水，因此浪费了大量能源。自然界有大量的地表水和地下水，夏季可以为热泵机组提供冷却水，冬季可以作为热泵机组的热源。但是现有的风冷热泵机组无法利用这些废气、废水和天然水体。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种既可以利用空气和自来水作为冷源，又可以利用废气、废水和天然水体作为冷源的三冷源空调机组。

本实用新型的解决方案是：三冷源空调机组包括风冷冷凝器、水冷冷凝器、热水器、空调蒸发器、压缩机、膨胀节流器、工况转换器、辅助装置，它们依次连接成热泵系统。空调蒸发器装在膨胀节流器的一侧，风冷冷凝器、水冷冷凝器装在膨胀节流器的另一侧；空调蒸发器夏季为空调系统提供冷冻水或冷风，冬季转化为冷凝器，为空调系统提供热水或热风。风冷冷凝器、水冷冷凝器并联或串联在热泵系统中，装在膨胀节流器与四通换向阀之间，两者具有相同的工况，同时为冷凝器，或同时为蒸发器；风冷冷凝器夏季向空气中排放制冷剂冷凝热，冬季转换为蒸发器，从空气中吸热；水冷冷凝器夏季向外界水冷媒(废气、废水、天然水体等)中排放制冷剂冷凝热，冬季转换为蒸发器，从外界水热媒(废气、废水、天然水体等)中吸热。热水器装在压缩机的排气口与四通换向阀之间，利用高温制冷剂加热自来水，不论热泵系统是制冷循环还是制热循环，都可以根据需要，全年优先保证热水器提供生活热水。当非空调季节提供生活热水时，空调蒸发器停止工作，风冷冷凝器、水冷冷凝器转换为蒸发器，从空气、废气、废水、天然水体中吸热，为热水器提供加热生活热水的高温制冷剂冷凝热。因此，制冷剂在风冷冷凝器中与室外空气热交换、在水冷冷凝器中与外界水冷热媒(废气、废水、天然水体等)热交换、在热水器中与自来水热交换，称该机组为三冷源空调机组。当外界冷热媒为废气时，采用空气-水换热器，通过换热，把废气的热能输送到水冷冷凝器中；当废水、天然水体为清洁的水体时，可直接输送到水冷冷凝器中；当废水、天然水体为污浊的水体时，采用水-水换热器，通过换热，把废水、天然水体的热能输送到水冷冷凝器中；因水冷冷凝器是制冷剂与循环水热交换，把循环水加热或冷却，实际上，通过阀门切换，它可以为空调末端提供冷热水，当空调蒸发器为空调末端提供冷媒时，它可以为空调末端提供热水；当空调蒸发器为空调末端提供热媒时，它可以为空调末端提供冷水，空调系统可以同时制冷和制热。比如：大型写字楼进深较大时，内区全年需要供冷，一些数据机房也需要全年供冷，因此在冬季，空调系统既要供暖，也要供冷，利用水冷冷凝器可满足上述要求。

或者将风冷冷凝器、水冷冷凝器合二为一，制成一个整体式双冷源冷凝器。该冷凝器采取套管换热器的形式，在制冷剂管道外套水管，在外套管中通水，用水做循环介质，利用废气、废水或天然水体的热能，在水管外壁上套翅片，利用室外空气换热，制冷剂与外套管中的循环水换热，循环水也同时与室外空气换热，该冷凝器称为内管式双冷源冷凝器；或者，在水管外套制冷剂管道，在外套管中通制冷剂，在制冷剂管道外壁上套翅片，这样，制冷剂利用外管壁和翅片与室外空气换热，同时也可以通过内管中的循环水换热，该冷凝器称为外管式双冷源冷凝器，因为该冷凝器采用水和空气做冷源，称为双冷源冷凝器。该双冷源冷凝器结构紧凑，使热泵系统大为简化。

上述三冷源空调机组不论采用风冷冷凝器与水冷冷凝器的组合还是采用整体式双冷源冷凝器，冷凝器中的制冷剂既可以单独与水或室外空气换热，也可以同时与水或室外空气换热。制冷剂在水冷冷凝器中与外界水冷热媒热交换，热泵系统制冷循环时，一部分或全部高温制冷剂在水冷冷凝器中与外界水冷媒热交换，冷凝热被外界水冷媒带走，当没有外界水冷媒或外界水冷媒的流量不够时，启动风冷冷凝器，把冷凝热排到空气中；热泵系统制热循环时，一部分或全部低温液态制冷剂在水冷冷凝器中蒸发吸热，从外界水热媒中吸收热能，当没有外界水热媒或外界水热媒的流量不够时，启动风冷冷凝器，从空气中吸热。或者说，当外界水冷热媒能满足双冷源冷凝器全部换热需求时，室外机排风扇不工作，制冷剂不与室外空气换热；当外界水冷热媒只能满足双冷源冷凝器部分换热需求时，室外机排风扇工作，制冷剂同时与水和室外空气换热；当没有外界水冷热媒时，室外机排风扇工作，制冷剂与室外空气换热，满足双冷源冷凝器全部换热需求。空调蒸发器采用空调水蒸发器，为空调末端提供空调冷热水；或采用空调风蒸发器，提供冷热风。

因此，三冷源空调机组具有以下功能：单独制冷、单独制热、单独制热水、同时制冷和制热水、同时制热和制热水、同时制冷和制热以及同时制冷、制热、制热水，该机组充分利用空气、自来水、废气、废水和天然冷热源，将建筑本体的废热及室外环境的废热综合利用，节能效果显著，是一款节能利器。

