CN213395912U - 多功能空气能热交换装置 - Google Patents

Abstract

一种多功能空气能热交换装置，包括：依次连接的室内换热器、第一膨胀阀、第二膨胀阀、室外换热器、第一四通阀、压缩机、第二四通阀、热交换器，热交换器还与第一膨胀阀和第二膨胀阀之间连接，第一四通阀分别与室内换热器和第二四通阀连接，第一膨胀阀和第二膨胀阀为双向膨胀阀。本实用新型的多功能空气能热交换装置，能够实现制冷、热水、制冷+热水、制热和除霜五种功能模式，且能源利用率高。

Description

多功能空气能热交换装置

技术领域

本实用新型涉及空气能热交换装置。

背景技术

目前市面上的空气能热水系统的功能比较单一，一般仅具备热水功能，能源利用率较低。

实用新型内容

根据本实用新型的一个方面，提供了一种多功能空气能热交换装置，包括：依次连接的室内换热器、第一膨胀阀、第二膨胀阀、室外换热器、第一四通阀、压缩机、第二四通阀、热交换器，热交换器还与第一膨胀阀和第二膨胀阀之间连接，第一四通阀分别与室内换热器和第二四通阀连接，第一膨胀阀和第二膨胀阀为双向膨胀阀。

本实用新型的多功能空气能热交换装置，能够实现制冷、热水、制冷+ 热水、制热和除霜五种功能模式，且能源利用率高。

在一些实施方式中，

室外换热器，其A口与第二膨胀阀的A口连接，其B口与第一四通阀的E口连接；

室内换热器，其A口与第一膨胀阀的A口连接，其B口与第一四通阀的C口连接；

第一四通阀，其D口与第二四通阀的C口连接，其S口分别与第二四通阀的S口以及压缩机的入口连接；

第二四通阀，其D口与压缩机的出口连接，其E口与热交换器的A口连接；

热交换器的B口连接在第一膨胀阀的B口和第二膨胀阀的B口之间。

在一些实施方式中，多功能空气能热交换装置还包括储液器，其A口与热交换器的B口连接，其B口通过单向阀连接在第一膨胀阀的B口与第二膨胀阀的B口之间。

在一些实施方式中，多功能空气能热交换装置还包括第三膨胀阀，其A 口连接在第一膨胀阀的B口与第二膨胀阀的B口之间，其B口与热交换器的B口连接。

在一些实施方式中，多功能空气能热交换装置还包括储液器，其A口与热交换器的B口连接，其B口与第三膨胀阀的B口连接。

在一些实施方式中，压缩机的入口前还连接有气液分离器。

在一些实施方式中，多功能空气能热交换装置还包括还包括保护开关，其设置为当压缩机的排气压力超出预设值时，对压缩机进行关闭。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的空气能热水系统在制冷模式下的循环图；

图2为图1的F处的细节图；

图3为本实用新型实施例一的空气能热水系统在热水+制冷模式下的循环图；

图4为图3的F处的细节图；

图5为本实用新型实施例一的空气能热水系统在热水模式下的循环图；

图6为图5的F处的细节图；

图7为本实用新型实施例一的空气能热水系统在制热模式下的循环图；

图8为图7的F处的细节图；

图9为本实用新型实施例一的空气能热水系统在除霜模式下的循环图；

图10为图9的F处的细节图；

图11为本实用新型实施例二的空气能热水系统在制冷模式下的循环图 (仅F处)；

图12为本实用新型实施例二的空气能热水系统在热水+制冷模式下的循环图(仅F处)；

图13为本实用新型实施例二的空气能热水系统在热水模式下的循环图 (仅F处)；

图14为本实用新型实施例二的空气能热水系统在制热模式下的循环图 (仅F处)；

图15为本实用新型实施例二的空气能热水系统在除霜模式下的循环图；

图16为图15的F处的细节图；

图17为本实用新型实施例二的一种变形实施方式的空气能热水系统在除霜模式下的循环图(仅F处)。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图1-2(其中图2为图1的F处的细节图)示意性地显示了根据本实用新型的一些实施方式的空气能热水系统，包括热交换装置和热水供应装置。其中，热交换装置用于从空气中获取热量，热水供应装置提供水源，使得水源经过热交换装置获得热量并实现出水。

