CN110595108A - 防止冻管的两用切换式热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防止冻管的两用切换式热泵机组，包括第一换热器、第二换热器、第一节流装置、第一压缩机及两个第一切换阀，第一节流装置连接第一换热器与第二换热器，两个第一切换阀的第一端均与第一压缩机连通，两个第一切换阀的第二端与第三端分别与第一换热器以及第二换热器连接；其中，第一切换阀用于切换第一换热器与第二换热器的工作状态，以实现；第一换热器吸收热量交换塔中交互介质的热量，第二换热器释放热量给用户末端；或者，第一换热器释放热量给热量交换塔中的交互介质，第二换热器吸收来自用户末端的热量。本发明提供的防止冻管的两用切换式热泵机组通过阀门切换替换水路切换，并避免水路切换带来的不利影响。

Description

防止冻管的两用切换式热泵机组

技术领域

本发明涉及制冷热泵空调技术领域，尤其涉及一种防止冻管的两用切换式热泵机组。

背景技术

随着经济发展人类消耗化石矿物能源进一步增多，相应二氧化碳排放也增多，温室效应也日益显现，当前环境日趋恶化，海平面不断上升，冰川融化这已是不争事实，这与人类活动加剧及过度消耗矿物质化石能源有关，寻找新的可替代能源变得日益重要了，节能减排任务还任重道远，不断创新采用新技术实现低能耗高效采暖会遇到一个一个技术上的障碍，尤其是集中采暖大部分依然是采用传统锅炉采暖方式来满足民众的需求，这违背当今节能减排潮流，党和政府为此制定了一系列相关政策，大力提倡煤改电以减少温室气体排放，达到缓和环境日趋恶化的目的，十几年前就已经出现热源塔相关技术，并有许多相关科技工作者为此攻关克难，虽解决许多相关问题，却依然难以实现大规模商业化运作，究其根源还是因为其防腐问题尚未得到彻底解决，还有溶液流失问题及溶液冰点温度上移所造成冻管问题，在多个问题不同程度上没有较理想化解决，其商业运行成本及投资成本制约了当今热源塔相关技术快速普及。

为了解决上述问题，本发明在中央空调***做了几方面组合式创新，以达到满足中央空调机组夏天既可以制冷，冬季也可以持续高效稳定的制热，相比现行的风冷式热泵机组能效比要高得多，一般风冷热泵机组最高能效比在2.8倍，而采用防冻液式热源塔机组其能效比最高可达5.8倍，这是风冷热泵机组高一倍了，况且风冷热泵存在化霜问题。当今水源热泵是需要有地理条件才能实现的，而且水源热泵相对成本较高，其水垢也是很头疼的问题。而热源塔没有化霜的困扰，尤其是该项技术可彻底解决因化霜影响到用户体验的大难题。空气中蕴含着丰富的水汽潜热和空气显热，如何把空气中水汽潜热转变我们可资利用的热能量来为人类造福，已摆在科技工作者面前的一个艰巨任务。我们知道化石矿物能源用于采暖属于能量转换(是化学能转换为热能)，而能量转换是不可以100％实现的，能量在转换过程中会有能量损耗，但热泵却不同，它属于能量转移，而能量转移可以达到500％以上的效率，它是通过压缩机使制冷剂实现相变，并通过热量交换来实现低温热量向较高温度的转移，这就体现了能量转换与能量转移有着截然不同的效果。

