CN212205123U - 一种热泵水机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热泵水机组，其包括：压缩机、水侧换热器、第一蒸发器和第二蒸发器，第一蒸发器位于第一管路上，第二蒸发器位于第二管路上，第一管路和第二管路并联设置；热泵水机组还包括第一支路和第二支路，第一支路的一端连通至第一管路上、且位于第一端和第一蒸发器之间的位置，第二支路的一端连通至第二管路上、且位于第三端和第二蒸发器之间的位置，第一支路的另一端和第二支路的另一端连通后并连通至压缩机。根据本实用新型既能在低温情况下快速化霜，还能保证不会降低用户侧的水侧换热器的水温，避免造成水温忽冷忽热，并且不会发生结冰，保证不会冻坏水侧换热器。

Description

一种热泵水机组

技术领域

本实用新型涉及热泵技术领域，具体涉及一种热泵水机组。

背景技术

现有目前市场上热泵水机的化霜方法普遍是四通阀换向以损耗用户侧水温来提供热量进行翅片化霜。但是这种方法会短时间内降低水温，造成不舒适的体验。而且目前在使用的水侧换热器一般为壳管或板式换热器，在低温小水流量情况下化霜极有可能造成换热器内结冰，冻坏水侧换热器。

由于现有技术中的热泵水机组无法既能在低温情况下快速化霜，还能保证水侧换热器不会发生结冰、甚至冻坏水侧换热器等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种热泵水机组。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中热泵水机组无法既能在低温情况下快速化霜，还能保证水侧换热器不会发生结冰的缺陷，从而提供一种热泵水机组。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种热泵水机组，其包括：

压缩机、水侧换热器、第一蒸发器和第二蒸发器，所述第一蒸发器位于第一管路上，所述第二蒸发器位于第二管路上，所述第一管路和所述第二管路并联设置，所述第一管路的第一端和所述第二管路的第三端连通后能够连通至所述压缩机，所述第一管路的第二端和所述第二管路的第四端连通后能够连通至所述水侧换热器的一端，所述水侧换热器的另一端能够连通至所述压缩机，所述第一管路上位于所述第一蒸发器和所述第二端之间的位置还设置有第一节流装置，所述第二管路上位于所述第二蒸发器和所述第四端之间的位置还设置有第二节流装置；

所述热泵水机组还包括第一支路和第二支路，所述第一支路的一端连通至所述第一管路上、且位于所述第一端和所述第一蒸发器之间的位置，所述第二支路的一端连通至所述第二管路上、且位于所述第三端和所述第二蒸发器之间的位置，所述第一支路的另一端和所述第二支路的另一端连通后并连通至所述压缩机。

优选地，所述第一管路上位于所述第一端和所述第一蒸发器之间还设置有第二控制阀，所述第一支路连通至所述第一管路上的位置位于所述第二控制阀和所述第一蒸发器之间；

所述第二管路上位于所述第三端和所述第二蒸发器之间还设置有第三控制阀，所述第二支路连通至所述第二管路上的位置位于所述第三控制阀和所述第二蒸发器之间。

优选地，所述第一管路的第二端和所述第二管路的第四端连通后通过第三管路连通至所述水侧换热器的一端，且所述第三管路上还设置有第一控制阀。

优选地，所述第一支路上还设置有第四控制阀，所述第二支路上还设置有第五控制阀；和/或，所述第一蒸发器和所述第二蒸发器整体安装或分开安装。

优选地，所述第一支路的另一端和所述第二支路的另一端连通后通过第四管路连通至所述压缩机，且所述第四管路上设置有只允许制冷剂流向所述压缩机的单向阀。

优选地，还包括四通阀，所述四通阀的四个端分别连通至所述压缩机的排气管、所述压缩机的吸气管、所述第一管路的第一端和/或所述第二管路的第三端、以及所述水侧换热器或所述第四管路。

