CN101986063A - 采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组 - Google Patents

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邵双全
戴兴泉
羊海龙
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Abstract

本发明公开了一种采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组。该采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组包括通过制冷剂管路顺序连接的压缩机、四通阀、室外换热器、第一节电子膨胀阀、空调换热器、第二电子膨胀阀、热水换热器、第一阀门，在第二电子膨胀阀、热水换热器和第一阀门这一管段两端并联有第二阀门，室外换热器的一侧设置有风机，热水换热器和空调换热器的一侧分别设置有热水水泵和空调水泵。本发明可以实现单独制冷、单独制热、单独制生活热水、制冷与生活热水、制热与生活热水五种运行模式，提高了调节性能、运行效率和可靠性，全年利用空气中的低品位热能满足使用需求，提高了使用率和能源利用效率减少了对环境的污染。

Description

采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组
技术领域
本发明涉及蒸气压缩式制冷空调领域尤其涉及一种利用空气能进行制冷、制热和提供生活热水的蒸气压缩式热泵机组。
背景技术
空气源热泵采用蒸气压缩式制冷循环利用室外大气中的低品位能源为空调***提供冷热源的热力设备，已经在住宅和商业建筑中得到了广泛的应用。热泵装置可以制取冷、热水作为介质通过空调末端，或者直接向房间输送冷、热风，向房间提供所需要的冷、热量，从而保证房间的热舒适性。在夏季供冷运行时，在向房间供冷的同时，要将大量的冷凝热排放到室外大气环境中去，造成可能的能量损失，也造成环境的热污染。
由于生活水平的提高，对生活热水的需求也越来越多，一般家庭或商业建筑内还需设置热水锅炉、燃气热水器或电热水器，增加建筑设备造价和运行费用。热泵热水器也是利用蒸气压缩式制冷循环从室外大气中提取低品位热能制取生活热水，目前也逐渐得到推广。
住宅或商业建筑内同时装有热泵装置和热水装置，增加了设备费用、占用空间和运行费用。尤其是热泵空调和热泵热水器具有相同的工作原理，具有很强的重复性。为实现热泵***既能满足制冷、制热的需要，又能提供生活热水，从而提高设备的利用率，从20世纪70年代末开始，就有文献开展相关的研究工作。但是由于此类热泵***结构和控制复杂、运行可靠性降低，运行的实际效果并不理想。尤其是采用毛细管或者热力膨胀阀进行节流的***中，***可调节性差，部分负荷效率低，不适应全年运行的需要。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种采用电子膨胀阀控制的多功能空气源热水与热泵机组，实现冷凝废热的回收和室外空气中低品位能源的利用，提高部分负荷效率，实现可全年可靠运行制冷、制热并提供生活热水，降低热泵机组的成本，提高热泵机组的使用率和运行效率。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组，通过制冷剂管路顺序连接的压缩机、四通阀、室外换热器、第一节电子膨胀阀、空调换热器、第二电子膨胀阀、热水换热器、第一阀门，在第二电子膨胀阀、热水换热器和第一阀门这一管段两端并联有第二阀门，室外换热器的一侧设置有风机，热水换热器和空调换热器的一侧分别设置有热水水泵和空调水泵。可以实现单独制冷、单独制热、单独制生活热水、制冷与生活热水、制热与生活热水等五种运行模式。
所述第一阀门和所述第二阀门可以为手动阀门或电动阀门，根据用户的实际使用需要有选择的安装阀门类型，使产品性能更加人性话。
其中，所述第一阀门和所述第二阀门可用一个三通阀门代替。
所述三通阀门可以为手动阀门、电动阀门或电动调节阀门
其中，所述压缩机可以为定容量压缩机或变容量压缩机。
其中，所述采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组为整体式机组或者为由室内机与室外机构成的分体式机组。
其中，所述空调水泵和所述热水水泵是定速泵、变速泵或可变排量泵。
其中，所述风机是定转速风机或变转速风机。
其中，所述热水换热器和所述的空调换热器可以为板式换热器、套管式换热器、壳管式换热器等。
其中，所述室外换热器可以为肋片管式换热器或平行流换热器。
有益效果：
本发明的上述技术方案具有如下优点：与常规的空气源热泵和空气源热泵热水器相比，本发明可全年高效利用空气源热泵进行制冷、制热并提供生活热水，通过电子膨胀阀的控制提高了空气源热泵***的运行效率和可靠性，尤其是部分负荷时的性能，具有舒适、节能环保、结构简单、成本低、通用性强和可靠性高等优点。
附图说明
图1为本发明的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组的第一实施例的结构示意图；
图2为本发明的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组的第二实施例的结构示意图。
其中，1：室外机；2：风机；3：压缩机；4：四通阀；5：室外换热器；6：第一电子膨胀阀；7：第一阀门；8：第二电子膨胀阀；9：热水换热器；10：热水水泵；11：室内机；12：第二阀门；13：空调换热器；14：空调水泵；15：三通阀门
具体实施方式
面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
如图1所示，本发明的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组的第一实施例的结构示意图，通过制冷剂管路顺序连接的压缩机3、四通阀4、室外换热器5、第一电子膨胀阀6、空调换热器13、第二电子膨胀阀8、热水换热器9、第一阀门7，在第二电子膨胀阀8、热水换热器9和第一阀门7这一管段两端并联有第二阀门12，室外换热器的一侧设置有风机2，热水换热器9和空调换热器13的一侧分别设置有热水水泵10和空调水泵14。可以实现单独制冷、单独制热、单独制生活热水、制冷与生活热水、制热与生活热水等五种运行模式。
