CN103557633A - 一种空气源低温三联供热泵热水机组及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气源低温三联供热泵热水机组及其实现方法，解决热泵机组存在功能单一、难以满足需求的问题。本发明包括设有喷液口的压缩机，与压缩机喷液口连接的经济器，输出端与该压缩机输入端连接的分离器，与该压缩机输出端连接的三通阀，与三通阀连接的热水加工装置，连接在三通阀与热水加工装置之间的管道上的四通阀，分别与四通阀连接的蒸发器和第二冷凝器，分别与第二冷凝器连接的循环泵和环形单向阀组，分别与环形单向阀组和经济器连接的储液罐，以及位置与蒸发器相对应的风机；分离器与四通阀连接，蒸发器和经济器分别与环形单向阀组连接；储液罐与经济器之间还设有电磁阀。本发明结构合理，功能繁多，使用方便，适于推广。

Description

一种空气源低温三联供热泵热水机组及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种热泵机组，具体地说，是涉及一种空气源低温三联供热泵热水机组及其实现方法。

背景技术

空调采暖、制冷及生活卫生热水是人们生产生活中必不可少的需求，在低温环境下，人们对生活卫生热水的需求最直接的方式是采用燃煤热水器、燃气热水，电热水器，太阳能热水器来满足需求，在北方的冬季供暖采用家用空调基本上不能起到制热的效果，供暖的方式主要采用市政集中供热或家用壁挂炉供热来解决问题。在低温地区采用空气源低温热泵热水机组，只能提供生活热水或提供采暖。在夏季制冷时，绝大部分通过空调制冷来实现。因此，现有的热泵机组功能非常单一，也造成了用户投入的成本过高。

此外，在低温环境下，生活热水和采暖通过燃煤热水器，燃气热水器、电热水器、太阳能热水器及市政的燃煤锅炉来获取均有以下不足之处：

1、通过燃烧煤、燃气来获取热水或采暖消耗大量一次能源，能源的有效利用低，很大一部分热能被浪费。同时产生CO₂等温室气体，是温室效应的罪魁祸首，产生氮化物和硫化物造成酸雨等灾害，严重污染环境，不符合国家的可持续发展。

2、通过电热水器来加工热水或采暖，由于直接用电来加热，每度电产生的热值过小，因而在低温环境采用电能来获取生活热水或采暖，能耗很大，运行费用高。

3、传统的燃煤锅炉、燃气锅炉、电热水器等加热设备，都有严格的使用要求，锅炉设备每年都需要年检。另外设备的使用寿命相对较短，一般使用3-6年就需要更换一次，因而也造成了设备的重复投资。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空气源低温三联供热泵热水机组及其实现方法，主要解决现有的热泵机组存在功能单一、难以满足需求的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种空气源低温三联供热泵热水机组，包括设有喷液口的压缩机，与该压缩机喷液口连接的经济器，输出端与该压缩机输入端连接的分离器，与该压缩机输出端连接的三通阀，通过管道与该三通阀连接的热水加工装置，连接在三通阀与热水加工装置之间的管道上的四通阀，分别与该四通阀连接的蒸发器和第二冷凝器，分别与该第二冷凝器连接的循环泵和环形单向阀组，分别与环形单向阀组和经济器连接的储液罐，以及位置与蒸发器相对应的风机；所述分离器与四通阀连接，所述蒸发器和经济器分别与环形单向阀组连接；所述储液罐与经济器之间还设有电磁阀。

进一步地，所述储液罐与经济器之间还设有过滤器；所述储液罐还通过增温管道与压缩机喷液口连接，并且该增温管道中还设有电子膨胀阀；所述增温管道位于过滤器与经济器之间。

具体地说，所述热水加工装置包括依次连接的保温水箱、热水泵和第一冷凝器；所述第一冷凝器与三通阀连接，并且该第一冷凝器还回连于保温水箱；所述四通阀连接在第一冷凝器和三通阀之间的管道上。

具体地说，所述环形单向阀组包括通过管道依次连接的第一单向阀、第二单向阀、第四单向阀和第三单向阀，所述第一单向阀还与第三单向阀连接；所述第二冷凝器与设置在第一单向阀和第四单向阀之间的管道连接，所述经济器与设置在第一单向阀和第三单向阀之间的管道连接，所述蒸发器与设置在第三单向阀和第四单向阀之间的管道连接。

再进一步地，所述经济器与环形单向阀组之间还设有第一热力膨胀阀，并且该经济器与电磁阀之间还设有第二热力膨胀阀。

在上述硬件***基础上，本发明提供了该空气源低温三联供热泵热水机组的实现方法，其有以下五种方案，分别如下所述：

方案一

（1）分别启动风机、循环泵和压缩机，并打开三通阀和四通阀使压缩机连通蒸发器，同时关闭电子膨胀阀和电磁阀；

（2）压缩机将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，并依次通过三通阀和四通阀后进入到蒸发器中，与由风机带入蒸发器中的室外高温空气进行热交换，形成气液混合态制冷剂；

