CN105318599B - 冷热多功能热泵设备 - Google Patents

Abstract

一种冷热多功能热泵设备，包含压缩机、制热交换器、热排放热交换器、冷/热排放热交换器、制冷交换器、汇流器(collector)，冷媒循环管线。通过冷媒循环管线连接压缩机、制热交换器、热排放热交换器、冷/热排放热交换器、制冷交换器以及汇流器，而形成冷媒循环***。冷媒循环***提供供应热流冷媒回路、供应冷流冷媒回路、同时供应冷热流冷媒回路及除霜冷媒回路，其中除霜冷媒回路利用制热交换器作为除霜热源，且在冷媒最终返回压缩机前，冷媒可以选择经由分支回路流经热交换器以提高过热度来防止液压缩。

Description

冷热多功能热泵设备

技术领域

本发明涉及一种热泵设备，且特别涉及一种冷热多功能热泵设备。

背景技术

热泵制热设备是一种高效率且安全集热并转移热量的节能装置，可以把消耗的电力变为2-3倍的热能。热泵制热设备包含数种形式，例如气源式热泵、水源式热泵、地源式热泵及复合式热泵，可应用在家用冷暖空调、商业用中央式热泵空调主机和热泵冷热水主机。

气源式热泵以空气作为热源，通过压缩机输入功率将空气中的低温热能，转化为高温热能，来进行制热，例如将水或空气加热，以提供热水或暖气。气源式热泵也可将水或空气降温，以提供冰水或冷气，以进行制冷用途。此种类型热泵在冬季制热循环时，会随着外界温度下降而使得吸热能力减小，在较低外界温度(约5摄氏度以下)条件下长时间运转时，室外管排会有结霜产生，使热交换效果变差，从而必须经常除霜，这样不仅加热时间增加，也造成压缩机频繁的启动及停止，此为冷媒(refrigerant，制冷剂、冷冻剂，下文统称为冷媒)***设计时必须考虑运转时所面临的问题。

通常采用的除霜方式有：停机除霜、热气旁通除霜，逆循环除霜与电热除霜。以上除霜方法有除霜热源温度低或无热源而导致除霜时间长与除霜不完全、或是必须设置液气分离器来防止除霜运转时的液态冷媒回流至压缩机(即防止“液压缩，liquidcompression”)、或是必须额外设置电热器增加耗能等问题。

现有气源式热泵热水主机与冷热双效主机，经常采用热气旁通的方式来进行除霜，旁通的热气进入低温的蒸发器后会冷凝成液态冷媒，因此在蒸发器出口会是含有液态冷媒的饱和冷媒气体。为了防止液态冷媒回流至压缩机，在蒸发器出口与压缩机吸入口之间必须设置液气分离器，使冷媒在液气分离器内进行液气分离后，液态冷媒留存在液气分离器底部，分离后的气态冷媒再进入压缩机。

采用液气分离器在除霜时，经常会遇到以下的难题：

留存在液气分离器底部的液态冷媒，没有足够热源可以使之蒸发，仅能靠外界空气的热源使冷媒慢慢蒸发为气体，如果留存的液态冷媒过多与运转时间长，将使液气分离器外表面结霜，结果使热交换效果变差，液气分离器的冷媒更不容易蒸发；由于液气分离器没有足够的热源使冷媒蒸发，除霜运转时间根据液气分离器的大小而定。当液气分离器过小时，除霜运转的时间短，除霜可能不完全，且液态回流至压缩机的风险高。因此势必需要加大液气分离器的尺寸，以空间来换取除霜运转时间，使蒸发器的除霜能够完全。然而相对的，在液气分离器内留存的液态冷媒将增加，如此将遭遇上述的运转时间长，使液气分离器外表面结霜的问题。因此液气分离器的尺寸大小很难决定，通常仅能采用较安全的设计方式，尽可能设置较大的液气分离器，如此也增加了主机的体积与成本；留存在液气分离器底部的液态冷媒，必须考虑在冷媒蒸发过程中，会使无法蒸发的冷冻油残留在底部，因此必须设置回油装置使冷冻油回到压缩机，避免压缩机失油。

另外该两项现有技术在制冷运转时，各仅适用气冷或水冷的单一方式，以对高温高压的冷媒进行热排放。就仅使用水冷方式制冷以提供空调与冷却需求时，可以有效降低压缩机的吐出压力，也为***的冷凝压力降低，如此可以使***制冷效率(也为性能系数COP)提高，达到节省能源的效果。虽然以水冷方式可以提高***运转效率，然而当冷却水水温过低时，因为冷凝压力过低对***运转将产生不利的影响，一是因冷凝压力过低，膨胀阀前后的压差不足，因此使得经过膨胀阀的冷媒流量不足，造成蒸发压力过低，***因蒸发压力过低而跳机保护，无法正常运转；另外压缩机因冷凝压力过低，使得油压过低，压缩机轴承因此无法得到正常的润滑与冷却，超出压缩机容许的运转范围，必须停机保护。除了冷却水温过低将造成***无法正常运转之外，当冷却水的循环中断(缺水或冷却水循环泵故障时)，***无法得到正常的散热，制冷作用也将停止。相对的，仅使用气冷时，虽然COP比水冷方式低，但没有水冷方式的缺点。