附图说明

图1是串联式三冷源空调机组的系统图

图2是并联式三冷源空调机组的系统图

图3是采用双冷源冷凝器的空调机组系统图

图4是单回程外管式双冷源冷凝器结构图

图5是单回程内管式双冷源冷凝器结构图

图6是双回程外管式双冷源冷凝器结构图

图7是双回程内管式双冷源冷凝器结构图

图8是采用风干式双冷源冷凝器的风干式室外机结构图

图9是采用水淋式双冷源冷凝器的水淋式室外机结构图

图10是采用水淋式风冷冷凝器的水淋式室外机结构图

图11是采用水冷和风冷冷凝器的单冷制冷系统图

图12是采用双冷源冷凝器的单冷制冷系统图

图13是热水器间接连接的采用水冷和风冷冷凝器的热泵系统图

图14是热水器间接连接的采用双冷源冷凝器热泵系统图

图15是热水器间接连接的采用水冷和风冷冷凝器单冷制冷系统图

图16是热水器间接连接的采用双冷源冷凝器单冷制冷系统图

附图标记说明：

1、压缩机，2、65、热水器，3、四通换向阀，4、风冷冷凝器，5、水冷冷凝器，6、7、8、9、单向阀，10、储液器，11、30、32、34、35、干燥过滤器，12、示液镜，13、28、31、膨胀节流器，14、空调水蒸发器，15、气液分离器，16、17、18、19、20、21、46、47、48、53、54、56、57、58、59、60、61、62、阀门，22、23、24、25、电动调节阀，26、27、三通阀，29、空调风蒸发器，33、双冷源冷凝器，36、分水器，37、制冷剂出口，38、翅片，39、制冷剂管，40、水管，41、管道支架，42、制冷剂进口，43、集水器，44、排风扇，45、喷淋管，49、分液管，50、集水槽，51、64、循环水泵，52、分液头，55、循环水管，63、膨胀器。

具体实施方式

图1是串联式三冷源空调机组的系统图，风冷冷凝器4与水冷冷凝器5串联在制冷系统中。风冷冷凝器4通常采用直膨式结构盘管等形式的换热器，它包括风干式风冷冷凝器、水淋式风冷冷凝器，风干式风冷冷凝器的换热盘管带翅片，室外空气与风冷冷凝器的外表面换热；水淋式风冷冷凝器的换热盘管为光管或带翅片，室外空气和喷淋循环水与风冷冷凝器的外表面换热，制冷剂流经换热器时与室外空气、喷淋循环水热交换。水冷冷凝器5通常采用壳管式、板式、套管式、螺旋管式等形式的换热器，制冷剂流经换热器时与循环水热交换。当热泵系统制冷循环时，风冷冷凝器4、水冷冷凝器5作为热泵系统的冷凝器；当热泵系统制热循环时，风冷冷凝器4、水冷冷凝器5转换为热泵系统的蒸发器。

热水器2中装有制冷剂加热盘管，利用高温制冷剂加热自来水，通常采用壳管式、板式、套管式、螺旋管式等形式的换热器，采用闭式有压或开式无压容器，外做保温，因热水器2装在压缩机1的排气口处，高温制冷剂首先经过热水器2，不论热泵系统是制冷循环还是制热循环，都可以根据需要，全年优先保证热水器2提供热水，热水器2中也可装电等辅助加热装置。

空调水蒸发器14通常采用壳管式、板式、套管式、螺旋管式等形式的换热器，制冷剂流经换热器时与空调水热交换。当热泵系统制冷循环时，它作为热泵系统的蒸发器，为空调系统提供冷冻水；当热泵系统制热循环时，它转换为热泵系统的冷凝器，为空调系统提供热水。

压缩机1可采用活塞式、螺杆式、蜗旋式、转子式等形式的压缩机，配置成变容量系统，实现变容量节能运行。

膨胀节流器13采用电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管等形式的节流装置。

四通换向阀3与单向阀6、7、8、9的组合为工况转换器，热泵系统实现制冷与制热工况的相互转换，它也可以采用电磁阀、三通阀的组合等形式的工况转换器。

热泵系统还包括辅助装置：储液器10、干燥过滤器11、示液镜12、气液分离器15等。

水冷冷凝器5中的循环水可以是干净的工艺废水、天然水体，或者循环水通过换热器与污浊的废气、废水、天然水体热交换，把热能输送到水冷冷凝器5中，与制冷剂热交换，循环水中宜加防冻液。废气包括空调系统的排风、厨房油烟、锅炉烟气等。废水包括厨房、浴池等洗涤废水，还有工业废水，以及天然水体都可以利用。夏季需要低于室外空气温度的废气、废水、天然水体，冬季需要高于室外空气温度的废气、废水、天然水体，其流量宜保持连续和稳定，并有较好的清洁度。图中，阀门16、17接外界水冷热媒，阀门18、19接空调冷热末端。水冷冷凝器5也可以与能源塔相连，夏季制冷时，通过能源塔向空气中排热，冬季制热时，通过能源塔从空气中吸热。风冷冷凝器4也可以装在水冷冷凝器5的下游，根据具体情况确定。

热泵系统夏季单独制冷循环时，为空调冷末端和空调冷热末端提供冷冻水，热水器2不制热水，制冷剂循环过程是：压缩机1→热水器2→四通换向阀3→风冷冷凝器4→水冷冷凝器5→单向阀6→储液器10→干燥过滤器11→示液镜12→膨胀节流器13→单向阀9→空调水蒸发器14→四通换向阀3→气液分离器15→压缩机1。通过上述循环，空调水蒸发器14为空调冷末端和空调冷热末端提供冷冻水，高温制冷剂冷凝热被风冷冷凝器4排放到空气中，或被水冷冷凝器5中的外界水冷媒带走。当外界水冷媒的流量充足，可以把冷凝热全部带走时，风冷冷凝器4的排风扇不工作；当外界水冷媒的流量不足，风冷冷凝器4与水冷冷凝器5同时工作，共同排放冷凝热；当没有外界水冷媒时，风冷冷凝器4单独工作。

热泵系统冬季单独制热循环时，为空调冷热末端提供热水，热水器2不制热水，四通换向阀3换向，水冷冷凝器5、风冷冷凝器4转化为蒸发器，空调水蒸发器14转化为冷凝器，制冷剂循环过程是：压缩机1→热水器2→四通换向阀3→空调水蒸发器14→单向阀7→储液器10→干燥过滤器11→示液镜12→膨胀节流器13→单向阀8→水冷冷凝器5→风冷冷凝器4→四通换向阀3→气液分离器15→压缩机1。通过上述循环，空调水蒸发器14为空调冷热末端提供热水，风冷冷凝器4从空气中吸热，水冷冷凝器5从外界水热媒中吸热。当外界水热媒的流量充足，可以满足水冷冷凝器5的吸热需求时，风冷冷凝器4排风扇不工作；当外界水热媒的流量不足，风冷冷凝器4与水冷冷凝器5同时工作，从空气、外界水热媒中吸热；当没有外界水热媒时，风冷冷凝器4单独工作，只从空气中吸热。

