CN216522485U - 一种变容量水源热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变容量水源热泵机组，其包括压缩机、作为冷凝器的第一热交换器、第一电子膨胀阀、与环境空气进行换热的第二热交换器、第二电子膨胀阀、设置有阀门的连接连通管以及能够分别与间歇性供热的热源、环境空气进行换热的第三热交换器；压缩机、第一热交换器、第一电子膨胀阀、第二热交换器、第二电子膨胀阀、第三热交换器依次循环连通并形成具有制热功能的循环回路；连接连通管的进口连接连通在第一热交换器与第一电子膨胀阀之间，连接连通管的出口连接连通在第二热交换器与第二电子膨胀阀之间；该热泵机组能够基于用户侧使用过程中热水侧或冷水侧负荷需求变化进行调整工作状态，可应用于间歇性存在的热源系统中并实现恒温供水。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种热泵机组领域，尤其涉及基于用户侧使用过程中热水侧或冷水侧负荷需求变化的热泵机组，具体涉及了一种变容量水源热泵机组。
背景技术
热泵是一种充分利用低品位热能的高效节能装置，热量可以自发地从高温物体传递到低温物体中去，但不能自发地沿相反方向进行。热泵的工作原理就是以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，它仅消耗少量的逆循环净功，就可以得到较大的供热量，可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的。目前的热泵机组基本仅针对具有固定热源的情况，当某个热源是间歇性存在时，采用现有的热泵机组就难以实现将该种热源的热量进行有效地利用。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种改进的变容量水源热泵机组，其能够基于用户侧使用过程中热水侧或冷水侧负荷需求变化进行调整工作状态，能够应用于间歇性存在的热源系统中并实现恒温供水。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种变容量水源热泵机组，所述热泵机组包括：压缩机、与用户侧冷水进行换热的第一热交换器、第一电子膨胀阀、能够吸收环境空气热量或向环境空气中释放热量的第二热交换器、第二电子膨胀阀以及能够分别与间歇性供热的热源、环境空气进行换热的第三热交换器，所述第一热交换器为冷凝器；
所述压缩机、所述第一热交换器、所述第一电子膨胀阀、所述第二热交换器、所述第二电子膨胀阀、所述第三热交换器依次循环连通并形成具有制热功能的循环回路；
所述热泵机组还包括设置有阀门的连接连通管，所述连接连通管的进口连接连通在所述第一热交换器与所述第一电子膨胀阀之间，所述连接连通管的出口连接连通在所述第二热交换器与所述第二电子膨胀阀之间。
根据本实用新型的一些优选且具体的方面，所述第二热交换器为设置有轴流风机且能够吸收环境空气热量或向环境空气中释放热量的换热器。
根据本实用新型的一些优选且具体的方面，所述阀门为电磁阀。
根据本实用新型的一些优选且具体的方面，所述压缩机为变频式压缩机，所述第三热交换器为变频式热交换器。
根据本实用新型的一些优选且具体的方面，所述热泵机组采用的冷媒为二氧化碳。
根据本实用新型，当所述间歇性供热的热源停止供热时，所述热泵机组包括第一状态，所述第一状态为所述第一热交换器处于与所述用户侧冷水进行换热的工作状态；
当所述热泵机组处于所述第一状态时，所述阀门为关闭状态，所述第二电子膨胀阀为全开状态，所述第一电子膨胀阀处于节流调节状态，所述第二热交换器、所述第三热交换器分别吸收环境空气热量。
进一步地，当所述间歇性供热的热源进行供热时，所述热泵机组包括第二状态，所述第二状态为所述用户侧冷水停止流动；
当所述热泵机组处于所述第二状态时，所述阀门为关闭状态，所述第一电子膨胀阀为全开状态，所述第二电子膨胀阀处于节流调节状态，所述第二热交换器向环境空气中释放热量。
根据本实用新型，设定所述热泵机组的额定制热量Qh，额定制冷量为Qc，户实际需求热量为Qhr，实际需求冷量为Qcr；
当Qhr<Qh且Qcr=Qc，所述阀门为关闭状态，所述第一电子膨胀阀为全开状态，所述第二电子膨胀阀处于节流调节状态，所述第二热交换器向环境空气中释放热量。
进一步地，当Qcr＜Qc且Qhr=Qh，所述阀门为关闭状态，所述第二电子膨胀阀为全开状态，所述第一电子膨胀阀处于节流调节状态，所述第二热交换器吸收环境空气热量。
