CN220750445U - 一种一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，涉及制冷与空调设备领域，由压缩机、油分离器、四通阀、降膜式蒸发器、热源侧翅片管换热器、蒸发式冷凝器、喷淋水装置、干燥过滤器、节流装置、汽液分离器、风机、电动阀、电磁阀、单向阀、管路及控制回路组成，机组内置空调水力模块输送单元。本实用新型集成空调水力模块单元，采用蒸发器旁通支路设计，能够切断或调整进入降膜式蒸发器的循环水流量，提升蒸发器运行安全性，通过旁流有利于制热低水温启动；取消了高压贮液器设计，降低制冷剂充注量以降成本；R134a热泵采用压力维持阀，提升制热低环温低水温启动能力；改良一体式空调产品水系统可靠性不高、维护保养不便等缺点。

Description

一种一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统

技术领域

本实用新型涉及制冷与空调设备的领域，具体涉及一种一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统。

背景技术

蒸发式冷凝技术是一种高效节电、节水技术，通过将冷却循环水喷淋分布于换热器表面以形成连续水薄膜，水以蒸发吸热方式与换热器内制冷剂流体进行热交换，制冷剂被快速冷却，水汽化后将热量转移至空气流中，随后被风机排出机外，较风冷式冷却效率可提高45％以上；空气源热泵技术也是一种节能的技术，从低品位的空气热源中提取热量，经压缩机做功后向使用侧放热，较电加热效率提高2倍以上。近年来，蒸发式冷凝技术与空气源热泵技术相结合的蒸发冷热泵新产品不断推出，该类产品系统设计非常复杂，可靠性不高，因而产品应用技术在不断优化改进，本申请的发明人提出“一种优化制冷性能的蒸发式冷凝空调热泵系统”，ZL201922087159.2，涉及制冷循环系统性能与可靠性优化，所指向的热泵系统用蒸发器主要为干式蒸发器，采用传统高压贮液器。干式蒸发器，换热管外走水，管内走制冷剂，管内容积小，运行时换热器内不易滞留压缩机润滑油，其制冷系统设计较简单可靠，但其缺点是制冷剂以管内受迫对流蒸发方式进行，存在因制冷剂相态变化而加速流动形成的较大流动压降，降低了蒸发效率；高压贮液器在热泵中需设计足够容积来充填制冷剂，以平衡制冷与制热运行制冷剂循环变化量，存在系统制冷剂充注量较大缺点。因而可以在提升蒸发器性能、降低制冷剂充注量方面进一步优化改进现有蒸发冷却式热泵系统。

R134a是一种环保制冷剂，采用该制冷剂的机组适合制冷运行，但用于空气源热泵时，因压缩机运行范围较小，参见图1，R134a螺杆压缩机运行范围图中，其冷凝温度下限为20℃，蒸发温度下限-20℃，所配置的热泵机组制热运行最低环温为-5℃，出水温度宜20℃以上，制热运行范围较窄。特别是，如果机组在冬天冷态启动，初始水温10℃以下时，系统运行冷凝温度一般小于15℃，即系统高压小于3.8bar，启动阶段难于建立起大于4.0bar以上的系统高低压差，无法保证螺杆压缩机正常加载与润滑，会导致启动失败甚至损坏压缩机。这有必要拓展R134a热泵低温运行能力。

此外，机组集成冷冻水输送与冷却水输送功能的一体式机组应用需求日益增长，但工厂化设计产品因结构尺寸与成本限制，不少厂家一体式产品水系统设计不合理，功能部件简配，内置空调水泵机组在用户水系统试水时，工程上难于阻止脏物进入蒸发器，存在可靠性不高，清洗维护保养不便的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，降低制冷剂充注量以降成本；改进R134a空气源热泵存在的制热低环温运行能力差；改良一体式空调产品水系统存在可靠性不高，维护保养不便等缺点。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的：这种一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，包括压缩机、四通阀、使用侧换热器、翅片管式换热器、蒸发式冷凝器、喷淋水装置、干燥过滤器、节流装置、气液分离器、风机、电动阀、单向阀及管路与控制回路，还包括油分离器、喷射泵以及空调水力模块输送单元，所述油分离器的进口端与压缩机排气口连接，油分离器的出口端设有三条支路，第一条支路连接至蒸发式冷凝器的进口，第二条支路连接至四通阀的端口D，使蒸发式冷凝器与四通阀二者呈并联布置，第三条支路连接至喷射泵的二次流体入口，油分离器分离出的润滑油通过管路回流至压缩机吸气口；

所述使用侧换热器为降膜式蒸发器，四通阀的端口E连接降膜式蒸发器，降膜式蒸发器还通过节流管路连接至蒸发式冷凝器的出口，四通阀的端口S连接气液分离器，气液分离器又通过管路连接压缩机的吸气口，四通阀的端口C连接翅片管式换热器，翅片管式换热器的出口通过管路连接至所述节流管路，使得翅片管式换热器与蒸发式冷凝器处于并联布置，实现蒸发式冷却与风冷冷却互备运行；