发明内容

本发明提供一种冷热多功能热泵设备，其通过制热交换器来作为除霜热源并防止液压缩(liquid compression)，改善了除霜运转时的取热源，且不用在压缩机吸入口前设置液气分离器，因此有助于缩减整体设备的尺寸。

本发明提出一种冷热多功能热泵设备，其包括冷媒循环***。冷媒循环***包括冷媒循环管线、压缩机、制热交换器、热排放热交换器、冷/热排放热交换器、制冷交换器以及汇流器。冷媒循环管线有第一多通换向阀。压缩机具有吐出口以及吸入口，吐出口连接第一多通换向阀的第一端埠。制热交换器包括第一冷媒通路、第二冷媒通路以及热水通路，其中第一多通换向阀的第二端埠分别连接第一冷媒通路的一端以及第二冷媒通路的一端。热排放热交换器包括第三冷媒通路以及冷却水通路，其中第一冷媒通路的另一端连接第三冷媒通路的一端，且第二冷媒通路的另一端连接第三冷媒通路的另一端。冷/热排放热交换器包括第四冷媒通路以及风扇，其中第四冷媒通路分别连接第三冷媒通路的另一端以及第一多通换向阀的第四端埠。制冷交换器包括第五冷媒通路以及冰水通路，其中第五冷媒通路的一端连接第三冷媒通路的另一端。汇流器分别连接第一多通换向阀的第三端埠、第五冷媒通路的另一端以及吸入口。

本发明另外提出一种冷热多功能热泵设备，其包括冷媒循环***。冷媒循环***包括冷媒循环管线、压缩机、制热交换器、热排放交换器、冷/热排放热交换器、制冷交换器以及汇流器。冷媒循环管线具有第一多通换向阀以及第二多通换向阀。压缩机具有吐出口以及吸入口，其中吐出口连接第一多通换向阀的第一端埠，且吸入口连接第二多通换向阀的第一端埠。制热交换器包括第一冷媒通路、第二冷媒通路以及热水通路。第一多通换向阀的第二端埠连接第一冷媒通路的一端，而第二多通换向阀的第二端埠连接第二冷媒通路的一端，第二多通换向阀的第三端埠连接第二冷媒通路的另一端。热排放热交换器包括第三冷媒通路以及冷却水通路，其中第一冷媒通路的另一端连接第三冷媒通路的一端，第三冷媒通路的另一端分别连接第二冷媒通路的另一端、第四冷媒通路的一端与第五冷媒通路的一端。冷/热排放热交换器包括第四冷媒通路以及风扇，其中第四冷媒通路分别连接第三冷媒通路的另一端与第一多通换向阀的第四端埠。制冷交换器包括第五冷媒通路以及冰水通路，其中第五冷媒通路的一端连接第三冷媒通路的另一端。汇流器分别连接第一多通换向阀的第三端埠、第五冷媒通路的另一端以及第二多通换向阀的第四端埠。

综上所述，本发明的冷热多功能热泵设备，可以解决现有气源式热泵热水主机与冷热水双效主机在除霜运转时的取热方式，以及为了防止压缩机液态冷媒回流，必须在压缩机吸入口前设置大型液气分离器的问题，以热水热交换器作为制热交换器为例，本发明所能实现的功效为：利用热水热交换器的部分或全部热水，作为***除霜运转时的热源，使蒸发器进行除霜运转时，除霜速度快且除霜效果完全；利用热水热交换器的部分热水，作为回流至压缩机的冷媒过热度不足时的热源，以防止液压缩来保护压缩机；以及不用设置液气分离器就可以防止与排除压缩机发生液压缩，达到缩减主机的设置空间与尺寸的功效。