热泵系统单独制热水时，空调末端不工作，空调水蒸发器14不换热，热泵系统进行制热循环，四通换向阀3换向，水冷冷凝器5、风冷冷凝器4转化为蒸发器，空调水蒸发器14转化为冷凝器，制冷剂循环过程是：压缩机1→热水器2→四通换向阀3→空调水蒸发器14→单向阀7→储液器10→干燥过滤器11→示液镜12→膨胀节流器13→单向阀8→水冷冷凝器5→风冷冷凝器4→四通换向阀3→气液分离器15→压缩机1。通过上述循环，制冷剂全部冷凝热在热水器2中加热自来水，风冷冷凝器4从空气中吸热，水冷冷凝器5从外界水热媒中吸热。当外界水热媒的流量充足，可以满足水冷冷凝器5的吸热需求时，风冷冷凝器4排风扇不工作；当外界水热媒的流量不足，风冷冷凝器4与水冷冷凝器5同时工作，从空气、外界水热媒中吸热；当没有外界水热媒时，风冷冷凝器4单独工作，只从空气中吸热。

热泵系统夏季同时制冷并制热水时，为空调冷末端和空调冷热末端提供冷冻水，热水器2同时制热水，制冷剂循环过程是：压缩机1→热水器2→四通换向阀3→风冷冷凝器4→水冷冷凝器5→单向阀6→储液器10→干燥过滤器11→示液镜12→膨胀节流器13→单向阀9→空调水蒸发器14→四通换向阀3→气液分离器15→压缩机1。通过上述循环，空调水蒸发器14为空调冷末端和空调冷热末端提供冷冻水，高温制冷剂冷凝热首先加热自来水，满足加热自来水的需求，剩余的冷凝热被风冷冷凝器4排放到空气中，或被水冷冷凝器5中的外界水冷媒带走。当外界水冷媒的流量充足，可以把剩余的冷凝热全部带走时，风冷冷凝器4的排风扇不工作；当外界水冷媒的流量不足，风冷冷凝器4与水冷冷凝器5同时工作，共同排放剩余的冷凝热；当没有外界水冷媒时，风冷冷凝器4单独工作，排放剩余的冷凝热。

热泵系统冬季同时制热并制热水时，为空调冷热末端提供热水，热水器2同时制热水，四通换向阀3换向，水冷冷凝器5、风冷冷凝器4转化为蒸发器，空调水蒸发器14转化为冷凝器，制冷剂循环过程是：压缩机1→热水器2→四通换向阀3→空调水蒸发器14→单向阀7→储液器10→干燥过滤器11→示液镜12→膨胀节流器13→单向阀8→水冷冷凝器5→风冷冷凝器4→四通换向阀3→气液分离器15→压缩机1。通过上述循环，高温制冷剂冷凝热首先加热自来水，满足加热自来水的需求，剩余的冷凝热在空调水蒸发器14中加热空调水，为空调末端提供热水，风冷冷凝器4从空气中吸热，水冷冷凝器5从外界水热媒中吸热。当外界水热媒的流量充足，可以满足水冷冷凝器5的吸热需求时，风冷冷凝器4排风扇不工作；当外界水热媒的流量不足，风冷冷凝器4与水冷冷凝器5同时工作，从空气、外界水热媒中吸热；当没有外界水热媒时，风冷冷凝器4单独工作，只从空气中吸热。

热泵系统冬季同时制冷、制热的功能是为了满足客户既有全年制冷的需求，又有冬季供暖的需求，比如：大型写字楼进深较大时，内区全年需要供冷，一些数据机房也需要全年供冷，因此在冬季，空调系统既要供暖，也要供冷，这种空调系统由空调冷末端系统和空调冷热末端系统组成，空调冷末端系统全年供冷，空调冷热末端系统夏季供冷、冬季供热，利用水冷冷凝器5，采用以下两种工况模式可满足上述要求。

当热泵系统冬季制冷循环时，空调水蒸发器14作为蒸发器为空调冷末端提供冷冻水，水冷冷凝器5作为冷凝器可以为空调冷热末端提供热水。通常全年需要制冷的空调冷末端系统与夏季制冷、冬季供暖的空调冷热末端系统是两个分开的系统，夏季两个系统都需要制冷，共用空调水蒸发器14，而冬季时，一个系统需要制热，另一个系统需要制冷，这样把需要制热的空调冷热末端系统通过阀门切换，与水冷冷凝器5连通，打开阀门18、19，同时关闭水冷冷凝器5与外界冷热媒系统的连通阀门16、17，并关闭阀门20、21，利用水冷冷凝器5为空调冷热末端系统提供热水，利用空调水蒸发器14为空调冷末端系统提供冷冻水，从而实现冬季同时制冷、制热的功能。因热水器2不工作，制冷剂冷凝热可全部用于水冷冷凝器5加热空调热水，当冷凝热用不完时，启动风冷冷凝器4的排风扇，向空气中排热，或打开外界冷热媒系统与水冷冷凝器5连通阀门16、17，向外界水冷媒中散热。采用这种工况时，空调水蒸发器14的制冷量必须与水冷冷凝器5的制热量匹配，当空调冷末端系统的冷负荷过小时，就不能满足水冷冷凝器5的供热负荷，为了提高热负荷，通过阀门切换，可以把外界水热媒切换到空调水蒸发器14上，从外界水热媒中吸热，当没有外界水热媒时，热泵系统应采用制热循环。