空调水力模块输送单元连接在降膜式蒸发器的水侧进出口上，构成降膜式蒸发器的旁通支路，所述旁通支路用于切断或调整进入降膜式蒸发器的循环水流量；

所述喷射泵的主流体入口连接至降膜式蒸发器，喷射泵的扩散出口连接压缩机的吸气口，从而将降膜式蒸发器内的油-制冷剂混合物引射回压缩机；

制冷时，压缩机排气通过所述第一条支路进入蒸发式冷凝器进行高效冷却，或者压缩机排气通过所述第二条支路和四通阀进入翅片管式换热器进行风冷冷却；制热时，四通阀切换压缩机的吸排气流向，使压缩机排气通入降膜式蒸发器进行放热冷却，翅片管式换热器作为空气源侧蒸发器，实现空气源热泵系统运行。

作为进一步的技术方案，所述空调水力模块输送单元包括连接在降膜式蒸发器的水侧进口上的水路阀门B和连接在降膜式蒸发器的水侧出口上的水路阀门C，水路阀门B后方依次连接空调水泵和水力模块过滤器，水路阀门C与水侧出口之间设置水流开关，水路阀门C后方连接水路阀门A，二者之间设置空调水出水管口和回水管口；水路阀门A与水力模块过滤器连通，且二者之间设置一条支路，用于连接自动补水阀；水路阀门B通过一条管路旁通至水路阀门C，所述管路上安装水路阀门D。

作为进一步的技术方案，空调水自回水管口进入空调水力模块输送单元后，依次通过水路阀门A、水力模块过滤器和空调水泵，从空调水泵流出后分为二路，主流路经水路阀门B后从水侧进口进入降膜式蒸发器，经换热后从水侧出口流出，经水流开关后至水路阀门C后流出机组；水路阀门D开启时作为旁通支路，使来自空调水泵和/或降膜式蒸发器的空调水经水路阀门D后，直接从出水管口流出机组。

作为进一步的技术方案，所述油分离器的出口端设置压力维持阀，在压缩机运行时，压力维持阀开启压差设定为3.6bar。

作为进一步的技术方案，所述降膜式蒸发器、翅片管式换热器、蒸发式冷凝器三者以自身容积填充制冷剂，作为贮液器使用；蒸发式冷凝器的进口管路上设置制冷电动阀，蒸发式冷凝器由制冷电动阀控制启用，且制冷电动阀还用于调节蒸发式冷凝器内的制冷剂与润滑油量；翅片管式换热器与四通阀的端口C之间的管路上设置制热电动阀，翅片管式换热器由制热电动阀控制启用，且制热电动阀还用于调节翅片管式换热器内存贮的制冷剂量；所述节流管路包括依次连接的检修阀A、干燥过滤器和节流装置，所述节流管路靠近蒸发式冷凝器出口的一端设置电磁阀C，用于调节降膜式蒸发器内存贮的制冷剂量。

作为进一步的技术方案，系统以蒸发式冷却运行制冷时，设于蒸发式冷凝器处的制冷风机和喷淋水装置开启，同时制冷电动阀开启、制热电动阀关闭，压缩机排气通过制冷电动阀导入蒸发式冷凝器，高温高压制冷剂气体冷却成液体后从蒸发式冷凝器出口排出，经单向阀A导向检修阀A所在的节流管路中，经干燥过滤器后进入节流装置进行节流降压降温，节流形成的低温低压制冷剂两相流体经单向阀B导入降膜式蒸发器进行换热，吸收热量变为过热气体后，经四通阀的端口S导向气液分离器，最后被压缩机吸入，完成蒸发式冷却的制冷剂循环过程。

作为进一步的技术方案，系统以风冷冷却运行制冷时，制热电动阀开启、制冷电动阀关闭，同时设于翅片管式换热器处的制热风机开启，制冷风机和喷淋水装置关闭运行。

作为进一步的技术方案，系统运行制热时，制热电动阀开启、制冷电动阀关闭，同时制热风机开启，四通阀完成压缩机流向切换后，压缩机排气经油分离器，被四通阀导向降膜式蒸发器进行冷却，高温高压制冷剂气体冷却成液体后从降膜式蒸发器出口排出，经单向阀C导向检修阀A所在的节流管路中，经干燥过滤器后进入节流装置进行节流降压降温，节流形成的低温低压制冷剂两相流体经单向阀D进入翅片管式换热器进行换热，吸收空气中热量后变为过热气体，再经制热电动阀流至四通阀的端口S并导向气液分离器，最后被压缩机吸入，完成制热运行的制冷剂循环过程。

作为进一步的技术方案，所述油分离器的回油口与压缩机吸气口之间的管路上依次连接检修阀C和过滤器，制热运行时，油分离器分离出的润滑油，经检修阀C和过滤器后返回压缩机吸气口。