为让本发明的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图示做详细说明如下。

附图说明

图1为本发明第一实施例的冷热水双效主机的示意图；

图2为图1的冷热水双效主机只供应热水的***流程的简化示意图；

图3为图1的冷热水双效主机只供应冷水的***流程，以及同时供应冷热水的***流程的简化示意图。

图4为图1的冷热水双效主机只供应冷水的另一种***流程的简化示意图；

图5为图1的冷热水双效主机除霜运转的***流程的简化示意图；

图6为第二实施例的冷热水双效主机的示意图；

图7为图6的冷热水双效主机只供应热水的***流程的简化示意图；

图8为图6的冷热水双效主机只供应冷水的***流程，以及同时供应冷热水的***流程的简化示意图；

图9为图6的冷热水双效主机只供应冷水的另一种***流程的简化示意图；

图10为图6的冷热水双效主机除霜运转的***流程的简化示意图。

其中附图标记为：

6：第一四通阀；

6a：第一端埠；

6b：第二端埠；

6c：第三端埠；

6d：第四端埠；

7：第一膨胀阀；

8：第二膨胀阀；

9：第三膨胀阀；

10：第一电磁阀；

11：第二电磁阀；

12：第三电磁阀；

13：第四电磁阀；

14：第五电磁阀；

15：第六电磁阀；

16：第一单向阀；

17：第二单向阀；

18：第三单向阀；

19：第二四通阀；

19a：第一端埠；

19b：第二端埠：

19c：第三端埠；

19d：第四端埠；

100、100A：冷热水双效主机；

110：压缩机；

110a：吐出口；

110b：吸入口；

120：热水热交换器；

121：第一冷媒通路；

122：第二冷媒通路；

123：热水通路；

130：水冷式冷凝器；

131：第三冷媒通路；

132：冷却水通路；

140：空气侧热交换器；

141：第四冷媒通路；

142：风扇；

150：冰水器；

151：第五冷媒通路；

152：冰水通路；

160：汇流器；

A～O：管件。

具体实施方式

图1为本发明第一实施例的冷热水双效主机的示意图。请参考图1，在本实施例中，冷热多功能热泵设备例如是冷热水双效主机100，其主要由冷媒循环管线、压缩机110、热水热交换器120、水冷式冷凝器130、空气侧热交换器140、冰水器150以及汇流器160(collector)所构成。热水热交换器120为制热交换器，其包括第一冷媒通路121、第二冷媒通路122及热水通路123。热水热交换器120的第一冷媒通路121用于制作热水的***流程，且第二冷媒通路122用于除霜的***流程。水冷式冷凝器130作为冷凝器的热排放热交换器，其包括第三冷媒通路131以及冷却水通路132，以水冷方式使冷媒从第三冷媒通路131排热至冷却水通路132。

空气侧热交换器140可作为蒸发器或冷凝器的冷/热排放热交换器，其包括第四冷媒通路141以及风扇142。当空气侧热交换器140作为蒸发器时，流经过空气侧热交换器的冷媒对空气进行吸热，而当空气侧热交换器140作为冷凝器时，是通过冷媒对空气进行放热。冰水器150为制冷交换器，其包括第五冷媒通路151及冰水通路152。其中，冷媒循环管线包括第一多通换向阀以及管件A～N，管件A～N用以分别连接压缩机110、第一多通换向阀、热水热交换器120、水冷式冷凝器130、空气侧热交换器140、冰水器150及汇流器160，以使冷媒在这些元件中循环流动。

在热水热交换器120中，流经第一冷媒通路121的冷媒由气态转变成液态，从而提供热量给热水通路123，以制作热水，而流经第二冷媒通路122的冷媒可从热水通路123吸收热能，使其成为气态的高温冷媒。在冰水器150中，流经第五冷媒通路151的冷媒从冰水通路152吸收热能，从液态转变成气态，以制作冰水。须知热水通路123、冰水通路152也可作为其他类型的流体加热或冷却的热流通路、冷流通路，以使设备成为提供暖气或热水、与冷气或冰水的各种组合，例如热水与冷气、暖气与冰水等，以适用不同环境与使用需求。

热水热交换器120为板式热交换器，其也可为其他形式的热交换器。上述各个热交换器可根据工作流体的种类而选用不同的形式，例如冷媒对空气的翅片盘管式热交换器(翅片管式热交换器)，或冷媒对水的壳管式热交换器。基于空气侧热交换器140为具有风扇调速的翅片盘管式热交换器，故可配合风扇142来协助流经第四冷媒通路141的冷媒与空气进行热交换。

在冷媒循环管线的连接实施例中，冷热水双效主机100包含多个控制阀，此多个控制阀可包含第一四通阀6(也为第一多通换向阀)、第一膨胀阀7、第二膨胀阀8、第三膨胀阀9、第一电磁阀10、第二电磁阀11、第三电磁阀12、第四电磁阀13、第五电磁阀14、第六电磁阀15、第一单向阀16及第二单向阀17。这些控制阀以如图1所示的方式分别装设在管件A～N上。这些控制阀的作用为根据需要用于切换冷媒流向、阻断冷媒或调节冷媒流量与压力。

在此冷媒循环管线的连接实施例中，通过将管件A～N与这些元件连接，可形成冷媒循环***。进一步讲，管件A连接压缩机110的吐出口110a与第一四通阀6的第一端埠6a。管件B连接第一四通阀6的第二端埠6b与管件C管件D。管件C连接管件B与热水热交换器120的第一冷媒通路121。管件D连接管件B与热水热交换器120的第二冷媒通路122。管件E连接热水热交换器120的第一冷媒通路121与水冷式冷凝器130的第三冷媒通路131。管件F连接水冷式冷凝器130的第三冷媒通路131与管件G、管件H、管件I及管件J，而管件G连接热水交换器120的第二冷媒通路122与管件F。管件H连接空气侧热交换器140的第四冷媒通路141的一端与管件F。管件I连接管件F与管件H。管件J连接冰水器150的第五冷媒通路151的一端与管件F。管件K连接冰水器150的第五冷媒通路151的另一端与汇流器160。管件L连接空气侧热交换器140的第四冷媒通路141的另一端与第一四通阀6的第四端埠6d。管件M连接汇流器160与第一四通阀6的第三端埠6c。管件N连接汇流器160与压缩机110的吸入口110b。