当热泵系统冬季制热循环时，空调水蒸发器14转化冷凝器，为空调冷热末端系统提供热水，水冷冷凝器5转化为蒸发器为空调冷末端系统提供冷冻水，通过阀门切换，将全年需要制冷的空调冷末端系统与水冷冷凝器5连通，打开阀门18、19，同时关闭水冷冷凝器5与外界冷热媒系统的连通阀门16、17，并关闭阀门20、21。当空调冷末端系统的冷负荷过小，不能满足空调水蒸发器14的供热负荷时，启动风冷冷凝器4的排风扇，从空气中吸热，或打开外界冷热媒系统与水冷冷凝器5的连通阀门16、17，从外界水热媒中吸热。

热泵系统冬季同时制冷、制热、制热水时，运行工况同上述同时制冷、制热，由于增加了制热水的热负荷，热水器2要消耗一部分高温制冷剂冷凝热，热泵系统主要采用制热循环模式，当内部热源不够时，要从外界水热媒和空气中吸热。

图1中，膨胀节流器13为单向膨胀节流器，储液器10装在膨胀节流器13与风冷冷凝器4、水冷冷凝器5之间，不论热泵系统是制冷循环还是制热循环，储液器10总是位于高压侧，储存高压液态制冷剂。

图2中，热水器2为开式容器，它带有电动调节阀22、23，通过电动调节阀23分流高温制冷剂流量。风冷冷凝器4、水冷冷凝器5并联在系统中，分别带有电动调节阀25、24，两者可以用膨胀节流器代替，装在风冷冷凝器4、水冷冷凝器5的另一侧，同时取消膨胀节流器13。三通阀26、27代替了单向阀6、7、8、9，用于工况转换。空调蒸发器为空调水蒸发器14、空调风蒸发器29，空调末端为水冷的风机盘管和风冷的直膨式风机盘管，空调风蒸发器29为直膨式盘管换热器，换热盘管带翅片，该空调系统为水冷、风冷混合式系统。

热泵系统夏季单独制冷循环时，为空调冷末端和空调冷热末端提供冷冻水，热水器2不制热水，电动调节阀22关闭，制冷剂循环过程是：压缩机1→电动调节阀23→四通换向阀3，然后分两路，一路→电动调节阀25→风冷冷凝器4，另一路→电动调节阀24→水冷冷凝器5，然后两路汇合→三通阀26→储液器10→干燥过滤器11→示液镜12→膨胀节流器13→三通阀27，然后分两路，一路→膨胀节流器28→空调水蒸发器14，另一路→干燥过滤器32→膨胀节流器31→干燥过滤器30→空调风蒸发器29，然后两路汇合→四通换向阀3→气液分离器15→压缩机1。

热泵系统冬季单独制热循环时，为空调冷热末端提供热水，热水器2不制热水，电动调节阀22关闭，四通换向阀3换向，水冷冷凝器5、风冷冷凝器4转化为蒸发器，空调水蒸发器14、空调风蒸发器29转化为冷凝器，制冷剂循环过程是：压缩机1→电动调节阀23→四通换向阀3，然后分两路，一路→空调水蒸发器14→膨胀节流器28，另一路→空调风蒸发器29→干燥过滤器30→膨胀节流器31→干燥过滤器32，然后两路汇合→三通阀27→储液器10→干燥过滤器11→示液镜12→膨胀节流器13→三通阀26，然后分两路，一路→风冷冷凝器4→电动调节阀25，另一路→水冷冷凝器5→电动调节阀24，然后两路汇合→四通换向阀3→气液分离器15→压缩机1。

热泵系统单独制热水时，电动调节阀23、膨胀节流器31关闭，空调末端不工作，空调水蒸发器14、空调风蒸发器29不换热，热泵系统进行制热循环，四通换向阀3换向，水冷冷凝器5、风冷冷凝器4转化为蒸发器，空调水蒸发器14转化为冷凝器，制冷剂循环过程是：压缩机1→电动调节阀22→热水器2→四通换向阀3→空调水蒸发器14→膨胀节流器28→三通阀27→储液器10→干燥过滤器11→示液镜12→膨胀节流器13→三通阀26，然后分两路，一路→风冷冷凝器4→电动调节阀25，另一路→水冷冷凝器5→电动调节阀24，然后两路汇合→四通换向阀3→气液分离器15→压缩机1。

同图1的热泵系统一样，该热泵系统也可以夏季同时制冷并制热水、冬季同时制热并制热水、冬季同时制冷和制热以及冬季同时制冷、制热、制热水。通过在水冷冷凝器5上增加切换阀门16、17、18、19，在空调水蒸发器14上增加阀门20、21，实现冬季同时制冷和制热以及冬季同时制冷、制热、制热水。在空调水蒸发器14上增加切换阀门，可以把外界水热媒切换到空调水蒸发器14上，从外界水热媒中吸热。要实现冬季同时制冷和制热以及冬季同时制冷、制热、制热水，空调冷末端和冷热末端系统必须与水冷冷凝器5匹配，采用空调水蒸发器14的空调水系统，或采用空调水蒸发器14与空调风蒸发器29混合的空调系统，而不能采用全部是空调风蒸发器29的空调系统，因为空调风蒸发器29与水冷冷凝器5不匹配。如果空调冷末端和冷热末端都采用水冷式风机盘管，热泵系统为制热循环时，则冬季将冷末端系统切换到水冷冷凝器5上，为冷末端供冷，空调水蒸发器14为冷热末端供热；热泵系统为制冷循环时，则冬季将冷热末端系统切换到水冷冷凝器5上，为冷热末端供热，空调水蒸发器14为冷末端供冷。如果空调冷末端采用水冷式风机盘管，冷热末端都采用直膨式风机盘管，则热泵系统冬季必须为制热循环，将冷末端系统切换到水冷冷凝器5上，实现冷末端供冷，冷热末端供热。如果空调冷末端采用直膨式风机盘管，冷热末端都采用水冷式风机盘管，则热泵系统冬季必须为制冷循环，将冷热末端系统切换到水冷冷凝器5上，实现冷末端供冷，冷热末端供热。

