CN212205130U - 一种复合式蒸发冷热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复合式蒸发冷热泵机组，包括压缩机、外置油分离器、电动四通阀和复合换热单元；所述复合换热单元包括蒸发式冷凝器、风机和风冷换热器；所述压缩机的出流口依次连接外置油分离器和电动四通阀；所述电动四通阀通过第一支路与风冷换热器连接，所述电动四通阀通过第二支路与所述蒸发式冷凝器连接；所述蒸发式冷凝器的出口与所述风冷换热器的进口连接，在连接管路上设有单向阀；所述风冷换热器并列设置于所述蒸发式冷凝器的两侧形成并联风道A，所述并联风道A与蒸发式冷凝器的顶部设有风机，所述风冷换热器的出口与干燥过滤器连接。本申请将蒸发式冷凝器与风冷换热器组合，使该热泵机组兼具了制冷和制热两种效果。

Description

一种复合式蒸发冷热泵机组

技术领域

本实用新型涉及空调制冷技术领域，具体涉及一种将风冷和蒸发冷复合的蒸发冷热泵机组。

背景技术

传统风冷热泵兼具制冷与制热功能，具有系统简单，安装灵活方便等优点，是当前冷暖空调系统的优选方案，但是风冷热泵机组夏季制冷时，以空气作为冷却介质，换热效率低，能耗高。

目前常规的蒸发冷热泵机组中蒸发式冷凝器在制冷模式下作为冷凝器使用，在制热模式下作为蒸发器使用，制冷时具有冷凝温度低，换热效率高等优点，使得机组具有较高能效；但是制热时作为蒸发器使用时却存在很多缺陷，具体如下：1、蒸发式冷凝器用作蒸发器，需要从循环水中吸热，水的潜热利用率低，换热效率较低，而且蒸发式冷凝器一般设计管间距偏大，设计风量偏小，使得蒸发式冷凝器作为蒸发器使用时换热面积远远不足，蒸发温度、制热量和制热能效都较低；2、循环冷却水温低于0℃就会结冰，一般当环境温度低于5℃，蒸发式冷凝器就需要通过加热管来使水不结冰或者采用防冻液防止换热管表面结霜，而防冻液的使用需要实时检测浓度和再生，需要投入较高的运行维护费用，而且存在防腐等问题，设备可靠性降低；3、当环境温度降低到-5℃以下，一般机组已经无法运行制热，运行范围窄，应用区域受到限制。

综上分析，目前的风冷热泵机组制冷能效较低，而常规的蒸发冷热泵机虽然具有较高的制冷能效，但是制热性能又大打折扣。因此迫切需要开发一种兼具制冷与制热高能效的蒸发冷热泵机组。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中风冷热泵机组制冷能效较低，而常规的蒸发冷热泵机虽然具有较高的制冷能效，但是制热性能较差的问题，提供一种兼具制冷与制热高能效的复合式蒸发冷热泵机组。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种复合式蒸发冷热泵机组，包括压缩机、外置油分离器、电动四通阀和复合换热单元；

所述复合换热单元包括蒸发式冷凝器、风机和风冷换热器；

所述压缩机的出流口依次连接外置油分离器和电动四通阀；

所述电动四通阀通过第一支路与风冷换热器连接，所述电动四通阀通过第二支路与所述蒸发式冷凝器连接；

所述蒸发式冷凝器的出口与所述风冷换热器的进口连接，在连接管路上设有单向阀；

所述风冷换热器并列设置于所述蒸发式冷凝器的两侧形成并联风道A，所述并联风道A与蒸发式冷凝器的顶部设有风机，所述风冷换热器的出口与干燥过滤器连接。

本实用新型的有益效果是：本申请通过将蒸发式冷凝器与风冷换热器串联连接，当机组处于制冷模式时，可以使其处于蒸发冷和风冷换热器串联协同的工作的状态，制冷剂先进入蒸发式冷凝器中，利用水的蒸发潜热进行冷凝冷却，随后进入风冷换热器进一步的降温，这种两级冷却，相比于风冷机组和蒸发冷机组，具有更大的冷凝换热面积，使得机组具有更低的冷凝温度和更高的能效。

