CN2802328Y - 一种蓄能复合型空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蓄能复合型空调系统，该空调系统由压缩机(3)、四通换向阀(2)、室外换热器(9)、能实现节流和打开状态转换的节流装置(8)、截止阀(15)、能实现节流和打开状态转换的节流装置(6)、室内换热器(5)、截止阀(4)通过管路依次顺序连接构成闭合循环回路，其中，所述截止阀(15)的两端并联设置有截止阀(14)、蓄能装置(7)、截止阀(17)串接的管路，由另一截止阀(10)构成的管路与节流装置(6)、室内换热器(5)和截止阀(4)串接的管路并联。它利用蓄能技术，实现夏季蓄冷供冷、冬季蓄热供热、四季供应生活热水，改善热泵冬季供热能力不足以及除霜时室内吹冷风、舒适度下降等问题，特别适用于冬季寒冷的中部和北方地区使用。

Description

一种蓄能复合型空调系统

技术领域

本实用新型涉及热泵式空调技术领域，尤其涉及一种蓄能复合型空调系统。

背景技术

现有技术中，风冷热泵式空调系统在制热运行一段时间之后，室外换热器在室外气温比较低的情况下，尤其是湿度比较大的环境下，其表面将会出现比较严重的结霜现象，需要经常除霜。目前关于风冷热泵系统的除霜方法主要有：(1)室外机冷凝器翅片表面光洁处理和涂疏水涂层等办法；(2)采用机组逆运行——即机组间歇、短时间改为制冷运行，利用热冷剂加热室外机冷凝器使之外表面霜层脱落；(3)采用在室外机换热器设置电加热装置进行除霜(除霜的时候可能需要停机或者热泵机组短时间转换为制冷工况)。采用上述方法均未能很好的解决除霜问题，不但会导致系统热效率下降，而且在除霜的过程中，空调室内机组需要停止送风，若控制不好还可能会吹冷风，使室内气温下降，影响空调房间的舒适性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种夏季能蓄冷供冷、冬季能蓄热供热的蓄能复合型空调系统，在冬季除霜过程中可继续向房间供热、提高空调房间的舒适性。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案在于采用了一种蓄能复合型空调系统，该空调系统由压缩机、四通换向阀、室外换热器、能实现节流和打开状态转换的节流装置8、截止阀15、能实现节流和打开状态转换的节流装置6、室内换热器、截止阀4通过管路依次顺序连接构成闭合循环回路，其中，所述截止阀15的两端并联设置有截止阀14、蓄能装置、截止阀17串接的管路，由另一截止阀10构成的管路与节流装置、室内换热器和截止阀4串接的管路并联。

作为第一种技术方案的改进，所述截止阀10与所述节流装置连接的管路中还设有截止阀21，截止阀21和截止阀10之间接口与所述节流装置8和截止阀15之间接口跨接有截止阀20、热水器内的换热管和截止阀13依序串接的管路；所述四通换向阀与室外换热器之间设有截止阀18，室外换热器与截止阀18串联的管路两端并联设有截止阀1，所述截止阀18和四通换向阀之间接口与截止阀20和换热管之间接口跨接截止阀16，室外换热器和节流装置8之间接口与截止阀13和换热管之间接口跨接截止阀12。

所述热水器采用套管式热水器、盘管式热水器、管壳式热水器或采用热水箱，所述蓄能装置是相变材料、非相变材料或是建筑墙体。

所述节流装置6和节流装置8是热力膨胀阀、电子膨胀阀或毛细管。

本实用新型在风冷热泵系统中增设蓄能装置及相应的控制管路，使得夏季可以蓄冷供冷，尤其在夏天夜间房内所需冷量相对减少，在夜间利用蓄能装置蓄冷，供白天中午用电高峰时对空调房间供冷，或白天气温高时用以增大冷凝器出口的过冷度，以提高系统的COP值，节约电能，减少电网负荷，对夏季电网削峰填谷很有好处，同时有些城市夜间电价又相对低廉，利用夜间蓄能供白天使用也比较经济；冬季则利用蓄能装置蓄热，可在除霜期间对空调房间继续供热，防止室内机吹冷风，以保持房间温度，提高热泵系统的热效率和空调房间的舒适性；若蓄热功率足够大，还可对室外机加温，以避免除霜或延长除霜周期；另外，蓄能装置中设置的热水器还能在四季供应生活热水，为消费者生活提供便利条件。本系统中热水器采用套管式热水器或热水箱，蓄能装置采用相变材料、非相变材料或是建筑墙体，即能实现夏季蓄冷供冷、冬季蓄热供热，四季供应生活热水，结构简单实用、安装方便。本实用新型特别适用于冬季寒冷的中部和北方地区使用。