本实用新型提供的一种热泵水机组具有如下有益效果：

本实用新型通过设置两个并联管路、且两个蒸发器分别设置在两个并联管路上，并且通过设置第一支路和第二支路，能够通过控制使得第一支路断开、第二支路连通，且蒸发器和水侧换热器之间的管路断开，从而使得第一蒸发器和第二蒸发器形成串联，并且第一蒸发器制热、第二蒸发器制冷，使得形成利用第二蒸发器的热量来对第一蒸发器化霜，即形成蒸发器相互化霜，同样地，能够通过控制使得第二支路断开、第一支路连通，且蒸发器和水侧换热器之间的管路断开，从而使得第一蒸发器和第二蒸发器形成串联，并且第二蒸发器制热、第一蒸发器制冷，使得形成利用第一蒸发器的热量来对第二蒸发器化霜，即形成蒸发器相互化霜；这样的化霜形式有效避免了采取利用水侧换热器的热量来进行化霜，从而有效保证在低温情况下对蒸发器化霜时水侧换热器不会发生结冰的情况，同时本实用新型这种蒸发器相互化霜的方式化霜速度很快，尤其相对于常规采用蓄热器来保证室内制热还能完成化霜的结构而言，本实用新型的蒸发器相互化霜方式的化霜速度很快，能够实现快速化霜，即既能在低温情况下快速化霜，还能保证不会降低用户侧的水侧换热器的水温，避免造成水温忽冷忽热，并且不会发生结冰，保证不会冻坏水侧换热器。

附图说明

图1为本实用新型的热泵水机组的系统结构图。

附图标记表示为：

1、压缩机；2、水侧换热器；31、第一蒸发器；32、第二蒸发器；41、第一节流装置；42、第二节流装置；51、第一控制阀；52、第二控制阀；53、第三控制阀；54、第四控制阀；55、第五控制阀；6、单向阀；7、四通阀；101、第一管路；101a、第一端；101b、第二端；102、第二管路；102a、第三端；102b、第四端；103、第一支路；104、第二支路；105、第三管路；106、第四管路。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供一种热泵水机组，其包括：

压缩机1、水侧换热器2、第一蒸发器31和第二蒸发器32，所述第一蒸发器31位于第一管路101上，所述第二蒸发器32位于第二管路102上，所述第一管路101和所述第二管路102并联设置，所述第一管路101的第一端101a和所述第二管路102的第三端102a连通后能够连通至所述压缩机，所述第一管路101的第二端101b和所述第二管路102的第四端102b连通后能够连通至所述水侧换热器2的一端，所述水侧换热器2的另一端能够连通至所述压缩机，所述第一管路101上位于所述第一蒸发器31和所述第二端101b之间的位置还设置有第一节流装置41，所述第二管路102上位于所述第二蒸发器32和所述第四端102b之间的位置还设置有第二节流装置42；

所述热泵水机组还包括第一支路103和第二支路104，所述第一支路103的一端连通至所述第一管路101上、且位于所述第一端101a和所述第一蒸发器31之间的位置，所述第二支路104的一端连通至所述第二管路102上、且位于所述第三端102a和所述第二蒸发器32之间的位置，所述第一支路103的另一端和所述第二支路104的另一端连通后并连通至所述压缩机1。

本实用新型通过设置两个并联管路、且两个蒸发器分别设置在两个并联管路上，并且通过设置第一支路和第二支路，能够通过控制使得第一支路断开、第二支路连通，且蒸发器和水侧换热器之间的管路断开，从而使得第一蒸发器和第二蒸发器形成串联，并且第一蒸发器制热、第二蒸发器制冷，使得形成利用第二蒸发器的热量来对第一蒸发器化霜，即形成蒸发器相互化霜，同样地，能够通过控制使得第二支路断开、第一支路连通，且蒸发器和水侧换热器之间的管路断开，从而使得第一蒸发器和第二蒸发器形成串联，并且第二蒸发器制热、第一蒸发器制冷，使得形成利用第一蒸发器的热量来对第二蒸发器化霜，即形成蒸发器相互化霜；这样的化霜形式有效避免了采取利用水侧换热器的热量来进行化霜，从而有效保证在低温情况下对蒸发器化霜时水侧换热器不会发生结冰的情况，同时本实用新型这种蒸发器相互化霜的方式化霜速度很快，尤其相对于常规采用蓄热器来保证室内制热还能完成化霜的结构而言，本实用新型的蒸发器相互化霜方式的化霜速度很快，能够实现快速化霜，即既能在低温情况下快速化霜，还能保证不会降低用户侧的水侧换热器的水温，避免造成水温忽冷忽热，并且不会发生结冰，保证不会冻坏水侧换热器。