本实施例的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组在单独制冷模式运行时，四通阀4按制冷方式运行，即a口与c口连通，b口与d口连通，第一阀门7关闭，第二阀门12打开，第二电子膨胀阀8全关，第一电子膨胀阀6控制***运行，热水水泵10关闭，空调水泵14开启、风机2开启。从压缩机3排气口出来的高温高压气态制冷剂经四通阀4的a口至c口，再流入室外换热器5，在室外换热器5中向空气放热冷凝为高温高压液体，再经过第一节电子膨胀阀6节流变为低温低压气液两相流体，然后流入空调换热器13从空调循环水中吸收热量实现制冷的目的并蒸发为低压气体，再经过第二阀门12回到四通阀4的b口至d口，返回压缩机3的吸气口，完成蒸气压缩式制冷循环，实现利用室外空气中低品位热能向空调水制冷的目的。
本实施例的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组在单独制热模式运行时，四通阀4按制热方式运行，即a口与b口连通，c口与d口连通，第一阀门7关闭，第二阀门12打开，第二电子膨胀阀8关闭，第一电子膨胀阀6控制***运行，热水水泵10关闭，空调水泵14开启、风机2开启。从压缩机3排气口出来的高温高压气态制冷剂经四通阀4的a口至b口，再经过第二阀门12流向空调换热器13，在其中加热空调水后冷凝为高温高压液体，再经过第一电子膨胀阀6节流变为低温低压气液两相流体，然后流入室外换热器5从室外空气中吸收热量蒸发为低压气体，再经过四通阀4的c口至d口，返回压缩机3的吸气口，完成蒸气压缩式制冷循环，实现利用室外空气中低品位热能向空调水制热的目的。
本实施例的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组在单独制生活热水模式运行时，四通阀4按制热方式运行，即a口与b口连通，c口与d口连通，第一阀门7打开、第二阀门12关闭，第二电子膨胀阀8全开，第一电子膨胀阀6控制***运行，热水水泵10开启，空调水泵14关闭、风机2开启。从压缩机3排气口出来的高温高压气态制冷剂经四通阀4的a口至b口，再经过第一阀门7流向热水换热器9，在其中加热生活热水后冷凝为高温高压液体，经过第二电子膨胀阀8和空调换热器13(由于空调水泵14关闭，在空调换热器13内几乎不换热)，再经过第一节电子膨胀阀6节流变为低温低压气液两相流体，然后流入室外换热器5从空气中吸收热量并蒸发为低压气体，再经过四通阀4返回压缩机3的吸气口，完成蒸气压缩式制冷循环，实现利用室外空气中低品位热能加热生活热水的目的。在此模式下，也可以采用第一电子膨胀阀6全开，而第二电子膨胀阀8控制***运行，循环流程相同。
本实施例的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组在制热与生活热水模式运行时，四通阀4按制热方式运行，即a口与b口连通，c口与d口连通，第一阀门7打开、第二阀门12关闭，第二电子膨胀阀8全开，第一电子膨胀阀6控制***运行，热水水泵10和空调水泵14开启、风机2开启。从压缩机3排气口出来的高温高压气态制冷剂经四通阀4的a口至b口，再经过第一阀门7流向热水换热器9，在其中加热生活热水后部分冷凝为高温高压液体，再经过第二电子膨胀阀8进入空调换热器13，在其中加热空调水并全部冷凝为高温高压液体，再经过第一电子膨胀阀6节流变为低温低压气液两相流体，然后流入室外换热器5从空气中吸收热量并蒸发为低压气体，再经过四通阀4的c口至d口，返回压缩机3的吸气口，完成蒸气压缩式制冷循环，实现利用室外空气中低品位热能加热空调水和生活热水的目的。
本实施例的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组在制冷与生活热水模式运行时，四通阀4按制热方式运行，即a口与b口连通，c口与d口连通，第一阀门7打开、第二阀门12关闭，第二电子膨胀阀8控制***运行，第一电子膨胀阀6全开，热水水泵10和空调水泵14开启、风机2关闭。从压缩机3排气口出来的高温高压气态制冷剂经四通阀4的a口至b口，再经过第一阀门7流向热水换热器9，在其中加热生活热水后冷凝为高温高压液体，再经过第二电子膨胀阀8节流后变为低温低压气液两相流体，然后进入空调换热器13，在其中冷却空调水并蒸发为低压气体，再经过第一电子膨胀阀6和室外换热器5，由于风机2关闭，在室外换热器5中几乎不换热，再经过四通阀4的c口至d口，返回压缩机3的吸气口，完成蒸气压缩式制冷循环，实现在制冷的同时回收冷凝废热加热生活热水的目的。在此模式下，当制冷负荷较小时，可部分开启风机2，室外换热器5也作为蒸发器，同时利用制冷的冷凝废热和室外低品位热源实现加热生活热水的目的
在本实施例的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组中，空调水泵14和热水水泵10可以是定速泵、变速泵或可变排量泵。
在本实施例的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组中，风机2是定转速风机或变转速风机。
在本实施例的多功能空气源热水及空调热泵机组中，热水换热器9和的空调换热器13可以为板式换热器、套管式换热器、壳管式换热器等。
在本实施例的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组中，室外换热器5可以为肋片管式换热器或平行流换热器。
在本实施例的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组中，第一阀门7、第二阀门12可以为手动阀门或电动阀门。
在本实施例的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组中，可以做成整体式结构或分体式结构。分体式结构是将压缩机3、四通阀4、风机2、室外换热器5、第一电子膨胀阀6组装成室外机1，而将热水换热器9、热水水泵10、空调换热器13、空调水泵14、第一阀门7、第二阀门12、第二电子膨胀阀8组装成室内机11，室外机1和室内机11通过制冷剂管路连接，可方便安装，且室外机可以和普通热泵空调器共用。
实施例二
如图2所示，为本发明的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组的第二实施例的结构示意图，该实施例是对第一实施例的改进变型，其中，第一实施例的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组中的第一阀门7和第二阀门12被三通阀门15代替，通过阀门数量的减少，可以简化***的结构和控制。
在单独制冷和单独制热模式下，三通阀门15的o口和n口连通，其他部件的运行方式不变。而在单独制生活热水、制冷与生活热水、制热与生活热水模式下，三通阀门15的o口和m口连通，其他运行方式不变。三通阀门15也可以为电动调节阀门，在制热与生活热水模式下，o口与m口和n口同时连通，通过阀门的调节可以改变热水制热量和空调制热量的分配。
在本实施例的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组中，三通阀15可以为手动阀门、电动阀门或电动调节阀门。

