CN102721235A

CN102721235A - 水源采暖空调热水机

Info

Publication number: CN102721235A
Application number: CN2012101852762A
Authority: CN
Inventors: 侴乔力; 金从卓; 许文增; 许永峰; 卢长亮; 沈贵琴; 程度煦; 胡耿军; 祝迎花; 王峰; 肖义升; ***; 李迪; 谢明胜
Original assignee: Hefei Swan Refrigeration Technology Co Ltd
Current assignee: Hefei Swan Refrigeration Technology Co Ltd
Priority date: 2012-05-19
Filing date: 2012-05-19
Publication date: 2012-10-10

Abstract

一种水源采暖空调热水机：仅采用2只冷媒电磁阀与冷媒单向阀组合，解决现有空气源三用机技术中需要6至8只冷媒电磁阀才能解决的被切换换热器不断积存冷媒液所导致热泵循环逐渐缺氟的隐患，从根本上避免冷媒在被切换换热器与热泵循环之间的流通，构建能实现长期自稳定运行的空气源采暖空调热水机，从而以结构更简单、成本更低廉、运行更可靠、效率更提高的方式，来实现采暖、空调、热水、空调+热水等4种功能。

Description

水源采暖空调热水机

(一)技术领域

本发明涉及一种水源采暖空调热水机。

(二)背景技术

所获权的中国发明专利“采暖/空调+热水机”(获权专利号：ZL200410038964.1)，由3台换热器与2只电磁阀构成的热泵回路，实现采暖空调热水三功能综合利用；运行20年初投资+运行费比现有技术降低20～45％。然而该***在实际运行中存在下列严重问题：

热泵的3台换热器中，2台并联连接的空气侧换热器和热水换热器仅由2只冷媒液路电磁阀来实现功能切换，而其冷媒的气路则完全相通，从而在多功能切换运行过程和热泵停机时，均无法控制冷媒在2台并联换热器之间的串流和累积，使得运行的热泵回路时而缺冷媒时而又冷媒过量，造成其不稳定运行甚至保护。例如：空气侧换热器由于其冷媒的容腔较大，因此如果功能切换后当其冷媒的液路被电磁阀封闭，则与另一台热水换热器作为冷凝器并联运行时，则压缩机排气就会不断向其充灌，而当环境温度又较低时，就会导致其中不断有冷凝液累积，从而必然使运行中的热泵循环逐渐缺氟，无法实现其稳定运行，甚至出现***保护。而现有空气源三用机的专利技术一般需要6至8只冷媒电磁阀才能解决被切换换热器不断积存冷媒液所导致热泵循环逐渐缺氟的隐患。

(三)发明内容

本发明的目的是要综合采暖/空调+热水机的优点，改进其不足之处，提供一种从根本上避免冷媒在被切换换热器与热泵循环之间流通，能实现长期自稳定运行的水源采暖空调热水机。

本发明采用的技术方案，即水源采暖空调热水机如附图1所示，其中：1-压缩机；2-高压开关；3-四通换向阀；4.2-冷媒双向电磁阀；4.3-冷媒三通电磁阀；5-冷媒单向阀；6-水源侧蒸发/冷凝器；7-高压储液器；8-干燥过滤器；9-膨胀阀；10-使用侧蒸发/冷凝器；11-气液分离器；12-低压开关；13-热水冷凝器；14-排气阀；15-功能三通；16-三通阀组；17-循环泵；18-逆止阀；19-采暖/空调末端；20-过滤器；21-进口三通；22-热水循环泵；23-出口三通；24-热水箱；25-补水三通；26-排水安全阀；27-水泵；28-水路电磁阀。

按照附图1所示的水源采暖空调热水机：其由压缩机1、高压开关2、四通换向阀3、冷媒三通电磁阀4.3、水源侧蒸发/冷凝器6冷媒侧、冷媒双向电磁阀4.2、三通、4只桥式布置的冷媒单向阀5及其中间串联连接的高压储液器7、干燥过滤器8、膨胀阀9、使用侧蒸发/冷凝器10冷媒侧、四通换向阀3、气液分离器11、低压开关12、压缩机1，组成气-水热泵回路；