通过将风冷换热器设置在蒸发式冷凝器的两侧形成并联风道A，并共用风机，整机结构紧凑，可以有效节省占地空间和配置成本。风道并联的设计方式相比于风道串联方式，可以有效降低风阻；同时风道并联的方式实现了两种不同风量输送，满足两种换热器的不同风量设计需求，防止蒸发冷换热器设计风量过大影响水膜分布、冷却水飞溅等问题，更加节能环保。

在上述技术方案的基础上，本实用新型为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：

进一步，所述蒸发式冷凝器包括集水盘、喷淋管和冷却水箱；所述集水盘用于收集冷却水；所述喷淋管用于喷淋换热管的冷却水；所述集水盘与所述冷却水箱连接，所述冷却水箱通过输送水泵与喷淋管连接。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：蒸发式冷凝器通过外置独立冷却水箱提供喷淋循环水，方便安装与维护，保证水系统稳定工作，喷淋水自上而下与进风方向逆流换热，增强了冷凝换热效果。

进一步，所述蒸发式冷凝器的进风口设有挡水器，所述喷淋管的上方设有收水器。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过设置收水器可以防止冷却水向外部飞溅。

进一步，所述外置油分离器通过热气融霜管路与风冷换热器的进口连接，所述热气融霜管路上设有融霜电磁阀。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：机组采用热气分段融霜的方式取代传统的逆向融霜方式，系统管路简单，运行更加可靠。融霜时分模块进行，无需停止机组制热运转，没有冷热量抵消，能量损失小，水温波动小可明显提高机组的能效和舒适性。同时融霜时不再需要频繁切换四通阀，大大降低了故障率，提高了机组的可靠性。

进一步，还包括分液器，所述分液器出口的个数与复合换热单元的个数相同，每一个出口与一个复合换热单元连接，所述复合换热单元至少为两个；所述分液器的进口分别与主膨胀阀和满液式蒸发器连接，所述满液式蒸发器与储液器连接。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过设置分液器实现对制冷剂均匀分配，避免管路制冷剂过多导致结霜或制冷剂过少不能充分利用蒸发器换热面积的情况。

进一步，所述干燥过滤器通过经济器与主膨胀阀连接，所述干燥过滤器的出口连接所述经济器的主进液口；所述经济器的出液口与主膨胀阀的进口连接，所述出液口经过第七电磁阀和膨胀阀与经济器的蒸发侧入口连接，所述经济器的蒸发侧出口经过第十单向电磁阀连接所述压缩机的补气口。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过设置经济器可以提高系统的容量和效率。

进一步，所述第一支路上安装有电动球阀。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过控制电动球阀的启闭实现机组制冷与制热的切换。

进一步，所述风冷换热器为风冷翅片换热器。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过设置风冷翅片换热器可以吸收空气热量，提高机组能效。

附图说明

图1为本申请实施例1的结构示意图；

图2为复合换热单元的结构示意；

图3为本申请实施例2的结构示意图。

附图标记记录如下：压缩机1，外置油分离器2，电动四通阀3，第一接口3-1，第二接口3-2，第三接口3-3，第四接口3-4，满液式蒸发器4，复合换热单元5，蒸发式冷凝器6，集水盘7，喷淋管8，冷却水箱9，输送水泵10，收水器11，挡水器12，风机13，风冷换热器14，第一单向阀15-1、第二单向阀15-2，第三单向阀15-3、第四单向阀15-4，第五单向阀15-5，第六单向阀15-6，第七单向阀15-7，第八单向阀15-8，第九单向阀15-9，第十单向阀15-10，第一电动球阀16-1、第二电动球阀16-2，第一电磁阀17-1，第二电磁阀17-2，第三电磁阀17-3，第四电磁阀17-4，第五电磁阀17-5，第六电磁阀17-6，第七电磁阀17-7，第一截止阀18-1，第二截止阀18-2，分液器19，主膨胀阀20，干燥过滤器21，经济器22，主进液口22-1，出液口22-2，蒸发侧出口22-3，蒸发侧入口22-4，膨胀阀23，储液器24，热气融霜管路25，第一支路26，第二支路27。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1：

