CN215552430U - 一种热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热泵空调系统，包括储液器以及依次首尾连通以能够进行制冷循环的压缩机、换热器、节流元件和蒸发器，压缩机的进口以及出口均分别通过阀体可选地与换热器的第一端和蒸发器的冷媒侧气管口连通，节流元件的进口与换热器第二端之间以及与储液器出口之间通过阀体可控地单向导进连通，节流元件的出口与换热器的第二端之间以及与蒸发器的冷媒侧制冷液管口之间通过阀体可控地单向导出连通，储液器的进口与蒸发器的冷媒侧制热液管口连通。在整个制冷模式下，制冷剂不通过储液器，消除了热泵空调系统过冷度的损失；整个制热模式下储液器能够储存过多冷媒。所以有效地解决无法在制冷、制热模式下性能均较优运行的问题。

Description

一种热泵空调系统

技术领域

本实用新型涉及空调系统领域，更具体地说，涉及一种热泵空调系统。

背景技术

现有的热泵空调系统可以通过四通换向阀实现在夏季提供制冷功能和在冬季提供制热功能，当热泵空调系统提供制冷功能时，空气侧换热器作为冷凝器向空气散热，水侧换热器作为蒸发器从水中吸热，当热泵空调系统提供制热功能时，空气侧换热器作为蒸发器从空气吸热，水侧换热器作为冷凝器器向水中散热，但是由于制冷和制热模式下空调系统所需的冷媒循环量不同，通常制冷模式下冷媒循环量要大于制热模式下冷媒循环量，经常会出现制冷模式的最佳冷媒冲注量相对于制热模式偏多，进而导致制热模式冷凝压力偏高和性能较差，通常情况下，一般的热泵空调系统会增加储液器来储存制热模式下偏多的冷媒来保证制热性能和可靠性，但是经过发明人长期研究发现，制冷模式下冷媒也会通过储液器进而导致制冷模式下系统的过冷度降低最终导致制冷的性能下降。

综上所述，如何有效地解决目前热泵空调系统无法在制冷、制热模式下性能均较优运行的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种热泵空调系统，该热泵空调系统可以有效地解决目前热泵空调系统无法在制冷、制热模式下性能均较优运行的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种热泵空调系统，包括储液器以及依次首尾连通以能够进行制冷循环的压缩机、换热器、节流元件和蒸发器，所述压缩机的进口以及出口均分别通过阀体可选地与所述换热器的第一端和所述蒸发器的冷媒侧气管口连通，所述节流元件的进口与所述换热器第二端之间以及与所述储液器出口之间通过阀体可控地单向导进连通，所述节流元件的出口与所述换热器的第二端之间以及与所述蒸发器的冷媒侧制冷液管口之间通过阀体可控地单向导出连通，所述储液器的进口与所述蒸发器的冷媒侧制热液管口连通。

在该热泵空调系统中，在压缩机、换热器、节流元件和蒸发器依次连通的基础上，通过阀件优化热泵系统设计，控制流体流向，以在制冷时，可以避开储液器。在整个制冷模式下，制冷剂不通过储液器进而消除了热泵空调系统过冷度的损失，最终保证制冷模式最优性能；而在整个制热模式下，制冷剂通过储液器进而储存了制热模式下的过多冷媒，以保证制热模式的最优性能。进而使得在制热和制冷状态下，均具有较好的性能运行。综上所述，该热泵空调系统能够有效地解决目前热泵空调系统无法在制冷、制热模式下性能均较优运行的问题。

优选地，所述节流元件的进口与所述换热器的第二端之间以及与所述储液器的出口之间可以分别通过第一单向阀、第二单向阀单向导进连通；所述节流元件的出口与所述换热器的第二端之间以及与所述蒸发器的冷媒侧制冷液管口之间分别通过第三单向阀、第四单向阀单向导出连通。

优选地，所述储液器的进口与所述蒸发器的冷媒侧制热液管口之间具有并连设置的开关阀和第五单向阀，所述第五单向阀进口与所述蒸发器的冷媒侧制热液管口连通、出口与所述储液器的进口连通。

优选地，所述压缩机的进口以及出口通过两位四通换向阀与所述换热器的第一端和所述蒸发器的冷媒侧气管口连通，所述两位四通换向阀位于第一工作位时，所述压缩机的进口与所述换热器的第一端连通、出口与所述蒸发器的冷媒侧气管口连通；所述两位四通换向阀位于第二工作位时，所述压缩机的进口与所述蒸发器的冷媒侧气管口连通、出口与所述换热器的第一端连通。