热水冷凝器13冷媒侧液管接口通过冷媒单向阀5(其方向背离热水冷凝器13)及其冷媒侧气管接口通过冷媒三通电磁阀4.3(其方向指向热水冷凝器13)，与水源侧蒸发/冷凝器6冷媒侧的控制支路相并联，以形成水-水热泵支路；

使用侧蒸发/冷凝器10载冷剂侧出口通过管道串联连接排气阀14、功能三通15，其进口通过管道串联连接三通阀组16、循环泵17、逆止阀18，以形成供冷/供热切换支路；

功能三通15通过管道连接采暖/空调末端19、过滤器20、三通阀组16，形成采暖/空调末端19支路；

进口三通21通过管道连接热水循环泵22、逆止阀18、热水冷凝器13热水侧、排气阀14、出口三通23，形成热水支路；

功能三通15通过管道连接出口三通23、热水箱24、补水三通25、过滤器20、进口三通21、三通阀组16，形成热水箱24热水支路；

上水管通过过滤器20、低压开关12、逆止阀18、排水安全阀26，形成补水、定压支路；

水源侧蒸发/冷凝器6附设其驱动水泵27；

热水箱24的热水引出管设置水路电磁阀28，并由补水、定压支路上设置的低压开关12控制。

冷媒三通电磁阀4.3是1只冷媒三通电磁阀4.3如附图1所示，或由1只冷媒双向电磁阀4.2与1只冷媒单向电磁阀4.1及1只三通相连接组成如附图2所示。

冷媒双向电磁阀4.2是1只冷媒双向电磁阀4.2如附图1和附图2所示，或由1只冷媒单向电磁阀4.1与1只冷媒单向阀5及2只三通反向并联连接组成如附图3所示。

膨胀阀9是电子膨胀阀9、热力膨胀阀9、毛细管9、节流孔板9，或其间的相互串联、并联结构。

三通阀组16是1只三通阀16，或由2只二通阀及1只三通相连接组成。

使用侧蒸发/冷凝器10和热水冷凝器13是壳管式换热器、板式换热器、板翅式换热器、套管式换热器、盘管式换热器等冷媒与载冷剂或热水之间的换热器。

本发明的工作原理结合附图3说明如下：

1、空调功能：压缩机1启动，以驱动冷媒流经高压开关2、四通换向阀3、三通、三通、冷媒单向电磁阀4.1、三通、水源侧蒸发/冷凝器6冷媒侧、三通、冷媒单向阀5、三通、三通、三通、冷媒单向阀5、三通、高压储液器7、干燥过滤器8、膨胀阀9、三通、冷媒单向阀5、三通、使用侧蒸发/冷凝器10冷媒侧、四通换向阀3、气液分离器11、低压开关12、压缩机1，构成制冷循环，以把使用侧蒸发/冷凝器10中提取的低位室内空气热能泵至水源侧蒸发/冷凝器6中，通过其水泵27驱动向环境水源释放。循环泵17预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀18、使用侧蒸发/冷凝器10载冷剂侧、排气阀14、功能三通15、采暖/空调末端19、过滤器20、三通阀组16、循环泵17，构成空调循环，以把使用侧蒸发/冷凝器10内的蒸发冷量输送给采暖/空调末端19***。

2、采暖功能：压缩机1启动，以驱动冷媒流经高压开关2、四通换向阀3、使用侧蒸发/冷凝器10冷媒侧、三通、冷媒单向阀5、三通、高压储液器7、干燥过滤器8、膨胀阀9、三通、冷媒单向阀5、三通、三通、三通、冷媒单向电磁阀4.1、三通、水源侧蒸发/冷凝器6冷媒侧、三通、冷媒单向阀5、三通、三通、四通换向阀3、气液分离器11、低压开关12、压缩机1，构成热泵循环；以把水源侧蒸发/冷凝器6中采集的低位水源热能泵至使用侧蒸发/冷凝器10内。循环泵17预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀18、使用侧蒸发/冷凝器10载冷剂侧、排气阀14、功能三通15、采暖/空调末端19、过滤器20、三通阀组16、循环泵17，构成采暖循环，以把使用侧蒸发/冷凝器10内的高位冷凝放热输送给采暖/空调末端19***。