由此，所形成的冷媒循环***提供了供应热流冷媒回路、供应冷流冷媒回路、同时供应冷热流冷媒回路及除霜冷媒回路。在冷媒循环***中，第一四通阀6可切换成第一端埠至第二端埠(6a-6b)与第三端埠至第四端埠(6c-6d)的通路或是第一端埠至第四端埠(6a-6d)与第二端埠至第三端埠(6b-6c)的通路，而使冷媒能有选择的流动于上述各冷媒回路中，且第三电磁阀12可在冰水器150停止运转时(冰水没有循环时)，阻斷冰水器150中的冷媒，避免冷媒压力降低，温度不至于降低至0摄氏度以下，防止冰水冻结导致冰水器150的管路破裂。关于这些冷媒回路的运转流程将进一步参照附图在稍后进行说明。通过控制阀的流向切换及开启/关闭，冷媒可有选择的在这些回路中流动，以用于提供热水和/或冷水，且在供应冷流冷媒回路中，可因运转需求，有选择的采用水冷或气冷模式。

以下将针对冷热水双效主机100的运转操作模式与***流程进一步说明。冷热水双效主机100可根据只供应热水的***流程、只供应冷水的***流程、同时供应冷水与热水的***流程及除霜的***流程，进行运转操作模式的切换，分别说明如下。

图2为图1的冷热水双效主机只供应热水的***流程的简化示意图。请参考图2，在此，水冷式冷凝器130的冷却水通路132内的冷却水停止流动，而空气侧热交换器140当做蒸发器使用，供应热流冷媒回路为：压缩机110-第一四通阀6(6a-6b)-第一电磁阀10-热水热交换器120的第一冷媒通路121-水冷式冷凝器130的第三冷媒通路131-第一单向阀16-第五电磁阀14-第二膨胀阀8-空气侧热交换器140的第四冷媒通路141-第一四通阀6(6d-6c)-汇流器160-压缩机110(如实线箭头所示)。简而言之，在冷热双效主机100只供应热水的过程中，冷媒仍会通过水冷式冷凝器130的第三冷媒通路131，但由于水冷式冷凝器130的冷却水通路132内的冷却水停止流动，因此通过第三冷媒通路131的冷媒并不会排热至冷却水通路132。如此，就不用额外设置其他管件或控制阀来分流热水热交换器120的第一冷媒通路121与水冷式冷凝器130的第三冷媒通路131，有助于简化整体设备的回路设计及降低制造成本。

在只供应冷水的***流程中，可通过由各控制阀的回路控制以形成两种供应冷流冷媒回路，使冷媒能选择在其中之一流动，也可以用水冷式冷凝器130或空气侧热交换器140来使高温高压的冷媒进行热排放，此两种模式间的切换根据环境需求而决定最佳的使用方式。

图3为图1的冷热水双效主机只提供冷水，或同时供应冷热水的***流程的简化示意图。请参考图3，在只供应冷水的运转时，水冷式冷凝器130作为冷凝器使用，以散发热能至冷却水来冷凝冷媒，而热水热交换器120的热水通路123停止循环。水冷式供应冷流冷媒回路(也为第一供应冷流冷媒回路)为：压缩机110-第一四通阀6(6a-6b)-第一电磁阀10-热水热交换器120的第一冷媒通路121-水冷式冷凝器130的第三冷媒通路131-第一单向阀16-第六电磁阀15-第三膨胀阀9-冰水器150的第五冷媒通路151-第三电磁阀12-汇流器160-压缩机110(如实线箭头所示)。简而言之，在冷热水双效主机100只供应冷水(且为第一供应冷流冷媒回路)的过程中，冷媒仍会通过热水热交换器120的第一冷媒通路121，由于热水热交换器120的热水通路123内的热水停止流动，因此冷媒在流经第三冷媒通路131时才会排热至冷却水通路132而从气态转变成液态。如此，就不用额外设置其他管件或控制阀来分流热水热交换器120的第一冷媒通路121与水冷式冷凝器130的第三冷媒通路131，有助于简化整体设备的回路设计及降低制造成本。

图4为图1的冷热水双效主机只供应冷水的另一种***流程的简化示意图。请参考图4，在此，空气侧热交换器140作为冷凝器使用，气冷式供应冷流冷媒回路(也为第二供应冷流冷媒回路)为：压缩机110-第一四通阀6(6a-6d)-空气侧热交换器140的第四冷媒通路141-第二单向阀17-第六电磁阀15-第三膨胀阀9-冰水器150的第五冷媒通路151-第三电磁阀12-汇流器160-压缩机110(如实线箭头所示)。