优选地，所述压缩机的出口与所述两位四通换向阀之间设置油分离器，所述油分离器为滤网式油分离器或离心式油分离器。

优选地，所述压缩机进口与所述两位四通换热换向阀之间设置气液分离器。

优选地，所述节流元件进口设置经济器。

优选地，所述经济器还连接有辅管路，所述辅管路上通过膨胀阀与所述压缩机的补气口连接。

优选地，所述压缩机为定频或变频压缩机；所述压缩机为转子压缩机、涡旋压缩机、螺杆压缩机或离心压缩机。

优选地，所述节流元件为毛细管、孔板节流器、热力膨胀阀或电子膨胀阀；所述蒸发器为板式换热器、干式蒸发器、满液蒸发器或降膜蒸发器；所述换热器为铜铝翅片换热器、微通道换热器或蒸发冷凝换热器。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的热泵空调系统的结构示意图。

附图中标记如下：

压缩机1、两位四通换向阀2、换热器3、第一单向阀4、第二单向阀5、第三单向阀6、第四单向阀7、第五单向阀8、电磁阀9、储液器10、节流元件11、蒸发器12。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种热泵空调系统，以有效地解决目前热泵空调系统无法在制冷、制热模式下性能均较优运行的问题。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的热泵空调系统的结构示意图。

在一种具体实施例中，本实施例提供了一种热泵空调系统，具有制热以及制冷功能，具体的，该热泵空调系统包括压缩机1、换热器3、节流元件11、蒸发器12和储液器10。

压缩机1、换热器3、节流元件11和蒸发器12依次首尾连通，以能够进行制冷循环，具体的，两者之间可以是通过管道直接连通，也可以是开关阀组、单向导通阀组进行连通，具体如何连通，以能够完成制冷循环为准。需要说明的是，上下文中连通，并非限定一定采用管道连通，也可以是通过其它的阀组件或设备连通，以满足至少部分条件下，处于互通状态。

其中压缩机1的进口以及出口均分别通过阀体可选地与换热器3的第一端和蒸发器12的冷媒侧气管口连通，即为：压缩机1的出口通过阀体可选地与换热器3的第一端和蒸发器12的冷媒侧气管口连通；压缩机1的进口通过阀体可选地与换热器3的第一端和蒸发器12的冷媒侧气管口连通。其中可选地与换热器3的第一端和蒸发器12的冷媒侧气管口连通，即可以根据需要，控制阀体，以使得与换热器3的第一端连通，同时还可以控制阀体，以使得与蒸发器12的冷媒侧气管口连通，如通过两位四通换向阀实现，也可以是通过两个开关阀来实现。

节流元件11的进口与换热器3的第二端之间以及与储液器10的出口之间可控地单向导进连通，即节流元件11进口可以通过阀体从换热器3第二端导入流体，也可以通过阀体从储液器10的出口导入流体。需要说明的是，上下文中可控地单向导进连通，是指，可以根据需要是此处只能够向节流元件11的进口导进流体，可以是通过开关阀或者单向阀实现，开关阀实现时，需要保证节流元件11进口处的压力较小，进而方便在流体压力作用下向节流元件11的进口导入。

如节流元件11的进口与换热器3的第二端之间以及与储液器10的出口之间可以分别通过第一单向阀4、第二单向阀5单向导进连通，即：节流元件11的进口与换热器3的第二端通过第一单向阀4单向导进连通；节流元件11的进口与储液器10的出口通过第二单向阀5单向导进连通；以使得换热器3的第二端以及储液器10的出口导出的流体，均能够导向节流元件11的进口，而节流元件11进口的流体，可以因各自单向阀限制，无法导向换热器3的第二端以及储液器10的出口，且换热器3的第二端以及储液器10的出口之间不导通。

当然，还可以是使节流元件11的进口与换热器3的第二端之间以及与储液器10的出口之间可以分别通过第一开关阀、第二开关阀连通；以在需要使换热器3的第二端的流体导向节流元件11的进口中时，打开第一开关阀，此时可以根据需要关闭或打开第二开关阀；而在需要使储液器10的出口的流体导向节流元件11的进口中时，打开第二开关阀，此时可以根据需要关闭或打开第一开关阀。