3、热水功能：压缩机1启动，以驱动冷媒流经高压开关2、四通换向阀3、使用侧蒸发/冷凝器10冷媒侧、三通、冷媒单向阀5、三通、高压储液器7、干燥过滤器8、膨胀阀9、三通、冷媒单向阀5、三通、三通、三通、冷媒单向电磁阀4.1、三通、水源侧蒸发/冷凝器6冷媒侧、三通、冷媒单向阀5、三通、三通、四通换向阀3、气液分离器11、低压开关12、压缩机1，构成热泵循环；以把水源侧蒸发/冷凝器6中采集的低位水源热能泵至使用侧蒸发/冷凝器10内。循环泵17预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀18、使用侧蒸发/冷凝器10载冷剂侧、排气阀14、功能三通15、出口三通23、热水箱24、补水三通25、过滤器20、进口三通21、三通阀组16、循环泵17，构成热水循环，以把使用侧蒸发/冷凝器10内的高位冷凝放热输送给热水箱24。

4、空调+热水功能：压缩机1启动，以驱动冷媒流经高压开关2、四通换向阀3、三通、冷媒单向电磁阀4.1、热水冷凝器13冷媒侧、冷媒单向阀5、三通、三通、冷媒单向阀5、三通、高压储液器7、干燥过滤器8、膨胀阀9、三通、冷媒单向阀5、三通、使用侧蒸发/冷凝器10冷媒侧、四通换向阀3、气液分离器11、低压开关12、压缩机1，构成制冷循环，以把使用侧蒸发/冷凝器10中提取的低位室内空气热能泵至热水冷凝器13中，通过热水循环泵驱动向循环热水释放。

循环泵17预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀18、使用侧蒸发/冷凝器10载冷剂侧、排气阀14、功能三通15、采暖/空调末端19、过滤器20、三通阀组16、循环泵17，构成空调循环，以把使用侧蒸发/冷凝器10内的蒸发冷量输送给采暖/空调末端19***。热水循环泵22预先启动，以驱动热水流经逆止阀18、热水冷凝器13热水侧、排气阀14、出口三通23、热水箱24、补水三通25、过滤器20、进口三通21、热水循环泵22，构成热水循环，以把热水冷凝器13内的高位冷凝放热输送给热水箱24。

与现有技术相比，本发明的结构特点如下：

1、采暖和热水功能时：热水冷凝器13冷媒侧液管的冷媒单向阀5阻止液态冷媒向其流动，同时其冷媒侧气管的冷媒单向电磁阀4.1关闭，以避免压缩机1对热水冷凝器13中冷媒的抽吸，因此就可确保热水冷凝器13与运行中的热泵循环互不影响，从而确保实现稳定的采暖和热水功能；

2、空调功能时：热水冷凝器13冷媒侧液管的冷媒单向阀5阻止液态冷媒向其流动，同时其冷媒侧气管的冷媒单向电磁阀4.1关闭，以避免压缩机1的排气向其流动，因此就可确保热水冷凝器13与运行中的制冷循环互不影响，从而确保实现稳定的空调功能；

3、空调+热水功能时：水源侧蒸发/冷凝器6冷媒侧液管中并联的关闭状态冷媒单向电磁阀4.1与冷媒单向阀5共同阻止液态冷媒向其流动，同时其冷媒侧气管中并联的关闭状态冷媒单向电磁阀4.1与冷媒单向阀5共同阻止压缩机1的排气向其流动，因此就可确保水源侧蒸发/冷凝器6与运行中的制冷循环互不影响，从而确保实现稳定的空调+热水功能。

因此与现有技术相比，本发明的技术优势如下：

本发明仅采用2只冷媒电磁阀与冷媒单向阀组合，解决现有水源三用机技术中需要6至8只冷媒电磁阀才能解决的被切换换热器不断积存冷媒液所导致热泵循环逐渐缺氟的隐患，从根本上避免冷媒在被切换换热器与热泵循环之间的流通，构建能实现长期自稳定运行的水源采暖空调热水机，从而以结构更简单、成本更低廉、运行更可靠、效率更提高的方式，来实现采暖、空调、热水、空调+热水等4种功能。