优选地，所述第一管路101上位于所述第一端101a和所述第一蒸发器31之间还设置有第二控制阀52，所述第一支路103连通至所述第一管路101上的位置位于所述第二控制阀52和所述第一蒸发器31之间；

所述第二管路102上位于所述第三端102a和所述第二蒸发器32之间还设置有第三控制阀53，所述第二支路104连通至所述第二管路102上的位置位于所述第三控制阀53和所述第二蒸发器32之间。

这是本实用新型的进一步优选结构形式，通过在第一管路上第一端101a和所述第一蒸发器31之间设置的第二控制阀52、以及第一支路恰好连通至该第二控制阀和第一蒸发器之间的位置，能够通过控制第二控制阀打开时使得第一管路打开，第二控制阀关闭时并且控制第一支路使得第一管路关闭但是第一支路打开，使得对第一蒸发器能够实现两个不同的管路连通的有效切换，使得第一蒸发器能够完成蒸发吸热、蒸发器相互化霜以及正常化霜(正常化霜指利用水侧换热器吸热来对蒸发器进行化霜)之间的有效切换；通过在第二管路上第三端102a和所述第二蒸发器32之间设置的第三控制阀53、以及第二支路恰好连通至该第三控制阀和第二蒸发器之间的位置，能够通过控制第三控制阀打开时使得第二管路打开，第三控制阀关闭时并且控制第二支路使得第二管路关闭但是第二支路打开，使得对第二蒸发器能够实现两个不同的管路连通的有效切换，使得第二蒸发器能够完成蒸发吸热、蒸发器相互化霜以及正常化霜之间的有效切换。

优选地，所述第一管路101的第二端101b和所述第二管路102的第四端102b连通后通过第三管路105连通至所述水侧换热器2的一端，且所述第三管路105上还设置有第一控制阀51。这是本实用新型的第一管路的第二端和第二管路的第四端的优选连接方式，即第二端和第四端连通后再通过第三管路与水侧换热器进行连通，并通过第一控制阀以有效控制该第三管路的连通与关闭，以在蒸发器相互化霜模式下关闭该第一控制阀、以关闭第三管路，使得水侧换热器不参与换热，而在正常化霜模式下或正常制热水模式下控制该第一控制阀打开、以接通该第三管路，以完成水侧换热器的制热水或利用水侧换热器进行正常化霜。

优选地，所述第一支路103上还设置有第四控制阀54，所述第二支路104上还设置有第五控制阀55；和/或，所述第一蒸发器31和所述第二蒸发器32整体安装或分开安装。通过在第一支路上设置的第四控制阀以及第二支路上设置的第五控制阀能够分别控制第一支路连通或关闭、以及控制第二支路连通或关闭，能够使得在利用第二蒸发器的热量对第一蒸发器化霜时打开该第四控制阀、以接通第一支路，在利用第一蒸发器的热量对第二蒸发器化霜时打开该第五控制阀、以接通第二支路，在正常化霜以及正常制热水时关闭第一支路和第二支路。

优选地，所述第一支路103的另一端和所述第二支路104的另一端连通后通过第四管路106连通至所述压缩机1，且所述第四管路106上设置有只允许制冷剂流向所述压缩机1的单向阀6。这是本实用新型的第一支路和第二支路的另一端的优选连接方式，能够通过第四管路而直接连回至压缩机，从而有效地对水侧换热器进行短路，避免在蒸发器相互化霜时制冷剂还能流至水侧换热器以造成水侧换热器制出的水忽冷忽热，甚至低温时还会出现冻住等情况发生，单向阀的设置用于防止压缩机排气时从该管路流出而对水侧换热器造成短路等情况。

优选地，还包括四通阀7，所述四通阀7的四个端分别连通至所述压缩机1的排气管、所述压缩机的吸气管、所述第一管路101的第一端101a和/或所述第二管路102的第三端102a、以及所述水侧换热器2或所述第四管路106。通过四通阀的设置能够完成热泵水机组在制热水模式、正常化霜模式以及蒸发器相互化霜模式之间的有效切换，形成智能控制。