作为进一步的技术方案，所述第三条支路即油分离器出口端与喷射泵之间的管路上设置电磁阀A；喷射泵的主流体入口通过管路连接至降膜式蒸发器筒体底部，且所述管路上设置电磁阀B和检修阀B，喷射泵通过电磁阀A和电磁阀B控制运行。

本实用新型的有益效果为：

1、集成空调水力模块单元，采用蒸发器旁通支路设计，能够完全切断或调整进入降膜式蒸发器的循环水流量，大幅提升了蒸发器运行安全性，通过旁流，有利于制热低水温启动；

2、R134a空气源热泵，采用压力维持阀设计，在压缩机排气高压大于吸气低压压力差值3.6bar以上时打开，由此构建压缩机安全运行所需的系统高低压差，拓展了压缩机的运行范围，解决了R134a热泵难于适应低环温与低水温启动难题，能适应10℃以下水温启动运行

3、采用降膜式蒸发器替代传统的干式蒸发器，换热效率更高，制冷性能较干式蒸发器系统可提高6％以上，同时增加由喷射泵组成的引射回油系统，能够将进入降膜式蒸发器的润滑油回流至压缩机；

4、取消高压贮压器设计，系统管路更简单，以降膜式蒸发器、翅片管式换热器、蒸发式冷凝器三者的自身容积填充制冷剂，制冷剂充注量减小，降低设计成本，提升压缩机运行可靠性；

5、翅片管式换热器与蒸发式冷凝器并联布置，制冷时，风冷冷却可作为蒸发式冷却备用，制热运行时，蒸发式冷凝器外表面始终保持干燥状态，可降低腐蚀风险，在蒸发式冷凝器故障时，或需要对蒸发式冷凝器进行维护时，可切换至风冷冷却模式，保障用户对机组的连续使用。

附图说明

图1为R134a螺杆压缩机运行范围示意图。

图2为本实用新型中实施例1的管路连接结构示意图。

图3为本实用新型中实施例2的管路连接结构示意图。

图4为本实用新型中降膜式蒸发器与空调水力模块输送单元的连接结构示意图。

图5为本实用新型中喷射泵的结构示意图。

附图标记说明：压缩机1、四通阀2、降膜式蒸发器3、筒体上方入口3a、筒体上方出口3b、筒体底部出口3c、水侧进口3d、水侧出口3e、空调水力模块输送单元3f、空调水泵3-1、水力模块过滤器3-2、逆止阀3-3、电子除垢仪3-4、自动排气阀3-5、水流开关3-6、膨胀罐3-7、安全阀3-8、自动补水阀3-9、水路阀门A3-10、水路阀门B3-11、水路阀门C3-12、水路阀门D3-13、水路阀门E3-14、排水阀3-15、软接3-16、压力表3-17、翅片管式换热器4、蒸发式冷凝器5、喷淋水装置6、干燥过滤器8、节流装置9、气液分离器10、制冷风机11a、制热风机11b、制热电动阀12、制冷电动阀14、单向阀A15、单向阀B16、单向阀C17、单向阀D18、单向阀E19、检修阀A20、油分离器21、电磁阀A22、喷射泵23、主流体入口23a、二次流体入口23b、扩散出口23c、电磁阀B24、检修阀B25、检修阀C26、过滤器27、压力维持阀28、电磁阀C29。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：

实施例1：如附图2、4、5所示，这种一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，包括压缩机1、四通阀2、使用侧换热器(降膜式蒸发器3)、筒体上方入口3a、筒体上方出口3b、筒体底部出口3c、水侧进口3d、水侧出口3e、空调水力模块输送单元3f、空调水泵3-1、水力模块过滤器3-2、逆止阀3-3、电子除垢仪3-4、自动排气阀3-5、水流开关3-6、膨胀罐3-7、安全阀3-8、自动补水阀3-9、水路阀门A3-10、水路阀门B3-11、水路阀门C3-12、水路阀门D3-13、水路阀门E3-14、排水阀3-15、软接3-16、压力表3-17、翅片管式换热器4、蒸发式冷凝器5、喷淋水装置6、干燥过滤器8、节流装置9、气液分离器10、制冷风机11a、制热风机11b、制热电动阀12、制冷电动阀14、单向阀A15、单向阀B16、单向阀C17、单向阀D18、单向阀E19、检修阀A20、油分离器21、电磁阀A22、喷射泵23、主流体入口23a、二次流体入口23b、扩散出口23c、电磁阀B24、检修阀B25、检修阀C26、过滤器27和电磁阀C29。