（3）气液混合态制冷剂从蒸发器中流出，并经第四单向阀进入到储液罐进行气液分离； 

（4）分离后，液态制冷剂存储在储液罐中，气态制冷剂则进入到过滤器中进行过滤；

（5）过滤后的气态制冷剂通过经济器进入到第一热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂，并经第一单向阀进入到第二冷凝器中，与由循环泵泵入的空调管路中的水进行热交换，空调管路中的水温降低，并对环境进行制冷，同时该低温低压液态制冷剂形成低温低压气液混合态制冷剂；

（6）低温低压气液混合态制冷剂经四通阀进入到分离器中进行气液分离；

（7）分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器中，而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机中；

（8）依次循环步骤（1）～（7）。

方案二

（1）分别启动风机、循环泵和压缩机，并打开三通阀和四通阀使压缩机连通第二冷凝器，同时打开电子膨胀阀和电磁阀；

（2）压缩机将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，并依次通过三通阀和四通阀后进入到第二冷凝器中，与由循环泵泵入的空调管路中的水进行热交换，空调管路中的水温升高，并对环境进行制热，同时该高温高压气态制冷剂形成高温高压气液混合态制冷剂；

（3）高温高压气液混合态制冷剂从第二冷凝器中流出，并经第二单向阀进入到储液罐进行气液分离； 

（4）分离后，液态制冷剂存储在储液罐中，气态制冷剂则进入到过滤器中进行过滤；

（5）过滤后的高温高压气态制冷剂分三路流动，其中，第一路高温高压气态制冷剂通过电子膨胀阀节流后形成低温低压气态制冷剂回到压缩机中；第二路高温高压气态制冷剂进入到第二热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂，并进入到经济器中；第三路高温高压气态制冷剂进入到经济器中，与第二路进来的低温低压液态制冷剂进行热交换；

（6）第二路进来的低温低压液态制冷剂形成低温低压气态制冷剂回到压缩机中，同时第三路进来的高温高压气态制冷剂形成常温高压气态制冷剂，并进入到第一热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂；

（7）低温低压液态制冷剂经第三单向阀进入到蒸发器中，与由风机带入蒸发器中的室外低温空气进行热交换，形成低温低压气液混合态制冷剂；

（8）低温低压气液混合态制冷剂经四通阀进入到分离器中进行气液分离；

（9）分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器中，而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机中；

（10）依次循环步骤（1）～（9）。

方案三

（1）分别启动风机、热水泵和压缩机，并打开三通阀和四通阀使第一冷凝器分别与压缩机和第二冷凝器连通，同时打开电子膨胀阀和电磁阀；

（2）压缩机将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，并通过三通阀进入到第一冷凝器中，同时热水泵将保温水箱中的常温水泵入到第一冷凝器中，与高温高压气态制冷剂进行热交换，形成热水，高温高压气态制冷剂则形成气液混合态制冷剂；

（3）热水经第一冷凝器回到保温水箱中，同时气液混合态制冷剂依次经过四通阀、第二冷凝器、第二单向阀进入到储液罐中进行气液分离；

（4）分离后，液态制冷剂存储在储液罐中，气态制冷剂则进入到过滤器中进行过滤；

（5）过滤后的高温高压气态制冷剂分三路流动，其中，第一路高温高压气态制冷剂通过电子膨胀阀节流后形成低温低压气态制冷剂回到压缩机中；第二路高温高压气态制冷剂进入到第二热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂，并进入到经济器中；第三路高温高压气态制冷剂进入到经济器中，与第二路进来的低温低压液态制冷剂进行热交换；

（6）第二路进来的低温低压液态制冷剂形成低温低压气态制冷剂回到压缩机中，同时第三路进来的高温高压气态制冷剂形成常温高压气态制冷剂，并进入到第一热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂；

（7）低温低压液态制冷剂经第三单向阀进入到蒸发器中，与由风机带入蒸发器中的室外低温空气进行热交换，形成低温低压气液混合态制冷剂；

（8）低温低压气液混合态制冷剂经四通阀进入到分离器中进行气液分离；

（9）分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器中，而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机中；

（10）依次循环步骤（1）～（9）。

方案四

（1）分别启动循环泵、热水泵和压缩机，并打开三通阀和四通阀使压缩机与蒸发器连通，同时关闭电子膨胀阀和电磁阀；

（2）压缩机将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，并通过三通阀进入到第一冷凝器中，同时热水泵将保温水箱中的常温水泵入到第一冷凝器中，与高温高压气态制冷剂进行热交换，形成热水，高温高压气态制冷剂则形成气液混合态制冷剂；

（3）热水经第一冷凝器回到保温水箱中，启动风机，同时气液混合态制冷剂依次经过三通阀、四通阀进入到蒸发器中，与由风机带入蒸发器中的室外低温空气进行热交换，形成低温低压气液混合态制冷剂；

（4）气液混合态制冷剂从蒸发器中流出，并经第四单向阀进入到储液罐进行气液分离；

（5）分离后，液态制冷剂存储在储液罐中，气态制冷剂则进入到过滤器中进行过滤；

（6）过滤后的气态制冷剂通过经济器进入到第一热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂，并经第一单向阀进入到第二冷凝器中，与由循环泵泵入的空调管路中的水进行热交换，空调管路中的水温降低，并对环境进行制冷，同时该低温低压液态制冷剂形成低温低压气液混合态制冷剂；

