CN108758782A - 一种可回收余热的三联供热泵*** - Google Patents

一种可回收余热的三联供热泵*** Download PDF

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张海华
李施明
王继泉
罗哲
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Abstract

本发明公开了一种可回收余热的三联供热泵***，包括室外主机、生活热水箱和用户末端，所述室外主机包括压缩机、四通阀、第一电磁阀、第二电磁阀、翅片换热器、第一换热器、单向阀桥路、储液器、第二换热器和气分；所述生活热水箱包括箱体，所述箱体上设有控制器面板，所述箱体内设有第三换热器、第一水路电磁阀、第二水路电磁阀和生活水泵；所述用户末端包括循环水泵和末端设备。本发明可以满足一年四季的空调和热水需求，同时在热水‑制冷模式下可实现冷凝余热回收，节能性好。

Description

一种可回收余热的三联供热泵***
技术领域
本发明本发明属于热泵***领域，具体涉及一种可回收余热的三联供热泵***。
背景技术
随着国内经济的发展，各种能源大量消耗，其中建筑能耗约占总能耗的1/2，而空调能耗约占建筑能耗的2/3，能源大量消耗促使人们积极寻求高效、环保的能源利用方式。常规空调热泵和空气能热水器虽然节能，但是使用起来具有一定的局限性。具体表现在：空调夏季、冬季用来制冷和取暖，春秋季节闲置，设备资源浪费；空气能热水器虽然四季都可使用，但只能制热水，功能太少。日常生活中，空调和空气能设备往往需要同时安装才能满足对房间冷、暖和热水的需求。
针对上述问题，三联供热泵机组具备制冷、供暖、供热水三种功能，适用于家庭、酒店、医院、学校、会所等既需要制冷、供暖又需要生活热水的场所，既节约初投资又降低运行费用。然而，现有的三联供热泵***流程复杂，逻辑控制不成熟，功能切换时，电器件动作频繁，容易造成***运行不稳定和机组寿命降低。
目前主流的三联供热泵机组技术有3种。
第1种技术在压缩机和四通阀之间的排气管上串联一个生活用水换热器，通过回收排气时高温高压的制冷剂显热来加热生活用水。这种技术缺点是排气通过换热器时除了被回收显热，也有可能回收部分潜热，造成制冷剂部分被冷凝成液态，再进入四通阀，容易使四通阀受到损坏或换向不良。
第2种技术采用两个四通阀进行频繁切换制冷剂流向来控制三联供模式转换。这种技术缺点是***管路复杂，逻辑控制复杂，四通阀切换频繁，产品性能不稳定。
第3种技术是与室外翅片换热器并联一个生活用换热器，通过切换电磁阀控制制冷剂是否流经并联换热器，冬季时制取热水和采暖时，电磁阀需要不断开关，在采暖换热器和生活热水换热器之间切换，影响***寿命。
为了解决三联供热泵***控制逻辑复杂、阀件频繁切换，排气带液，运行不稳定、使用寿命短等缺陷，有必要开发一种可回收余热的三联供热泵***。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种可回收余热的三联供热泵***。
实现本发明目的的技术方案是：一种可回收余热的三联供热泵***，包括室外主机、生活热水箱和用户末端，所述室外主机包括压缩机、四通阀、第一电磁阀、第二电磁阀、翅片换热器、第一换热器、单向阀桥路、储液器、第二换热器和气分；所述生活热水箱包括箱体，所述箱体上设有控制器面板，所述箱体内设有第三换热器、第一水路电磁阀、第二水路电磁阀和生活水泵；所述用户末端包括循环水泵和末端设备；所述压缩机的出口连通所述四通阀的端口D，所述四通阀的端口C分别连通第一电磁阀和第二电磁阀的入口，所述第一电磁阀的出口连通翅片换热器，所述第二电磁阀的出口连通第一换热器，所述翅片换热器、第一换热器分别依次连通单向阀桥路、储液器、和第二换热器，所述第二换热器的出口连通所述四通阀的端口E，所述气分的两端分别与所述压缩机和四通阀的端口S连通；所述第一换热器与所述第二水路电磁阀连通，所述第二换热器与所述第三换热器连通，所述第三换热器的一端依次连通第一水路电磁阀、生活水泵，所述第三换热器的另一端依次连接末端设备和循环水泵。