如图1和图2所示，一种复合式蒸发冷热泵机组，其特征在于，包括压缩机1、外置油分离器2、电动四通阀3、满液式蒸发器4和复合换热单元5；

所述复合换热单元5包括蒸发式冷凝器6、风机13和风冷换热器14；所述蒸发式冷凝器6为降膜蒸发式冷凝器，所述风冷换热器14为风冷翅片换热器。

所述压缩机1的出流口依次连接外置油分离器2和电动四通阀3；所述压缩机1的排气口连接外置油分离器2，排气进入外置油分离器2后进行二次油分离，防止过多的冷冻油进入系统。所述外置油分离器2连接电动四通阀3的第一接口3-1，所述电动四通阀3的第二接口3-2连接压缩机吸气口；所述电动四通阀3的第四接口分两支路与复合换热单元5连接，其中通过第一支路26与复合换热单元5的风冷换热器14连接，通过第二支路27与复合换热单元5的蒸发式冷凝器6连接；

所述蒸发式冷凝器6的出口与所述风冷换热器14的进口连接，在连接管路上设有单向阀；所述单向阀包括第一单向阀15-1和第二单向阀15-2，风冷换热器14的进口与其出口之间还设置有旁通管路，在旁通管路上安装有第三电磁阀17-3、第四电磁阀17-4。

所述风冷换热器14并列设置于所述蒸发式冷凝器6的两侧形成并联风道A，所述并联风道A与蒸发式冷凝器6的顶部设有风机13，所述风冷换热器14的出口与干燥过滤器21连接；所述风机13置于顶部，位于所述风道A与蒸发式冷凝器6之间，使得流经风冷换热器14的空气分为两部分，一部分经风道A由风机13直接排出，另一部分经过蒸发式冷凝器6后再由风机13排出，从而可以通过控制这两部分的风量比来满足两种换热器不同的风量需求。

所述干燥过滤器21与主膨胀阀20连接，所述主膨胀阀20经过第八单向阀15-8与满液式蒸发器4连接；

所述满液式蒸发器4通过电动四通阀3的第三接口3-3与压缩机1的回流口连接。

所述蒸发式冷凝器6包括集水盘7、喷淋管8和冷却水箱9；所述集水盘7用于收集冷却水；所述喷淋管8用于喷淋换热管的冷却水；所述集水盘7与所述冷却水箱9连接，所述冷却水箱9通过输送水泵10与喷淋管8连接。

所述蒸发式冷凝器6的进风口设有挡水器12，所述喷淋管8的上方设有收水器11。

所述外置油分离器2通过热气融霜管路25与风冷换热器14的进口连接，所述热气融霜管路25上设有融霜电磁阀。所述融霜电磁阀包括第一电磁阀17-1和第二电磁阀17-2。

还包括分液器19，所述分液器19出口的个数与复合换热单元5的个数相同，每一个出口与一个复合换热单元5连接，所述分液器19的出口与所述复合换热单元5之间设置有第三单向阀15-3、第四单向阀15-4，所述复合换热单元5至少为两个；所述分液器19的进口分别与主膨胀阀20和满液式蒸发器4连接，所述分液器19的进口通过第八单向阀15-8与所述满液式蒸发器4的供液口连接。所述满液式蒸发器4的供液口还经第九单向阀15-9与干燥过滤器21的入口连接，所述干燥过滤器21通过第七单向阀15-7与所述复合换热单元5的液体管路连接。所述第七单向阀15-7与所述复合换热单元5之间还设置有第五单向阀15-5和第六单向阀15-6。所述第七单向阀15-7靠近所述复合换热单元5的一端通过两组出口管与所述分液器19的进口连接，每组所述出口管上分别安装第五电磁阀17-5、第一截止阀18-1和第六电磁阀17-6、第二截止阀18-2。所述满液式蒸发器4与储液器24连接。