本实用新型还提供一种如前任一项所述的热泵水机组的控制方法，其在当同时第一控制阀51、所述第二控制阀52、所述第三控制阀53、所述第四控制阀54和所述第五控制阀55时，所述控制方法包括：

检测步骤，用于检测所述热泵水机组的需要的工作模式，以及检测第一蒸发器31和/或所述第二蒸发器32是否需要化霜；

控制步骤，根据所述热泵水机组所需的工作模式控制所述四通阀进行切换，同时控制所述第一控制阀51、所述第二控制阀52、所述第三控制阀53、所述第四控制阀54和所述第五控制阀55进行切换，而使得所述热泵水机组切换到制热水模式、蒸发器相互化霜模式和正常化霜模式中的其中一种。

本实用新型通过四通阀换向和相关控制阀(优选电磁阀)通断实现正常制热水、第一蒸发器和第二蒸发器(蒸发器A和B)相互化霜、和正常化霜4种模式。避免低环温低水温化霜时冷媒流经水侧换热器，从水侧换热器吸收热量，有冻坏换热器隐患。本实用新型的热泵系统中有两个翅片蒸发器，通过控制相关电磁阀通断实现两个蒸发器之间相互化霜，避免降低用户侧换热器水温，造成水温忽冷忽热(热泵水机产品化霜时降低水温)；避免冻坏水侧换热器(尤其是低环温小水流量化霜冻坏水侧换热器问题)。

优选地，当所述热泵水机组需要工作到制热水模式下：

所述控制步骤，控制所述四通阀7切换使得所述水侧换热器2与所述压缩机1的排气管连通，同时控制所述第一控制阀51、所述第二控制阀52和所述第三控制阀53打开，同时控制所述第四控制阀54和所述第五控制阀55关闭。

通过上述控制手段能够有效控制第一支路和第二支路关闭，压缩机排气进入水侧换热器中进行制取热水，并进入第一蒸发器和第二蒸发器中进行吸热，实现有制取热水的目的。图中制热水模式：1号电磁阀(第一控制阀51，下同)、2号电磁阀(第二控制阀52，下同)、3号电磁阀(第三控制阀53，下同)打开，4号电磁阀(第四控制阀54，下同)、5号电磁阀(第五控制阀55，下同)关闭。四通阀D和C相连，E和S相连。压缩机排气管出的冷媒经四通阀进入冷凝器(制热水)，通过1号电磁阀(第一控制阀51)后分流，分别经过1号电子膨胀阀(第一节流装置41，下同)和2号电子膨胀阀(第二节流装置42，下同)节流分别进入第一蒸发器和第二蒸发器(从外界吸收热量)，汇流后经过四通阀回到吸气管进入压缩机。

优选地，当所述第一蒸发器需要进行化霜时：

所述检测步骤，还用于检测水侧换热器的出水温度；

所述控制步骤，当所述出水温度小于预设温度t时，控制所述四通阀7切换使得所述第一蒸发器31与所述压缩机1的排气管连通，同时控制所述第二控制阀52、所述第五控制阀55和打开，同时控制所述第一控制阀51、所述第三控制阀53和所述第四控制阀54关闭，进行蒸发器相互化霜模式；当所述出水温度大于等于预设温度t时，控制所述四通阀7切换使得所述第一蒸发器31与所述压缩机1的排气管连通，同时控制所述第二控制阀52和所述第一控制阀51和打开，同时控制所述第四控制阀54和所述第五控制阀55关闭，进入正常化霜模式。