进一步地，所述循环水泵与末端设备连接的管路中设有膨胀罐，平衡循环管路中水压，随着环境温度改变维持动态平衡。
进一步地，所述翅片换热器和第一换热器之间设有卸荷阀，当对生活热水加热时间和加热水量要求不高的情况下，第一换热器选型可以小一些，节约投资成本；当第一换热器内制冷剂压力过高时，制冷剂会通过卸荷阀部分卸载到翅片换热器，从而保证***稳定运行，通过改变第一换热器的大小，可以回收0-100％范围内的冷凝余热。
进一步地，所述储液器的出液口上设置有电子膨胀阀，用于节流降压。
进一步地，所述末端设备为暖气片或风盘或地暖。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
1、本发明具有单独制冷模式、热水-制冷模式、单独制热模式、热水-制热模式、单独热水共5种模式，可以满足一年四季的空调和热水需求。
2、本发明在热水-制冷模式下通过选择第一换热器的大小可实现0-100％范围内任一比例的余热回收，节能性好。
3、本发明在冬季单独热水、热水-制热模式下，采用生活热水二次换热方式，***阀件、制冷剂流向不用频换切换，***运行简单、可靠。
4、本发明的采用集成式循环水箱，换热效率高，不易泄漏，制冷剂污染生活用水的风险小，安全、健康。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1本发明的结构示意图。
图中：1、压缩机，2、四通阀，3、第一电磁阀，4、卸荷阀，5、第二电磁阀，6、翅片换热器，7、第一换热器，8、单向阀桥路，9、储液器，10、电子膨胀阀，11、第二换热器，12、气分，13、第三换热器，14、第一水路电磁阀，15、第二水路电磁阀，16、生活水泵，17、控制器面板，18、箱体，19、膨胀罐，20、循环水泵，21、末端设备。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示的一种可回收余热的三联供热泵***，包括室外主机I、生活热水箱Ⅱ和用户末端III，所述室外主机包括压缩机1、四通阀2、第一电磁阀3、第二电磁阀5、翅片换热器6、第一换热器7、单向阀桥路8、储液器9、第二换热器11和气分12；所述生活热水箱包括箱体18，所述箱体18上设有控制器面板17，所述箱体18内设有第三换热器13、第一水路电磁阀14、第二水路电磁阀15和生活水泵16；所述用户末端包括循环水泵20和末端设备21；所述压缩机1的出口连通所述四通阀2的端口D，所述四通阀2的端口C分别连通第一电磁阀3和第二电磁阀5的入口，所述第一电磁阀3的出口连通翅片换热器6，所述第二电磁阀5的出口连通第一换热器7，所述翅片换热器6、第一换热器7分别依次连通单向阀桥路8、储液器9和第二换热器11，所述第二换热器11的出口连通所述四通阀2的端口E，所述气分12的两端分别与所述压缩机1和四通阀2的端口S连通；所述第一换热器7与所述第二水路电磁阀15连通，所述第二换热器11与所述第三换热器13连通，所述第三换热器13的一端依次连通第一水路电磁阀14、生活水泵16，所述第三换热器13的另一端依次连接末端设备21和循环水泵20。
所述循环水泵20与末端设备21连接的管路中设有膨胀罐19，平衡循环管路中水压，随着环境温度改变维持动态平衡。
所述翅片换热器6和第一换热器7之间设有卸荷阀4，当对生活热水加热时间和加热水量要求不高的情况下，第一换热器选型可以小一些，节约投资成本；当第一换热器内制冷剂压力过高时，制冷剂会通过卸荷阀部分卸载到翅片换热器，从而保证***稳定运行，通过改变第一换热器的大小，可以回收0-100％范围内的冷凝余热。
所述储液器9的出液口上设置有电子膨胀阀10，用于节流降压。
具体地，所述末端设备21为暖气片或风盘或地暖。
本发明具有如下工作模式：单独制冷模式、热水-制冷模式、单独制热模式、热水-制热模式、单独热水共5种模式，可以满足一年四季的空调和热水需求。此外，在热水-制冷模式下可实现冷凝余热回收，节能性好。
本发明各种模式下的详细工作原理如下：