实现更清洁无污染的采暖及热水享用，早就成为各国科技工作者研究方向，并在此领域也取得相应成果，不过当前最大障碍就是如何比较经济化霜，寒冷冬季空气能热泵最怕空气中水汽含量太大，当空气中相对湿度较大时会妨碍热泵机组正常运行，经常会出现蒸发器结霜，导致风道被堵塞，热源大幅减少，空调效果大打折扣，并且要耗许多电能来化霜，还要花许多时间来化霜，化霜时还要停止制热工作，还要从房间索取热量来化霜，用户会很不爽。因此本发明就是为了变害为利，采用防冻液来直接与空气进行热量交换，在吸收空气显热过程的同时还吸收大量的空气中水汽的潜热，导致空气中水分进入到防冻液里，并把防冻液的浓度不断稀释，当防冻液被稀释到冰点温度时就会结冰，进而会把蒸发器的铜管胀坏，因此本发明专利为***配置了稀防冻液相关浓缩装置，并且在浓缩过程中所产生的水汽通过热能反馈***再把水汽潜热吸收到***中用以增加采暖的热量，再把冷凝水排到***之外，实现负压蒸发热能反馈之浓缩。更为重要的是本发明采用了氯化钙防冻液作为与空气交换热量的介质，而氯化钙溶液对金属具有很强的腐蚀作用，如果氯化钙添加缓蚀剂，那么添加缓蚀剂的氯化钙在25℃以下运行对金属腐蚀性非常弱(属于正常使用寿命范围)，且也不会结垢，具有很强的经济使用价值，不只是运行成本低及投资成本也低廉，且适用低温范围广，对环境没有太大的影响，若配置防冻液浓缩装置，那么其对环境就没有一点影响了。

我们知道家用空调普遍采用四通阀来进行制热与制冷功能切换，且化霜都有赖于四通阀来实现反向运行化霜；而大中型中央空调却无法采用四通阀来进行中央空调功能上的切换，因为较大的四通阀很难保证加工精度要求来防止高低压之间的串漏，若造成高低压之间制冷剂的串漏，势必影响效果并造成能源的浪费，还有较大的四通阀安装也是一个很大的难题，要想达到较高的气密性要求必须采用焊接，而焊接过程中部件体积太大散热也快，无法满足氧焊接温度要求，若采取增加热量办法，加热过程也容易造成四通阀变形以致无法实现热泵机组正常运行，大型螺杆机组不会采用四通阀来实现制冷与制热功能切换，而是采用水路切换，这与冷媒切换有着截然不同的效果，前者担心高低压冷媒之间的串漏，而后者却担心防冻液浓度扩散到温度较高的冷凝器里去，因为水路切换所采用的阀门是难以做到百分之百完全关闭而没有一点点的渗漏，热泵机组经过一个冬季的运行，哪怕扩散千分之一的浓度也会对冷凝器造成巨大的腐蚀，由于氯化钙防冻液在温度较高情况下其腐蚀性显现出来，且结垢问题也随之严重，所以用氯化钙做防冻液的，并采用了水路切换的热源塔热泵机组一般使用寿命为两年左右，因此利用氯化钙做防冻液并且采用水路切换方式必然会以失败而告终，由此业内人一致否认了氯化钙可用作热源塔的防冻液，并谓之不可能的事情，这是缺乏科学依据的论断。本发明专利就打破了常规采用气密性很强的且适合大型中央空调机组制冷与制热的功能切换，一改传统水路切换思路，同时解决了大四通阀的不可能及氯化钙做热源塔防冻液的不可能。

为什么说成功最关键的因素是功能切换技术的选择呢，因为一般大型阀门很难做到彻底完全关闭的，尤其是流体含有金属锈渣的情况下，总会有关不死的情况，并出现流体串漏的现象，氯化钙溶液可通过阀门尚未完全关闭的微小间隙由高浓度扩散到低浓度溶液中去，进而使氯化钙溶液进入到温度较高的冷凝器里，氯化钙溶液在温度超过40℃时就会加速对金属的腐蚀作用，而冷凝器温度一般会超过40℃以上的，铜管和钢板在冷凝器较高温度情况下容易受到氯化钙溶液的腐蚀，而处于低温的蒸发器情况下的金属是完全不一样的，它会是蒸发器几百倍以上的腐蚀速率，这是非常犹心的事情，也必将产生恶性循环，导致阀门愈发难以关闭，阀芯漏水并喷溅到其他设备表面上而导致机房相关的电机及管道也出现腐蚀的情况。