（7）低温低压气液混合态制冷剂经四通阀进入到分离器中进行气液分离；

（8）分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器中，而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机中；

（9）依次循环步骤（1）～（8）。

方案五

（1）分别启动风机、循环泵、热水泵和压缩机，并打开三通阀和四通阀使第一冷凝器分别与压缩机和第二冷凝器连通，同时打开电子膨胀阀和电磁阀；

（2）压缩机将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，并通过三通阀进入到第一冷凝器中，同时热水泵将保温水箱中的常温水泵入到第一冷凝器中，与高温高压气态制冷剂进行热交换，形成热水，高温高压气态制冷剂则形成气液混合态制冷剂；

（3）热水经第一冷凝器回到保温水箱中，同时气液混合态制冷剂经四通阀进入到第二冷凝器中，与由循环泵泵入的空调管路中的水进行热交换，空调管路中的水温升高，并对环境进行制热，同时该高温高压气态制冷剂形成高温高压气液混合态制冷剂；

（4）高温高压气液混合态制冷剂从第二冷凝器中流出，并经第二单向阀进入到储液罐进行气液分离； 

（5）分离后，液态制冷剂存储在储液罐中，气态制冷剂则进入到过滤器中进行过滤；

（6）过滤后的高温高压气态制冷剂分三路流动，其中，第一路高温高压气态制冷剂通过电子膨胀阀节流后形成低温低压气态制冷剂回到压缩机中；第二路高温高压气态制冷剂进入到第二热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂，并进入到经济器中；第三路高温高压气态制冷剂进入到经济器中，与第二路进来的低温低压液态制冷剂进行热交换；

（7）第二路进来的低温低压液态制冷剂形成低温低压气态制冷剂回到压缩机中，同时第三路进来的高温高压气态制冷剂形成常温高压气态制冷剂，并进入到第一热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂；

（8）低温低压液态制冷剂经第三单向阀进入到蒸发器中，与由风机带入蒸发器中的室外低温空气进行热交换，形成低温低压气液混合态制冷剂；

（9）低温低压气液混合态制冷剂经四通阀进入到分离器中进行气液分离；

（10）分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器中，而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机中；

（11）依次循环步骤（1）～（10）。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明结构合理，逻辑清晰、明了，且操作便捷，其可以大幅减少成本的投入。

（2）本发明设有五种工作模式，依据用户使用需求，可灵活调节，各种模式之间相互独立，不相干扰，因而可完取代传统空调、热水器、壁挂炉等设备，减少设备的投资，并极大地提升了用户的体验度。

（3）本发明将低温低压制冷剂在经济器进行热交换后回到压缩机，可以控制压缩机二次排气的温度，避免排气温度过高，并通过稳定压缩机的排气提高冷凝器的热交换效率。

（4）本发明通过经济器和第一热力膨胀阀的二次降温，降低了制冷剂的温度，实现制冷剂进入室外蒸发器后与空气换热的高效率。

（5）本发明由于在过滤器输出端与压缩机之间还设有增温管道，让一部分高温制冷直接回到压缩机提高二次压缩的排气温度，从而增加二次换热效率。

（6）本发明低温三联供机组在运行过程中无废气排放，具有环保的特点，并且在使用空调制冷或制热的同时还可以获取热水。

（7）本发明由经验丰富的工程师经过大量的计算和实际实验和测算后设计得出，其很好地将理论与实际进行了结合，并取得了很好的有益效果，本发明的使用年限可高达15年以上，因此，其相比现有技术来说，具有突出的实质性特点和显著的进步。

（8）本发明性价比高、功能繁多、集成度高、使用方便，因此，其具有很高的实用价值和推广价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，附图标记对应的零部件名称为：

1-压缩机，2-四通阀，3-三通阀，4-第一冷凝器，5-保温水箱，6-热水泵，7-第二冷凝器，8-循环泵，91-第一单向阀，92-第二单向阀，93-第三单向阀，94-第四单向阀，10-储液罐，11-过滤器，12-电磁阀，13-第一热力膨胀阀，14-电子膨胀阀，15-第二热力膨胀阀，16-经济器，161-***冷媒进口，162-***冷媒出口，163-喷液进口，164-喷液出口，17-分离器，18-风机，19-蒸发器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，本发明包括设有喷液口的压缩机1，与该压缩机1喷液口连接的经济器16，输出端与该压缩机1输入端连接的分离器17，与该压缩机1输出端连接的三通阀3，通过管道与该三通阀3连接的热水加工装置，连接在三通阀3与热水加工装置之间的管道上的四通阀2，分别与该四通阀2连接的蒸发器19和第二冷凝器7，分别与该第二冷凝器7连接的循环泵8和环形单向阀组，分别与环形单向阀组和经济器16连接的储液罐10，以及位置与蒸发器19相对应、用于使蒸发器19实现热交换功能的风机18；所述分离器17与四通阀2连接，所述蒸发器19和经济器16分别与环形单向阀组连接；所述储液罐10与经济器16之间还设有电磁阀12。具体来说，所述热水加工装置包括依次连接的保温水箱5、热水泵6和第一冷凝器4；所述第一冷凝器4与三通阀3连接，并且该第一冷凝器4还回连于保温水箱5；所述四通阀2连接在第一冷凝器4和三通阀3之间的管道上。

