CN216592244U - 空气源热泵热水机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种空气源热泵热水机组，可以解决现有技术中对于中等容量机组采用双系统设计导致生产成本高的问题。空气源热泵热水机组，包括一压缩机、一四通阀、一水侧换热器以及一室外换热器单元，室外换热器单元包括并联设置的第一室外换热器和第二室外换热器，第一室外换热器的上游侧支路上设有第一节流元件，第二室外换热器的上游侧支路上设有第二节流元件。采用单系统设计减少了成本且通过第一节流元件、第二节流元件的开度控制，实现室外换热器单元各换热器冷媒分流均匀，提高机组运行的稳定可靠性。

Description

空气源热泵热水机组

技术领域

本实用新型涉及空气源热泵技术领域，尤其涉及空气源热泵热水机组的结构改进。

背景技术

商用热水机组为一种全年制取生活用热水的空气源热泵设备。随着热水行业的发展，商用热水机组逐渐趋向大容量机组，15HP、20HP机组日趋成为主流机组。

传统的空气源热泵热水机组厂家均采用上下结构框体形式，即换热器与压缩机、水路换热部件等分开的形式，上部为换热器及风机结构，下部为压缩机、四通阀、水路换热部件等结构。

此结构形式框体尺寸大，占地面积大，运输及安装操作不便，同时外观整体设计偏工业化，设计粗糙。但此结构机组换热器制作简单，均为简单的平板设计，不涉及折弯，所以使用较为普遍。由于机组容量大，相应地换热器会尺寸过大或流路过长，导致加工难度大，为避免此问题，现有商用热水机组的换热器一般会分为两组或四组，形成V形换热器。

然而，现有技术中上述空气源热泵热水机组多采用双系统设计，即压缩机、四通阀等部件均为两套。对于大容量比如20HP及以上机组，限于压缩机资源，采用双系统可以发挥模块组合的一些优势，比如对于同一机组可仅开一个系统，实现50%和100%的容量调节，但对于20HP以下、10HP以上中等容量机组比如15HP机组采用双系统设计则会带来成本的大幅上升。

因此，亟待设计一种20HP以下、10HP以上中等容量的空气源热泵热水机组，在保证换热效果的基础上，减小生产成本是目前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种空气源热泵热水机组，可以解决现有技术中对于20HP以下、10HP以上中等容量机组采用双系统设计导致生产成本高的问题。

在本申请的一些实施例中，提出了一种空气源热泵热水机组，包括：

一压缩机、一四通阀、一水侧换热器以及一室外换热器单元，所述室外换热器单元包括并联设置的第一室外换热器和第二室外换热器，所述压缩机、所述四通阀、所述水侧换热器和所述室外换热器单元通过冷媒管路依次连接构成封闭回路，所述第一室外换热器的上游侧支路上设有第一节流元件，所述第二室外换热器的上游侧支路上设有第二节流元件。

在本申请的一些实施例中，所述第一室外换热器为翅片换热器，其换热管穿设在其翅片的上部上，所述第一室外换热器的上游侧支路包括第一过渡段和位于所述第一过渡段下游的第一主体段，所述第一过渡段穿设在所述第一室外换热器的翅片下部上，所述第一节流元件设在所述第一主体段上；

所述第二室外换热器为翅片换热器，其换热管穿设在其翅片的上部处，所述第二室外换热器的上游侧支路包括第二过渡段和位于所述第二过渡段下游的第二主体段，所述第二过渡段穿设在所述第二室外换热器的翅片下部上，所述第二节流元件设在所述第二主体段上。

在本申请的一些实施例中，所述第一主体段上设有分别位于所述第一节流元件上游侧和下游侧的第一过滤器和第二过滤器；所述第二主体段上设有分别位于所述第二节流元件上游侧和下游侧的第三过滤器和第四过滤器。

所述压缩机为补气增焓压缩机，所述水侧换热器和所述室外换热器单元之间的冷媒管路上连通有为所述压缩机补气的补气辅路，所述水侧换热器和所述室外换热器单元之间的冷媒管路与所述补气辅路在一板式换热器内实现换热，所述补气辅路上设有补气用节流元件。

所述补气辅路上设有位于所述补气用节流元件上游的第五过滤器。

在本申请的一些实施例中，所述第一节流元件、所述第二节流元件和所述补气用节流元件均为电子膨胀阀。

在本申请的一些实施例中，所述压缩机的回气口与所述四通阀之间的冷媒管路上设有气液分离器。

在本申请的一些实施例中，所述空气源热泵热水机组还包括：

壳体，所述壳体的侧板上形成有进风口，所述壳体的顶板上形成有出风口，所述出风口配置有室外风机，所述压缩机、所述四通阀、所述水侧换热器、所述室外换热器单元以及所述冷媒管路均位于所述壳体内，所述第一室外换热器和所述第二室外换热器水平对接以将所述压缩机、所述四通阀、所述水侧换热器以及所述冷媒管路包围在内。