借助锅炉采暖的不算水冷暖两用一体化中央空调，当今以水为冷热载体的模块机组，虽然可以实现冬季采暖，夏季制冷，但它还是按照传统反向运行方式来化霜，会严重影响到用户的体验，而且频繁切换四通阀反向运行会导致四通阀高低压串漏而浪费能源。而多联风冷机组它更谈不上水冷暖两用空调机组，它的制冷制热能效比都很低，最关键的是它还把压缩机兼作输送冷量或热量的输送泵了，其实压缩机不可以二者兼用，用压缩机进行冷媒相变实现冷热转移就足够了，这样才会经济省力，由于气相流体虽然密度远不及液态流体大，所承载的冷量与热量也是相对有限的，但它的压力一点也不逊色液态流体压力所带来的阻力，克服管道阻力及压差来远距离输送气相制冷剂其耗能会更大，因此多联机组空调末端离主机较远的地方其末端效果会很差就是这个道理。所以，近距离采用压缩机把冷媒形成压差通过散热实现相变从而达到热量转移的目的，然后再通过热量交换方式把冷量或热量交换给液态水，再用泵把载着冷量或热量的液态水实现远距离输送，送至用户的末端，这才是最经济的技术方案，中央空调比家用空调节能也就是这个道理。遵循这个道理，本技术方案就是以水作为载热载冷的流体来实现清洁化空调和高效空气能的利用。

传统的化霜方式困惑用户很久了，不得已只好采用传统锅炉采暖才能满足用户的舒适度要求，因为风冷热泵化霜时还要从房间取热用来化霜，并且化霜时间较长，耗能也多，尤其环境温度较低湿度较大的情况下，化霜所花时间较多，制热时间相应减少许多，这样形成恶性循环，化霜停止制热了，还要从房间索取热量来化霜，所以用户耐受不了这种囧况，只好以牺牲环境为代价采用锅炉采暖方式满足自己舒适度要求。在高纬度的北方空气能热泵机组运行状况极差，即便可以运行其能效比也是非常低的，不如锅炉采暖来得实惠经济。因此，有科技工作者采用补气增焓技术方法来解决低温环境热泵运行状况不佳的问题，也有采用多级压缩方式来解决此问题，还有采用复叠式热泵机组来解决极低温情况下制热难题，这些都会增加设备投资许多成本，为达到满足冬季采暖需求，势必会造成设备容量夏季制冷时富余量过大。这些问题亟待解决，本发明专利却另辟蹊径地采用了非常廉价的技术方案，能够很好解决此类问题，这与补气增焓技术原理是一样的，接近压缩机极限的压缩比其能效比非常低，可采用降低冷凝器压力或提高蒸发器压力的办法来达到降低压缩比的目的，最终达到热泵机组能够在低温环境下正常运行，并且能效比能够达到较理想的状态，我们知道当压缩比较高时，输气量就会减少，并且压缩机出口温度会很高，这是由于输气压力不够形成高温气相制冷剂滞留在压缩机的出口处，而高温气体回流与前行处于一个新的动态平衡状态，而压缩比增大时其回流趋势就增多，没有更多前行的制冷剂流体能够把热量带走的缘故，长此以往会烧毁压缩机的电机，并且还会有冷冻油被气化，压缩机密封更加困难，以致恶性循环不断加剧。循此理，我们不难发现当今补气增焓无非采用了高低压短路方式让压缩机输气量增多同时来增高其焓值，并且把滞留压缩机出口处的热量带走，让蒸发器压力增加以使压缩比降低，从而遏制热泵机组恶性循环发生，让热泵机组回归正常运行状态。其实，循这个道理就用不着采用如此复杂的补气增焓技术了，而本技术方案更简单易行，并且可靠，效果也会更好，用户也无须花更多的钱投资富余的设备容量了。我们就是在蒸发器前添加一个液态流体容积装置，该装置内置有电加热棒，它简单又实用，可以用来维持低温环境下热泵正常工作，并可以提高能效比，安装这个电加热棒可以使蒸发器制冷剂的焓值得到提高，从而使热泵机组压缩比降低，最终可使能效比得到提高。该电加热棒功率大小可以实现无级调节，实现冬季极低温时段的热量增容，减少了用户初次投资成本。