其中节流元件11的出口与换热器3的第二端之间以及与蒸发器12的冷媒侧制冷液管口之间通过阀体可控地单向导出连通，即，节流元件11的出口流体可以通道阀体导向换热器3的第二端，也可以通过阀体导向蒸发器12的冷媒侧冷液管口。需要说明的是，上下文中可控地单向导出连通，是指，可以根据需要是此处只能够从节流元件11的出口导出流体，可以是通过开关阀或者单向阀实现，开关阀实现时，需要保证节流元件11出口处的压力较大，进而方便在流体压力作用下使得节流元件11的出口向外导出流体。

如节流元件11的出口与换热器3的第二端之间以及与蒸发器12的冷媒侧制冷液管口之间分别通过第三单向阀6、第四单向阀7单向导出连通，即：其中节流元件11的出口与换热器3的第二端通过第三单向阀6单向导出连通；其中节流元件11的出口与蒸发器12的冷媒侧制冷液管口通过第四单向阀7单向导出连通。即节流元件11导出的流体，可以流向蒸发器12的冷媒侧制冷液管口以及换热器3的第二端，而蒸发器12的冷媒侧制冷液管口以及换热器3的第二端的流体，因各自单向阀限制，均不能够流向节流元件的出口，且冷媒侧制冷液管口以及换热器3的第二端之间不导通。

当然，还可以是使节流元件11的出口与换热器3的第二端之间以及与蒸发器12的冷媒侧制冷液管口之间可以分别通过第三开关阀、第四开关阀连通；以在需要使节流元件11的出口的流体导向换热器3的第二端口中时，打开第三开关阀，此时可以根据需要关闭或打开第四开关阀；而在需要使节流元件11的出口的流体导向蒸发器12的冷媒侧制冷液管口中时，打开第四开关阀，此时可以根据需要关闭或打开第三开关阀。其中第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀以及第四开关阀优选均为电磁控制阀，以方便通过控制器控制。

同时，而其中的储液器10的进口与蒸发器12的冷媒侧制热液管口连通，为了更好的使用，此处优选储液器10的进口与蒸发器12的冷媒侧制热液管口连通具有并连设置的开关阀和第五单向阀8，且此处的第五单向阀8进口与蒸发器12的冷媒侧制热液管口连通、出口与储液器10的进口连通。

在使用时，在进行制冷时：

通过操作阀体，使得压缩机1的出口与换热器3的第一端连通，进口与蒸发器12的冷媒侧气管口连通；工作时，压缩机1从蒸发器12吸入低温低压的制冷剂气体并将其压缩成高温高压的制冷剂气体，该状态下的气态制冷剂通过打开的阀体，以从压缩机1排向换热器3的第一端口中，在换热器3内部与外界低温空气进行冷凝换热，冷凝后的液态制冷剂从换热器3第二端口流出，通过第一单向阀4、第二单向阀5和第三单向阀6的作用引导下，进入节流元件11中。通过节流元件11以节流成低温低压的液态制冷剂，该状态下的液态制冷剂在第三单向阀6和第四单向阀7作用引导下进入蒸发器12，在其内部与高温冷冻水进行蒸发换热，蒸发后的低温低压制冷剂气体从蒸发器12的气管口流出，然后通过打开的阀体，进入到压缩机1进口，完成一个完整的制冷循环，在整个制冷模式下，制冷剂不通过储液器10，进而消除了热泵空调系统过冷度的损失，最终保证制冷模式最优性能。

需要说明的是，若是分别采用上述第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀，那么此时可以打开第一开关阀、第四开关阀，而关闭第二开关阀、第三开关阀。

在使用时，在进行制热时：

压缩机1的出口与蒸发器12的冷媒侧气管口连通，进口与换热器3的第一端连通；压缩机1吸入低温低压的制冷剂气体并将其压缩成高温高压的制冷剂气体，该状态下的气态制冷剂从压缩机1出口进入到蒸发器12，在其内部与低温冷冻水进行冷凝换热，冷凝后的液态制冷剂在第四单向阀7和第五单向阀8的作用引导下进入储液器10，从储液器10出来的制冷剂在第一单向阀4和第二单向阀5的作用引导下，通过节流元件11节流成低温低压的液态制冷剂，该状态下的液态制冷剂在第三单向阀6和第四单向阀7作用引导下进入换热器3，在其内部与高温空气进行蒸发换热，蒸发后的低温低压制冷剂气体从换热器的3第一端进入压缩机1进口，完成一个完整的制热循环，在整个制热模式下，制冷剂通过储液器10进而储存了制热模式下的过多冷媒，最终制热模式的最优性能。