图3的另一种运转流程为图1的冷热水双效主机同时供应冷热水的***流程简化示意图。请参考图3，当热水负载与冰水负载同时存在时，冷媒循环***提供了同时供应冷热流冷媒回路，水冷式冷凝器130的冷却水通路131内的冷却水可以选择强制流动或停止流动。当冷却水通路131内的冷却水强制流动时，***运转为部分热回收的功能，当冷却水通路131内的冷却水停止流动时，***运转为全量热回收的功能。无论冷却水通路131内的冷却水流动与否，同时供应冷热流冷媒回路为：压缩机110-第一四通阀6(6a-6b)-第一电磁阀10-热水热交换器120的第一冷媒通路121-水冷式冷凝器130的第三冷媒通路131-第一单向阀16-第六电磁阀15-第三膨胀阀9-冰水器150的第五冷媒通路151-第三电磁阀12-汇流器160-压缩机110(如实线箭头所示)。

在此同时供应冷热水的运转模式中，当冰水温度到达要求，而仍有热水负载需求时，***可以切换成如上述图2说明及图示的只供应热水***流程或停机。当热水温度到达要求，而仍有冰水负载需求时，***可以切换成只供应冷水***流程或停机，其中只供应冷水***流程可以是水冷式供应冷流冷媒回路或气冷式供应冷流冷媒回路，即如上述说明及图3、4的只供应冷水运转流程所示。

图5为图1的冷热水双效主机除霜运转的***流程的简化示意图。请参考图5，使用热水热交换器120的热水通路123对流经第二冷媒通路122的冷媒加热，以对空气侧热交换器140的热交换翅片及管排进行除霜，除霜冷媒回路为：压缩机110-第一四通阀6(6a-6d)-空气侧热交换器140的第四冷媒通路141-第二单向阀17-第四电磁阀13-第一膨胀阀7-热水热交换器120的第二冷媒通路122-第二电磁阀11-第一四通阀6(6b-6c)-汇流器160-压缩机110(如实线箭头所示)。

以下将针对第二实施例的冷热水双效主机进行说明，且主要针对第二实施例与第一实施例不同之处进行详细说明。具体来讲，第二实施例的冷热水双效主机100A所使用的元件及这些元件之间的连接关系基本上与第一实施例类似，故各元件使用相同的名称及编号，以方便更清楚及简要的说明。

图6为第二实施例的冷热水双效主机的示意图。请参考图6，在本实施例中，冷热水双效主机100A与第一实施例的冷热水双效主机100之间的主要不同之处在于，在冷媒流回压缩机110之前，提供一分支回路，通过第二四通阀19(也为第二多通换向阀)的切换，使得冷媒可以选择直接流回压缩机110或是经热水热交换器120的第二冷媒通路122再流回压缩机110。具体的讲，第二四通阀19可以切换成第一端埠至第二端埠(19a-19b)与第三端埠至第四端埠(19c-19d)的通路或是第一端埠至第四端埠(19a-19d)与第二端埠至第三端埠(19b-19c)的通路。

在冷媒循环管线的连接实施例中，多个控制阀可以包含第一四通阀6(也为第一多通换向阀)、第一膨胀阀7、第二膨胀阀8、第三膨胀阀9、第一电磁阀10、第二电磁阀11、第三电磁阀12、第四电磁阀13、第五电磁阀14、第一单向阀16、第二单向阀17、第三单向阀18及第二四通阀19(也为第二多通换向阀)。这些控制阀以如图6所示的方式分别装设在管件A～O上。

在此冷媒循环管线的连接实施例中，通过将管件A～O与其他各元件连接，可形成第二实施例的冷媒循环***。进一步讲，管件A连接压缩机110的吐出口110a与第一四通阀6的第一端埠6a。管件B连接第一四通阀6的第二端埠6b与热水热交换器120的第一冷媒通路121。管件C连接热水热交换器120的第一冷媒通路121与水冷式冷凝器130的第三冷媒通路131。管件D连接水冷式冷凝器130的第三冷媒通路131与管件E、管件F、管件G及管件H。管件E连接热水热交换器120的第二冷媒通路122的另一端与管件D及管件N。管件F连接空气侧热交换器140的第四冷媒通路141的一端与管件D。管件G连接管件D与管件F。管件H连接冰水器150的第五冷媒通路151的一端与管件D。管件I连接空气侧热交换器140的第四冷媒通路141的另一端与第一四通阀6的第四端埠6d。管件J连接冰水器150的第五冷媒通路151的另一端与汇流器160。管件K连接第一四通阀6的第三端埠6c与汇流器160。管件L连接汇流器160与第二四通阀19的第四端埠19d。管件M连接热水热交换器120的第二冷媒通路122的一端与第二四通阀19的第二端埠19b。管件N连接管件E与第二四通阀19的第三端埠19c。管件O连接第二四通阀19的第一端埠19a与压缩机110的吸入口110b。