在本申请的一些实施例中，所述第一室外换热器呈U形或L形，所述第二室外换热器呈U形或L形。

在本申请的一些实施例中，所述出风口数量为两个，分别与所述第一室外换热器和所述第二室外换热器一一对应。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。

图1是根据实施例的空气源热泵热水机组的循环系统图；

图2是根据实施例的空气源热泵热水机组的立体图；

图3是根据实施例的空气源热泵热水机组省略壳体及室外风机后的立体图。

附图说明：10-压缩机，20-四通阀，30-水侧换热器，40-室外换热器单元，41-第一室外换热器，41A-换热管，41B-翅片，42-第二室外换热器，42A-换热管，42B-翅片，50-第一节流元件，60-第二节流元件，70-上游侧支路，71-第一过渡段，72-第一主体段，80-上游侧支路，81-第一过渡段，82-第一主体段，90-第一过滤器，100-第二过滤器，110-第三过滤器，120-第四过滤器，130-补气辅路，140-板式换热器，150-补气用节流元件，160-气液分离器，170-壳体，171-进风口，172-出风口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置。它是热泵的一种形式。顾名思义，热泵也就是像泵那样，可以把不能直接利用的低位热能（如空气、土壤、水中所含的热量）转换为可以利用的高位热能，从而达到节约部分高位能（如煤、燃气、油、电能等）的目的。

空气作为热泵的低位热源，取之不尽，用之不竭，处处都有，可以无偿地获取，而且，空气源热泵的安装和使用都比较方便。我国的空气源热泵（亦称风冷热泵）的研究、生产、应用在20世纪80年代末才有了较快的发展。目前的产品有家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组等。

空气源热泵热水机组是空气源热泵的其中一种应用，它是一种可以替代锅炉不受资源限制的节能环保热水供应装置，采用绿色无污染的冷煤，吸取空气中的热量，通过压缩机的做功，生产出50℃以上的生活热水，全年C.O.P值达3.0以上。空气源热泵热水机组适用于室内泳池、宾馆、别墅、发廊、沐浴足疗、工厂及农场等需要热水热源的场所。

根据使用场合不同，空气源热泵热水机组通常分别家用热水机组和商用热水机组，家用热水机组容量较小，商用热水机组容量较大。随着热水行业的发展，商用热水机组逐渐趋向大容量机组，15HP、20HP机组日趋成为主流机组。

参照图1，本申请提出了一种20HP以下、10HP以上中等容量的空气源热泵热水机组，具体为一种单系统双换热器机组。

具体地，本申请空气源热泵机组包括一压缩机10、一四通阀20、一水侧换热器30以及一室外换热器单元40。室外换热器单元40包括并联设置的第一室外换热器41和第二室外换热器42，压缩机10、四通阀20、水侧换热器30和室外换热器单元40通过冷媒管路依次连接构成封闭回路，第一室外换热器41的上游侧支路上设有第一节流元件50，第二室外换热器42的上游侧支路上设有第二节流元件60。

由于对于20HP以下、10HP以上中等容量的空气源热泵热水机组，其所需压缩机规格较小，采用单压缩机、单四通阀等单系统设计即可满足要求，其实现了产品的低成本设计；同时通过在第一室外换热器41的上游侧支路上设置第一节流元件50，第二室外换热器42的上游侧支路上设置第二节流元件60，取代现有技术中在水侧换热器30和室外换热器单元40之间的冷媒管路上设置一个主电子膨胀阀，第一节流元件50、第二节流元件60的规格相对较小，且优选同种规格的电子膨胀阀，通过第一节流元件50、第二节流元件60的开度控制，确保进入第一室外换热器41和第二室外换热器42的冷媒量保持一致，即实现室外换热器单元中各换热器冷媒分流均匀，避免某个室外换热器上的冷媒偏多、某个室外换热器上的冷媒偏少的情形发生，提高机组运行的稳定可靠性。

具体地，第一节流元件50和第二节流元件60采取根据控制目标与实际的差值确定开度变化量。

水侧换热器30为套管换热器，具体为水氟换热器，在此换热器内，高温高压冷媒与水进行换热，被冷凝成液态冷媒，流经的水被不断加热，最终加热成满足要求的生活热水。在本申请的一些实施例中，压缩机10的回气口与四通阀20之间的冷媒管路上设有气液分离器160，实现气态冷媒与液体冷媒的分离，仅使气态冷媒回到压缩机10，从而避免液态冷媒进入压缩机10造成液击现象而破坏润滑或者损坏涡旋盘。