参考附图2，油分离器21左侧的进口端与压缩机1排气口连接，油分离器21上部的出口端连接有三条支路，其中，第一条支路连接至蒸发式冷凝器5的进口，优选地，在第一条支路上设置制冷电动阀14，蒸发式冷凝器5由制冷电动阀14控制启用，同时制冷电动阀14还能调节蒸发式冷凝器5内的制冷剂与润滑油量。四通阀2具有D、C、S、E四个端口，第二条支路连接至四通阀2的端口D，使蒸发式冷凝器5与四通阀2二者呈并联布置。第三条支路连接至喷射泵23的二次流体入口23b，优选地，在第三条支路即油分离器21出口端与喷射泵23之间的管路上设置一只电磁阀A22。如图5所示，喷射泵23具有主流体入口23a、二次流体入口23b和扩散出口23c三个端口，喷射泵23的主流体入口23a通过带有电磁阀B24和检修阀B25的管路连接至降膜式蒸发器3的筒体底部，喷射泵23的扩散出口23c连接压缩机1的吸气口，在电磁阀A22和电磁阀B24的控制下，喷射泵23将降膜式蒸发器3内的油-制冷剂混合物引射回压缩机1。

本实施例中采用的使用侧换热器为高效降膜式蒸发器，代替传统的干式蒸发器。高效降膜式蒸发器采用水走换热管内、制冷剂在壳程侧，为换热管外部空间蒸发方式，几乎无压损，并内置专用制冷剂分配器，布设在高效换热管束上方，以滴淋方式向管束布液，呈现连续膜状，以薄膜蒸发方式实现蒸发高效化，其换热效率显著优于干式蒸发器，可达4倍以上，制冷性能较干式蒸发器系统可提高6％以上。同时降膜式蒸发器相比较于同属高效的降膜式蒸发器，具有更小的制冷剂充注量，能降低制冷剂成本，并提高系统运行可靠性。但降膜式蒸发器相比较于干式蒸发器系统，亦有不足之处，需要解决难于回油问题，为此引入外置油分离器与蒸发器回油，以保证压缩机运行所必须的安全油位要求。油分离器21采用便于热泵机组结构布置的立式油分离器，主要以离心分离方式实现制冷剂与油分离。分离出来的润滑油经检修阀C26、油过滤器27支路返回压缩机1吸气口。蒸发器采用引射回油方式，从压缩机排气高压端管路引入高温高压气体，经电磁阀A22至喷射泵23，在喷射泵内形成的高速流体产生的负压将蒸发器筒体中的油-制冷剂混合物经检修阀B25、电磁阀B24支路导入，再通向压缩机吸气侧低压管道上，实现引射回油。

制冷时节流后的低温低压制冷剂经单向阀B16导入至降膜式蒸发器3的筒体上方入口3a，经筒体内分配器布液后，在换热管束外实现膜状高效蒸发，饱和蒸汽经筒体上方出口3b流出至四通阀2。制热时，高温高压气体经四通阀2导入降膜式蒸发器3的筒体上方出口3b，制冷剂在换热管束外冷凝，冷凝后液体经筒体底部出口3c流出，经单向阀C17引导至节流装置9所在的节流管路。制冷运行时，降膜式蒸发器3的引射回油，通过电磁阀A22、电磁阀B24控制，在压缩机1制冷运行时，打开这两个电磁阀，降膜式蒸发器3内积油将被引射出来并回至压缩机1。

进一步的，四通阀2的端口E连接降膜式蒸发器3(筒体上方出口3b)，蒸发式冷凝器5的出口通过节流管路连接至降膜式蒸发器3的筒体上方入口3a，四通阀2的端口S连接气液分离器10，气液分离器10又通过管路连接压缩机1的吸气口，四通阀2的端口C连接翅片管式换热器4，翅片管式换热器4的出口通过管路连接至节流管路，使得翅片管式换热器4与蒸发式冷凝器5处于并联布置，实现蒸发式冷却与风冷冷却互备运行。在制冷时，压缩机1排气通过第一条支路进入蒸发式冷凝器5进行高效冷却，或者压缩机1排气通过第二条支路和四通阀2进入翅片管式换热器4进行风冷冷却。

制热时，四通阀2切换压缩机1的吸排气流向，使压缩机1排气通入降膜式蒸发器3进行放热冷却，翅片管式换热器4作为空气源侧蒸发器，实现经典的空气源热泵系统运行。油分离器21的回油口与压缩机1吸气口之间的管路上依次连接检修阀C26和过滤器27，制热运行时，油分离器21分离出的润滑油，经检修阀C26和过滤器27后返回压缩机1吸气口。

优选地，在本方案中，取消高压贮液器7，可简化系统管路设计，降低设计成本。利用降膜式蒸发器3、翅片管式换热器4、蒸发式冷凝器5三者的自身容积填充制冷剂，作为贮液器使用，以保证系统运行所需制冷剂循环量。进一步的，在翅片管式换热器4与四通阀2的端口C之间的管路上设置制热电动阀12，翅片管式换热器4由制热电动阀12控制启用，且制热电动阀12还用来调节翅片管式换热器4内存贮的制冷剂量。进一步的，节流管路包括依次连接的检修阀A20、干燥过滤器8和节流装置9，在节流管路靠近蒸发式冷凝器5出口的一端设置电磁阀C29，用来调节降膜式蒸发器3内存贮的制冷剂量。