因此，所形成的冷媒循环***提供了供应热流冷媒回路、水冷式及气冷式供应冷流冷媒回路、同时供应冷热流冷媒回路及除霜冷媒回路，通过上述控制阀的配置，冷媒可以选择在这些回路中流动，以用于提供热水和/或冷水，并且通过液态冷媒检测模组将液态冷媒导向分支回路，加热成气态冷媒，而避免液压缩的发生。其中，第二实施例的各个冷媒回路在无液压缩情况的***流程与第一实施例类似，在此不再重复说明，以下仅针对防止液压缩的流程进行说明。

在冷热水双效主机100A中，在冷媒离开汇流器160且在进入第二四通阀19之前，管件L上设有液态冷媒检测模组，在本实施例中，前述液态冷媒检测模组包括压力检测器P及温度感应器T。压力检测器P可用来检测流出汇流器160的冷媒的压力值，温度感应器T则可用来检测冷媒的温度值。根据压力检测器P所检测的压力值计算冷媒的饱和温度值，与温度感应器T所检测到的温度值做比较，以计算冷媒的过热度，判断即将回流至压缩机110的冷媒是否有过热度不足的情形。当过热度低于设定值时(也为过热度不足)，代表有液态冷媒的存在，此时会有液态冷媒回流至压缩机(以下称液压缩)的情形发生。为避免液压缩，必须将冷媒导入分支回路，也为经由第二四通阀19与管件N，以流经热水热交换器120的第二冷媒通路122，来与热水通路123进行热交换，提高其过热度，而使冷媒以气态回流至压缩机110，避免损坏压缩机。液态冷媒检测模组也可以由其他可测得液态冷媒存在的合适方式来实现。

图7为图6的冷热水双效主机只供应热水的***流程的简化示意图。请参考图7，在此，水冷式冷凝器130的冷却水通路132内的冷却水停止流动，而空气侧热交换器140当做蒸发器使用，供应热流冷媒回路为：压缩机110-第一四通阀6(6a-6b)-第一电磁阀10-热水热交换器120的第一冷媒通路121-水冷式冷凝器130的第三冷媒通路131-第一单向阀16-第四电磁阀13-第二膨胀阀8-空气侧热交换器140的第四冷媒通路141-第一四通阀6(6d-6c)-汇流器160-第二四通阀19(19d-19c)-第三单向阀18-热水热交换器120的第二冷媒通路122-第二四通阀19(19b-19a)-压缩机110(如实线箭头所示)。

图8为图6的冷热水双效主机只供应冷水，或同时供应冷热水的***流程的简化示意图。请参考图8，在只供应冷水的运转时，水冷式冷凝器130的冷却水通路132内的冷却水流动。水冷式供应冷流冷媒回路(也为第一供应冷流冷媒回路)为：压缩机110-第一四通阀6(6a-6b)-第一电磁阀10-热水热交换器120的第一冷媒通路121-水冷式冷凝器130的第三冷媒通路131-第一单向阀16-第五电磁阀14-第三膨胀阀9-冰水器150的第五冷媒通路151-汇流器160-第二四通阀19(19d-19c)-第三单向阀18-热水热交换器120的第二冷媒通路122-第二四通阀19(19b-19a)-压缩机110(如实线箭头所示)。

图9为图6的冷热水双效主机只供应冷水的另一种***流程的简化示意图。请参考图9，在此，空气侧热交换器140作为冷凝器使用，气冷式供应冷流冷媒回路(也为第二供应冷流冷媒回路)为：压缩机110-第一四通阀6(6a-6d)-空气侧热交换器140的第四冷媒通路141-第二单向阀17-第五电磁阀14-第三膨胀阀9-冰水器150的第五冷媒通路151-第二电磁阀11-汇流器160-第二四通阀19(19d-19c)-第三单向阀18-热水热交换器120的第二冷媒通路122-第二四通阀19(19b-19a)-压缩机110(如实线箭头所示)。

图8的另一运转流程为图6的冷热水双效主机同时供应冷热水的***流程的简化示意图。请参考图8，当热水负载与冷水负载同时存在时，冷媒循环***提供了同时供应冷热流冷媒回路，水冷式冷凝器130的冷却水通路131内的冷却水可以选择强制流动或停止流动。当冷却水通路131内的冷却水强制流动时，***运转为部分热回收的功能，当冷却水通路131内的冷却水停止流动时，***运转为全量热回收的功能。无论冷却水通路131内的冷却水流动与否，同时供应冷热流冷媒回路为：压缩机110-第一四通阀6(6a-6b)-第一电磁阀10-热水热交换器120的第一冷媒通路121-水冷式冷凝器130的第三冷媒通路131-第一单向阀16-第五电磁阀14-第三膨胀阀9-冰水器150的第五冷媒通路151-汇流器160-第二四通阀19(19d-19c)-第三单向阀18-热水热交换器120的第二冷媒通路122-第二四通阀19(19b-19a)-压缩机110(如实线箭头所示)。