所述经济器16与环形单向阀组之间还设有第一热力膨胀阀13，并且该经济器16与电磁阀12之间还设有第二热力膨胀阀15。而环形单向阀组则包括通过管道依次连接的第一单向阀91、第二单向阀92、第四单向阀94和第三单向阀93，所述第一单向阀91还与第三单向阀93连接；所述第二冷凝器7与设置在第一单向阀91和第四单向阀94之间的管道连接，所述经济器16与设置在第一单向阀91和第三单向阀93之间的管道连接，所述蒸发器19与设置在第三单向阀93和第四单向阀94之间的管道连接。

所述储液罐10与经济器16之间还设有过滤器11；所述储液罐10还通过增温管道与压缩机1喷液口连接，并且该增温管道中还设有电子膨胀阀14；所述增温管道位于过滤器11与经济器16之间。本发明中的经济器16为现有技术，其具有***冷媒进口161、***冷媒出口162、喷液进口163和喷液出口164，其中，***冷媒进口161与过滤器11连接，***冷媒出口162与第一热力膨胀阀13连接，喷液进口163与第二热力膨胀阀15连接，喷液出口164与压缩机1连接。

上述硬件***构成了一个封闭式的制冷剂循环***，设备在运行过程中，根据其使用需求，可实现五种不同的工作模式，下面对本发明的这几种工作模式进行详细介绍。

一、制冷模式

在夏季制冷时，本发明的工作模式为单制冷模式，其工作过程为：分别启动风机18、循环泵8和压缩机1，并打开三通阀3和四通阀2使压缩机1连通蒸发器19，同时关闭电子膨胀阀14和电磁阀12。压缩机1开始运行，并将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，其温度最高可达到125℃。高温高压气态制冷剂通过三通阀3及四通阀2后流经蒸发器19时开始释放热量，风机18在运行的过程中不断带动室外空气流过蒸发器19，室外空气与蒸发器19内的高温制冷剂在温差的作用下实现热交热，空气的温度升高并直接排走，高温高压的制冷剂在蒸发器19中放热形成气液混合态制冷剂，并从蒸发器19中流出，然后经过第四单向阀94后回到储液罐10中。

储液罐10对小部分液态制冷剂进行储存，大部分气态制冷剂在流经过滤器11时，制冷剂中的杂质进一步被清洁掉，从而增强***的稳定性。由于电子膨胀阀14及电磁阀12未开启，此时均处于关闭状态，因而制冷剂会直接通过经济器16并在第一热力膨胀阀13的作用下进行节流，高温高压气态制冷剂在节流的作用下变成低温低压液态制冷剂，其最低温度可达到-25℃。低温低压液态制冷剂通过第一单向阀91流到第二冷凝器7中，循环泵8不断将空调管路中的水抽到第二冷凝器7中，空调管路***中的水与-25℃的低温制冷剂在温差的作用下进行交换，水温不断被降低后流回空调末端中进行空调制冷。水温在房间的流动过程中吸收房间内空气的热量变高，在第二冷凝器7中温度降低，第二冷凝器7中的制冷剂吸收空调循环水的热量又重新变成低温低压的气液混合态制冷剂。

经过第二冷凝器7换热后的制冷剂在经过四通阀2回到分离器17，小部分液态制冷剂储存于分离器17中，大部分低温低压气态制冷剂回到压缩机1重新压缩成高温高压的气态，如此往复循环，便可达到空调制冷的目的。

二、制热模式

在冬季制热时，本发明的工作模式为单制热模式，其工作过程为：分别启动风机18、循环泵8和压缩机1，并打开三通阀3和四通阀2使压缩机1连通第二冷凝器7，同时打开电子膨胀阀14和电磁阀12。压缩机1开始运行，并将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，其温度最高可达到115℃，高温高压气态制冷剂通过三通阀3及四通阀2后流经第二冷凝器7时开始释放热量，循环泵8不断将空调管路中的水抽到第二冷凝器7中，空调管路***中的水与115℃的高温制冷剂在温差的作用下进行交换，水温不断被加热后流回空调末端（地暖管）中进行空调制热（地板采暖）。水温在房间的流动过程中释放热量变低，在第二冷凝器7中温度升高，第二冷凝器7中的制冷剂降温后变成气液混合态制冷剂。

从第二冷凝器7中流出的制冷剂经过第二单向阀92后回到储液罐10中，储液罐10对小部分液态制冷剂进行储存，大部分气态制冷剂在流经过滤器11时，制冷剂中的杂质进一步被清洁掉，从而增强***的稳定性。此时***会依据室外低温环境的变化调整电子膨胀阀14的开启大小和电磁阀12的开启时间，其作用主要是稳定压缩机的排气温度，提高换热效率。