压缩比越大能效比就越低，这是由于压缩机需要克服更大制冷剂的压力来完成压缩工作，压缩机会有一个极限压差，极限压缩比因不同压缩机种类其极限压缩比也是不同的，一般很难超过10倍的，作为容积缩变式的活塞压缩机在压缩氨气时最多是8倍压缩比，压缩佛里昂时最多是10倍压缩比，而对于透平式离心压缩机来说其压缩比很难超过4倍的，并且压缩机越接近极限压缩比时其功耗就越大，极限压缩比就是压缩机功耗的曲线的渐近线，离渐近线越近其功耗就越大，离渐近线越远其功耗就越小。因此，多级压缩和复叠式热泵机组就是根据这个原理实现节能与极低温热源热泵稳定工作的目的。故此本发明专利采用了蒸发冷凝器作为两压缩机中间换热装置来实现低温热源热泵稳定高效运行最为关键的部件，该换热器部件既可以作为一级热泵循环的冷凝器，同时又可以作为二级热泵循环的蒸发器。

鉴于上述技术背景及对环境保护的迫切性，并且基于现实各类热泵的不足，本发明专利针对六个技术关键点进行创新及组合式创新：一、把水路切换改为制冷剂冷媒切换方式，并且是以气密性可靠性很强的三通阀形式来实现切换，可完全杜绝制冷剂高低压之间的串漏；二、采取了可靠的技术来防止热泵机组蒸发器被冻管的可能性，采用了三种可资利用的技术方案，一种是比重计感光式防冻液临近冰点温度控制原理，第二种是比重计触点式防冻液临近冰点温度控制原理，第三种是根据防冻液浓度变化所引起的光线折射角度的改变来控制临近冰点温度时的报警及紧急停机；三、基于上述两技术关键点的改进采用了氯化钙防冻液作为热源塔与空气进行热量交换的介质；四、为了防止防冻液的流失造成对环境的污染及避免增加运行成本之需要，热源塔配置了“负压低温热泵型溶液浓缩装置”，该浓缩装置的发明专利号及实用新型专利号分别为：201910781092.4；201921374643.7；五、采用了可防止雨水飘入***的“两用塔”，同时还可以防止溶液的飘逸对周边环境的污染，该“两用塔”发明专利及实用新型专利号分别为：201910453244.8，201920783489.2；六、为了更适合高纬度低温环境下热泵高效稳定运行，本发明专利采用了两种方案，一种是增焓降压缩比技术，就是在入蒸发器前连接一个液态制冷剂容积，在该容积内设置有电加热装置，这只适合单压缩机结构形式，对于双压缩机结构形式可采用中温制冷剂循环***与低温制冷剂循环***串联式循环结构形式，只是在两个循环***间配置一个中间换热器而已，该中间换热器为蒸发冷凝器，蒸发冷凝器即可以作为中温循环***的蒸发器，同时又可以作为低温循环***的冷凝器。以上六点既具有单个点上的创新，同时又具有相互组合式创新内容。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种防止冻管的两用切换式热泵机组，以解决现有技术中热泵机组依赖水路切换的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种防止冻管的两用切换式热泵机组，包括第一换热器、第二换热器、第一节流装置、第一压缩机及两个第一切换阀，所述第一节流装置连接所述第一换热器与所述第二换热器，两个所述第一切换阀的第一端均与所述第一压缩机连通，两个所述第一切换阀的第二端与第三端分别与所述第一换热器以及所述第二换热器连接；其中，所述第一切换阀用于切换所述第一换热器与所述第二换热器的工作状态，以实现；