所述第一支路26上安装有电动球阀，所述电动球阀包括第一电动球阀16-1和第二电动球阀16-2。

机组运行制冷模式时，第一电动球阀16-1、第二电动球阀16-2关闭，融霜第一电磁阀17-1、第二电磁阀17-2关闭，第三电磁阀17-3关闭，电动四通阀3的第一接口3-1与第四接口3-4相通，第二接口3-2与第三接口3-3相通，压缩机1产生的高压排气经外置油分离器2、电动四通阀3、第二支路27进入蒸发式冷凝器6进行冷凝冷却后再进入风冷换热器14中进一步降温，蒸发式冷凝器6与风冷换热器14串联，协同工作，实现双级冷凝，增大了冷凝换热面积，使得机组具有较低的冷凝温度，提高机组制冷能效。经两级冷却得到的冷凝液体，由于第五单向阀15-5、第六单向阀15-6的导向作用，冷凝液最终经第七单向阀15-7和干燥过滤器21，然后经主膨胀阀20节流降温降压之后经第八单向阀15-8进入满液式蒸发器4蒸发制冷，蒸发后的气体经电动四通阀的第三接口3-3和第二接口3-2被压缩机1吸入，再次进行压缩。在环境温度很高时，第三电磁阀17-3、第四电磁阀17-4可以选择打开，防止过高的干球温度对蒸发冷凝效果的影响。

机组运行制热模式时，电动四通阀3的第一接口3-1与第三接口3-3接通，第二接口3-2与第四接口3-4接通。在没有风冷换热器14进行融霜时，融霜第一电磁阀17-1、第二电磁阀17-2关闭，第一电动球阀16-1、第二电动球阀16-2开启，第三电磁阀17-3、第四电磁阀17-4关闭，压缩机1产生的高压排气经外置油分离器2、电动四通阀3进入满液式蒸发器4，此时满液式蒸发器4作为冷凝器使用，高压排气在满液式蒸发器4中冷凝成高压液体后，经第九单向阀15-9和干燥过滤器21，然后过冷液体经主膨胀阀20节流降温降压之后经分液器19分液之后进入风冷换热器14蒸发，此时的风冷换热器14作为蒸发器使用，蒸发后的低压气体经第一电动球阀16-1、第二电动16-2汇合后，经由第一支路26、电动四通阀3进入压缩机1的吸气口，再次进行压缩。节流后的两相冷媒经翅片换热器蒸发换热后直接回到压缩机1，无需经过蒸发式冷凝器6，蒸发式冷凝器6不参与换热，不存在冷冻水的冻结问题，同时有效降低了蒸发侧阻力，规避了低压两相冷媒的二次分配问题，使得机组具有更高的可靠性和应用范围。

每个复合换热单元5中的风冷换热器14作为一个融霜段，机组运行制热过程中，每个风冷换热器14均需要进行融霜，但是任何时间内只能有一个风冷换热器14进入融霜模式，其余的风冷换热器14继续作为蒸发器运行制热过程。

以冷复合换热单元5中的风冷换热器14融霜为例。此时融霜第一电磁阀17-1开启，第一电动球阀16-1关闭，其它融霜电磁阀均保持关闭。冷凝液体导出第五电磁阀17-5、第六电磁阀17-6全部或之一开启。由于第一电磁阀17-1开启，经热气融霜管路25旁通来的高温高压气体进入到风冷换热器段14中。由于第一电动球阀16-1关闭，风冷换热器14中的冷媒无法再经第一支路26吸入压缩机1中。且由于高压气体的导入，风冷换热器14中压力明显高于分液器9出口管路中的压力，分液器19不再对14供液。风冷换热器14化霜冷凝后的液体经第五单向阀15-5、第五电磁阀17-5和/或第六电磁阀17-6汇入分液器19进口出的低压液体中，作为供液的一部分给其他单元使用。

融霜结束时，融霜第一电磁阀17-1关闭，第一电动球阀16-1开启，第五电磁阀17-5、第六电磁阀17-6关闭，风冷换热器14转入运行制热状态。其它单元中的风冷换热器4的融霜过程与上述过程相同。整个制热运行过程中各单元交替融霜。不进行融霜的单元正常运行制热过程。