进一步地，当Qcr=Qc且Qhr=Qh，所述阀门为打开状态，所述第一电子膨胀阀处于关闭状态，所述第二电子膨胀阀处于节流调节状态，所述第二热交换器不工作，所述压缩机、所述第一热交换器、所述阀门、所述第二电子膨胀阀、所述第三热交换器依次循环连通。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
本实用新型基于现有热泵在面临热源是间歇性存在时难以将该种热源的热量进行有效地利用的问题，创新地提供了一种基于用户侧需求响应的变容量水源热泵机组，其能够基于用户侧使用过程中热水侧或冷水侧负荷需求变化进行调整工作状态，能够应用于间歇性存在的热源系统中并实现恒温供水。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例变容量水源热泵机组的结构示意图；
其中，1、压缩机；2、第一热交换器；3、第一电子膨胀阀；4、第二热交换器；41、轴流风机；5、第二电子膨胀阀；6、第三热交换器；7、阀门；8、连接连通管。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
下面结合附图对本实用新型优选的实施方式进行详细说明。
如图1所示，本例提供一种变容量水源热泵机组，该热泵机组包括：压缩机1、与用户侧冷水进行换热的第一热交换器2、第一电子膨胀阀3、能够吸收环境空气热量或向环境空气中释放热量（即与环境空气进行换热）的第二热交换器4、第二电子膨胀阀5以及能够分别与间歇性供热的热源、环境空气进行换热的第三热交换器6（即第三热交换器6可以独立地进行如下两种操作：与间歇性供热的热源进行，或与环境空气进行换热，具体可根据实际情况进行），第一热交换器2为冷凝器；
压缩机1、第一热交换器2、第一电子膨胀阀3、第二热交换器4、第二电子膨胀阀5、第三热交换器6依次循环连通并形成具有制热功能的循环回路；
热泵机组还包括设置有阀门7的连接连通管8，连接连通管8的进口连接连通在第一热交换器2与第一电子膨胀阀3之间，连接连通管8的出口连接连通在第二热交换器4与第二电子膨胀阀5之间。
本例中，第二热交换器4为设置有轴流风机41且能够吸收环境空气热量或向环境空气中释放热量的换热器，该第二热交换器4在本例中既可以作为冷凝器使用，也可以作为蒸发器使用。
本例中，阀门7为电磁阀，可以快速调节开闭，实现快捷连通或关闭。
本例中，压缩机1为变频式压缩机，第三热交换器6为变频式热交换器。
本例中，热泵机组采用的冷媒为二氧化碳，二氧化碳有ODP值（ODP是表示全球变暖潜能值，是描述物质对平流层臭氧破坏能力的一种量值）为0和GWP（GWP是全球变暖潜能值，用来表示和比较消耗臭氧层物质对全球气候变暖影响力的大小的一种量值）为1的良好环境属性，二氧化碳作为自然工质在低温条件下也有着良好的物理属性。
具体地，压缩机1的出口与冷凝器的冷媒侧进口连通，冷凝器的冷媒侧出口与第一电子膨胀阀3进口连通，第一电子膨胀阀3的出口与第二热交换器4的冷媒侧进口连通，第二热交换器4的冷媒侧出口与第二电子膨胀阀5的进口连通，第二电子膨胀阀5的出口与第三热交换器6的冷媒侧进口连通，第三热交换器6的冷媒侧出口与压缩机1的进口连通；进一步地，第一热交换器2与第一电子膨胀阀3之间可以设置一个三通阀a、第二热交换器4与第二电子膨胀阀5可以设置一个三通阀b，三通阀a的两个开口分别与第一热交换器2的冷媒侧出口、第一电子膨胀阀3的进口连通，剩下的一个开口与连接连通管8的进口连通；三通阀b的两个开口分别与第二热交换器4的冷媒侧出口、第二电子膨胀阀5的进口连通，剩下的一个开口与连接连通管8的出口连通。
本例中，当间歇性供热的热源停止供热时，热泵机组包括第一状态，第一状态为第一热交换器2处于与用户侧冷水进行换热的工作状态，也即用户侧需要热水并需要提供；
当热泵机组处于第一状态时，阀门7为关闭状态，第二电子膨胀阀5为全开状态，第一电子膨胀阀3处于节流调节状态，第二热交换器4、第三热交换器6分别吸收环境空气热量，此时，由于间歇性供热的热源停止供热，需要向系统补充热量，因此，第三热交换器6作为空气热交换器从空气中吸收热量作为补充的空气源蒸发器，第二热交换器4作为蒸发器。
进一步地，当间歇性供热的热源进行供热时，热泵机组包括第二状态，第二状态为用户侧冷水停止流动，也即用户侧无需使用热水，用户侧冷水停止流动则使得在冷凝器处难以对压缩机1产生的高温高压气体进行降温冷凝；
当热泵机组处于第二状态时，阀门7为关闭状态，第一电子膨胀阀3为全开状态，第二电子膨胀阀5处于节流调节状态，第二热交换器4向环境空气中释放热量，也即基于前述情况，第二热交换器4此时作为冷凝器使用，第三热交换器6吸收热源供热作为蒸发器。