当系统以蒸发式冷却运行制冷时，设于蒸发式冷凝器5处的制冷风机11a和喷淋水装置6开启，同时制冷电动阀14开启、制热电动阀12关闭，压缩机1排气通过制冷电动阀14导入蒸发式冷凝器5，高温高压制冷剂气体冷却成液体后从蒸发式冷凝器5出口排出，经单向阀A15导向检修阀A20所在的节流管路中，经干燥过滤器8后进入节流装置9进行节流降压降温，节流形成的低温低压制冷剂两相流体经单向阀B16导入降膜式蒸发器3进行换热，吸收热量变为过热气体后，经四通阀2的端口S导向气液分离器10，最后被压缩机1吸入，完成蒸发式冷却的制冷剂循环过程。优选地，蒸发式冷凝器5和喷淋水装置6构成蒸发式冷凝功能系统，并集成于风冷模块机机壳内，喷淋水装置6包括循环水泵、喷嘴、集水池和浮球阀，在风冷模块机机壳底部设有集水池，集水池通过循环水泵和上部布水器的喷嘴相连通，通过浮球阀控制进水。喷嘴正对于蒸发式冷凝器，风冷模块机机壳的顶部设置制冷风机11a，能够排除蒸发式冷凝器5在制冷运行冷却时形成的高湿热空气；在制热运行时，通过设置在翅片管式换热器4上方的制热风机11b驱动空气流过翅片管式换热器4，使机组制冷剂从低温空气热源获取热量。

当系统以风冷冷却运行制冷时，制热电动阀12开启、制冷电动阀14关闭，同时设于翅片管式换热器4处的制热风机11b开启，制冷风机11a和喷淋水装置6关闭运行。

当系统运行制热时，制热电动阀12开启、制冷电动阀14关闭，同时制热风机11b开启，四通阀2完成压缩机1流向切换后，压缩机1排气经油分离器21，被四通阀2导向降膜式蒸发器3进行冷却，高温高压制冷剂气体冷却成液体后从降膜式蒸发器3出口排出，经单向阀C17导向检修阀A20所在的节流管路中，经干燥过滤器8后进入节流装置9进行节流降压降温，节流形成的低温低压制冷剂两相流体经单向阀D18进入翅片管式换热器4进行换热，吸收空气中热量后变为过热气体，再经制热电动阀12流至四通阀2的端口S并导向气液分离器10，最后被压缩机1吸入，完成制热运行的制冷剂循环过程。

如图2、4所示，空调水力模块输送单元3f连接在降膜式蒸发器3的水侧进出口上，构成降膜式蒸发器3的旁通支路，旁通支路能够完全切断或调整(减小)进入降膜式蒸发器3的循环水流量。进一步的，该空调水力模块输送单元3f包括水路阀门B3-11和水路阀门C3-12，其中，水路阀门B3-11连接在降膜式蒸发器3的水侧进口3d上，水路阀门C3-12则连接在降膜式蒸发器3的水侧出口3e上。水路阀门B3-11后方依次连接电子除垢仪3-4、逆止阀3-3、软接3-16、空调水泵3-1和水力模块过滤器3-2，空调水泵3-1与水力模块过滤器3-2之间的管路上安装一只排水阀3-15。水路阀门C3-12与水侧出口3e之间设置水流开关3-6，水路阀门C3-12后方连接水路阀门A3-10，二者之间设置空调水出水管口和回水管口，回水管口与水路阀门A3-10之间依次设置压力表3-17、安全阀3-8和膨胀罐3-7。水路阀门A3-10与水力模块过滤器3-2连通，且二者之间设置一条支路，该支路上安装自动补水阀3-9以及水路阀门E3-14。水路阀门B3-11通过一条管路旁通至水路阀门C3-12，管路上安装水路阀门D3-13和一只自动排气阀3-5。

空调水自回水管口进入空调水力模块输送单元3f后，依次通过水路阀门A3-10、水力模块过滤器3-2和空调水泵3-1，从空调水泵3-1流出后分为二路(主流路和旁通支路)，主流路经水路阀门B3-11后从水侧进口3d进入降膜式蒸发器3，经换热后从水侧出口3e流出，经水流开关3-6后至水路阀门C3-12后流出机组；水路阀门D3-13开启时作为旁通支路，使来自空调水泵3-1和/或降膜式蒸发器3的空调水经水路阀门D3-13后，直接从出水管口流出机组。该旁通支路可打开或关闭，以适应不同运行条件，可有利于以下三种应用场景。场景1：用户水系统首次试水清洁时，可将降膜式蒸发器3的进出口阀门(水路阀门B3-11、水路阀门C3-12)关闭，打开旁通支路上的水路阀门D3-13，这样可以隔离蒸发器水路，防止杂物进入蒸发器内部，引起堵塞或冲蚀损坏换热管，显著提高了蒸发器安全可靠性水平。场景2：机组循环水流量过大，如超出额定水流量1.5倍以上，易导致蒸发器受损，可以打开旁通支路旁流，减小蒸发器水流量，降低换热管内水流速，以保护蒸发器。场景3：冬季机组制热运行，在低环温低水温启动时，可打开旁通支路，通过旁流减小进入蒸发器水流量，以提升压缩机排气压力，利于提高蒸发器出口水温，快速拉升压缩机高压，促成压缩机顺利启动，以获得所需要的系统高低压差，并在机组回水温度超出25℃以上时，关闭旁通支路，使机组输出正常能力。水路阀门B3-11、水路阀门C3-12、水路阀门D3-13可以是自控阀门，通过电动控制开启，以实现自动控制运行。此外，空调水力模块输送单元3f易于检修，只需操作机组内部相关阀门，而与机组外部用户端阀门作业无关，关闭水路阀门A3-10、水路阀门B3-11、水路阀门D3-13，打开排水阀3-15，可拆洗水力模块过滤器3-2，维护空调水泵3-1。关闭蒸发器进出口的水路阀门B3-11、水路阀门C3-12，可维护降膜式蒸发器3。