(四)附图说明

附图1为本发明采用冷媒三通电磁阀4.3和冷媒双向电磁阀4.2进行功能控制的***流程图。

附图2为本发明采用冷媒双向电磁阀4.2和冷媒单向电磁阀4.1进行功能控制的***流程图。

附图3为本发明采用冷媒单向电磁阀4.1和冷媒单向阀5进行功能控制的***流程图。

(五)具体实施方式

本发明提出的水源采暖空调热水机的实施例如附图3所示，现说明如下：其由电功率4.0kW的全封闭涡旋式压缩机1通过直径20mm铜管顺次连接高压开关2、四通换向阀3、三通、并联的冷媒单向电磁阀4.1和冷媒单向阀5(两阀方向相反且冷媒单向电磁阀4.1的方向指向水源侧蒸发/冷凝器6)、换热面积1.5m²的铜钎焊板式水源侧蒸发/冷凝器6冷媒侧中R22的直径20mm进口，其直径10mm出口再通过铜管顺次连接相同直径接口的并联的冷媒单向电磁阀4.1及冷媒单向阀5(两阀方向相反且冷媒单向电磁阀4.1的方向指向水源侧蒸发/冷凝器6)、三通、4只桥式布置的冷媒单向阀5及其中间串联连接的3升高压储液器7、干燥过滤器8、电子膨胀阀9、换热面积1.5m²的铜钎焊板式使用侧蒸发/冷凝器10R22侧直径10mm进口，其直径20mm出口再通过铜管顺次连接相同直径接口的四通换向阀3、气液分离器11、低压开关12、压缩机1，组成气-水热泵回路；换热面积1.5m²的铜钎焊板式热水冷凝器13R22侧直径10mm铜液管接口通过相同直径接口的冷媒单向阀5(其方向背离热水冷凝器13)及其P22侧直径20mm铜气管接口通过相同直径接口的冷媒单向电磁阀4.1(其方向指向热水冷凝器13)及三通，与水源侧蒸发/冷凝器6冷媒侧的控制支路相并联，以形成水-水热泵支路；使用侧蒸发/冷凝器10载冷剂侧出口通过直径24mm出口钢管串联连接排气阀14、功能三通15，其进口通过直径24mm钢管串联连接电动三通球阀16、流量2m³/h、扬程14mH₂O的循环泵17、逆止阀18，以形成供冷/供热切换支路；功能三通15通过直径24mm钢管并联连接5台全热冷量3.7kW/供热量6.3kW的风机盘管19、过滤器20、电动三通球阀16，形成采暖/空调末端19支路；进口三通21通过直径24mm钢管连接流量2m³/h、扬程14mH₂O的热水循环泵22、逆止阀18、热水冷凝器13热水侧、排气阀14、出口三通23，形成热水支路；功能三通15通过直径24mm钢管连接出口三通23、1台厚1.2mm不锈钢板制成/直径300mm/长800mm的热水箱24、补水三通25、过滤器20、进口三通21、电动三通球阀16，形成热水箱24热水支路；直径15mm上水钢管通过过滤器20、低压开关12、逆止阀18、排水安全阀26，形成补水、定压支路。水源侧蒸发/冷凝器6附设其流量2m³/h、电功率160W的驱动水泵27。热水箱24的直径15mm热水引出管设置直径15mm、不锈钢水路电磁阀28，并由直径15mm补水、定压支路上设置的直径15mm低压开关12控制。

本发明实施例在水源温度18℃的水文条件下，循环供水温度45℃时，可实现采暖/热水制热功率14.3kW，总输入电功率4.40kW，热泵供热系数3.25，距离机组1m处运行噪音59dB，运行重量145kg；在循环供冷水温度7℃时，同时循环供热水温度45℃时，可实现空调制冷功率12.45kW，热水制热功率16.20kW，总输入电功率4.06kW，此时的空调+热水联供系数7.06。