本例中，设定热泵机组的额定制热量Qh，额定制冷量为Qc，户实际需求热量为Qhr，实际需求冷量为Qcr；
当Qhr<Qh且Qcr=Qc，阀门7为关闭状态，第一电子膨胀阀3为全开状态，第二电子膨胀阀5处于节流调节状态，第二热交换器4向环境空气中释放热量，此时第二热交换器4作为补充冷凝器。
进一步地，当Qcr＜Qc且Qhr=Qh，阀门7为关闭状态，第二电子膨胀阀5为全开状态，第一电子膨胀阀3处于节流调节状态，第二热交换器4吸收环境空气热量，此时第二热交换器4作为蒸发器，第三热交换器6作为补充蒸发器。
进一步地，当Qcr=Qc且Qhr=Qh，阀门7为打开状态，第一电子膨胀阀3处于关闭状态，第二电子膨胀阀5处于节流调节状态，第二热交换器4不工作，压缩机1、第一热交换器2、阀门7、第二电子膨胀阀5、第三热交换器6依次循环连通，第三热交换器6作为蒸发器。
综上，本实用新型基于现有热泵在面临热源是间歇性存在时难以将该种热源的热量进行有效地利用的问题，创新地提供了一种基于用户侧需求响应的变容量水源热泵机组，其能够基于用户侧使用过程中热水侧或冷水侧负荷需求变化进行调整工作状态，能够应用于间歇性存在的热源系统中并实现恒温供水。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变容量水源热泵机组，其特征在于，所述热泵机组包括：压缩机、与用户侧冷水进行换热的第一热交换器、第一电子膨胀阀、能够吸收环境空气热量或向环境空气中释放热量的第二热交换器、第二电子膨胀阀以及能够分别与间歇性供热的热源、环境空气进行换热的第三热交换器，所述第一热交换器为冷凝器；
所述压缩机、所述第一热交换器、所述第一电子膨胀阀、所述第二热交换器、所述第二电子膨胀阀、所述第三热交换器依次循环连通并形成具有制热功能的循环回路；
所述热泵机组还包括设置有阀门的连接连通管，所述连接连通管的进口连接连通在所述第一热交换器与所述第一电子膨胀阀之间，所述连接连通管的出口连接连通在所述第二热交换器与所述第二电子膨胀阀之间。
2.根据权利要求1所述的变容量水源热泵机组，其特征在于，所述第二热交换器为设置有轴流风机且能够吸收环境空气热量或向环境空气中释放热量的换热器。
3.根据权利要求1所述的变容量水源热泵机组，其特征在于，所述阀门为电磁阀。
4.根据权利要求1所述的变容量水源热泵机组，其特征在于，所述压缩机为变频式压缩机，所述第三热交换器为变频式热交换器。
5.根据权利要求1所述的变容量水源热泵机组，其特征在于，所述热泵机组采用的冷媒为二氧化碳。
6.根据权利要求1所述的变容量水源热泵机组，其特征在于，当所述间歇性供热的热源停止供热时，所述热泵机组包括第一状态，所述第一状态为所述第一热交换器处于与所述用户侧冷水进行换热的工作状态；
当所述热泵机组处于所述第一状态时，所述阀门为关闭状态，所述第二电子膨胀阀为全开状态，所述第一电子膨胀阀处于节流调节状态，所述第二热交换器、所述第三热交换器分别吸收环境空气热量。
7.根据权利要求1所述的变容量水源热泵机组，其特征在于，当所述间歇性供热的热源进行供热时，所述热泵机组包括第二状态，所述第二状态为所述用户侧冷水停止流动；
当所述热泵机组处于所述第二状态时，所述阀门为关闭状态，所述第一电子膨胀阀为全开状态，所述第二电子膨胀阀处于节流调节状态，所述第二热交换器向环境空气中释放热量。
8.根据权利要求1所述的变容量水源热泵机组，其特征在于，设定所述热泵机组的额定制热量Qh，额定制冷量为Qc，户实际需求热量为Qhr，实际需求冷量为Qcr；
当Qhr<Qh且Qcr=Qc，所述阀门为关闭状态，所述第一电子膨胀阀为全开状态，所述第二电子膨胀阀处于节流调节状态，所述第二热交换器向环境空气中释放热量。
9.根据权利要求8所述的变容量水源热泵机组，其特征在于，当Qcr＜Qc且Qhr=Qh，所述阀门为关闭状态，所述第二电子膨胀阀为全开状态，所述第一电子膨胀阀处于节流调节状态，所述第二热交换器吸收环境空气热量。
10.根据权利要求6所述的变容量水源热泵机组，其特征在于，当Qcr=Qc且Qhr=Qh，所述阀门为打开状态，所述第一电子膨胀阀处于关闭状态，所述第二电子膨胀阀处于节流调节状态，所述第二热交换器不工作，所述压缩机、所述第一热交换器、所述阀门、所述第二电子膨胀阀、所述第三热交换器依次循环连通。
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