本说明书中，四通阀的四个端口分别以D、E、S、C表示，四通阀的具体连接方式不限于下述方式，只要能够实现相关功能即可，本领域技术人员可以对具体连接方式进行一定改变。为了描述方便，储液器12、膨胀阀、室内换热器、室外换热器以及热交换器的两个端口分别以A和B表示，实际工作中，两个端口可以进行对调，只要能够实现相关功能即可，本领域技术人员可以对具体连接方式进行一定改变。

实施例一

(一)热交换装置

参阅图1-2，该热交换装置包括依次连接的室内换热器、第一膨胀阀1、第二膨胀阀2、室外换热器、第一四通阀7、气液分离器11、压缩机、第二四通阀8、热交换器、储液器12和单向阀4，单向阀4还与所述第一膨胀阀1和第二膨胀阀2之间连接，第一四通阀7分别与室内换热器和第二四通阀8连接。

具体地，该第一膨胀阀1和第二膨胀阀2均为双向膨胀阀。该室外换热器的A口与第二膨胀阀2的A口连接，其B口与第一四通阀7的E口连接。室内换热器的A口与第一膨胀阀1的A口连接，其B口与第一四通阀7 的C口连接。第一四通阀7的D口与第二四通阀8的C口连接，其S口分别与第二四通阀8的S口以及气液分离器11的入口连接。第二四通阀8的 D口与压缩机的出口连接，其E口与热交换器的A口连接。热交换器的B 口与储液器12的A口连接。储液器12的B口通过单向阀4连接在第一膨胀阀1的B口和第二膨胀阀2的B口之间。

该热交换装置能够提供五种功能模式，以下分别介绍其工作过程。

(1)制冷模式

在该模式下，室外换热器和室内换热器开启，以实现室内环境的制冷，由于无需制备热水，热交换器不工作。

制冷剂循环路径如图1-2所示，制冷剂在室外换热器中散热冷凝后，依次经由第二膨胀阀2和第一膨胀阀1实现降压，然后在室内换热器中吸热蒸发，之后依次经过第一四通阀7的C口和S口，进入气液分离器11，再进入压缩机进行增压，增压后依次通过第二四通阀8的D口和C口，以及第一四通阀7的D口和E口，重新进入室外换热器，继续下一次循环。

(2)热水+制冷模式

在该模式下，室内换热器和热交换器开启，室外换热器关闭，通过室内换热器吸收室内环境的热量，通过热交换器将热量释放到所需加热的水流中，同时实现室内环境的制冷和水流的加热，能够极大地节省能源，实现节能环保。

制冷剂循环路径如图3-4所示，制冷剂在热交换器中散热冷凝后，经过储液器12、单向阀4，再经由第一膨胀阀1实现降压，然后在室内换热器中吸热蒸发，之后依次经过第一四通阀7的C口和S口，进入气液分离器11，再进入压缩机进行增压，增压后依次通过第二四通阀8的D口和E 口，重新进入热交换器，继续下一次循环。

(3)热水模式

在该模式下，室外换热器和热交换器开启，室内换热器关闭，通过室外换热器吸收室外环境的热量，通过热交换器将热量释放到所需加热的水流中，在不影响室内温度的情况下实现水流的加热。

制冷剂循环路径如图5-6所示，制冷剂在室外换热器中吸热蒸发后，依次经过第一四通阀7的E口和S口，进入气液分离器11，再进入压缩机进行增压，之后依次经过第二四通阀8的D口和E口，再进入热交换器散热冷凝，然后经过储液器12和单向阀4，经由第二膨胀阀2进行降压，降压后重新进入室外换热器，继续下一次循环。

(4)制热模式

在该模式下，室外换热器和室内换热器开启，热交换器关闭，通过室外换热器吸收室外环境的热量，通过室内换热器将热量释放到室内环境中。

制冷剂循环路径如图7-8所示，制冷剂在室外换热器中吸热蒸发后，依次经过第一四通阀7的E口和S口，进入气液分离器11后，进入压缩机进行增压，增压后依次经过第二四通阀8的D口和C口，第一四通阀7的D 口和C口，进入室内换热器散热冷凝，然后依次经过第一膨胀阀1和第二膨胀阀2进行降压，降压后重新进入室外换热器，继续下一次循环。