过滤后的高温高压气态制冷剂分三路流动，一路直接通过电子膨胀阀14后回到压缩机1的喷液口，并进入到压缩机1中；一路通过电磁阀12后经过第二热力膨胀阀15进行节流变成低温低压的气液混合状态，通过经济器16的喷液进口163进入经济器16；最后一路高温高压制冷剂通过经济器16的***冷媒进口161进入经济器16，在经济器中16的两路制冷剂由于温差较大，从经济器16的喷液进口163中进入的低温低压制冷剂吸热后从喷液出口164直接回到压缩机1。

从经济器16的***冷媒进口161进入的制冷剂降温后从***冷媒出口162流出进入第一热力膨胀阀13节流产生二次降温的作用。此时***中的制冷剂最低温度可降至-60℃，低温制冷剂经过第三单向阀93后回到蒸发器19中，室外风机18不断带动将室外低温空气通过蒸发器19，即使室外空气-25℃时依然有35度的温差，此时低温低压制冷剂吸收空气中的热量后形成一种气液混合状态，低温制冷剂通过分离器17将小部分液态制冷剂分离，大部分低温气态制冷剂回到压缩机中重新压缩，如此往复循环，便可达到低温环境下制热或采暖的要求。

三、热水模式

本发明在加工热水时，其工作过程为：分别启动风机18、热水泵6和压缩机1，并打开三通阀3和四通阀2使第一冷凝器4分别与压缩机1和第二冷凝器7连通，同时打开电子膨胀阀14和电磁阀12。压缩机1开始运行，在低温环境-25℃的情况下，压缩机1将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，其温度最高可达到105度，高温高压气态制冷剂通过三通阀3流经第一冷凝器4时，热水泵6不断将保温水箱5中的水循环到第一冷凝器4中，常温水与第一冷凝器4中的高温制冷剂在温差的作用下进行热效换，常温水不断被加热后又回到保温水箱5中。

高温高压气态制冷剂在第一冷凝器4中释放热量形成气液混合态制冷剂，其通过四通阀2后流入第二冷凝器7中。由于循环泵8没有运行，此时空调的水温不起到加热的效果，第二冷凝器7中的制冷剂依次通过第二单向阀92、储液罐10、过滤器11后，储液罐10对小部分液态制冷剂进行储存，大部分气态制冷剂在流经过滤器11时，制冷剂中的杂质进一步被清洁掉，增强***的稳定性。此时***会依据室外低温环境的变化调整电子膨胀阀14的开启大小和电磁阀12的开启时间，其作用主要是稳定压缩机的排气温度，提高换热效率。

过滤后的高温高压气态制冷剂分三路流动，一路直接通过电子膨胀阀14后回到压缩机1的喷液口，并进入到压缩机1中；一路通过电磁阀12后经过第二热力膨胀阀15进行节流变成低温低压的气液混合状态，通过经济器16的喷液进口163进入经济器16；最后一路高温高压制冷剂通过经济器16的***冷媒进口161进入经济器16。在经济器16中的两路制冷剂由于温差较大，从经济器16的喷液进口163中进入的低温低压制冷剂吸热后从喷液出口164直接回到压缩机1。

从经济器16***冷媒进口161进入制冷剂降温后从***冷媒出口162流出进入第一热力膨胀阀13节流产生二次降温的作用。此时***中的制冷剂最低温度可降至-60℃，低温制冷剂经过第三单向阀93后回到蒸发器19中，室外风机18不断带动将室外低温空气通过蒸发器19，即使室外空气为-25℃时依然有35度的温差，此时低温低压制冷剂吸收空气中的热量后形成气液混合状态制冷剂，低温气液混合状态制冷剂通过分离器17将小部分液态制冷剂分离，大部分低温气态制冷剂回到压缩机1中重新压缩，如此往复循环，便可达到低温环境下加工热水的目。

四、热水、制冷混合模式

在夏季既需要制冷又需要热水时，本发明的工作过程为：分别启动循环泵8、热水泵6和压缩机1，并打开三通阀3和四通阀2使压缩机1与蒸发器19连通，同时关闭电子膨胀阀14和电磁阀12。压缩机1开始运行，并将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，其温度最高可达到130℃。高温高压气态制冷剂通过三通阀3流经第一冷凝器4时，热水泵6不断将保温水箱5中的水循环到第一冷凝器4中，常温水与第一冷凝器4中的高温制冷剂在温差的作用下进行热效换，常温水不断被加热后又回到保温水箱5中。

启动风机18，高温高压气态制冷剂在第一冷凝器4中释放热量形成气液混合态制冷剂，气液混合状态的制冷剂通过三通阀3及四通阀2后流经蒸发器19时开始释放热量，风机18在运行的过程中不断带动室外空气流过蒸发器19，室外空气与蒸发器19内的高温制冷剂在温差的作用实行热交热，空气的温度升高直接排走，从蒸发器19中流出的制冷剂经过第四单向阀94后回到储液罐10。储液罐10对小部分液态制冷剂进行储存，大部分气态制冷剂在流经过滤器11时，制冷剂中的杂质进一步清洁掉，增强***的稳定性。由于电子膨胀阀14及电磁阀12未开启，此时处于关闭状态，因而制冷剂会直接通过经济器16在第一热力膨胀阀13的作用进行节流，高温高压的制冷剂在节流的作用下变成低温低压液态制冷剂，其最低温度可达到-25℃。