实施例2：

如图3所示，所述干燥过滤器21通过经济器22与主膨胀阀20连接，所述干燥过滤器21的出口连接所述经济器22的主进液口22-1；所述经济器22的出液口22-2与主膨胀阀20的进口连接，所述出液口22-2经过第七电磁阀17-7和膨胀阀23与经济器22的蒸发侧入口22-4连接，所述经济器22的蒸发侧出口22-3经过第十单向电磁阀15-10连接所述压缩机1的补气口。高压排气在满液式蒸发器4中冷凝成高压液体后，经第九单向阀15-9、干燥过滤器21，进入经济器22进行再冷却，冷却之后的过冷液体经主膨胀阀20节流降温降压之后经分液器19分液之后进入风冷换热器14蒸发。其余部分与实施例1相同，作为该专业领域的技术人员对于该实施方式是易于理解的，在此不做累述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种复合式蒸发冷热泵机组，其特征在于，包括压缩机(1)、外置油分离器(2)、电动四通阀(3)和复合换热单元(5)；

所述复合换热单元(5)包括蒸发式冷凝器(6)、风机(13)和风冷换热器(14)；

所述压缩机(1)的出流口依次连接外置油分离器(2)和电动四通阀(3)；

所述电动四通阀(3)通过第一支路(26)与风冷换热器(14)连接，所述电动四通阀(3)通过第二支路(27)与所述蒸发式冷凝器(6)连接；

所述蒸发式冷凝器(6)的出口与所述风冷换热器(14)的进口连接，在连接管路上设有单向阀；

所述风冷换热器(14)并列设置于所述蒸发式冷凝器(6)的两侧形成并联风道A，所述并联风道A与蒸发式冷凝器(6)的顶部设有风机(13)，所述风冷换热器(14)的出口与干燥过滤器(21)连接。

2.根据权利要求1所述的复合式蒸发冷热泵机组，其特征在于，所述蒸发式冷凝器(6)包括集水盘(7)、喷淋管(8)和冷却水箱(9)；所述集水盘(7)用于收集冷却水；所述喷淋管(8)用于喷淋换热管的冷却水；所述集水盘(7)与所述冷却水箱(9)连接，所述冷却水箱(9)通过输送水泵(10)与喷淋管(8)连接。

3.根据权利要求2所述的复合式蒸发冷热泵机组，其特征在于，所述蒸发式冷凝器(6)的进风口设有挡水器(12)，所述喷淋管(8)的上方设有收水器(11)。

4.根据权利要求1所述的复合式蒸发冷热泵机组，其特征在于，所述外置油分离器(2)通过热气融霜管路(25)与风冷换热器(14)的进口连接，所述热气融霜管路(25)上设有融霜电磁阀。

5.根据权利要求1所述的复合式蒸发冷热泵机组，其特征在于，还包括分液器(19)，所述分液器(19)出口的个数与复合换热单元(5)的个数相同，每一个出口与一个复合换热单元(5)连接，所述复合换热单元(5)至少为两个；所述分液器(19)的进口分别与主膨胀阀(20)和满液式蒸发器(4)连接，所述满液式蒸发器(4)与储液器(24)连接。

6.根据权利要求1所述的复合式蒸发冷热泵机组，其特征在于，所述干燥过滤器(21)通过经济器(22)与主膨胀阀(20)连接，所述干燥过滤器(21)的出口连接所述经济器(22)的主进液口(22-1)；所述经济器(22)的出液口(22-2)与主膨胀阀(20)的进口连接，所述出液口(22-2)经过第七电磁阀(17-7)和膨胀阀(23)与经济器(22)的蒸发侧入口(22-4)连接，所述经济器(22)的蒸发侧出口(22-3)经过第十单向电磁阀(15-10)连接所述压缩机(1)的补气口。

7.根据权利要求1所述的复合式蒸发冷热泵机组，其特征在于，所述第一支路(26)上安装有电动球阀。

8.根据权利要求1所述的复合式蒸发冷热泵机组，其特征在于，所述风冷换热器(14)为风冷翅片换热器。

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