(5)除霜模式

在该模式下，室外换热器和室内换热器开启，吸收室内环境的热量，释放到室外换热器上，使得室外换热器上的霜融化。

制冷剂循环路径如图9-10所示，制冷剂在室外换热器中散热冷凝后，依次经由第二膨胀阀2和第一膨胀阀1实现降压，然后在室内换热器中吸热蒸发，之后依次经过第一四通阀7的C口和S口，进入气液分离器11，再进入压缩机进行增压，增压后依次通过第二四通阀8的D口和C口，以及第一四通阀7的D口和E口，重新进入室外换热器，继续下一次循环。

在一些实施方式中，参阅图2，热交换装置还包括用于检测压缩机的排气压力的压力表5，以及用于根据压缩机排气压力，在压缩机排气压力超出预设值时，对压缩机进行关闭的保护开关6。

(二)热水供应装置

参阅图2，该热水供应装置包括三通阀、第一节流阀和第二节流阀。该三通阀的入口分别与自来水进水端，房间网管(例如酒店中的房间的用水网管)的回水端连接，该三通阀的出口与第一节流阀的入口连接，用于将回水端或自来水进水端的其中之一与第一节流阀的入口连通，从而实现从回水端或自来水进水端进水。在一些实施方式中，参阅图4，三通阀的入口与回水端之间还设有温度传感器10，温度传感器10用于检测回水端中的水流的温度，当水流温度低于预设值时，三通阀切换至连通回水端与其出口的位置，进而关闭自来水进水端，从回水端进水，从而对回水水流进行再加热。

第一节流阀的出口与热交换器的入口连接，热交换器的出口与出水端连接。出水端的水进入水箱后(水箱如图4所示，其他图中未示出)，由水泵加压输送至用水的房间。第一节流阀用于控制热交换器的进水量，该第一节流阀采用冷凝压力阀，用于根据压缩机的排气压力调节进水量，通过感应制冷剂的压力改变而调节阀门开启度，以便让足够的水流量通过，更有利于热交换效率的提高和出水温度的恒定。

本实用新型中，可以将三通阀的入口切换至回水端，热交换器对回水端的低温水进行再加热，对回水的余热进行再利用，能够节约能源。

该第二节流阀的入口与三通阀的出口连接，其出口与出水端连接，用于将三通阀出口处未经加热的冷水通过出水端供给水箱(水箱如图4所示，其他图中未示出)，与水箱中的热水混合，从而调节水箱中的水温，使供给房间的用水达到预设温度。

现有技术中，热交换器不断对水箱中的热水进行循环加热，由于进入热交换器的水源温度较高，热能利用不充分，导致加热效率较低，而本实用新型中，不采用水箱循环加热的方式，而是通过第二节流阀直接补充冷水至水箱，从而调节水箱的温度，由于进入热交换器的水源是冷水，而非水箱中的循环热水，进入热交换器的水源温度较低，因此能够大大提高加热效率。

实施例二

(一)热交换装置

参阅图1和11，本实施例与实施例一大体相同，在热交换装置部分，还包括第三膨胀阀3，并且无需设置单向阀4，能够进一步增加工作效率，特别在除霜模式下，能够实现快速除霜。

该热交换装置包括依次连接的室内换热器、第一膨胀阀1、第二膨胀阀2、第三膨胀阀3、室外换热器、第一四通阀7、气液分离器11、压缩机、第二四通阀8、热交换器和储液器12，储液器12与第三膨胀阀3连接，第一四通阀7分别与室内换热器和第二四通阀8连接。

具体地，该第一膨胀阀1、第二膨胀阀2和第三膨胀阀3均为双向膨胀阀。该室外换热器的A口与第二膨胀阀2的A口连接，其B口与第一四通阀7的E口连接。室内换热器的A口与第一膨胀阀1的A口连接，其B口与第一四通阀7的C口连接。第一四通阀7的D口与第二四通阀8的C口连接，其S口分别与第二四通阀8的S口以及气液分离器11的入口连接。第二四通阀8的D口与压缩机的出口连接，其E口与热交换器的A口连接。热交换器的B口与储液器12的A口连接。储液器12的B口与第三膨胀阀3 的B口连接，第三膨胀阀3的A口连接在第一膨胀阀1的B口与第二膨胀阀2的B口之间。