低温低压液态制冷剂通过第一单向阀91流到第二冷凝器7中，循环泵8不断将空调管路中的水抽到第二冷凝器7中，空调管路***中的水与-25℃的低温制冷剂在温差的作用下进行交换，水温不断被降低后流回空调末端中进行空调制冷。水温在房间的流动过程中吸收房间内空气的热量变高，在第二冷凝器7中温度降低，第二冷凝器7中的制冷剂吸收空调循环水的热量又重新变成低温低压的气液混合态。***内的制冷剂经过四通阀2回到分离器17，小部分液态制冷剂储存于分离器中，大部分低温低压气态制冷剂回到压缩机重新压缩成高温高压的气态，如此往复循环达到空调制冷及生活热水的目的。在制冷、热水混合模式中，由于制冷时风机18会排走大量的热量，在控制时，只有当保温水箱5中的生活热水达到50℃以上时才启动风机18运行，这样可以得到免费的生活热水，并提高***的能效。

五、制热、热水混合模式

本发明在同时制热和加工热水时，其工作过程为：分别启动风机18、循环泵8、热水泵6和压缩机1，并打开三通阀3和四通阀2使第一冷凝器4分别与压缩机1和第二冷凝器7连通，同时打开电子膨胀阀14和电磁阀12。压缩机1开始运行，在低温环境-25℃的情况下，压缩机1将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，其温度最高可达到105℃。高温高压气态制冷剂通过三通阀3流经第一冷凝器4时，热水泵6不断将水箱5中的水循环到第一冷凝器4中，常温水与第一冷凝器4中的高温制冷剂在温差的作用下进行热效换，常温水不断被加热后又回到保温水箱5中，高温高压的制冷剂在冷凝器中释放热量形成气液混合态制冷剂。

制冷剂通过四通阀2后流入第二冷凝器7中，此时循环泵8将空调***内的水不断在第二冷凝器7中进行循环换热，空调***中的水温升高，在房间内释放热量，在第二冷凝器7中吸收热量，来达到空调采暖的效果，第二冷凝器7中的制冷剂通过第二单向阀92、储液罐10、过滤器11后，储液罐10对小部分液态制冷剂进行储存，大部分气态制冷剂在流经过滤器11时，制冷剂中的杂质进一步清洁掉，增强***的稳定性。此时制冷剂会依据室外低温环境的变化调整电子膨胀阀14的开启大小和电磁阀12的开启时间，其作用主要是稳定压缩机的排气温度，提高换热效率。

过滤后，高温高压气态制冷剂分三路流动，一路直接通过电子膨胀阀14后回到压缩机1的喷液口，并进入到压缩机1中；一路通过电磁阀12后经过第二热力膨胀阀15进行节流变成低温低压的气液混合状态，通过经济器16的喷液进口进入经济器；最后一路高温高压制冷剂通过经济器16的***冷媒进口161进入经济器16。在经济器16中的两路制冷剂由于温差较大，从经济器16喷液进口163中进入的低温低压制冷剂吸热后从喷液出口164直接回到压缩机1。

从经济器16***冷媒进口161进入的制冷剂降温后从***冷媒出口162流出，并进入第一热力膨胀阀13节流产生二次降温的作用。此时***中的制冷剂最低温度可降至-60℃，低温制冷剂经过第三单向阀93后回到蒸发器19中，室外风机19不断带动将室外低温空气通过蒸发器19，即使室外空气-25℃时依然有35度的温差，此时低温低压制冷剂吸收空气中的热量后形成一种气液混合状态，低温制冷剂通过分离器17将小部分液态制冷剂分离，大部分低温气态制冷剂回到压缩机中重新压缩，如此往复循环，便可达到低温环境下同时制热和加工热水的目地。

本领域技术人员根据上述实施例的内容，并在结合现有技术和公知常识后，可以毫无疑义地知晓本发明完整的技术方案。而值得说明的是，上述实施例仅为本发明较佳的实现方式之一，不应当用以限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神下所作出的任何毫无实质意义的改动和润色，或是进行等同置换，其所解决的技术问题实质上与本发明一致的，也应当在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空气源低温三联供热泵热水机组，其特征在于，包括设有喷液口的压缩机（1），与该压缩机（1）喷液口连接的经济器（16），输出端与该压缩机（1）输入端连接的分离器（17），与该压缩机（1）输出端连接的三通阀（3），通过管道与该三通阀（3）连接的热水加工装置，连接在三通阀（3）与热水加工装置之间的管道上的四通阀（2），分别与该四通阀（2）连接的蒸发器（19）和第二冷凝器（7），分别与该第二冷凝器（7）连接的循环泵（8）和环形单向阀组，分别与环形单向阀组和经济器（16）连接的储液罐（10），以及位置与蒸发器（19）相对应的风机（18）；所述分离器（17）与四通阀（2）连接，所述蒸发器（19）和经济器（16）分别与环形单向阀组连接；所述储液罐（10）与经济器（16）之间还设有电磁阀（12）。