通过上述控制手段能够在出水温度小于预设温度t时(说明如果采用水侧换热器进行正常化霜会导致水侧换热器有冻住的风险，于是采取蒸发器相互化霜模式)，有效控制第二支路打开、第一支路关闭，第三管路105关闭，第四管路106打开，压缩机排气进入第一蒸发器中进行化霜，并进入第二蒸发器中进行吸热，而此时水侧换热器所在第三管路105被断开、不参与换热，第二蒸发器吸热后的制冷剂通过第二支路和第四管路连回压缩机，以实现通过第二蒸发器的热量来对第一蒸发器进行化霜，有效保证水侧换热器的水温不会因为化霜而受到影响、甚至在低温下冻住的情况发生，同时还能有效提高化霜效率，缩短化霜时间。图中第一蒸发器化霜：2号电磁阀、5号电磁阀打开，1号电磁阀、3号电磁阀、4号电磁阀关闭。四通阀D和E相连，S和C相连。压缩机排气管出的冷媒流经四通阀和2号电磁阀进入第一蒸发器(散热)化霜，经过1号电子膨胀阀和2号电子膨胀阀节流进入第二蒸发器(从外界吸热)，通过5号电磁阀和单向阀经四通阀进入吸气管回到压缩机。

而在在出水温度大于等于预设温度t时，说明此时采用水侧换热器进行正常化霜不会存在被冻住的风险，因此控制其进行正常化霜，利用水侧换热器的热量来对第一蒸发器进行化霜，虽然会造成短暂的水温波动，但此种化霜模式化霜速度快，使得霜层很快脱落，再进一步进入正常模式。

优选地，当所述第二蒸发器需要进行化霜时：

所述检测步骤，还用于检测水侧换热器的出水温度；

所述控制步骤，当所述出水温度小于预设温度t时，控制所述四通阀7切换使得所述第二蒸发器32与所述压缩机1的排气管连通，同时控制所述第三控制阀53和所述第四控制阀54打开，同时控制所述第一控制阀51、所述第二控制阀52和所述第五控制阀55关闭，进入蒸发器相互化霜模式；当所述出水温度大于等于预设温度t时，控制所述四通阀7切换使得所述第二蒸发器32与所述压缩机1的排气管连通，同时控制所述第三控制阀53和所述第一控制阀51和打开，同时控制所述第四控制阀54和所述第五控制阀55关闭，进入正常化霜模式。

通过上述控制手段能够有效控制第一支路打开、第二支路关闭，第三管路105关闭，第四管路106打开，压缩机排气进入第二蒸发器中进行化霜，并进入第一蒸发器中进行吸热，而此时水侧换热器所在第三管路105被断开、不参与换热，第一蒸发器吸热后的制冷剂通过第一支路和第四管路连回压缩机，以实现通过第一蒸发器的热量来对第二蒸发器进行化霜，有效保证水侧换热器的水温不会因为化霜而受到影响、甚至在低温下冻住的情况发生，同时还能有效提高化霜效率，缩短化霜时间。图中第二蒸发器化霜：3号电磁阀、4号电磁阀打开，1号电磁阀、2号电磁阀、5号电磁阀关闭。四通阀D和E相连，S和C相连。压缩机排气管出的冷媒流经四通阀和3号电磁阀进入A蒸发器(散热)化霜，经过2号电子膨胀阀和1号电子膨胀阀节流进入B蒸发器(从外界吸热)，通过4号电磁阀和单相阀经四通阀进入吸气管回到压缩机。

而在在出水温度大于等于预设温度t时，说明此时采用水侧换热器进行正常化霜不会存在被冻住的风险，因此控制其进行正常化霜，利用水侧换热器的热量来对第二蒸发器进行化霜，虽然会造成短暂的水温波动，但此种化霜模式化霜速度快，使得霜层很快脱落，再进一步进入正常模式。

优选地，当所述第一蒸发器和所述第二蒸发器均需要进行化霜时：

所述控制步骤，控制所述四通阀7切换使得所述第一蒸发器31和所述第二蒸发器32均与所述压缩机1的排气管连通，同时控制所述第二控制阀52、所述第三控制阀53和所述第一控制阀51和打开，同时控制所述第四控制阀54和所述第五控制阀55关闭，进入正常化霜模式。