图3是采用双冷源冷凝器33的空调机组系统图，它是将风冷冷凝器4、水冷冷凝器5合二为一，成为一个整体，该冷凝器采取套管换热器的形式，在外管道内套内管道，外管道内壁与内管道外壁之间通制冷剂或外界水冷热媒等循环水，在内管道内通循环水或制冷剂，在外管道外壁上套翅片或光管，这样制冷剂既可以与外界水冷热媒等循环水换热，又可以与室外空气、喷淋循环水换热，它的结构紧凑，制冷剂循环路径短，阻力减小，有利于提高制冷效率，制冷系统大为简化。双冷源冷凝器包括风干式双冷源冷凝器、水淋式双冷源冷凝器，风干式双冷源冷凝器的换热盘管带翅片，室外空气与双冷源冷凝器的外表面换热；水淋式双冷源冷凝器的换热盘管为光管或带翅片，室外空气和喷淋循环水与双冷源冷凝器的外表面换热，制冷剂流经换热器时，外面与室外空气、喷淋循环水热交换，内部与循环水热交换，具体结构见图4、5、6、7。图3的空调机组与图1、2的机组具有同样的功能，可以夏季单独制冷、冬季单独制热、单独制热水、夏季同时制冷并制热水、冬季同时制热并制热水、冬季同时制冷和制热以及冬季同时制冷、制热、制热水。通过在双冷源冷凝器33上增加切换阀门16、17、18、19，在空调水蒸发器14上增加阀门20、21，实现冬季同时制冷和制热以及冬季同时制冷、制热、制热水。在空调水蒸发器14上增加切换阀门，可以把外界水热媒切换到空调水蒸发器14上，从外界水热媒中吸热。

图4为套管式换热器，内管是水管40，通外界水冷热媒，两端接分水器36、集水器43。在内管水管40外面套外管制冷剂管39，水管40外壁与制冷剂管39内壁之间通制冷剂，水管40的水流方向与制冷剂管39的制冷剂流向相反。在制冷剂管39的一端是制冷剂进口42，接制冷剂分液管，在另一端是制冷剂出口37，接制冷剂分液头，制冷剂管39的两端与水管40外管壁焊接密封，在制冷剂管39的外管壁上穿翅片38，增强与室外空气的传热。在水管40外壁与制冷剂管39内壁之间装有低阻力的管道支架41，保持两管道的间距均匀稳定，防止内管的振荡。因此，多根套管横向、竖向并列穿过翅片38，组成一个完整的换热器，该套管式换热器在翅片38中只有一个行程，换热介质一端进、另一端出，制冷剂管39是外管，称该换热器为单回程外管式双冷源冷凝器。风干式双冷源冷凝器的换热盘管带翅片，水淋式双冷源冷凝器的换热盘管为光管或带翅片。

图5中，制冷剂管39变成了内管，从外管水管40中穿过，两端穿过分水器36、集水器43，焊接密封并引出，在水管40的外壁上穿翅片38，增强与室外空气的传热，该换热器的制冷剂管39是内管，称该换热器为单回程内管式双冷源冷凝器。

图6中，一根套管两次穿过翅片38，两种换热介质进出口：分水器36、集水器43、制冷剂进口42、制冷剂出口37，都集中在换热器的一侧，形成两个回程，换热更加充分，该换热器的制冷剂管39是外管，称该换热器为双回程外管式双冷源冷凝器。

图7也是双回程换热器，该换热器的制冷剂管39是内管，称该换热器为双回程内管式双冷源冷凝器。通过折叠的方法，也可以做出四回程以上的多回程换热器，但不限于折叠的方法。

图8是三冷源空调机组室外机结构图，在排风扇44的抽吸下，室外空气与双冷源冷凝器33换热，它是采用风干式双冷源冷凝器的风干式室外机。风干式室外机包括双冷源冷凝器33、排风扇44、压缩机1、空调水蒸发器14、热水器等。如果冬季利用双冷源冷凝器33为空调末端提供热水，为了防止双冷源冷凝器33向空气中散热，应对室外机做保温处理。

图9是采用水淋式双冷源冷凝器的水淋式室外机，通过向双冷源冷凝器换热盘管上喷水，增强换热，提高制冷效率。当有外界水冷热媒时，阀门46、53、56打开，阀门47、54关闭，排风扇44、循环水泵51开启，喷淋循环水的循环过程是：集水槽50→循环水泵51→循环水管55→阀门56→喷淋管45→双冷源冷凝器33外表面→集水槽50，外界水冷热媒与制冷剂在双冷源冷凝器33内部换热，外部与室外空气和喷淋循环水换热。当没有外界水冷热媒时，阀门47、54、56打开，阀门46、53关闭，排风扇44、循环水泵51开启，喷淋循环水的循环过程是：集水槽50→循环水泵51，然后分两路，一路循环水管55→阀门56，另一路→阀门54→分水器36→水管40→集水器43→阀门47，然后两路汇合→喷淋管45→双冷源冷凝器33外表面→集水槽50，制冷剂在双冷源冷凝器33内部与喷淋循环水换热，外部与室外空气和喷淋循环水换热，换热效率大为增强。喷淋循环水中加防冻液，防止冬季结冰，也可以防止双冷源冷凝器33结霜。集水槽50装有补水阀门48。带有双冷源冷凝器33的水淋式室外机还包括排风扇44、压缩机1、空调水蒸发器14、热水器、循环水泵51、喷淋管45、集水槽50等。双冷源冷凝器33的换热盘管为翅片式或光管式，翅片式易腐蚀和被污垢堵塞，清洗较困难。如果冬季利用双冷源冷凝器33为空调末端提供热水，为了防止双冷源冷凝器33向空气中散热，应对室外机做保温处理。

图10中是把图1、2中的采用风干式风冷冷凝器的风干式室外机换成了采用水淋式风冷冷凝器的水淋式室外机。排风扇44、循环水泵51开启，喷淋循环水的循环过程是：集水槽50→循环水泵51→循环水管55→喷淋管45→风冷冷凝器4外表面→集水槽50，制冷剂与室外空气和喷淋循环水换热。室外机包括风冷冷凝器4、排风扇44、压缩机1、水冷冷凝器5、空调水蒸发器14、热水器、循环水泵51、喷淋管45、集水槽50等。如果冬季利用水冷冷凝器5为空调末端提供热水，水冷冷凝器5与风冷冷凝器4是串联形式，且处于风冷冷凝器4的下游，为了防止风冷冷凝器4向空气中散热，应对其室外机做保温处理。