该热交换装置同样能够提供五种功能模式，以下分别介绍其工作过程。

(1)制冷模式

在该模式下，室外换热器和室内换热器开启，以实现室内环境的制冷，由于无需制备热水，热交换器不工作。

制冷剂循环路径如图1和11所示(图1部分的循环路径与实施例一相同)，制冷剂在室外换热器中散热冷凝后，依次经由第二膨胀阀2和第一膨胀阀1实现降压，然后在室内换热器中吸热蒸发，之后依次经过第一四通阀7的C口和S口，进入气液分离器11，再进入压缩机进行增压，增压后依次通过第二四通阀8的D口和C口，以及第一四通阀7的D口和E口，重新进入室外换热器，继续下一次循环。

(2)热水+制冷模式

在该模式下，室内换热器和热交换器开启，室外换热器关闭，通过室内换热器吸收室内环境的热量，通过热交换器将热量释放到所需加热的水流中，同时实现室内环境的制冷和水流的加热，能够极大地节省能源，实现节能环保。

制冷剂循环路径如图3和12所示(图3部分的循环路径与实施例一相同)，制冷剂在热交换器中散热冷凝后，经过储液器12，再依次经由第三膨胀阀3和第一膨胀阀1实现降压，然后再室内换热器中吸热蒸发，之后依次经过第一四通阀7的C口和S口，进入气液分离器11，在进入压缩机进行增压，增压后依次通过第二四通阀8的D口和E口，重新进入热交换器，继续下一次循环。

(3)热水模式

在该模式下，室外换热器和热交换器开启，室内换热器关闭，通过室外换热器吸收室外环境的热量，通过热交换器将热量释放到所需加热的水流中，在不影响室内温度的情况下实现水流的加热。

制冷剂循环路径如图5和13所示(图5部分的循环路径与实施例一相同)，制冷剂在室外换热器中吸热蒸发后，依次经过第一四通阀7的E口和 S口，进入气液分离器11，再进入压缩机进行增压，之后依次经过第二四通阀8的D口和E口，再进入热交换器散热冷凝，然后经过储液器12，依次经由第三膨胀阀3和第二膨胀阀2进行降压，降压后重新进入室外换热器，继续下一次循环。

(4)制热模式

在该模式下，室外换热器和室内换热器开启，热交换器关闭，通过室外换热器吸收室外环境的热量，通过室内换热器将热量释放到室内环境中。

制冷剂循环路径如图7和14所示(图7部分的循环路径与实施例一相同)，制冷剂在室外换热器中吸热蒸发后，依次经过第一四通阀7的E口和 S口，进入气液分离器11后，进入压缩机进行增压，增压后依次经过第二四通阀8的D口和C口，第一四通阀7的D口和C口，进入室内换热器散热冷凝，然后依次经过第一膨胀阀1和第二膨胀阀2进行降压，降压后重新进入室外换热器，继续下一次循环。

(5)除霜模式

在该模式下，室外换热器和热交换器开启，吸收水中的热量，释放到室外换热器上，使得室外换热器上的霜融化。与实施例一中的除霜模式不同，本实施例中吸收经过热交换器的水的热量，而非吸收室内环境的空气的热量来为室外换热器除霜，由于水的换热速度比空气的换热速度高出几倍，因此能够实现快速除霜。

制冷剂循环路径如图15-16所示，制冷剂在室外换热器中散热冷凝后，依次经由第二膨胀阀2和第三膨胀阀3进行降压，降压后经过储液器12，再进入热交换器吸热蒸发，之后依次经过第二四通阀8的E口和S口，进入气液分离器11，再进入压缩机进行增压，随后依次经过第二四通阀8的 D口和C口、第一四通阀7的D口和E口，重新进入室外换热器，继续下一次循环。