参照图1，第一室外换热器41为翅片换热器，包括换热管41A和翅片41B，换热管41A穿设在翅片41B的上部上，翅片41B的下部上不穿设换热管41A，而第一室外换热器41的上游侧支路70包括第一过渡段71和位于第一过渡段71下游的第一主体段72，第一过渡段71穿设在第一室外换热器41的翅片41B下部上，第一节流元件50设在第一主体段72上。

同样地，第二室外换热器42为翅片换热器，包括换热管42A和翅片42B，换热管42A穿设在翅片42B的上部处，第二室外换热器42的上游侧支路80包括第二过渡段81和位于第二过渡段81下游的第二主体段82，第二过渡段81穿设在第二室外换热器42的翅片42B下部上，第二节流元件60设在第二主体段82上。则当冷媒流经水侧换热器30后，进入第一室外换热器41之前，先进入其对应的上游侧支路70的第一过渡段71，然后再进入第一主体段72，由第一主体段72上的第一节流元件50节流降压；同时，进入第二室外换热器42之前，先进入其对应的上游侧支路80的第二过渡段81，然后再进入第二主体段82，由第二主体段82上的第二节流元件60节流降压，最终再同时进入第一室外换热器41和第二室外换热器42。分别处于翅片41B和翅片42B底部的第一过渡段71和第二过渡段81在制热时不做蒸发管使用，可以避免制热时第一室外换热器41和第二室外换热器42结霜导致底部结冰的问题，有效提高室外换热器单元40的换热效率。

在本申请的一些实施例中，同样参照图1，第一主体段72上设有分别位于第一节流元件50上游侧和下游侧的第一过滤器90和第二过滤器100，以对进入第一室外换热器41的冷媒进行过滤；第二主体段82上设有分别位于第二节流元件60上游侧和下游侧的第三过滤器110和第四过滤器120，以对进入第一室外换热器41的冷媒进行过滤。

参照图1，在本实施例中压缩机10具体为补气增焓压缩机，相应地，水侧换热器30和室外换热器单元40之间的冷媒管路上连通有为压缩机10补气的补气辅路130，即补气辅路130一端连通在水侧换热器30和室外换热器单元40之间的冷媒管路上，另一端连接在压缩机10的补气口上；水侧换热器30和室外换热器单元40之间的冷媒管路与补气辅路130在一板式换热器140内实现换热，补气辅路130上设有补气用节流元件150。高压液态冷媒进入板式换热器140，主路冷媒流经板式换热器140后进入室外换热器单元40内分别由第一节流元件50和第二节流元件60进行节流降压，变成低温低压气液两相态，补气辅路130上的冷媒经补气用节流元件150节流降压，变成低温低压气液两相态后，在板式换热器140内与主路液态冷媒进行换热，辅路冷媒吸热蒸发回压缩机10补气口，对压缩机10进行补气，增加冷媒循环量。

板式换热器140为氟氟换热器，目的是为了获取补气，满足补气增焓压缩机10在低环温时对冷媒量的需求，以提升制热能力。

补气辅路130上还设有位于补气用节流元件150上游的第五过滤器，以对预进入压缩机10的补气用冷媒进行过滤。

在本申请的一些实施例中，第一节流元件50、第二节流元件60和补气用节流元件150均为电子膨胀阀，当然，也可以为其他具有节流作用的结构部件，比如毛细管等。

详细地，结合图1，本申请空气源热泵热水机组的工作原理为：冷媒在补气增焓压缩机10中被压缩成高温高压的气体，高温高压气体经四通阀20进入水侧换热器30，在水侧换热器30内冷媒与水进行换热，高温高压冷媒气体冷凝成液态冷媒，流经的水被不断加热，最终加热成满足要求的生活热水；高压液态冷媒进入板式换热器140，主路冷媒流经板式换热器140后进入室外换热器单元40的两并联支路，分别经第一节流元件50和第二节流元件60进行节流降压，同时进入第一室外换热器41和第二室外换热器42，吸热蒸发变为低温低压冷媒气体，再次经四通阀20后进入气液分离器160，经气液分流器160后再回到压缩机10进行循环；补气辅路130上的冷媒经补气用节流元件150节流降压，变成低温低压气液两相态后在板式换热器140内与主路液态冷媒进行换热，辅路冷媒吸热蒸发回压缩机10补气口，对压缩机10进行补气，增加冷媒循环量，冷媒流向如图1中实心箭头所示，水流向如图1中水侧换热器30左侧空气箭头所示。