单独制冷模式：从压缩机1排出的高温高压制冷剂进入四通阀2的D管，从C管流出，经过第一电磁阀3(第二电磁阀5关闭)，进入翅片换热器6冷凝放热，被风冷却后的制冷剂经过单向阀桥路8进入储液器9，流出经电子膨胀阀10节流为低压的气液混合物，进入第二换热器11进行蒸发吸收水的热量，变成气态制冷剂，经四通阀2的E、S管进入气分12，最后进入压缩机1的吸气管，完成一个循环。循环周而复始，不断地从水中吸收热量，向室外环境放出热量。
在室外主机I启动前，用户末端III中循环水泵20启动，使水循环经过第二换热器11、末端设备21，水在第二换热器11中被制冷剂蒸发吸收热量，温度降低，进入末端设备21从房间空气中吸收热量，水温升高，降低房间温度，循环水泵20不断循环，水不断被放热和吸热，达到室内房间制冷的目的。生活热水箱II中的生活水泵16不工作。
热水-制冷模式：从压缩机1排出的高温高压制冷剂进入四通阀2的D管，从C管流出，经过第二电磁阀5(第一电磁阀3关闭)，进入第一换热器7冷凝放热给生活水箱内的水，被冷却后的制冷剂经过单向阀桥路8进入储液器9，流出经电子膨胀阀10节流为低压的气液混合物，进入第二换热器11进行蒸发吸收水的热量，变成气态制冷剂，经四通阀2的E、S管进入气分12，最后进入压缩机1的吸气管，完成一个循环。循环周而复始，不断地从水中吸收热量，向生活用水放出热量，提升水箱内热水温度。达到冷凝余热回收的同时进行制冷运行，提高了***的经济性。
在室外主机I启动前，用户末端III中循环水泵20启动，使水循环经过第二换热器11、末端设备21，水第二换热器11中被制冷剂蒸发吸收热量，温度降低，进入末端设备21从房间空气中吸收热量，水温升高，降低房间温度，循环水泵20不断循环，水不断放热和吸热，达到室内房间制冷的目的。
在室外主机I启动前，生活热水箱II中的生活水泵16启动，第一水路电磁阀14关闭，第二电磁阀15打开，使水箱内的生活用水经过第一换热器7不断循环吸热升温。当水箱内水升温到设定温度后，第一电磁阀3打开，第二电磁阀5关闭，生活水泵16停止，进入制冷模式。水箱内水温下降到设定值时，生活水泵16开启，第一电磁阀3关闭，第二电磁阀5打开，重新对水进行加热。
单独制热模式：从压缩机1排出的高温高压制冷剂进入四通阀2的D管，从E管流出，进入第二换热器11冷凝放热，被水冷却后的制冷剂经过单向阀桥路8进入储液器9，流出经电子膨胀阀10节流为低压的气液混合物，进入翅片换热器6进行蒸发，吸收室外空气的热量，变成气态制冷剂。第一电磁阀3打开，第二电磁阀5关闭，制冷剂经第一电磁阀3、四通阀2的C、S管进入气分12，最后进入压缩机1的吸气管，完成一个循环。循环周而复始，不断地从空气中吸收热量，向水放出热量。
在室外主机I启动前，用户末端III中循环水泵20启动，使水循环经过第二换热器11、末端设备21，水在第二换热器11中吸收制冷剂的热量，温度升高，进入末端设备21，向房间空气中放出热量，升高房间温度，水温降低，循环水泵20不断循环，水不断吸热和放热，达到室内房间制热的目的。生活热水箱II中的生活水泵16不工作。
热水-制热模式：从压缩机1排出的高温高压制冷剂进入四通阀2的D管，从E管流出，进入第二换热器11冷凝放热，被水冷却后的制冷剂经过单向阀桥路8进入储液器9，流出经电子膨胀阀10节流为低压的气液混合物，进入翅片换热器6进行蒸发，吸收室外空气的热量，变成气态制冷剂。第一电磁阀3打开，第二电磁阀5关闭，制冷剂经第一电磁阀3、四通阀2的C、S管进入气分12，最后进入压缩机1的吸气管，完成一个循环。循环周而复始，不断地从空气中吸收热量，向水放出热量。
在室外主机I启动前，用户末端III中循环水泵20启动，使水循环经过第二换热器11、第三换热器13、末端设备21。生活热水箱II中的第一水路电磁阀14打开，第二水路电磁阀15关闭，生活水泵16启动，水箱中的生活用水循环起来。采暖循环水在第二换热器11中吸收制冷剂的热量，温度升高，进入第三换热器13向生活用水进行放热，提高生活用水温度，再流经末端设备21，在水箱内生活用水达到设定温度之前，可通过控制程序使第二换热器11出口水温升高到较高温度，当水箱内水温达到设定温度后，生活水泵16关闭，控制第二换热器11出口水温到合适的采暖温度，大部分热量将通过末端设备21向房间空气中放出，升高房间温度，循环水泵20不断循环，达到室内房间制热的目的。热水-制热模式优先制取生活热水。