2.根据权利要求1所述的一种空气源低温三联供热泵热水机组，其特征在于，所述储液罐（10）与经济器（16）之间还设有过滤器（11）；所述储液罐（10）还通过增温管道与压缩机（1）喷液口连接，并且该增温管道中还设有电子膨胀阀（14）；所述增温管道位于过滤器与经济器之间。

3.根据权利要求2所述的一种空气源低温三联供热泵热水机组，其特征在于，所述热水加工装置包括依次连接的保温水箱（5）、热水泵（6）和第一冷凝器（4）；所述第一冷凝器（4）与三通阀（3）连接，并且该第一冷凝器（4）还回连于保温水箱（5）；所述四通阀（2）连接在第一冷凝器（4）和三通阀（3）之间的管道上。

4.根据权利要求3所述的一种空气源低温三联供热泵热水机组，其特征在于，所述环形单向阀组包括通过管道依次连接的第一单向阀（91）、第二单向阀（92）、第四单向阀（94）和第三单向阀（93），所述第一单向阀（91）还与第三单向阀（93）连接；所述第二冷凝器（7）与设置在第一单向阀（91）和第四单向阀（94）之间的管道连接，所述经济器（16）与设置在第一单向阀（91）和第三单向阀（93）之间的管道连接，所述蒸发器（19）与设置在第三单向阀（93）和第四单向阀（94）之间的管道连接。

5.根据权利要求4所述的一种空气源低温三联供热泵热水机组，其特征在于，所述经济器（16）与环形单向阀组之间还设有第一热力膨胀阀（13），并且该经济器（16）与电磁阀（12）之间还设有第二热力膨胀阀（15）。

6.一种空气源低温三联供热泵热水机组的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）分别启动风机、循环泵和压缩机，并打开三通阀和四通阀使压缩机连通蒸发器，同时关闭电子膨胀阀和电磁阀；

（2）压缩机将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，并依次通过三通阀和四通阀后进入到蒸发器中，与由风机带入蒸发器中的室外高温空气进行热交换，形成气液混合态制冷剂；

（3）气液混合态制冷剂从蒸发器中流出，并经第四单向阀进入到储液罐进行气液分离； 

（4）分离后，液态制冷剂存储在储液罐中，气态制冷剂则进入到过滤器中进行过滤；

（5）过滤后的气态制冷剂通过经济器进入到第一热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂，并经第一单向阀进入到第二冷凝器中，与由循环泵泵入的空调管路中的水进行热交换，空调管路中的水温降低，并对环境进行制冷，同时该低温低压液态制冷剂形成低温低压气液混合态制冷剂；

（6）低温低压气液混合态制冷剂经四通阀进入到分离器中进行气液分离；

（7）分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器中，而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机中；

（8）依次循环步骤（1）～（7）。

7.一种空气源低温三联供热泵热水机组的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）分别启动风机、循环泵和压缩机，并打开三通阀和四通阀使压缩机连通第二冷凝器，同时打开电子膨胀阀和电磁阀；

（2）压缩机将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，并依次通过三通阀和四通阀后进入到第二冷凝器中，与由循环泵泵入的空调管路中的水进行热交换，空调管路中的水温升高，并对环境进行制热，同时该高温高压气态制冷剂形成高温高压气液混合态制冷剂；

（3）高温高压气液混合态制冷剂从第二冷凝器中流出，并经第二单向阀进入到储液罐进行气液分离； 

（4）分离后，液态制冷剂存储在储液罐中，气态制冷剂则进入到过滤器中进行过滤；

（5）过滤后的高温高压气态制冷剂分三路流动，其中，第一路高温高压气态制冷剂通过电子膨胀阀节流后形成低温低压气态制冷剂回到压缩机中；第二路高温高压气态制冷剂进入到第二热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂，并进入到经济器中；第三路高温高压气态制冷剂进入到经济器中，与第二路进来的低温低压液态制冷剂进行热交换；

（6）第二路进来的低温低压液态制冷剂形成低温低压气态制冷剂回到压缩机中，同时第三路进来的高温高压气态制冷剂形成常温高压气态制冷剂，并进入到第一热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂；

（7）低温低压液态制冷剂经第三单向阀进入到蒸发器中，与由风机带入蒸发器中的室外低温空气进行热交换，形成低温低压气液混合态制冷剂；

（8）低温低压气液混合态制冷剂经四通阀进入到分离器中进行气液分离；

（9）分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器中，而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机中；

（10）依次循环步骤（1）～（9）。

8.一种空气源低温三联供热泵热水机组的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）分别启动风机、热水泵和压缩机，并打开三通阀和四通阀使第一冷凝器分别与压缩机和第二冷凝器连通，同时打开电子膨胀阀和电磁阀；