在该热泵空调系统中，在压缩机1、换热器3、节流元件11和蒸发器12依次连通的基础上，通过阀件优化热泵系统设计，控制流体流向，以在制冷时，可以避开储液器10。在整个制冷模式下，制冷剂不通过储液器10进而消除了热泵空调系统过冷度的损失，最终保证制冷模式最优性能；而在整个制热模式下，制冷剂通过储液器10进而储存了制热模式下的过多冷媒，以保证制热模式的最优性能。进而使得在制热和制冷状态下，均具有较好的性能运行。综上所述，该热泵空调系统能够有效地解决目前热泵空调系统无法在制冷、制热模式下性能均较优运行的问题。

其中压缩机1的进口以及出口均分别通过阀体可选地与所述换热器3的第一端和蒸发器12的冷媒侧气管口连通，具体的，可以开关阀实现，即压缩机1的出口分别通过不同的开关阀与换热器3的第一端和蒸发器12的冷媒侧气管口连通；压缩机1的进口分别通过不同的开关阀与换热器3的第一端和蒸发器12的冷媒侧气管口连通。以使得，可以通过操作开关阀的开闭，实现对应的通行状态。

具体的，为了方便控制，此处优选其中压缩机1的进口以及出口通过两位四通换向阀2与换热器3的第一端和蒸发器12的冷媒侧气管口连通，所述两位四通换向阀2的四个连通口分别与所述压缩机1的进口以及出口、换热器3的第一端和蒸发器12的冷媒侧气管口连通。具体的，在两位四通换向阀2位于第一工作位时，所述压缩机1的进口与所述换热器3的第一端连通、出口与所述蒸发器12的冷媒侧气管口连通；而两位四通换向阀2位于第二工作位时，压缩机1的进口与蒸发器12的冷媒侧气管口连通、出口与换热器3的第一端连通。即在制热模式下，两位四通换向阀2位于第一工作位；而在制冷模式下，两位四通换向阀2位于第二工作位。

进一步的，为了方便控制压缩机1出口流体质量，此处优选压缩机1的出口与所述两位四通换向阀2之间设置油分离器，其中油分离器为滤网式油分离器或离心式油分离器。而其中的压缩机1进口与两位四通换向阀2之间可以设置气液分离器，以保证进气质量。

进一步的，其中节流元件11进口设置经济器，另外还可以使经济器还连接有辅管路，辅管路上通过膨胀阀与压缩机1的补气口连接。具体的，还可以使压缩机1为定频或变频压缩机。其中压缩机1还可以为转子压缩机、涡旋压缩机、螺杆压缩机或离心压缩机。其中节流元件11还可以为毛细管、孔板节流器、热力膨胀阀或电子膨胀阀。其中蒸发器12还可以为板式换热器、干式蒸发器、满液蒸发器或降膜蒸发器；所述换热器为铜铝翅片换热器、微通道换热器或蒸发冷凝换热器。

在一种具体热泵空调系统中，该热泵空调系统包括：压缩机1、两位四通换向阀2、换热器3、第一单向阀4、第二单向阀5、第三单向阀6、第四单向阀7、第五单向阀8、电磁阀9、储液器10、节流元件11和蒸发器12。其中，压缩机1排气口与两位四通换向阀2的D口连接，压缩机1吸气口与两位四通换向阀2的S口连接，两位四通换向阀2的C口与换热器3冷媒侧气管口连接，两位四通换向阀2的E口与蒸发器12冷媒侧气管口连接，换热器3冷媒侧液管口分别与第一单向阀4进口和第三单向阀6出口连接，第一单向阀4出口分别与第二单向阀5出口和节流元件11进口连接，节流元件11出口分别与第三单向阀6进口和第四单向阀7进口连接，第四单向阀7出口与蒸发器12冷媒侧制冷液管口连接，蒸发器12冷媒侧制热液管口分别与第五单向阀8进口和所述电磁阀9出口连接，第五单向阀8出口和电磁阀9进口分别与储液器10进口连接，储液器10出口与第二单向阀5进口连接。

制冷模式：

压缩机1吸入低温低压的制冷剂气体并将其压缩成高温高压的制冷剂气体，该状态下的气态制冷剂从压缩机1排气口进入两位四通换向阀2的D口并从两位四通换向阀2的C口进入换热器3，在其内部与低温空气进行冷凝换热，冷凝后的液态制冷剂在第一单向阀4、第二单向阀5和第三单向阀6的作用引导下通过节流元件11节流成低温低压的液态制冷剂，该状态下的液态制冷剂在第三单向阀6和第四单向阀7作用引导下进入蒸发器12，在其内部与高温冷冻水进行蒸发换热，蒸发后的低温低压制冷剂气体从蒸发器12的气管口进入两位四通换向阀2的E口并从两位四通换向阀2的S口进入压缩机1吸气口，电磁阀9处于开启状态，完成一个完整的制冷循环，在整个制冷模式下，制冷剂不通过储液器进而消除了热泵空调系统过冷度的损失，最终保证制冷模式最优性能。