图10为图6的冷热水双效主机除霜运转的***流程的简化示意图。请参考图10，使用热水热交换器120的热水通路123对流经第二冷媒通路122的冷媒加热，以对空气侧热交换器140的热交换翅片及管排进行除霜，除霜冷媒回路为：压缩机110-第一四通阀6(6a-6d)-空气侧热交换器140的第四冷媒通路141-第二单向阀17-第三电磁阀12-第一膨胀阀7-热水热交换器120的第二冷媒通路122-第二四通阀19(19b-19a)-压缩机110(如实线箭头所示)。

综上所述，本发明的冷热多功能热泵设备，可以解决现有气源式热泵热水主机与冷热水双效主机在除霜运转时的取热方式，以及为了防止压缩机液态冷媒回流，必须在压缩机吸入口前设置大型液气分离器的问题，以热水热交换器作为制热交换器为例，本发明所能实现的功效为：利用热水热交换器的部分或全部热水，作为***除霜运转时的热源，使蒸发器进行除霜运转时，除霜速度快且除霜效果完全；利用热水热交换器的部分热水，作为回流至压缩机的冷媒过热度不足时的热源，以防止液压缩来保护压缩机；以及不设置液气分离器就可以防止与排除压缩机发生液压缩，达到缩减主机的设置空间尺寸的效果。

本发明还可有其他多种实施例，在不脱离本发明的精神和范围内，任何本领域的技术人员，可以在本发明的基础上做一些完善和更改，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种冷热多功能热泵设备，其特征在于，包括：

冷媒循环***，包括：

冷媒循环管线，具有第一多通换向阀；

压缩机，具有吐出口以及吸入口，该吐出口连接该第一多通换向阀的第一端埠；

制热交换器，包括第一冷媒通路、第二冷媒通路以及热水通路，该第一多通换向阀的第二端埠分别连接该第一冷媒通路的一端以及该第二冷媒通路的一端；

热排放热交换器，包括第三冷媒通路以及冷却水通路，其中该第一冷媒通路的另一端连接该第三冷媒通路的一端，且该第二冷媒通路的另一端连接该第三冷媒通路的另一端；

冷/热排放热交换器，包括第四冷媒通路以及风扇，该第四冷媒通路分别连接该第三冷媒通路的另一端以及该第一多通换向阀的一第四端埠；

制冷交换器，包括第五冷媒通路以及冰水通路，该第五冷媒通路的一端连接该第三冷媒通路的另一端；以及

汇流器，分别连接该第一多通换向阀的第三端埠、该第五冷媒通路的另一端以及该吸入口。

2.如权利要求1所述的冷热多功能热泵设备，其特征在于，该冷媒循环管线还包括：

多个管件，分别连接该压缩机、该第一多通换向阀、该制热交换器、该热排放热交换器、该冷/热排放热交换器、该制冷交换器及该汇流器，该冷媒循环***提供供应热流冷媒回路、供应冷流冷媒回路、同时供应冷热流冷媒回路以及除霜冷媒回路；

其中，该供应热流冷媒回路中的冷媒依顺序流经该压缩机、该第一多通换向阀、该制热交换器、该热排放热交换器、该冷/热排放热交换器、该第一多通换向阀及该汇流器，再回到该压缩机；

该供应冷流冷媒回路包括第一供应冷流冷媒回路以及第二供应冷流冷媒回路，以供选择其中之一进行使用，该第一供应冷流冷媒回路中的冷媒依顺序流经该压缩机、该第一多通换向阀、该制热交换器、该热排放热交换器、该制冷交换器及该汇流器，再回到该压缩机，而该第二供应冷流冷媒回路中的冷媒依顺序流经该压缩机、该第一多通换向阀、该冷/热排放热交换器、该制冷交换器及该汇流器，再回到该压缩机；

该同时供应冷热流冷媒回路中的冷媒依顺序流经该压缩机、该第一多通换向阀、该制热交换器、该热排放热交换器、该制冷交换器及该汇流器，再回到该压缩机；

该除霜冷媒回路中的冷媒依顺序流经该压缩机、该第一多通换向阀、该冷/热排放热交换器、该制热交换器、该第一多通换向阀及该汇流器，再回到该压缩机。

3.如权利要求2所述的冷热多功能热泵设备，其特征在于，还包括：

至少一控制阀，设置在任一这些该管件，该控制阀用于切换冷媒流向、阻断冷媒和/或调解冷媒流量与压力，以使冷媒有选择的在该冷媒循环***中流动。

4.如权利要求3所述的冷热多功能热泵设备，其特征在于，该控制阀为电磁阀或膨胀阀。

5.如权利要求3所述的冷热多功能热泵设备，其特征在于，该控制阀包含设置在冷媒离开该制冷交换器的该第五冷媒通路的另一端的一控制阀，其用于阻断冷媒以避免该制冷交换器冻结损坏。