所述第一换热器吸收热量交换塔中交互介质的热量，所述第二换热器释放热量给用户末端；

或者，第一换热器释放热量给所述热量交换塔中的交互介质，第二换热器吸收来自所述用户末端的热量。

优选地，所述热泵机组还包括增焓降压缩比装置，所述第一节流装置通过所述增焓降压缩比装置与所述第二换热器连接。

优选地，所述热泵机组还包括第二节流装置、第二压缩机及两个第二切换阀，所述第二节流装置连接所述第一换热器与所述第二换热器；

两个所述第二切换阀的第一端均与所述第二压缩机连通，两个所述第二切换阀的第二端与第三端分别与所述第一换热器以及所述第二换热器连接；

所述第一换热器、所述第二换热器、所述第一节流装置、所述第一压缩机及所述第一切换阀形成一个制冷剂循环体系；所述第一换热器、所述第二换热器、所述第二节流装置、所述第二压缩机及所述第二切换阀形成另一个制冷剂循环体系。

优选地，所述热泵机组还包括第三换热器、第三节流装置、第三压缩机及两个第三切换阀，所述第三节流装置连接所述第二换热器与所述第三换热器；

两个所述第三切换阀的第一端均与所述第三压缩机连通，两个所述第三切换阀的第二端与第三端分别与所述第二换热器以及所述第三换热器连接；

所述第一换热器、所述第二换热器、所述第一节流装置、所述第一压缩机及所述第一切换阀形成一个制冷剂循环体系；所述第二换热器、所述第三换热器、所述第三节流装置、所述第三压缩机及所述第三切换阀形成另一个制冷剂循环体系。

优选地，所述热泵机组还包括防冻液报警与控制装置，当所述防冻液浓度下降至预制浓度值时，所述防冻液报警与控制装置报警或者停止所述热泵机组的工作。

优选地，所述第一切换阀包括阀体外壳、第一管道、第二管道、第三管道、第一滑杆、滑动阀芯、两个辅轴、凸起密封件、圆圈密封垫与控制线圈；

所述第一管道、所述第二管道与所述第三管道分别位于所述阀体外壳体的第一端、第二端及第三端；两个所述辅轴分别设于所述第二管道与所述第三管道内，一个所述凸起密封件安装于一个所述辅轴，所述圆圈密封垫围绕所述凸起密封件设置，所述第一滑杆悬设于所述阀体外壳内，且所述第一滑杆的两端分别与两个所述凸起密封件连接，所述滑动阀芯与所述第一滑杆滑动连接；

其中，所述滑动阀芯为金属阀芯，所述控制线圈用于控制所述滑动阀芯沿所述第一滑杆的延伸方向运动，以封闭所述第二管道或第三管道。

优选地，所述第一切换阀包括阀体外壳、第一管道、第二管道、第三管道、控制线圈、两个密封圈、密封圈辅轴、弹簧辅轴、压缩阀芯、压缩弹簧、第二滑杆与凸缘；

所述第一管道、所述第二管道与所述第三管道分别位于所述阀体外壳体的第一端、第二端及第三端；

两个所述密封圈设于所述阀体外壳的两端，且两个所述密封圈分别与所述第二管道及所述第三管道相邻设置，所述密封圈上设有通道口；所述密封圈辅轴位于所述阀体外壳内，并与所述密封圈连接，所述凸缘设于所述密封圈辅轴；两个所述弹簧辅轴分别安装于所述第二管道与所述第三管道内，所述压缩弹簧弹性连接所述压缩阀芯与所述弹簧辅轴，所述第二滑杆贯穿所述凸缘、所述密封圈辅轴后，与所述压缩阀芯连接；