优选地，对于小型制冷系统，如25匹涡旋压缩机，可以采用电磁阀代替制冷电动阀14、制热电动阀12，以降低设计成本。

实施例2：如图3所示，与实施例1不同之处在于，在油分离器21的出口端先设置一只压力维持阀28，再设置三条支路，在压缩机1运行时，压力维持阀28开启压差设定为3.6bar，可动态维持系统高低压差3.6bar以上，保证压缩机安全运行所需系统高低压差，拓展了压缩机的运行范围，解决了R134a热泵难于适应低环温与低水温启动难题。此外，采用多V形翅片盘管换热器以提升制热运行性能，布置至少4个V形翅片盘管，分布式空气流通区域，易于通风，空气流场更为均匀，同时制冷剂回路增多，有效降低制热时换热器压损，提升蒸发压力，由此可有效提高热泵机组制热能力。还采用功能段单元设计布局，分为热泵主机单元、蒸发式冷凝器单元、水力模块单元三个结构单元，热泵主机单元与蒸发式冷凝器单元并列式设计，保证其功能发挥与建造维护具有高度独立性，水力模块单元嵌入在热泵主机单元中，形成一体化结构紧凑样式。

本实用新型的工作过程：

机组制冷工作时，四通阀2不得电，制冷电动阀14开启，制热电动阀12关闭，喷淋水装置6与制冷风机11a投入工作，压缩机1排气经油分离器21通向制冷电动阀14，并导向蒸发式冷凝器5以蒸发冷凝方式进行高效冷却，高温高压制冷剂气体冷却成液体后，经单向阀A15导向检修阀A20所在的节流管路中，经干燥过滤器8后进入节流装置9进行节流降压降温。节流形成的低温低压制冷剂两相流体经单向阀16B导入降膜式蒸发器3进行换热，吸收热量变为过热气体后，经四通阀2的S口导向气液分离器10，最后被压缩机1吸入进行压缩做功后排出，完成一个制冷剂循环过程。在需要进行蒸发式冷却与风冷冷却互备运行时，如将蒸发式冷却切换至风冷冷却时，可以将制热风机11b开启，制热电动阀12开启，之后将喷淋水装置6与制冷风机11a关闭运行，并关闭制冷电动阀14，实现传统的风冷冷却运行。制冷运行时，油分离器21分离出的润滑油，经检修阀C26、过滤器27所在支路返回压缩机1吸气口。对于降膜式蒸发器3筒体中的积油，则需要开启电磁阀A22、电磁阀B24，并打开检修阀B25，通过喷射泵23的引射作用将油引导至压缩机低压侧管路而返回压缩机1中。制冷运行时，可通过制热电动阀12管理翅片管式换热器4存贮的制冷剂量。

机组制热工作时，制冷电动阀14关闭，制热电动阀12开启，翅片管式换热器4与制热风机11b投入工作，四通阀2得电进行排气流向切换，压缩机1排气经油分离器21后，被四通阀2导向降膜式蒸发器3进行冷却，高温高压制冷剂气体冷却成液体后，经单向阀C17导向检修阀A20所在节流管路中，经干燥过滤器8后进入节流装置9进行节流降压降温。节流形成的低温低压制冷剂两相流体经单向阀D18进入翅片管式换热器4进行换热，吸收空气中热量后变为过热气体，经制热电动阀12流至四通阀2的S口导向气液分离器10，最后被压缩机1吸入进行压缩做功后排出，完成一个制热运行的制冷剂循环过程。制热运行时，油分离器21分离出的润滑油，经检修阀C26、过滤器27支路返回压缩机1吸气口。制热运行时，降膜式蒸发器3为壳管式换热器，其筒体内可存贮制热运行富余制冷剂，并可通过打开制冷电动阀14实施高压气体吹扫，防止蒸发式冷凝器5积留较多制冷剂与润滑油。制热运行时，打开电磁阀C29可释放出降膜式蒸发器3过多制冷剂存贮量。