Claims

1.一种水源采暖空调热水机，其由压缩机(1)；高压开关(2)；四通换向阀(3)；冷媒双向电磁阀(4.2)；冷媒三通电磁阀(4.3)；冷媒单向阀(5)；水源侧蒸发/冷凝器(6)；高压储液器(7)；干燥过滤器(8)；膨胀阀(9)；使用侧蒸发/冷凝器(10)；气液分离器(11)；低压开关(12)；热水冷凝器(13)；排气阀(14)；功能三通(15)；三通阀组(16)；循环泵(17)；逆止阀(18)；采暖/空调末端(19)；过滤器(20)；进口三通(21)；热水循环泵(22)；出口三通(23)；热水箱(24)；补水三通(25)；排水安全阀(26)；水泵(27)；水路电磁阀(28)。其特征在于：压缩机(1)、高压开关(2)、四通换向阀(3)、冷媒三通电磁阀(4.3)(方向指向水源侧蒸发/冷凝器(6))、水源侧蒸发/冷凝器(6)冷媒侧、冷媒双向电磁阀(4.2)、三通、4只桥式布置的冷媒单向阀(5)及其中间串联连接的高压储液器(7)、干燥过滤器(8)、膨胀阀(9)、使用侧蒸发/冷凝器(10)冷媒侧、四通换向阀(3)、气液分离器(11)、低压开关(12)、压缩机(1)，组成气-水热泵回路；热水冷凝器(13)冷媒侧液管接口通过冷媒单向阀(5)(其方向背离热水冷凝器(13))及其冷媒侧气管接口通过冷媒三通电磁阀(4.3)(其方向指向热水冷凝器(13))，与水源侧蒸发/冷凝器(6)冷媒侧的控制支路相并联，以形成水-水热泵支路；使用侧蒸发/冷凝器(10)载冷剂侧出口通过管道串联连接排气阀(14)、功能三通(15)，其进口通过管道串联连接三通阀组(16)、循环泵(17)、逆止阀(18)，以形成供冷/供热切换支路；功能三通(15)通过管道连接采暖/空调末端(19)、过滤器(20)、三通阀组(16)，形成采暖/空调末端(19)支路；进口三通(21)通过管道连接热水循环泵(22)、逆止阀(18)、热水冷凝器(13)热水侧、排气阀(14)、出口三通(23)，形成热水支路；功能三通(15)通过管道连接出口三通(23)、热水箱(24)、补水三通(25)、过滤器(20)、进口三通(21)、三通阀组(16)，形成热水箱(24)热水支路；上水管通过过滤器(20)、低压开关(12)、逆止阀(18)、排水安全阀(26)，形成补水、定压支路；水源侧蒸发/冷凝器(6)附设其驱动水泵(27)；热水箱(24)的热水引出管设置水路电磁阀(28)，并由补水、定压支路上设置的低压开关(12)控制。

2.按照权利要求1所述的水源采暖空调热水机，其特征在于：冷媒三通电磁阀(4.3)是1只冷媒三通电磁阀(4.3)，或由1只冷媒双向电磁阀(4.2)与1只冷媒单向电磁阀(4.1)及1只三通相连接组成。

3.按照权利要求1所述的水源采暖空调热水机，其特征在于：冷媒双向电磁阀(4.2)是1只冷媒双向电磁阀(4.2)，或由1只冷媒单向电磁阀(4.1)与1只冷媒单向阀(5)及2只三通反向并联连接组成。

4.按照权利要求1所述的水源采暖空调热水机，其特征在于：膨胀阀(9)是电子膨胀阀(9)、热力膨胀阀(9)、毛细管(9)、节流孔板(9)，或其间的相互串联、并联结构。

5.按照权利要求1所述的水源采暖空调热水机，其特征在于：三通阀组(16)是1只三通阀(16)，或由2只二通阀及1只三通相连接组成。

6.按照权利要求1所述的水源采暖空调热水机，其特征在于：使用侧蒸发/冷凝器(10)和热水冷凝器(13)是壳管式换热器、板式换热器、板翅式换热器、套管式换热器、盘管式换热器等冷媒与载冷剂或热水之间的换热器。