制热模式：

压缩机1吸入低温低压的制冷剂气体并将其压缩成高温高压的制冷剂气体，该状态下的气态制冷剂从压缩机1排气口进入两位四通换向阀2的D口并从两位四通换向阀2的E口进入蒸发器12，在其内部与低温冷冻水进行冷凝换热，冷凝后的液态制冷剂在第四单向阀7和第五单向阀8的作用引导下进入储液器10，从储液器10出来的制冷剂在第一单向阀4和第二单向阀5的作用引导下通过节流元件11节流成低温低压的液态制冷剂，该状态下的液态制冷剂在第三单向阀6和第四单向阀7作用引导下进入换热器3，在其内部与高温空气进行蒸发换热，蒸发后的低温低压制冷剂气体从换热器3的气管口进入两位四通换向阀2的C口并从两位四通换向阀2的S口进入压缩机1吸气口，电磁阀9处于关闭状态，完成一个完整的制热循环，在整个制热模式下，制冷剂通过储液器进而储存了制热模式下的过多冷媒，最终制热模式的最优性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种热泵空调系统，包括储液器以及依次首尾连通以能够进行制冷循环的压缩机、换热器、节流元件和蒸发器，其特征在于，所述压缩机的进口以及出口均分别通过阀体可选地与所述换热器的第一端和所述蒸发器的冷媒侧气管口连通，所述节流元件的进口与所述换热器第二端之间以及与所述储液器出口之间通过阀体可控地单向导进连通，所述节流元件的出口与所述换热器的第二端之间以及与所述蒸发器的冷媒侧制冷液管口之间通过阀体可控地单向导出连通，所述储液器的进口与所述蒸发器的冷媒侧制热液管口连通。

2.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述节流元件的进口与所述换热器的第二端之间以及与所述储液器的出口之间分别通过第一单向阀、第二单向阀单向导进连通；所述节流元件的出口与所述换热器的第二端之间以及与所述蒸发器的冷媒侧制冷液管口之间分别通过第三单向阀、第四单向阀单向导出连通。

3.根据权利要求2所述的热泵空调系统，其特征在于，所述储液器的进口与所述蒸发器的冷媒侧制热液管口之间具有并连设置的开关阀和第五单向阀，所述第五单向阀进口与所述蒸发器的冷媒侧制热液管口连通、出口与所述储液器的进口连通。

4.根据权利要求3所述的热泵空调系统，其特征在于，所述压缩机的进口以及出口通过两位四通换向阀与所述换热器的第一端和所述蒸发器的冷媒侧气管口连通，所述两位四通换向阀位于第一工作位时，所述压缩机的进口与所述换热器的第一端连通、出口与所述蒸发器的冷媒侧气管口连通；所述两位四通换向阀位于第二工作位时，所述压缩机的进口与所述蒸发器的冷媒侧气管口连通、出口与所述换热器的第一端连通。

5.根据权利要求4所述的热泵空调系统，其特征在于，所述压缩机的出口与所述两位四通换向阀之间设置油分离器，所述油分离器为滤网式油分离器或离心式油分离器。

6.根据权利要求5所述的热泵空调系统，其特征在于，所述压缩机进口与所述两位四通换热换向阀之间设置气液分离器。

7.根据权利要求6所述的热泵空调系统，其特征在于，所述节流元件进口设置经济器。

8.根据权利要求7所述的热泵空调系统，其特征在于，所述经济器还连接有辅管路，所述辅管路上通过膨胀阀与所述压缩机的补气口连接。

9.根据权利要求8所述的热泵空调系统，其特征在于，所述压缩机为定频或变频压缩机；所述压缩机为转子压缩机、涡旋压缩机、螺杆压缩机或离心压缩机。

10.根据权利要求9所述的热泵空调系统，其特征在于，所述节流元件为毛细管、孔板节流器、热力膨胀阀或电子膨胀阀；所述蒸发器为板式换热器、干式蒸发器、满液蒸发器或降膜蒸发器；所述换热器为铜铝翅片换热器、微通道换热器或蒸发冷凝换热器。

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