CN102032713A - 实现普通热泵空调器制热水功能的装置 - Google Patents

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邵双全
戴兴泉
羊海龙
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Abstract

本发明公开了一种实现普通热泵空调器制热水功能的装置。该装置通过制冷剂管路顺序连接第一阀门(12)、热水换热器(13)、电子膨胀阀(14)，在上述支路两端并联有第二阀门(11)，热水换热器(13)的一侧设置有热水水泵(15)。采用该技术方案的装置连接到普通热泵空调器的室外机和室内机之间，构成带热水功能的热泵空调器，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，通过使用本发明的装置可以直接利用已有的热泵型空调器实现全年运行满足制冷、制热和提供生活热水的需求，提高了产品的使用率且节能环保。

Description

实现普通热泵空调器制热水功能的装置
技术领域
本发明涉及热泵空调领域，尤其涉及一种直接利用普通热泵空调器实现制热水功能的装置。
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，尤其是不能直接利用现有的热泵空调器实现制冷、制热功能的同时增加制热水的功能，一方面造成了现有设备的浪费，另一方面也限制了该技术的市场推广。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供实现普通热泵空调器制热水功能的装置，与现有普通热泵空调器连接，即可在保持全年可靠运行制冷、制热的基础上增加制生活热水，降低热泵空调热水器的成本，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：
一种实现普通热泵空调器制热水功能的装置，通过制冷剂管路顺序连接第一阀门、热水换热器、电子膨胀阀，在上述支路两端并联有第二阀门，热水换热器的一侧设置有热水水泵。该装置连接于现有热泵空调器的气体管上，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，该装置的热水接口连接与热水箱上，可构成储热式热泵空调热水器。
所述第一阀门和所述第二阀门设置为一个三通阀门。
所述空调水泵和所述热水水泵为定速泵、变速泵或可变排量泵。
所述热水换热器为板式换热器、套管式换热器、壳管式换热器。
所述第一阀门和第二阀门为手动阀门或电动阀门。
所述三通阀门为手动阀门、电动阀门或电动调节阀门。
有益效果：本发明的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
1、与常规的空气源热泵热水空调***相比，可以直接利用普通热泵空调器，不需复杂的技术改造，在保持全年可靠运行制冷、制热的基础上提供制生活热水，降低热泵机组的成本；
2、适用性强；
3、本发明提高了空气源热泵***的利用率和能源使用效率，可全年利用空气源热泵进行制冷、制热并提供生活热水，具有舒适、节能环保、结构简单、通用性强、可控性强等优点。
附图说明
图1为本发明第一实施例的结构示意图；
图2为普通热泵空调器的结构示意图；
图3为本发明与普通热泵空调器构成的热泵空调热水器的结构示意图；
图4为本发明第二实施例的结构示意图。
其中，1：室外机；2：室外风机；3：压缩机；4：四通阀；5：室外换热器；6：室外电子膨胀阀；7：室内换热器；8：室内风机；9：室内机；10：热水装置；11：第二阀门；12：第一阀门；13：热水换热器；14：电子膨胀阀；15：热水水泵；16：三通阀门。
具体实施方式
下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，为本发明实现普通热泵空调器制热水功能的装置的第一实施例的结构示意图。该装置通过制冷剂管路顺序连接第一阀门12、热水换热器13、电子膨胀阀14，在上述支路两端并联有第二阀门11，热水换热器13的一侧设置有热水水泵15。如图3所示，该装置的e口和f口与普通热泵空调器的b口和d口连接，构成了热泵空调热水器，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。
本实施例的与普通热泵空调器构成的热泵空调热水器在单独制冷模式运行时，四通阀5按制冷方式运行即s口与x口连通，t口与y口连通，第一阀门12和电子膨胀阀14关闭、第二阀门11打开，热水水泵15关闭、室外风机2开启、室内风机9开启、室外电子膨胀阀6调节***运行状态。从压缩机3排气口出来的高温高压气态制冷剂经四通阀5的s口至x口，再流入室外换热器4，在室外换热器4中向空气放热冷凝为高温高压液体，再经过室外电子膨胀阀6节流变为低温低压气液两相流体，然后从室外机1的a口经制冷剂管路流到室内机7的c口，流入室内换热器8从室内空气中吸收热量实现制冷的目的并蒸发为低压气体，再经过室内机7的d口沿制冷剂管路流入热水装置10的f口，沿制冷剂管路流过打开的第二阀门11，从热水装置10的e口流回室外机1的b口，再从四通阀5的y口至t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室内空气制冷的目的。
本实施例的与普通热泵空调器构成的热泵空调热水器在单独制热模式运行时，四通阀5按制热方式运行即s口与y口连通，t口与x口连通，第一阀门12和电子膨胀阀14关闭、第二阀门11打开，热水水泵15关闭、室外风机2开启、室外电子膨胀阀6调节***运行状态。从压缩机3排气口出来的高温高压气态制冷剂经四通阀5的s口至y口，再经过室外机1的b口沿制冷剂管路流入热水装置10的e口，沿制冷剂管路流过打开的第二阀门11，从热水装置的f口流到室内机7的d口，再流入室内换热器8，加热室内空气并冷凝为高温高压液体后，从室内机7的c口经制冷剂管路流到室外机1的a口，再经过室外电子膨胀阀6节流变为低温低压气液两相流体，然后进入室外换热器4，从室外空气中吸收热量，制冷剂完全蒸发为低压气体，再从四通阀5的x口至t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制热的目的。