机组制热除霜运行时，采用经典的制冷逆循环除霜方式，在制热运行时，通过四通阀2切换，将压缩机1排气导向翅片管式换热器4进行加热融霜。制热运行时，蒸发式冷凝器5始终处于制冷系统的高压侧，换热器外表面不会发生霜冻。

用户水系统首次试水清洁时，可将降膜式蒸发器3的进出口阀门(水路阀门B3-11、水路阀门C3-12)关闭，打开旁通支路上的水路阀门D3-13，这样可以隔离蒸发器水路，防止杂物进入降膜式蒸发器3内部，引起堵塞或冲蚀损坏换热管，显著提高了降膜式蒸发器3安全可靠性水平。

当机组循环水流量过大，如超出额定水流量1.5倍以上，易导致降膜式蒸发器3受损，可以打开旁通支路旁流，减小降膜式蒸发器3水流量，降低换热管内水流速，以保护降膜式蒸发器3。

冬季机组制热运行，在低环温低水温启动时，可打开旁通支路(水路阀门D3-13)，通过旁流减小进入降膜式蒸发器3水流量，以提升压缩机排气压力，利于提高降膜式蒸发器3出口水温，快速拉升压缩机高压，促成压缩机顺利启动，以获得所需要的系统高低压差，并在机组回水温度超出25℃以上时，关闭旁通支路，使机组输出正常能力。此外，空调水力模块输送单元3f易于检修，只需操作机组内部相关阀门，而与机组外部用户端阀门作业无关，关闭水路阀门A3-10、水路阀门B3-11、水路阀门D3-13，打开排水阀3-15，可拆洗水力模块过滤器3-2，维护空调水泵3-1。关闭蒸发器进出口的水路阀门B3-11、水路阀门C3-12，可维护降膜式蒸发器3。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本实用新型的技术方案及实用新型构思加以等同替换或改变都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，包括压缩机(1)、四通阀(2)、使用侧换热器、翅片管式换热器(4)、蒸发式冷凝器(5)、喷淋水装置(6)、干燥过滤器(8)、节流装置(9)、气液分离器(10)、风机、电动阀、单向阀及管路与控制回路，其特征在于：还包括油分离器(21)、喷射泵(23)以及空调水力模块输送单元(3f)，所述油分离器(21)的进口端与压缩机(1)排气口连接，油分离器(21)的出口端设有三条支路，第一条支路连接至蒸发式冷凝器(5)的进口，第二条支路连接至四通阀(2)的端口D，使蒸发式冷凝器(5)与四通阀(2)二者呈并联布置，第三条支路连接至喷射泵(23)的二次流体入口(23b)，油分离器(21)分离出的润滑油通过管路回流至压缩机(1)吸气口；

所述使用侧换热器为降膜式蒸发器(3)，四通阀(2)的端口E连接降膜式蒸发器(3)，降膜式蒸发器(3)还通过节流管路连接至蒸发式冷凝器(5)的出口，四通阀(2)的端口S连接气液分离器(10)，气液分离器(10)又通过管路连接压缩机(1)的吸气口，四通阀(2)的端口C连接翅片管式换热器(4)，翅片管式换热器(4)的出口通过管路连接至所述节流管路，使得翅片管式换热器(4)与蒸发式冷凝器(5)处于并联布置，实现蒸发式冷却与风冷冷却互备运行；

空调水力模块输送单元(3f)连接在降膜式蒸发器(3)的水侧进出口上，构成降膜式蒸发器(3)的旁通支路，所述旁通支路用于切断或调整进入降膜式蒸发器(3)的循环水流量；

所述喷射泵(23)的主流体入口(23a)连接至降膜式蒸发器(3)，喷射泵(23)的扩散出口(23c)连接压缩机(1)的吸气口，从而将降膜式蒸发器(3)内的油-制冷剂混合物引射回压缩机(1)；

制冷时，压缩机(1)排气通过所述第一条支路进入蒸发式冷凝器(5)进行高效冷却，或者压缩机(1)排气通过所述第二条支路和四通阀(2)进入翅片管式换热器(4)进行风冷冷却；制热时，四通阀(2)切换压缩机(1)的吸排气流向，使压缩机(1)排气通入降膜式蒸发器(3)进行放热冷却，翅片管式换热器(4)作为空气源侧蒸发器，实现空气源热泵系统运行。

2.根据权利要求1所述的一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，其特征在于：所述空调水力模块输送单元(3f)包括连接在降膜式蒸发器(3)的水侧进口(3d)上的水路阀门B(3-11)和连接在降膜式蒸发器(3)的水侧出口(3e)上的水路阀门C(3-12)，水路阀门B(3-11)后方依次连接空调水泵(3-1)和水力模块过滤器(3-2)，水路阀门C(3-12)与水侧出口(3e)之间设置水流开关(3-6)，水路阀门C(3-12)后方连接水路阀门A(3-10)，二者之间设置空调水出水管口和回水管口；水路阀门A(3-10)与水力模块过滤器(3-2)连通，且二者之间设置一条支路，用于连接自动补水阀(3-9)；水路阀门B(3-11)通过一条管路旁通至水路阀门C(3-12)，所述管路上安装水路阀门D(3-13)。