其中，所述压缩阀芯为金属阀芯，所述控制线圈用于控制一个所述压缩阀芯沿所述第二滑杆的延伸方向运动，以封闭一个所述密封圈的通道口。

优选地，所述防冻液报警与控制装置为光电型监控器、比重型监控器或者光电与比重结合的监控器。

本发明提供的防止冻管的两用切换式热泵机组中，所述第一切换阀用于切换所述第一换热器与所述第二换热器的工作状态，以实现所述第一换热器吸收热量交换塔中交互介质的热量，所述第二换热器释放热量给用户末端；或者，第一换热器释放热量给所述热量交换塔中的交互介质，第二换热器吸收来自所述用户末端的热量；从而通过第一切换阀的切换功能替代现有技术中水路切换的功能；也可以避免水路切换所导致氯化钙溶液扩散至温度较高流体侧，并使设备遭受腐蚀的情况发生。

附图说明

图1为本发明提供的防止冻管的两用切换式热泵机组的第一实施例的设计原理图；

图2为本发明提供的防止冻管的两用切换式热泵机组的第二实施例的设计原理图；

图3为本发明提供的防止冻管的两用切换式热泵机组的第三实施例的设计原理图；

图4为本发明提供的防止冻管的两用切换式热泵机组的第四实施例的设计原理图；

图5本发明提供的防止冻管的两用切换式热泵机组的第一切换阀的一较优实施例的结构图；

图6本发明提供的防止冻管的两用切换式热泵机组的第一切换阀的另一较优实施例的结构图；

图7本发明提供的防止冻管的两用切换式热泵机组的防冻液报警与控制装置的一较优实施例的结构图；

图8本发明提供的防止冻管的两用切换式热泵机组的防冻液报警与控制装置的另一较优实施例的结构图；

图9本发明提供的防止冻管的两用切换式热泵机组的防冻液报警与控制装置的又一较优实施例的结构图。

附图标号说明：

1-热量交换塔、4-用户末端、9-第一循环泵、10-第二循环泵；

6-第一换热器、3-第二换热器、5-1第一节流装置；

2-1-第一压缩机、7-1第一切换阀；

2-2-第二压缩机、7-2-第二切换阀；5-2第二节流装置；

2-3-第三压缩机、7-3-第三切换阀；6-1-第三换热器；5-3-第三节流装置；

8-1-增焓降压缩比装置、8-防冻液报警与控制装置；

23-阀体外壳、22-第一管道、14-第二管道、21-第三管道、15-辅轴、16-凸起密封件、17-控制线圈、18-第一滑杆、19-滑动阀芯、20-圆圈密封垫；

32-密封圈、27-密封圈辅轴、35-弹簧辅轴、26-压缩阀芯、33-压缩弹簧、29-第二滑杆、31-凸缘；

37-液位箱、38-进液管、41-溢流管、36-发射光束装置、42-第一感光元件、39-比重计、40-防冻液、43-黑体；

45-第一接触电位，44-第二接触电位、43-导电膜；

46-光线束发生装置、48-透光管、50-第二感光元件、47-光束。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

本发明提供一种防止冻管的两用切换式热泵机组。

第一实施例

请参照图1，防止冻管的两用切换式热泵机组包括第一换热器6、第二换热器3、第一节流装置5-1、第一压缩机2-1及两个第一切换阀7-1，所述第一节流装置5-1连接所述第一换热器6与所述第二换热器3，两个所述第一切换阀7-1的第一端均与所述第一压缩机2-1连通，两个所述第一切换阀7-1的第二端与第三端分别与所述第一换热器6以及所述第二换热器3连接；其中，所述第一切换阀7-1用于切换所述第一换热器6与所述第二换热器3的工作状态，以实现；

所述第一换热器6吸收热量交换塔1中交互介质的热量，所述第二换热器3释放热量给用户末端4；

或者，第一换热器6释放热量给所述热量交换塔1中的交互介质，第二换热器3吸收来自所述用户末端4的热量。

在冬季时，所述热量交换塔1可以为热源塔，所述交换介质可以为氯化钙防冻液，所述交换介质也可以为其他类型的防冻液；

所述第一切换阀7-1用于切换所述第一换热器6与所述第二换热器3的工作状态，使得第一换热器6为蒸发器，所述第二换热器3为冷凝器；

热泵机组的工作原理如下：

通过第一压缩机2-1工作把制冷剂压缩至冷凝器里，而制冷剂通过相变释放潜热给冷凝器另一侧循环的暖媒水使之温度升高；

升高后的暖媒水被第二循环泵10带给用户末端4实现采暖；

制冷剂释放潜热后便冷凝成液态制冷剂再通过第一节流装置5-1流入蒸发器去吸收蒸发器另一侧防冻液的潜热而蒸发；并重新被第一压缩机2-1压入到冷凝器内实现制冷剂变相式循环过程；