(二)热水供应装置

参阅图11，该热水供应装置包括三通阀和第一节流阀。该三通阀的入口分别与自来水进水端，房间网管(例如酒店中的房间的用水网管)的回水端连接，该三通阀的出口与第一节流阀的入口连接，用于在回水端或自来水进水端之间切换，将回水端或自来水进水端的其中之一与第一节流阀的入口连通，从而实现从回水端或自来水进水端进水。在一些实施方式中，参阅图12，三通阀的入口与回水端之间还设有温度传感器10，温度传感器 10用于检测回水端中的水流的温度，当水流温度低于预设值时，三通阀切换至连通回水端与其出口的位置，进而关闭自来水进水端，从回水端进水，从而对回水水流进行再加热。

第一节流阀的出口与热交换器的入口连接，热交换器的出口与出水端连接。出水端的水进入水箱后(水箱如图12所示，其他图中未示出)，由水泵加压输送至用水的房间。第一节流阀用于控制热交换器的进水量，该第一节流阀优选采用电动节流阀。通过电动节流阀的开度的调节，能够直接实现出水端温度的调节。

现有技术中，热交换器不断对水箱中的热水进行循环加热，由于进入热交换器的水源温度较高，热能利用不充分，导致加热效率较低，而本实用新型中，不采用水箱循环加热的方式，而是直接通过电动节流阀的开度对出水端的水温进行调节，出水端的水进入水箱后，通过水泵直接输送至各个房间，由于进入热交换器的水源是冷水，而非水箱中的循环热水，进入热交换器的水源温度较低，因此能够大大提高加热效率。

在其他实施方式中，参阅图17所示，对比图16，第一节流阀采用冷凝压力阀，用于根据压缩机的排气压力调节进水量，通过感应制冷剂的压力改变而调节阀门开启度，以便让足够的水流量通过，更有利于热交换效率的提高和出水温度的恒定。还设置了第三节流阀，其入口与三通阀的出口连接，其出口与热交换器连接，在除霜模式下，水流可通过第三节流阀而非第一节流阀进入热交换器。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，或对上述技术方案进行自由组合，包括对上述不同实施方式之间的技术特征进行自由组合，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种多功能空气能热交换装置，其特征在于，包括：依次连接的室内换热器、第一膨胀阀、第二膨胀阀、室外换热器、第一四通阀、压缩机、第二四通阀、热交换器，所述热交换器还与所述第一膨胀阀和第二膨胀阀之间连接，所述第一四通阀分别与室内换热器和第二四通阀连接，所述第一膨胀阀和第二膨胀阀为双向膨胀阀。

2.根据权利要求1所述的多功能空气能热交换装置，其特征在于：

所述室外换热器，其A口与所述第二膨胀阀的A口连接，其B口与第一四通阀的E口连接；

所述室内换热器，其A口与所述第一膨胀阀的A口连接，其B口与所述第一四通阀的C口连接；

所述第一四通阀，其D口与所述第二四通阀的C口连接，其S口分别与所述第二四通阀的S口以及所述压缩机的入口连接；

所述第二四通阀，其D口与所述压缩机的出口连接，其E口与所述热交换器的A口连接；

所述热交换器的B口连接在所述第一膨胀阀的B口和第二膨胀阀的B口之间。

3.根据权利要求2所述的多功能空气能热交换装置，其特征在于：还包括储液器，其A口与所述热交换器的B口连接，其B口通过单向阀连接在所述第一膨胀阀的B口与所述第二膨胀阀的B口之间。

4.根据权利要求2所述的多功能空气能热交换装置，其特征在于：还包括第三膨胀阀，其A口连接在所述第一膨胀阀的B口与所述第二膨胀阀的B口之间，其B口与所述热交换器的B口连接。

5.根据权利要求4所述的多功能空气能热交换装置，其特征在于：还包括储液器，其A口与所述热交换器的B口连接，其B口与所述第三膨胀阀的B口连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的多功能空气能热交换装置，其特征在于：所述压缩机的入口前还连接有气液分离器。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的多功能空气能热交换装置，其特征在于：还包括保护开关，其设置为当所述压缩机的排气压力超出预设值时，对所述压缩机进行关闭。

Images