3.根据权利要求2所述的一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，其特征在于：空调水自回水管口进入空调水力模块输送单元(3f)后，依次通过水路阀门A(3-10)、水力模块过滤器(3-2)和空调水泵(3-1)，从空调水泵(3-1)流出后分为二路，主流路经水路阀门B(3-11)后从水侧进口(3d)进入降膜式蒸发器(3)，经换热后从水侧出口(3e)流出，经水流开关(3-6)后至水路阀门C(3-12)后流出机组；水路阀门D(3-13)开启时作为旁通支路，使来自空调水泵(3-1)和/或降膜式蒸发器(3)的空调水经水路阀门D(3-13)后，直接从出水管口流出机组。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，其特征在于：所述油分离器(21)的出口端设置压力维持阀(28)，在压缩机(1)运行时，压力维持阀(28)开启压差设定为3.6bar。

5.根据权利要求4所述的一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，其特征在于：所述降膜式蒸发器(3)、翅片管式换热器(4)、蒸发式冷凝器(5)三者以自身容积填充制冷剂，作为贮液器使用；蒸发式冷凝器(5)的进口管路上设置制冷电动阀(14)，蒸发式冷凝器(5)由制冷电动阀(14)控制启用，且制冷电动阀(14)还用于调节蒸发式冷凝器(5)内的制冷剂与润滑油量；翅片管式换热器(4)与四通阀(2)的端口C之间的管路上设置制热电动阀(12)，翅片管式换热器(4)由制热电动阀(12)控制启用，且制热电动阀(12)还用于调节翅片管式换热器(4)内存贮的制冷剂量；所述节流管路包括依次连接的检修阀A(20)、干燥过滤器(8)和节流装置(9)，所述节流管路靠近蒸发式冷凝器(5)出口的一端设置电磁阀C(29)，用于调节降膜式蒸发器(3)内存贮的制冷剂量。

6.根据权利要求5所述的一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，其特征在于：系统以蒸发式冷却运行制冷时，设于蒸发式冷凝器(5)处的制冷风机(11a)和喷淋水装置(6)开启，同时制冷电动阀(14)开启、制热电动阀(12)关闭，压缩机(1)排气通过制冷电动阀(14)导入蒸发式冷凝器(5)，高温高压制冷剂气体冷却成液体后从蒸发式冷凝器(5)出口排出，经单向阀A(15)导向检修阀A(20)所在的节流管路中，经干燥过滤器(8)后进入节流装置(9)进行节流降压降温，节流形成的低温低压制冷剂两相流体经单向阀B(16)导入降膜式蒸发器(3)进行换热，吸收热量变为过热气体后，经四通阀(2)的端口S导向气液分离器(10)，最后被压缩机(1)吸入，完成蒸发式冷却的制冷剂循环过程。

7.根据权利要求6所述的一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，其特征在于：系统以风冷冷却运行制冷时，制热电动阀(12)开启、制冷电动阀(14)关闭，同时设于翅片管式换热器(4)处的制热风机(11b)开启，制冷风机(11a)和喷淋水装置(6)关闭运行。

8.根据权利要求7所述的一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，其特征在于：系统运行制热时，制热电动阀(12)开启、制冷电动阀(14)关闭，同时制热风机(11b)开启，四通阀(2)完成压缩机(1)流向切换后，压缩机(1)排气经油分离器(21)，被四通阀(2)导向降膜式蒸发器(3)进行冷却，高温高压制冷剂气体冷却成液体后从降膜式蒸发器(3)出口排出，经单向阀C(17)导向检修阀A(20)所在的节流管路中，经干燥过滤器(8)后进入节流装置(9)进行节流降压降温，节流形成的低温低压制冷剂两相流体经单向阀D(18)进入翅片管式换热器(4)进行换热，吸收空气中热量后变为过热气体，再经制热电动阀(12)流至四通阀(2)的端口S并导向气液分离器(10)，最后被压缩机(1)吸入，完成制热运行的制冷剂循环过程。

9.根据权利要求8所述的一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，其特征在于：所述油分离器(21)的回油口与压缩机(1)吸气口之间的管路上依次连接检修阀C(26)和过滤器(27)，制热运行时，油分离器(21)分离出的润滑油，经检修阀C(26)和过滤器(27)后返回压缩机(1)吸气口。

10.根据权利要求9所述的一体式蒸发冷却式降膜空调热泵系统，其特征在于：所述第三条支路即油分离器(21)出口端与喷射泵(23)之间的管路上设置电磁阀A(22)；喷射泵(23)的主流体入口(23a)通过管路连接至降膜式蒸发器(3)筒体底部，且所述管路上设置电磁阀B(24)和检修阀B(25)，喷射泵(23)通过电磁阀A(22)和电磁阀B(24)控制运行。