6.如权利要求1所述的冷热多功能热泵设备，其特征在于，该热排放热交换器为水冷式热交换器，且该冷/热排放热交换器为气冷式热交换器。

7.一种冷热多功能热泵设备，其特征在于，包括：

冷媒循环***，包括：

冷媒循环管线，具有第一多通换向阀以及第二多通换向阀；

压缩机，具有吐出口以及吸入口，该吐出口连接该第一多通换向阀的第一端埠，且该吸入口连接该第二多通换向阀的第一端埠；

制热交换器，包括第一冷媒通路、第二冷媒通路以及热水通路，该第一多通换向阀的第二端埠连接该第一冷媒通路的一端，而该第二多通换向阀的第二端埠连接该第二冷媒通路的一端，该第二多通换向阀的第三端埠连接该第二冷媒通路的另一端；

热排放热交换器，包括第三冷媒通路以及冷却水通路，其中该第一冷媒通路的另一端连接该第三冷媒通路的一端，该第二冷媒通路的另一端连接该第三冷媒通路的另一端；

冷/热排放热交换器，包括第四冷媒通路以及风扇，该第四冷媒通路分别连接该第三冷媒通路的另一端与该第一多通换向阀的一第四端埠；

制冷交换器，包括第五冷媒通路以及冰水通路，该第五冷媒通路的一端连接该第三冷媒通路的另一端；以及

汇流器，分别连接该第一多通换向阀的第三端埠、该第五冷媒通路的另一端以及该第二多通换向阀的第四端埠。

8.如权利要求7所述的冷热多功能热泵设备，其特征在于，该冷媒循环管线还包括：

多个管件，分别连接该压缩机、该第一多通换向阀、该制热交换器、该热排放热交换器、该冷/热排放热交换器、该制冷交换器、该第二多通换向阀及该汇流器，该冷媒循环***提供供应热流冷媒回路、供应冷流冷媒回路、同时供应冷热流冷媒回路、除霜冷媒回路以及分支回路；

其中，该供应热流冷媒回路中的冷媒依顺序流经该压缩机、该第一多通换向阀、该制热交换器、该热排放热交换器、该冷/热排放热交换器、该第一多通换向阀、该汇流器及该第二多通换向阀，再回到该压缩机；

该供应冷流冷媒回路包括第一供应冷流冷媒回路以及第二供应冷流冷媒回路，以供选择其中之一进行使用，该第一供应冷流冷媒回路中的冷媒依顺序流经该压缩机、该第一多通换向阀、该制热交换器、该热排放热交换器、该制冷交换器、该汇流器及该第二多通换向阀，再回到该压缩机，而该第二供应冷流冷媒回路中的冷媒依顺序流经该压缩机、该第一多通换向阀、该冷/热排放热交换器、该制冷交换器、该汇流器及该第二多通换向阀，再回到该压缩机；

该同时供应冷热流冷媒回路中的冷媒依序流经该压缩机、该第一多通换向阀、该制热交换器、该热排放热交换器、该制冷交换器、该汇流器及该第二多通换向阀，再回到该压缩机；

该除霜冷媒回路中的冷媒依顺序流经该压缩机、该第一多通换向阀、该冷/热排放热交换器、该制热交换器及该第二多通换向阀，再回到该压缩机；

该分支回路经由该第二多通换向阀至少连接该供应热流冷媒回路、该供应冷流冷媒回路以及该同时供应冷热流冷媒回路中的一个，且该供应热流冷媒回路、该供应冷流冷媒回路或该同时供应冷热流冷媒回路中的冷媒由该第二多通换向阀进入该分支回路，并且流经该制热交换器的该第二冷媒通路，再回到该第二多通换向阀。

9.如权利要求8所述的冷热多功能热泵设备，其特征在于，还包括：

至少一控制阀，设置在任一这些该管件，该控制阀用于切换冷媒流向、阻断冷媒和/或调节冷媒流量与压力，以使冷媒有选择的在该冷媒循环***中流动。

10.如权利要求9所述的冷热多功能热泵设备，其特征在于，该控制阀为电磁阀或膨胀阀。

11.如权利要求9所述的冷热多功能热泵设备，其特征在于，该控制阀包含设置在冷媒离开该制冷交换器的该第五冷媒通路的另一端的一控制阀，其用于阻断冷媒以避免该制冷交换器冻结损坏。

12.如权利要求8所述的冷热多功能热泵设备，其特征在于，还包括：

设置于该分支回路前的液态冷媒检测模组，以判断是否存在液态的冷媒并将液态的冷媒导入该分支回路，该液态冷媒检测模组位于该汇流器与该第二多通换向阀的该第四端埠之间，并包括压力检测器及温度感应器，通过该压力检测器及该温度感应器分别测量冷媒的压力值及温度值，以计算冷媒的过热度，以判断冷媒是否含有液态冷媒。

13.如权利要求7所述的冷热多功能热泵设备，其特征在于，该热排放热交换器为水冷式热交换器，且该冷/热排放热交换器为气冷式热交换器。