释放潜热的防冻液温度下降5℃左右后被第一循环泵9打入热源塔内进行喷淋并与空气进行热量交换；

通过喷淋吸收空气的显热及空气中水汽的潜热，其温度得以提高后再被第一循环泵9打入蒸发器里释放潜热给蒸发器另一侧的制冷剂，就这样实现了防冻液的循环过程。

在夏季时，所述热量交换塔1可以为冷却塔，所述交换介质可以为冷却水；所述第一切换阀7-1用于切换所述第一换热器6与所述第二换热器3的工作状态，使得第二换热器3为蒸发器，所述第一换热器6为冷凝器；

其工作原理与冬季时类似，不同之处在于，第二循环泵10驱动的暖媒水带走的是冷量，而不是热量。

所述热泵机组还包括防冻液报警与控制装置8，当所述防冻液浓度下降至预制浓度值时，所述防冻液报警与控制装置8报警或者停止所述热泵机组的工作。

第二实施例

请参阅图2，基于本发明的第一实施例提供的防止冻管的两用切换式热泵机组，本发明的第二实施例提供另一种防止冻管的两用切换式热泵机组，其不同之处在于：

所述热泵机组还包括增焓降压缩比装置8-1，所述第一节流装置5-1通过所述增焓降压缩比装置8-1与所述第二换热器3连接。

所述增焓降压缩比装置8-1包括液体制冷剂容积、电辅加热装置及两个电子阀；一个所述电子阀连接所述第一节流装置5-1与所述第二换热器3，所述液体制冷剂容积的一端与所述第二换热器3连接，所述液体制冷剂容积的另一端通过另一个电子阀与第一节流装置5-1连接；所述液体制冷剂容积内设置有电辅加热装置，用来实现低温环境下的制热。

在冬季或者低温环境时，所述热量交换塔1可以为热源塔，所述交换介质可以为氯化钙防冻液，所述交换介质也可以为其他类型的防冻液；

所述第一切换阀7-1用于切换所述第一换热器6与所述第二换热器3的工作状态，使得第一换热器6为蒸发器，所述第二换热器3为冷凝器；

在液态制冷剂进入蒸发器前增加一个液态制冷剂容积；并且在容积内设置一套电加热装置，开启电加热装置可以起到增焓降低压缩比的作用，可以使热泵机组在低温环境下正常稳定运行；

关闭与第一节流装置5-1串联的电子阀，同时另一个电子阀打开，可以使液态制冷剂进入到液体制冷剂容积内，再通过电加热装置把液态制冷剂温度得到提升，从而进入蒸发器内的制冷剂的压力相应也得到了提升，最终结果使输气量得到提升，同时会降低压缩比，该电辅加热增焓技术方式亦适用于双螺杆压缩机结构形式。

第三实施例

请参阅图3，基于本发明的第一实施例提供的防止冻管的两用切换式热泵机组，本发明的第三实施例提供另一种防止冻管的两用切换式热泵机组，其不同之处在于：

所述热泵机组还包括第二节流装置5-2、第二压缩机2-1及两个第二切换阀7-2，所述第二节流装置5-2连接所述第一换热器6与所述第二换热器3；

两个所述第二切换阀7-2的第一端均与所述第二压缩机2-1连通，两个所述第二切换阀7-2的第二端与第三端分别与所述第一换热器6以及所述第二换热器3连接；

所述第一换热器6、所述第二换热器3、所述第一节流装置5-1、所述第一压缩机2-1及所述第一切换阀7-1形成一个制冷剂循环体系；所述第一换热器6、所述第二换热器3、所述第二节流装置5-2、所述第二压缩机2-1及所述第二切换阀7-2形成另一个制冷剂循环体系。