图11中是采用风冷冷凝器4、水冷冷凝器5的单冷制冷系统，它取消了四通换向阀3，系统仅做制冷循环，制冷剂循环过程是：压缩机1→热水器2→水冷冷凝器5→风冷冷凝器4→储液器10→干燥过滤器11→示液镜12→膨胀节流器13，然后分两路，一路→干燥过滤器35→膨胀节流器28→干燥过滤器34→空调水蒸发器14，另一路→干燥过滤器32→膨胀节流器31→干燥过滤器30→空调风蒸发器29，然后两路汇合→气液分离器15→压缩机1。空调风蒸发器29作为空调冷末端全年可以制冷。通过在水冷冷凝器5的外界水冷热媒管道上增加切换阀门16、17、18、19，在空调水蒸发器14上增加阀门20、21，实现冬季同时制冷和制热以及冬季同时制冷、制热、制热水。当热水器2单独制热水时，如果没有空调冷负荷，空调风蒸发器29不工作，应将外界水冷热媒管道通过阀门57、58切换到空调水蒸发器14上，从外界水热媒中吸热。图中风冷冷凝器4、水冷冷凝器5是串联在制冷系统上，两者也可以并联在制冷系统上。因此，虽然该机组是单冷制冷系统，但它具有图1、2、3热泵机组相同的功能。

图12是采用双冷源冷凝器33的单冷制冷系统，制冷剂循环过程是：压缩机1→热水器2→双冷源冷凝器33→储液器10→干燥过滤器11→示液镜12→膨胀节流器13，然后分两路，一路→干燥过滤器35→膨胀节流器28→干燥过滤器34→空调水蒸发器14，另一路→干燥过滤器32→膨胀节流器31→干燥过滤器30→空调风蒸发器29，然后两路汇合→气液分离器15→压缩机1。空调风蒸发器29作为空调冷末端全年可以制冷。通过在双冷源冷凝器33的外界水冷热媒管道上增加切换阀门16、17、18、19，在空调水蒸发器14上增加阀门20、21，实现冬季同时制冷和制热以及冬季同时制冷、制热、制热水。当热水器2单独制热水时，如果没有空调冷负荷，空调风蒸发器29不工作，应将外界水冷热媒管道通过阀门57、58切换到空调水蒸发器14上，从外界水热媒中吸热。

图13是采用风冷冷凝器4、水冷冷凝器5的机组，把图1、2、3、11、12中的热水器2取消，热水器65通过阀门59、60、61、62与水冷冷凝器5、空调水蒸发器14连通，从而间接连接到热泵系统上，热水器2是直接连接到热泵系统上。当需要加热热水时，启动循环水泵64，打开阀门59、60或61、62，把水冷冷凝器5或空调水蒸发器14中的制冷剂冷凝热通过热水循环水输送到热水器65中，来自水冷冷凝器5或空调水蒸发器14的高温热水加热自来水，只要水冷冷凝器5、空调水蒸发器14两者中有一台是冷凝器，就可以加热热水。由于取消了热水器2，热泵系统得到简化，功能与上述系统相同。

图14是采用双冷源冷凝器33的机组，把图1、2、3、11、12中的热水器2取消，热水器65通过阀门59、60、61、62与双冷源冷凝器33、空调水蒸发器14连通，从而间接连接到热泵系统上，当需要加热热水时，启动循环水泵64，打开阀门59、60或61、62，把双冷源冷凝器33或空调水蒸发器14中的制冷剂冷凝热通过热水循环水输送到热水器65中，来自双冷源冷凝器33或空调水蒸发器14的高温热水加热自来水，只要双冷源冷凝器33、空调水蒸发器14两者中有一台是冷凝器，就可以加热热水。

图15是采用风冷冷凝器4、水冷冷凝器5的单冷制冷系统，把图1、2、3、11、12中的热水器2取消，热水器65通过阀门59、60与水冷冷凝器5连通，从而间接连接到热泵系统上，当需要加热热水时，启动循环水泵64，打开阀门59、60，把水冷冷凝器5中的制冷剂冷凝热通过热水循环水输送到热水器65中，来自水冷冷凝器5的高温热水加热自来水，空调水蒸发器14通过阀门57、58与外界水热媒连通，当空调冷负荷不够时，空调水蒸发器14可以从外界水热媒中吸热。图中风冷冷凝器4、水冷冷凝器5是串联在制冷系统上，两者也可以并联在制冷系统上。

图16是采用双冷源冷凝器33的单冷制冷系统，把图1、2、3、11、12中的热水器2取消，热水器65通过阀门59、60与双冷源冷凝器33连通，从而间接连接到热泵系统上，当需要加热热水时，启动循环水泵64，打开阀门59、60，把双冷源冷凝器33中的制冷剂冷凝热通过热水循环水输送到热水器65中，来自双冷源冷凝器33的高温热水加热自来水，空调水蒸发器14通过阀门57、58与外界水热媒连通，当空调冷负荷不够时，空调水蒸发器14可以从外界水热媒中吸热。

综上所述，不论是大型空调系统，还是中小型空调系统，只要有丰富的废气、废水或天然水体做冷却源和热源，都可以使用本实用新型的机组。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施办法而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制。依据本实用新型的技术实质对以上实施办法所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.三冷源空调机组，它包括风冷冷凝器、水冷冷凝器、空调蒸发器、热水器、压缩机、膨胀节流器、工况转换器、辅助装置，它们依次连接成热泵系统，其特征是，空调蒸发器装在膨胀节流器的一侧，风冷冷凝器、水冷冷凝器装在膨胀节流器的另一侧；水冷冷凝器与风冷冷凝器并联或串联在热泵系统中，装在膨胀节流器与四通换向阀之间，两者具有相同的工况，同时为冷凝器，或同时为蒸发器；热水器装在压缩机的排气管上，位于压缩机的排气口与四通换向阀之间，利用高温制冷剂加热自来水；或者，热水器通过阀门与水冷冷凝器、空调水蒸发器连通，从而间接连接到热泵系统上，启动循环水泵，把水冷冷凝器或空调水蒸发器中的制冷剂冷凝热通过热水循环水输送到热水器中，来自水冷冷凝器或空调水蒸发器的高温热水加热自来水；