这种方案优势在于冬季制取热水时，第一换热器7和第二换热器11不需要频繁切换，第一电磁阀3、第二电磁阀5和第一水路电磁阀14、第二水路电磁阀15也不用频繁切换，可以大大提高热泵***的运行稳定性、可靠性。此外，水箱箱体18中的第三换热器13为水-水换热器，即使第二换热器11发生制冷剂泄漏，箱体18内的生活用水也不会受到污染，健康、安全。
单独热水模式：从压缩机1排出的高温高压制冷剂进入四通阀2的D管，从E管流出，进入第二换热器11冷凝放热，被水冷却后的制冷剂经过单向阀桥路8进入储液器9，流出经电子膨胀阀10节流为低压的气液混合物，进入翅片换热器6进行蒸发，吸收室外空气的热量，变成气态制冷剂。第一电磁阀3打开，第二电磁阀5关闭，制冷剂经电第一磁阀3、四通阀2的C、S管进入气分12，最后进入压缩机1的吸气管，完成一个循环。循环周而复始，不断地从空气中吸收热量，向水放出热量。
在室外主机I启动前，用户末端III中循环水泵20启动，使水循环经过第二换热器11、第三换热器13，生活热水箱II中的第一水路电磁阀14打开，第二水路电磁阀15关闭，生活水泵16启动，水箱中的生活用水循环起来。采暖循环水在第二换热器11中吸收制冷剂的热量，温度升高，进入第三换热器13向生活用水进行放热，提高生活用水温度，再流回水泵(因不需要采暖，采暖循环水通过旁通阀返回循环水泵20，不经过各类末端设备21)。当水箱内水温达到设定温度后，生活水泵16关闭，压缩机1停机、循环水泵20停止，水箱温度下降到设定温度后，循环水泵20启动，压缩机1开启，再次加热。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可回收余热的三联供热泵***，包括室外主机、生活热水箱和用户末端，其特征在于：所述室外主机包括压缩机(1)、四通阀(2)、第一电磁阀(3)、第二电磁阀(5)、翅片换热器(6)、第一换热器(7)、单向阀桥路(8)、储液器(9)、第二换热器(11)和气分(12)；所述生活热水箱包括箱体(18)，所述箱体(18)上设有控制器面板(17)，所述箱体(18)内设有第三换热器(13)、第一水路电磁阀(14)、第二水路电磁阀(15)和生活水泵(16)；所述用户末端包括循环水泵(20)和末端设备(21)；所述压缩机(1)的出口连通所述四通阀(2)的端口D，所述四通阀(2)的端口C分别连通第一电磁阀(3)和第二电磁阀(5)的入口，所述第一电磁阀(3)的出口连通翅片换热器(6)，所述第二电磁阀(5)的出口连通第一换热器(7)，所述翅片换热器(6)、第一换热器(7)分别依次连通单向阀桥路(8)、储液器(9)和第二换热器(11)，所述第二换热器(11)的出口连通所述四通阀(2)的端口E，所述气分(12)的两端分别与所述压缩机(1)和四通阀(2)的端口S连通；所述第一换热器(7)与所述第二水路电磁阀(15)连通，所述第二换热器(11)与所述第三换热器(13)连通，所述第三换热器(13)的一端依次连通第一水路电磁阀(14)、生活水泵(16)，所述第三换热器(13)的另一端依次连接末端设备(21)和循环水泵(20)。
2.根据权利要求1所述的可回收余热的三联供热泵***，其特征在于：所述循环水泵(20)与末端设备(21)连接的管路中设有膨胀罐(19)。
3.根据权利要求1所述的可回收余热的三联供热泵***，其特征在于：所述翅片换热器(6)和第一换热器(7)之间设有卸荷阀(4)。
4.根据权利要求1所述的可回收余热的三联供热泵***，其特征在于：所述储液器(9)的出液口上设置有电子膨胀阀(10)。
5.根据权利要求1或2所述的可回收余热的三联供热泵***，其特征在于：所述末端设备(21)为暖气片或风盘或地暖。
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