Claims (10)

1.一种采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组，其特征在于：通过制冷剂管路顺序连接的压缩机(3)、四通阀(4)、室外换热器(5)、第一节电子膨胀阀(6)、空调换热器(13)、第二电子膨胀阀(8)、热水换热器(9)、第一阀门(7)，在第二电子膨胀阀(8)、热水换热器(9)和第一阀门(7)这一管段两端并联有第二阀门(12)，室外换热器的一侧设置有风机(2)，热水换热器(9)和空调换热器(13)的一侧分别设置有热水水泵(10)和空调水泵(14)。
2.根据权利要求1所述的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组，其特征在于：所述第一阀门(7)和所述第二阀门(12)为手动阀门或电动阀门。
3.根据权利要求1所述的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组，其特征在于：所述第一阀门(7)和所述第二阀门(8)用一个三通阀门代替。
4.根据权利要求3所述的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组，其特征在于：所述三通阀门为手动阀门、电动阀门或电动调节阀门。
5.根据权利要求1或权利要求3所述的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组，其特征在于：所述压缩机(3)为定容量压缩机或变容量压缩机。
6.根据权利要求1或权利要求3所述的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组，其特征在于：所述机组为整体式机组或者为由室内机与室外机构成的分体式机组。
7.根据权利要求1或权利要求3所述的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组，其特征在于：所述空调水泵(14)和所述热水水泵(10)为定速泵、变速泵或可变排量泵。
8.根据权利要求1或权利要求3所述的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组，其特征在于：所述风机(2)为定转速风机或变转速风机。
9.根据权利要求1或权利要求3所述的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组，其特征在于：所述热水换热器(9)和所述空调换热器(13)为板式换热器、套管式换热器或者壳管式换热器。
10.根据权利要求1或权利要求3所述的采用电子膨胀阀的多功能空气源热水与热泵机组，其特征在于：所述室外换热器(5)为肋片管式换热器或平行流换热器。
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