空调蒸发器包括空调水蒸发器、空调风蒸发器，热泵系统制冷循环时，空调水蒸发器为空调末端提供冷冻水，空调风蒸发器送冷风，热泵系统制热循环时，空调水蒸发器转化为冷凝器，为空调末端、热水器提供热水，空调风蒸发器转化为冷凝器，送热风；

风冷冷凝器包括风干式风冷冷凝器、水淋式风冷冷凝器，热泵系统制冷循环时，风冷冷凝器向空气、喷淋循环水中排热，热泵系统制热循环时，风冷冷凝器转换为蒸发器，从空气、喷淋循环水中吸热；

制冷剂在水冷冷凝器中与外界水冷热媒、空调循环水、热水循环水热交换，热泵系统制冷循环时，一部分或全部高温制冷剂在水冷冷凝器中与外界水冷媒、空调循环水、热水循环水热交换，冷凝热被外界水冷媒、空调循环水、热水循环水带走，当没有外界水冷媒、空调循环水、热水循环水或其流量不够时，启动风冷冷凝器，把冷凝热排到空气、喷淋循环水中；热泵系统制热循环时，一部分或全部低温液态制冷剂在水冷冷凝器中蒸发吸热，从外界水热媒、空调循环水中吸收热能，当没有外界水热媒、空调循环水或其流量不够时，启动风冷冷凝器，从空气、喷淋循环水中吸热；

工况转换器包括四通换向阀及单向阀、电磁阀、三通阀的组合，膨胀节流器为单向膨胀节流器，储液器装在膨胀节流器与风冷冷凝器、水冷冷凝器之间，不论热泵系统是制冷循环还是制热循环，储液器总是位于高压侧，储存高压液态制冷剂；

水冷冷凝器、空调水蒸发器、热水器采用壳管式、螺旋管式、板式、套管式换热器；

风冷冷凝器、空调风蒸发器为直膨式盘管换热器，风干式风冷冷凝器的换热盘管带翅片，水淋式风冷冷凝器的换热盘管为光管或带翅片，空调风蒸发器的换热盘管带翅片；

水冷冷凝器、空调水蒸发器带有连接外界水冷热媒、空调末端系统、热水系统的切换阀门。

2.根据权利要求1所述的三冷源空调机组，其特征是，该机组的室外机为风干式室外机或水淋式室外机，带有风干式风冷冷凝器的室外机还包括排风扇、压缩机、水冷冷凝器、空调水蒸发器、热水器，带有水淋式风冷冷凝器的室外机还包括排风扇、压缩机、水冷冷凝器、空调水蒸发器、热水器、循环水泵、喷淋管、集水槽，喷淋管把喷淋循环水喷洒到风冷冷凝器的外表面。

3.三冷源空调机组，它包括双冷源冷凝器、空调蒸发器、热水器、压缩机、膨胀节流器、工况转换器、辅助装置，它们依次连接成热泵系统，其特征是，空调蒸发器装在膨胀节流器的一侧，双冷源冷凝器装在膨胀节流器的另一侧，位于膨胀节流器与四通换向阀之间；热水器装在压缩机的排气管上，位于压缩机的排气口与四通换向阀之间，利用高温制冷剂加热自来水；或者，热水器通过阀门与双冷源冷凝器、空调水蒸发器连通，从而间接连接到热泵系统上，启动循环水泵，把双冷源冷凝器或空调水蒸发器中的制冷剂冷凝热通过热水循环水输送到热水器中，来自双冷源冷凝器或空调水蒸发器的高温热水加热自来水；

空调蒸发器包括空调水蒸发器、空调风蒸发器，热泵系统制冷循环时，空调水蒸发器为空调末端提供冷冻水，空调风蒸发器送冷风，热泵系统制热循环时，空调水蒸发器转化为冷凝器，为空调末端、热水器提供热水，空调风蒸发器转化为冷凝器，送热风；

双冷源冷凝器包括风干式双冷源冷凝器、水淋式双冷源冷凝器，制冷剂在双冷源冷凝器中与外界水冷热媒、空调循环水、热水循环水、空气、喷淋循环水热交换，热泵系统制冷循环时，一部分或全部制冷剂冷凝热被外界水冷媒、空调循环水、热水循环水带走，当没有外界水冷媒、空调循环水、热水循环水或其流量不够时，启动排风扇、循环水泵，把冷凝热排到空气、喷淋循环水中；热泵系统制热循环时，低温液态制冷剂在双冷源冷凝器中蒸发吸热，从外界水热媒、空调循环水中吸收热能，当没有外界水热媒、空调循环水或其流量不够时，启动排风扇、循环水泵，从空气、喷淋循环水中吸热；

双冷源冷凝器是套管式换热器，它包括内管式或外管式双冷源冷凝器，它是单回程或多回程换热器，制冷剂、循环水在管内反向流动并热交换，并通过光管外壁或带翅片的外壁与空气、喷淋循环水热交换，风干式双冷源冷凝器的换热盘管带翅片，水淋式双冷源冷凝器的换热盘管为光管或带翅片；

空调水蒸发器、热水器采用壳管式、螺旋管式、板式、套管式换热器；

空调风蒸发器为直膨式盘管换热器，换热盘管带翅片；

双冷源冷凝器、空调水蒸发器带有连接外界水冷热媒、空调末端系统、热水系统的切换阀门。

4.根据权利要求3所述的三冷源空调机组，其特征是，该机组的室外机为风干式室外机或水淋式室外机，带有风干式双冷源冷凝器的室外机还包括排风扇、压缩机、空调水蒸发器、热水器，带有水淋式双冷源冷凝器的室外机还包括排风扇、压缩机、空调水蒸发器、热水器、循环水泵、循环水管、喷淋管、集水槽，循环水管与喷淋管、双冷源冷凝器的分水器相通，喷淋管并与双冷源冷凝器的集水器相通，管道上带有控制阀门，一部分喷淋循环水通过循环水管，从喷淋管喷洒到双冷源冷凝器的外表面，与制冷剂、空气热交换，另一部分喷淋循环水进入双冷源冷凝器内部，与制冷剂热交换，然后进入喷淋管，喷洒到双冷源冷凝器的外表面，再与制冷剂、空气热交换。