通过上述控制手段能够有效控制第一支路和第二支路均关闭，第三管路105打开，第四管路106关闭，压缩机排气进入第一蒸发器和第二蒸发器中进行化霜，并进入水侧换热器中进行吸热，水侧换热器吸热后的制冷剂连回压缩机，以实现通过水侧换热器的热量来对第一蒸发器和第二蒸发器进行化霜，这种化霜模式属于正常化霜模式，适用于水温较高的情况(此时不会因为水温过低而造成水侧换热器冻住的风险)，并且化霜速度较快，但是存在的缺陷是会导致水温降低，当机组由正常制热水模式准备进入化霜模式时，先检测出水温度，当出水温度低于设定温度t(5℃为宜)，进入蒸发器A和B相互化霜模式；当出水温度高于设定温度t时，进入正常化霜模式。

第一蒸发器和第二蒸发器相互化霜模式会存在化霜周期相对较长，机组整体能效降低。但不会从冷凝器中吸收水的热量，从而避免冷凝器水温下降和冻坏冷凝器风险

正常化霜模式化霜时间短，保持机组高能效节能。但低水温情况下化霜有降低用户侧水温和冻坏冷凝器的风险。所以通过合理的设置出水温度t，选择合适的化霜模式，做到节能和机组可靠运行。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。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技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种热泵水机组，其特征在于：包括：

压缩机(1)、水侧换热器(2)、第一蒸发器(31)和第二蒸发器(32)，所述第一蒸发器(31)位于第一管路(101)上，所述第二蒸发器(32)位于第二管路(102)上，所述第一管路(101)和所述第二管路(102)并联设置，所述第一管路(101)的第一端(101a)和所述第二管路(102)的第三端(102a)连通后能够连通至所述压缩机，所述第一管路(101)的第二端(101b)和所述第二管路(102)的第四端(102b)连通后能够连通至所述水侧换热器(2)的一端，所述水侧换热器(2)的另一端能够连通至所述压缩机，所述第一管路(101)上位于所述第一蒸发器(31)和所述第二端(101b)之间的位置还设置有第一节流装置(41)，所述第二管路(102)上位于所述第二蒸发器(32)和所述第四端(102b)之间的位置还设置有第二节流装置(42)；

所述热泵水机组还包括第一支路(103)和第二支路(104)，所述第一支路(103)的一端连通至所述第一管路(101)上、且位于所述第一端(101a)和所述第一蒸发器(31)之间的位置，所述第二支路(104)的一端连通至所述第二管路(102)上、且位于所述第三端(102a)和所述第二蒸发器(32)之间的位置，所述第一支路(103)的另一端和所述第二支路(104)的另一端连通后并连通至所述压缩机(1)。

2.根据权利要求1所述的热泵水机组，其特征在于：

所述第一管路(101)上位于所述第一端(101a)和所述第一蒸发器(31)之间还设置有第二控制阀(52)，所述第一支路(103)连通至所述第一管路(101)上的位置位于所述第二控制阀(52)和所述第一蒸发器(31)之间；

所述第二管路(102)上位于所述第三端(102a)和所述第二蒸发器(32)之间还设置有第三控制阀(53)，所述第二支路(104)连通至所述第二管路(102)上的位置位于所述第三控制阀(53)和所述第二蒸发器(32)之间。

3.根据权利要求2所述的热泵水机组，其特征在于：

所述第一管路(101)的第二端(101b)和所述第二管路(102)的第四端(102b)连通后通过第三管路(105)连通至所述水侧换热器(2)的一端，且所述第三管路(105)上还设置有第一控制阀(51)。

4.根据权利要求3所述的热泵水机组，其特征在于：

所述第一支路(103)上还设置有第四控制阀(54)，所述第二支路(104)上还设置有第五控制阀(55)；和/或，所述第一蒸发器(31)和所述第二蒸发器(32)整体安装或分开安装。

5.根据权利要求4所述的热泵水机组，其特征在于：

所述第一支路(103)的另一端和所述第二支路(104)的另一端连通后通过第四管路(106)连通至所述压缩机(1)，且所述第四管路(106)上设置有只允许制冷剂流向所述压缩机(1)的单向阀(6)。

6.根据权利要求5所述的热泵水机组，其特征在于：

还包括四通阀(7)，所述四通阀(7)的四个端分别连通至所述压缩机(1)的排气管、所述压缩机的吸气管、所述第一管路(101)的第一端(101a)和/或所述第二管路(102)的第三端(102a)、以及所述水侧换热器(2)或所述第四管路(106)。

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