附图说明

图1为本实用新型一种蓄能复合型空调系统的组成及管路连接关系以及制冷运行时的制冷剂流向示意图；

图2为本实用新型在制热运行时的制冷剂流向示意图。

具体实施方式

图1中所示的一种蓄能复合型空调系统，由压缩机3、四通换向阀2、截止阀18、室外换热器9、热力膨胀阀8、截止阀15、热力膨胀阀6、室内换热器5、截止阀4通过管路依次顺序连接构成闭合循环回路，其中，室外换热器9与截止阀18串接的管路两端并联设有截止阀1，截止阀15的两端与截止阀14、蓄能装置7和截止阀17依序串接构成的管路两端并联，由截至阀15、热力膨胀阀6、室内换热器5和截止阀4串接的管路两端与截至阀13、换热管11、截至阀20和截止阀10依序串接的管路两端并联，换热管11置于热水器19内；截至阀20和截止阀10之间接口与截至阀15和热力膨胀阀6之间接口跨接有截至阀21，截至阀18和四通换向阀2之间接口与换热管11和截至阀20之间接口跨接有截至阀16，室外换热器9和热力膨胀阀8之间接口与截止阀13和换热管11之间接口跨接有截至阀12。热水器19和蓄能装置7为分体单独设置，二者也可以组合成一体连接在上述系统中。

所述热水器19采用套管式热水器，还可以采用盘管式热水器、管壳式热水器乃至其它形式热水器或水箱；所述蓄能装置7采用相变材料蓄能，还可以采用非相变材料或建筑墙体来实现蓄能；所述热力膨胀阀6和8也可以由电子膨胀阀或毛细管等节流装置替代。

本实用新型所提供的蓄能复合型空调系统包括制冷、制热两大工作循环，下面结合附图分别说明其工作原理。

制冷运行：

图1所示为夏季正常制冷运行流程，图中管路上的箭头表示制冷剂的流向。系统工作时，热力膨胀阀8和截止阀4、15、18全开，热力膨胀阀6处于节流状态，截止阀1、10、12、13、14、16、17、20、21关闭，此时蓄能装置7与系统断开不蓄冷，换热管11与系统断开不制备热水。由压缩机3排出的高温高压制冷剂蒸汽流经四通换向阀2、截止阀18至室外换热器9(制冷时为冷凝器)，制冷剂在此与室外环境强制换热转变成过冷液体，再经热力膨胀阀8(为打开状态)、截止阀15流向热力膨胀阀6，经热力膨胀阀6节流后变为低温低压液相或汽液两相混合物，进入室内换热器5(制冷时为蒸发器)，在室内换热器5内与室内空气进行热交换，制冷剂吸热使室内气温不断下降，同时制冷剂也转变为蒸汽状态，再经截止阀4流入四通换向阀2返回压缩机3，完成制冷循环。

如果在制冷的同时需要制备生活热水，打开截止阀12、16即可，其它阀工作状态不变。此时从四通换向阀2流出的高温高压制冷剂蒸汽在经截止阀18流至室外换热器9时，会在室外换热器9内部受到较大的流动阻力，所以大部分制冷剂经截止阀16进入热水器19内的换热管11，在换热管11内与外界水进行热交换，制冷剂散热使水温升高后，再从截止阀12流出至热力膨胀阀8。如果热水器19热水需要量比较大，则可以把截止阀18关闭，由换热管11单独承担冷凝负荷，这样也可适度提高系统的制冷能力和系统COP值。

在夏天夜间房内所需冷量相对减少或者不需要供冷，则可以利用蓄能装置7蓄冷供白天使用。蓄冷时，在正常制冷工况下，开启截止阀10、14、17、21和热力膨胀阀6，关闭截止阀4、15，调节热力膨胀阀8使其处于节流状态，此时从室外换热器9排出的过冷液体经热力膨胀阀8节流后变为低温低压液相或汽液两相混合物，经截止阀14进入蓄能装置7，实现蓄冷，再经截止阀17、21和10流入四通换向阀2返回压缩机3。蓄冷的同时，房间如果需要部分供冷，可以关闭截止阀10、21，打开截止阀4和热力膨胀阀6即可。若白天用电高峰或中午气温高需供冷时，则在正常制冷工况下，打开截止阀14、17，关闭截止阀15，由室外换热器9排出的过冷液体经热力膨胀阀8、截止阀14进入蓄能装置7，利用蓄能装置储存的冷量对过冷液体进一步冷却后，再经截止阀17、热力膨胀阀6(为节流状态)至室内换热器5。这样利用所蓄冷量增大制冷剂的过冷度，提高了系统的COP值，同时达到了节约电能，减少电网负荷的效果。当然供冷时也可以利用风机盘管由蓄能装置7中的冷量直接对空调房间供冷。