（2）压缩机将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，并通过三通阀进入到第一冷凝器中，同时热水泵将保温水箱中的常温水泵入到第一冷凝器中，与高温高压气态制冷剂进行热交换，形成热水，高温高压气态制冷剂则形成气液混合态制冷剂；

（3）热水经第一冷凝器回到保温水箱中，同时气液混合态制冷剂依次经过四通阀、第二冷凝器、第二单向阀进入到储液罐中进行气液分离；

（4）分离后，液态制冷剂存储在储液罐中，气态制冷剂则进入到过滤器中进行过滤；

（5）过滤后的高温高压气态制冷剂分三路流动，其中，第一路高温高压气态制冷剂通过电子膨胀阀节流后形成低温低压气态制冷剂回到压缩机中；第二路高温高压气态制冷剂进入到第二热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂，并进入到经济器中；第三路高温高压气态制冷剂进入到经济器中，与第二路进来的低温低压液态制冷剂进行热交换；

（6）第二路进来的低温低压液态制冷剂形成低温低压气态制冷剂回到压缩机中，同时第三路进来的高温高压气态制冷剂形成常温高压气态制冷剂，并进入到第一热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂；

（7）低温低压液态制冷剂经第三单向阀进入到蒸发器中，与由风机带入蒸发器中的室外低温空气进行热交换，形成低温低压气液混合态制冷剂；

（8）低温低压气液混合态制冷剂经四通阀进入到分离器中进行气液分离；

（9）分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器中，而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机中；

（10）依次循环步骤（1）～（9）。

9.一种空气源低温三联供热泵热水机组的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）分别启动循环泵、热水泵和压缩机，并打开三通阀和四通阀使压缩机与蒸发器连通，同时关闭电子膨胀阀和电磁阀；

（2）压缩机将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，并通过三通阀进入到第一冷凝器中，同时热水泵将保温水箱中的常温水泵入到第一冷凝器中，与高温高压气态制冷剂进行热交换，形成热水，高温高压气态制冷剂则形成气液混合态制冷剂；

（3）热水经第一冷凝器回到保温水箱中，启动风机，同时气液混合态制冷剂依次经过三通阀、四通阀进入到蒸发器中，与由风机带入蒸发器中的室外低温空气进行热交换，形成低温低压气液混合态制冷剂；

（4）气液混合态制冷剂从蒸发器中流出，并经第四单向阀进入到储液罐进行气液分离；

（5）分离后，液态制冷剂存储在储液罐中，气态制冷剂则进入到过滤器中进行过滤；

（6）过滤后的气态制冷剂通过经济器进入到第一热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂，并经第一单向阀进入到第二冷凝器中，与由循环泵泵入的空调管路中的水进行热交换，空调管路中的水温降低，并对环境进行制冷，同时该低温低压液态制冷剂形成低温低压气液混合态制冷剂；

（7）低温低压气液混合态制冷剂经四通阀进入到分离器中进行气液分离；

（8）分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器中，而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机中；

（9）依次循环步骤（1）～（8）。

10.一种空气源低温三联供热泵热水机组的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）分别启动风机、循环泵、热水泵和压缩机，并打开三通阀和四通阀使第一冷凝器分别与压缩机和第二冷凝器连通，同时打开电子膨胀阀和电磁阀；

（2）压缩机将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，并通过三通阀进入到第一冷凝器中，同时热水泵将保温水箱中的常温水泵入到第一冷凝器中，与高温高压气态制冷剂进行热交换，形成热水，高温高压气态制冷剂则形成气液混合态制冷剂；

（3）热水经第一冷凝器回到保温水箱中，同时气液混合态制冷剂经四通阀进入到第二冷凝器中，与由循环泵泵入的空调管路中的水进行热交换，空调管路中的水温升高，并对环境进行制热，同时该高温高压气态制冷剂形成高温高压气液混合态制冷剂；

（4）高温高压气液混合态制冷剂从第二冷凝器中流出，并经第二单向阀进入到储液罐进行气液分离； 

（5）分离后，液态制冷剂存储在储液罐中，气态制冷剂则进入到过滤器中进行过滤；

（6）过滤后的高温高压气态制冷剂分三路流动，其中，第一路高温高压气态制冷剂通过电子膨胀阀节流后形成低温低压气态制冷剂回到压缩机中；第二路高温高压气态制冷剂进入到第二热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂，并进入到经济器中；第三路高温高压气态制冷剂进入到经济器中，与第二路进来的低温低压液态制冷剂进行热交换；

（7）第二路进来的低温低压液态制冷剂形成低温低压气态制冷剂回到压缩机中，同时第三路进来的高温高压气态制冷剂形成常温高压气态制冷剂，并进入到第一热力膨胀阀中进行节流，形成低温低压液态制冷剂；

（8）低温低压液态制冷剂经第三单向阀进入到蒸发器中，与由风机带入蒸发器中的室外低温空气进行热交换，形成低温低压气液混合态制冷剂；

（9）低温低压气液混合态制冷剂经四通阀进入到分离器中进行气液分离；

（10）分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器中，而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机中；

（11）依次循环步骤（1）～（10）。

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