由于现有空气源热泵热水机组通常采用上下结构框体形式，即换热器与压缩机、水路换热部件等分开的形式，上部为换热器及风机结构，下部为压缩机、四通阀、水路换热部件等结构。此结构形式框体尺寸大，占地面积大，运输及安装操作不便，同时外观整体设计偏工业化，设计粗糙。为解决此问题，参照图2和图3，在本申请的一些实施例中，空气源热泵热水机组还包括壳体170，壳体170的侧板上形成有进风口171，壳体170的顶板上形成有出风口172，出风口172配置有室外风机（位于出风口172处，与出风口172同轴，未图示），压缩机10、四通阀20、水侧换热器30、室外换热器单元40以及相关的冷媒管路及其他结构部件比如气液分离器160、各个过滤器等均位于壳体170内，第一室外换热器41和第二室外换热器42水平对接以将压缩机10、四通阀20、水侧换热器30以及冷媒管路包围在内。本申请中空气源热泵热水机组为单系统设计，结构部件少，占地面积小，且压缩机10等部件均被壳体170包围在内，从而使得结构更为紧凑、简洁。

壳体170的轮廓形状可以为方形或形态形状，在此不做具体限制。第一室外换热器41可以呈U形或L形，第二室外换热器42可以呈U形或L形。

参照图1，出风口172的数量为两个，分别与第一室外换热器41和第二室外换热器42一一对应，相应地，室外风机180数量为两个，与两所述出风口172一一对应。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空气源热泵热水机组，其特征在于，包括：

一压缩机、一四通阀、一水侧换热器以及一室外换热器单元，所述室外换热器单元包括并联设置的第一室外换热器和第二室外换热器，所述压缩机、所述四通阀、所述水侧换热器和所述室外换热器单元通过冷媒管路依次连接构成封闭回路，所述第一室外换热器的上游侧支路上设有第一节流元件，所述第二室外换热器的上游侧支路上设有第二节流元件。

2.根据权利要求1所述的空气源热泵热水机组，其特征在于，

所述第一室外换热器为翅片换热器，其换热管穿设在其翅片的上部上，所述第一室外换热器的上游侧支路包括第一过渡段和位于所述第一过渡段下游的第一主体段，所述第一过渡段穿设在所述第一室外换热器的翅片下部上，所述第一节流元件设在所述第一主体段上；

所述第二室外换热器为翅片换热器，其换热管穿设在其翅片的上部处，所述第二室外换热器的上游侧支路包括第二过渡段和位于所述第二过渡段下游的第二主体段，所述第二过渡段穿设在所述第二室外换热器的翅片下部上，所述第二节流元件设在所述第二主体段上。

3.根据权利要求2所述的空气源热泵热水机组，其特征在于，

所述第一主体段上设有分别位于所述第一节流元件上游侧和下游侧的第一过滤器和第二过滤器；所述第二主体段上设有分别位于所述第二节流元件上游侧和下游侧的第三过滤器和第四过滤器。

4.根据权利要求1所述的空气源热泵热水机组，其特征在于，

所述压缩机为补气增焓压缩机，所述水侧换热器和所述室外换热器单元之间的冷媒管路上连通有为所述压缩机补气的补气辅路，所述水侧换热器和所述室外换热器单元之间的冷媒管路与所述补气辅路在一板式换热器内实现换热，所述补气辅路上设有补气用节流元件。

5.根据权利要求4所述的空气源热泵热水机组，其特征在于，

所述补气辅路上设有位于所述补气用节流元件上游的第五过滤器。

6.根据权利要求4所述的空气源热泵热水机组，其特征在于，

所述第一节流元件、所述第二节流元件和所述补气用节流元件均为电子膨胀阀。

7.根据权利要求1所述的空气源热泵热水机组，其特征在于，

所述压缩机的回气口与所述四通阀之间的冷媒管路上设有气液分离器。

8.根据权利要求1所述的空气源热泵热水机组，其特征在于，所述空气源热泵热水机组还包括：

壳体，所述壳体的侧板上形成有进风口，所述壳体的顶板上形成有出风口，所述出风口配置有室外风机，所述压缩机、所述四通阀、所述水侧换热器、所述室外换热器单元以及所述冷媒管路均位于所述壳体内，所述第一室外换热器和所述第二室外换热器水平对接以将所述压缩机、所述四通阀、所述水侧换热器以及所述冷媒管路包围在内。

9.根据权利要求7所述的空气源热泵热水机组，其特征在于，

所述第一室外换热器呈U形或L形，所述第二室外换热器呈U形或L形。

10.根据权利要求8所述的空气源热泵热水机组，其特征在于，

所述出风口数量为两个，分别与所述第一室外换热器和所述第二室外换热器一一对应。

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