5.三冷源空调机组，它包括风冷冷凝器、水冷冷凝器、空调蒸发器、热水器、压缩机、膨胀节流器、辅助装置，它们依次连接成单冷制冷系统，其特征是，空调蒸发器装在膨胀节流器的一侧，位于压缩机的吸气口与膨胀节流器之间；水冷冷凝器、风冷冷凝器装在膨胀节流器的另一侧，位于膨胀节流器与压缩机的排气口之间，水冷冷凝器与风冷冷凝器并联或串联在制冷系统中；热水器装在压缩机的排气管上，位于压缩机的排气口与水冷冷凝器、风冷冷凝器之间，利用高温制冷剂加热自来水；或者，热水器通过阀门与水冷冷凝器连通，从而间接连接到热泵系统上，启动循环水泵，把水冷冷凝器中的制冷剂冷凝热通过热水循环水输送到热水器中，来自水冷冷凝器的高温热水加热自来水；

空调蒸发器包括空调水蒸发器、空调风蒸发器，空调水蒸发器为空调末端提供冷冻水，空调风蒸发器送冷风；

风冷冷凝器包括风干式风冷冷凝器、水淋式风冷冷凝器，风冷冷凝器向空气、喷淋循环水中排热；

一部分或全部高温制冷剂在水冷冷凝器中与外界水冷媒、空调循环水、热水循环水热交换，冷凝热被外界水冷媒、空调循环水、热水循环水带走，当没有外界水冷媒、空调循环水、热水循环水或其流量不够时，启动风冷冷凝器，把冷凝热排到空气、喷淋循环水中；

水冷冷凝器、空调水蒸发器、热水器采用壳管式、螺旋管式、板式、套管式换热器；

风冷冷凝器、空调风蒸发器为直膨式盘管换热器，风干式风冷冷凝器的换热盘管带翅片，水淋式风冷冷凝器的换热盘管为光管或带翅片，空调风蒸发器的换热盘管带翅片；

水冷冷凝器带有连接外界水冷媒、空调末端系统、热水系统的切换阀门，空调水蒸发器带有连接空调末端系统、外界水热媒的切换阀门。

6.根据权利要求5所述的三冷源空调机组，其特征是，该机组的室外机为风干式室外机或水淋式室外机，带有风干式风冷冷凝器的室外机还包括排风扇、压缩机、水冷冷凝器、空调水蒸发器、热水器，带有水淋式风冷冷凝器的室外机还包括排风扇、压缩机、水冷冷凝器、空调水蒸发器、热水器、循环水泵、喷淋管、集水槽，喷淋管把喷淋循环水喷洒到风冷冷凝器的外表面。

7.三冷源空调机组，它包括双冷源冷凝器、空调蒸发器、热水器、压缩机、膨胀节流器、辅助装置，它们依次连接成单冷制冷系统，其特征是，空调蒸发器装在膨胀节流器的一侧，位于压缩机的吸气口与膨胀节流器之间；双冷源冷凝器装在膨胀节流器的另一侧，位于膨胀节流器与压缩机的排气口之间；热水器装在压缩机的排气管上，位于压缩机的排气口与双冷源冷凝器之间，利用高温制冷剂加热自来水；或者，热水器通过阀门与双冷源冷凝器连通，从而间接连接到热泵系统上，启动循环水泵，把双冷源冷凝器中的制冷剂冷凝热通过热水循环水输送到热水器中，来自双冷源冷凝器的高温热水加热自来水；

空调蒸发器包括空调水蒸发器、空调风蒸发器，空调水蒸发器为空调末端提供冷冻水，空调风蒸发器送冷风；

双冷源冷凝器包括风干式双冷源冷凝器、水淋式双冷源冷凝器，制冷剂在双冷源冷凝器中与外界水冷媒、空调循环水、热水循环水、空气、喷淋循环水热交换，一部分或全部高温制冷剂冷凝热被外界水冷媒、空调循环水、热水循环水带走，当没有外界水冷媒、空调循环水、热水循环水或其流量不够时，启动排风扇、循环水泵，把冷凝热排到空气、喷淋循环水中；

双冷源冷凝器是套管式换热器，它包括内管式或外管式双冷源冷凝器，它是单回程或多回程换热器，制冷剂、循环水在管内反向流动并热交换，并通过光管外壁或带翅片的外壁与空气、喷淋循环水热交换，风干式双冷源冷凝器的换热盘管带翅片，水淋式双冷源冷凝器的换热盘管为光管或带翅片；

空调水蒸发器、热水器采用壳管式、螺旋管式、板式、套管式换热器；

空调风蒸发器为直膨式盘管换热器，换热盘管带翅片；

双冷源冷凝器带有连接外界水冷媒、空调末端系统、热水系统的切换阀门，空调水蒸发器带有连接空调末端系统、外界水热媒的切换阀门。

8.根据权利要求7所述的三冷源空调机组，其特征是，该机组的室外机为风干式室外机或水淋式室外机，带有风干式双冷源冷凝器的室外机还包括排风扇、压缩机、空调水蒸发器、热水器，带有水淋式双冷源冷凝器的室外机还包括排风扇、压缩机、空调水蒸发器、热水器、循环水泵、循环水管、喷淋管、集水槽，循环水管与喷淋管、双冷源冷凝器的分水器相通，喷淋管并与双冷源冷凝器的集水器相通，管道上带有控制阀门，一部分喷淋循环水通过循环水管，从喷淋管喷洒到双冷源冷凝器的外表面，与制冷剂、空气热交换，另一部分喷淋循环水进入双冷源冷凝器内部，与制冷剂热交换，然后进入喷淋管，喷洒到双冷源冷凝器的外表面，再与制冷剂、空气热交换。