制热运行：

图2所示为冬季正常制热且制备生活热水运行流程，图中管路上的箭头表示制冷剂的流向。系统工作时，热力膨胀阀6和截止阀4、13、18、20、21全开，截止阀1、10、12、14、15、16、17关闭，热力膨胀阀8处于节流状态，此时蓄能装置7与系统断开不蓄热。由压缩机3排出的高温高压制冷剂蒸汽流经四通换向阀2、截止阀4至室内换热器5(制热时为冷凝器)，在室内换热器5内与室内空气进行第一次热交换，制冷剂散热使室内气温不断上升，同时制冷剂也转变成过冷液体，此过冷液体一般还具有较高的温度，所以经过膨胀阀6(为全开状态)、截止阀21、20到达换热管11后，还可以与外界水进行第二次热交换，制冷剂继续散热使水温升高。与水换热后的制冷剂从截至阀13进入热力膨胀阀8(为节流状态)，节流后变为低温低压液相或汽液两相混合物，再经室外换热器9(制热时为蒸发器)与室外环境进行热交换，制冷剂吸热转变为低温低压蒸汽，最后通过四通换向阀2返回压缩机3，完成房间制热和供热水工作循环。

制热供热水运行时，如果热水需要量比较大，可以开启截止阀10，关闭截止阀4，此时由压缩机3排出的高温高压制冷剂蒸汽直接通过截至阀10，再经截至阀20进入换热管11，在换热管11内与水进行第一次热交换，保证所需热水量及水温。如果需要热水量不大但是温度比较高，则可以采取热水器19与室内换热器5并联的办法，即打开截止阀10和15，关闭截止阀21。

风冷热泵式空调系统在制热运行一段时间之后，室外换热器受室外温度、湿度的影响，其表面将会出现结霜现象，需要经常除霜，本实施方式利用蓄能装置7蓄热或室外换热器9设置电加热装置来解决除霜问题。需要蓄热时，在正常制热供热水运行状态下，开启截止阀10、14和17，关闭截止阀15和21，从压缩机3排出的高温高压制冷剂蒸汽在通过截至阀10、20进入换热管11的同时，也有一部分先进入室内换热器5与室内空气换热后，再进入蓄能装置7，并与蓄能装置7内的蓄能材料进行热交换，蓄能材料吸热并蓄热，制冷剂散热后经截止阀14和来自截止阀13的制冷剂汇合后流入膨胀阀8；如果夜间仅需要蓄热，不需要房间供热和热水，此时关闭截止阀4和20，打开截止阀10和21即可。需要除霜时，在制热供热水工况下，开启截止阀14、17，并使热力膨胀阀8全开，热力膨胀阀6转换为节流状态，利用热水器19和蓄能装置7中所存热量加热系统中的冷剂，对室外换热器9进行化霜，此时系统仍然制热运行，对室内空调房间送热风，使得室内舒适性不降低。化霜完毕，重新转换为热力膨胀阀6全开，热力膨胀阀8为节流状态，并同时关闭截至阀14、17，系统恢复正常制热且制备生活热水工作循环。传统的风冷热泵系统是采用停机并短时间(几分钟)的逆运行(换为制冷循环)或停机几分钟并用室外换热器所设置的电加热器进行除霜，这种情况下均可能产生是室内换热器吹冷风，造成影响室内舒适性的后果。

本实施方式除了上述工作循环外，春秋两季还可以单独制备生活热水，成为热泵热水器工作模式。机组转换为热泵模式，开启截止阀10、13、18和20，使热力膨胀阀8处于节流状态，截止阀1、4、12、14、15、16、21关闭，这时由压缩机3、四通换向阀2、截止阀10、截至阀20、换热管11、截至阀13、热力膨胀阀8和室外换热器9、截至阀18组成闭合循环回路，为消费者提供足够的热水。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种蓄能复合型空调系统，其特征在于：该空调系统由压缩机(3)、四通换向阀(2)、室外换热器(9)、能实现节流和打开状态转换的节流装置(8)、截止阀(15)、能实现节流和打开状态转换的节流装置(6)、室内换热器(5)、截止阀(4)通过管路依次顺序连接构成闭合循环回路，其中，所述截止阀(15)的两端并联设置有截止阀(14)、蓄能装置(7)、截止阀(17)串接的管路，由另一截止阀(10)构成的管路与节流装置(6)、室内换热器(5)和截止阀(4)串接的管路并联。

2.根据权利要求1所述的一种蓄能复合型空调系统，其特征在于：所述截止阀(10)与所述节流装置(6)连接的管路中还设有截止阀(21)，截止阀(21)和截止阀(10)之间接口与所述节流装置(8)和截止阀(15)之间接口跨接有截止阀(20)、热水器(19)内的换热管(11)和截止阀(13)依序串接的管路；所述四通换向阀(2)与室外换热器(9)之间设有截止阀(18)，室外换热器(9)与截止阀(18)串联的管路两端并联设有截止阀(1)，所述截止阀(18)和四通换向阀(2)之间接口与截止阀(20)和换热管(11)之间接口跨接截止阀(16)，室外换热器(9)和节流装置(8)之间接口与截止阀(13)和换热管(11)之间接口跨接截止阀(12)。

3.根据权利要求2所述的一种蓄能复合型空调系统，其特征在于：所述热水器(19)采用套管式热水器、盘管式热水器、管壳式热水器或采用热水箱，所述蓄能装置(7)是相变材料、非相变材料或是建筑墙体。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种蓄能复合型空调系统，其特征在于：所述节流装置(6)和节流装置(8)是热力膨胀阀、电子膨胀阀或毛细管。

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