本实施例的与普通热泵空调器构成的热泵空调热水器在单独制热水模式运行时，四通阀5按制热方式运行即s口与y口连通，t口与x口连通，第一阀门12打开、电子膨胀阀14完全打开、第二阀门11关闭，热水水泵15打开、室外风机2开启、室内风机9关闭、室外电子膨胀阀6调节***运行状态。从压缩机3排气口出来的高温高压气态制冷剂经四通阀5的s口至y口，再经过室外机1的b口沿制冷剂管路流入热水装置10的e口，沿制冷剂管路流过打开的第一阀门12，再流入热水换热器13加热热水并冷凝为高压液体后，再通过完全打开的电子膨胀阀14从热水装置10的f口流回室内机7的d口，再流过室内换热器8，由于室内风机9关闭，几乎不与室内空气换热，从室内机7的c口经制冷剂管路流到室外机1的a口，再经过室外电子膨胀阀6节流变为低温低压气液两相流体，然后进入室外换热器4，从室外空气中吸收热量，制冷剂完全蒸发为低压气体，再从四通阀5的x口至t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制取热水的目的。在这种运行模式下，也可以完全打开室外电子膨胀阀6，用电子膨胀阀14调节***运行状态。
本实施例的与普通热泵空调器构成的热泵空调热水器在制热与热水模式运行时，四通阀5按制热方式运行即s口与y口连通，t口与x口连通，第一阀门12打开、电子膨胀阀14完全打开、第二阀门11关闭，热水水泵15打开、室外风机2开启、室内风机8开启、室外电子膨胀阀6控制***运行状态。从压缩机3排气口出来的高温高压气态制冷剂经四通阀5的s口至y口，再经过室外机1的b口沿制冷剂管路流入热水装置10的e口，沿制冷剂管路流过打开的第一阀门12，再流入热水换热器13加热热水并部分冷凝为高压液体后，再通过完全打开的电子膨胀阀14从热水装置10的f口流到室内机7的d口，再流过室内换热器8加热室内空气并完全冷凝为高压液体，从室内机7的c口经制冷剂管路流到室外机1的a口，再经过室外电子膨胀阀6节流变为低温低压气液两相流体，然后进入室外换热器4，从室外空气中吸收热量，制冷剂完全蒸发为低压气体，再从四通阀5的x口至t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制热和制取热水的目的。
本实施例的与普通热泵空调器构成的热泵空调热水器在制冷与热水模式运行时，四通阀5按制热方式运行即s口与y口连通，t口与x口连通，第一阀门12打开、电子膨胀阀14调节***运行状态、第二阀门11关闭，热水水泵15打开、室外风机2开启、室内风机8开启、室外电子膨胀阀6完全打开。从压缩机3排气口出来的高温高压气态制冷剂经四通阀5的s口至y口，再经过室外机1的b口沿制冷剂管路流入热水装置10的e口，沿制冷剂管路流过打开的第一阀门12，再流入热水换热器13加热热水并冷凝为高压液体后，再通过电子膨胀阀14节流变为低温低压的气液两相流体，从热水装置10的f口流入室内机7的d口，再流过室内换热器8冷却室内空气并蒸发为低压气体后，从室内机7的c口经制冷剂管路流到室外机1的a口，再经过完全打开的室外电子膨胀阀6，然后进入室外换热器4，由于室外风机2关闭，几乎不与室外空气换热，再从四通阀5的x口至t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制冷和制取热水的目的。
本实施例实现普通热泵空调器制热水功能的装置，与普通热泵空调器连接构成热泵空调热水器，可以进一步将j口和k口连接于储水箱，构成储热式热泵空调热水器，通过蓄能的方式进一步提高***的效率。
在本实施例实现普通热泵空调器制热水功能的装置中，热水水泵15可以是定速泵、变速泵或可变排量泵。
在本实施例实现普通热泵空调器制热水功能的装置中，热水换热器13可以为板式换热器、套管式换热器、壳管式换热器等。
在本实施例实现普通热泵空调器制热水功能的装置中，第一阀门12、第二阀门11、可以为手动阀门或电动阀门。
实施例二
如图2所示，为本发明实现普通热泵空调器制热水功能的装置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，第一实施例实现普通热泵空调器制热水功能的装置中的第一阀门12和第二阀门11被三通阀门16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16的o口和n口连通，o口和m口关闭，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16的o口和m口连通，o口和n口关闭，其他运行方式不变。三通阀门16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。
在本实施例实现普通热泵空调器制热水功能的装置中，三通阀16可以为手动阀门、电动阀门或电动调节阀门。

Claims (6)

1.一种实现普通热泵空调器制热水功能的装置，其特征在于：通过制冷剂管路顺序连接的第一阀门(12)、热水换热器(13)、电子膨胀阀(14)，在上述支路两端并联有第二阀门(11)，热水换热器(13)的一侧设置有热水水泵(15)。
2.根据权利要求1所述的实现普通热泵空调器制热水功能的装置，其特征在于：所述第一阀门(12)和所述第二阀门(11)设置为一个三通阀门。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的实现普通热泵空调器制热水功能的装置，其特征在于：所述热水水泵(15)为定速泵、变速泵或可变排量泵。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的实现普通热泵空调器制热水功能的装置，其特征在于：所述热水换热器为板式换热器、套管式换热器或壳管式换热器。
5.根据权利要求1所述的实现普通热泵空调器制热水功能的装置，其特征在于：所述第一阀门(12)和所述第二阀门(11)为手动阀门或电动阀门。
6.根据权利要求2所述的实现普通热泵空调器制热水功能的装置，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。
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