本实施例中，所述第一压缩机2-1与所述第二压缩机2-1中，其中，一方为定频压缩机，另一方为变频压缩机。所述第二切换阀7-2与所述第一切换阀7-1的功能相同。

在冬季时，所述热量交换塔1可以为热源塔，所述交换介质可以为氯化钙防冻液；所述第一切换阀7-1与所述第二切换阀7-2用于切换所述第一换热器6与所述第二换热器3的工作状态，使得第一换热器6为第一压缩机2-1与所述第二压缩机2-1共享的蒸发器，所述第二换热器3为第一压缩机2-1与所述第二压缩机2-1共享的冷凝器；

其工作原理如下：

通过防冻液在热源塔喷淋吸收空气的显热与空气中水汽的潜热使之温度升高5℃左右后，又被第一循环泵9打入共享蒸发器内释放潜热给共享蒸发器另一侧的制冷剂使其得以蒸发；

共享蒸发器蒸发了的制冷剂被第一压缩机2-1和第二压缩机2-1压入共享冷凝器内释放潜热给共享冷凝器另一侧暖媒水后便冷凝成液态制冷剂；再通过第一节流装置5-1和第二节流装置5-2重新流入到共享蒸发器内；

与此同时共享蒸发器内气态制冷剂被第一压缩机2-1和第二压缩机2-1压入共享冷凝器内释放潜热给共享冷凝器另一侧的暖媒水后便冷凝成液态制冷剂；

再通过第一节流装置5-1和第二节流装置5-2重新流入到共享蒸发器内完成制冷剂的循环，而共享冷凝器内暖媒水获得制冷剂潜热后被第二循环泵10打到用户末端4里实现采暖的目的。

在夏季时，所述热量交换塔1可以为冷却塔，所述交换介质可以为冷却水；所述第一切换阀7-1与所述第二切换阀7-2用于切换所述第一换热器6与所述第二换热器3的工作状态，使得第一换热器6为第一压缩机2-1与所述第二压缩机2-1共享的冷凝器，所述第二换热器3为第一压缩机2-1与所述第二压缩机2-1共享的蒸发器；

其工作原理与冬季时类似，不同之处在于，第二循环泵10输送暖媒水给用户末端4的是冷量，而不是热量。

请再次参阅图3，进一步的，所谓共享冷凝器其结构与传统冷凝器有所不同，它分成两段，前段为第一压缩机2-1与组合，后段与第二压缩机2-1组合，两段共享另一侧的换热流体(制冷剂)，只是存在前后差异。

共享蒸发器是把蒸发器分成两半，一半与第一压缩机2-1组合，另一半与第二压缩机2-1组合，它们内部制冷剂均可与共同的另一侧防冻液进行热量交换，其优势在于制冷剂走管程，防冻液走壳程，此方式可最大限度减少防冻液冰点温度所造成的对铜管的破坏，而制冷剂却为干式蒸发可避免液态制冷剂对压缩机产生液击的伤害。

第四实施例

请参阅图4，基于本发明的第一实施例提供的防止冻管的两用切换式热泵机组，本发明的第四实施例提供另一种防止冻管的两用切换式热泵机组，其不同之处在于，

所述热泵机组还包括第三换热器6-1、第三节流装置5-3、第三压缩机2-3及两个第三切换阀7-3，所述第三节流装置5-3连接所述第二换热器3与所述第三换热器6-1；

两个所述第三切换阀7-3的第一端均与所述第三压缩机2-3连通，两个所述第三切换阀7-3的第二端与第三端分别与所述第二换热器3以及所述第三换热器6-1连接；

所述第一换热器6、所述第二换热器3、所述第一节流装置5-1、所述第一压缩机2-1及所述第一切换阀7-1形成一个制冷剂循环体系(低温)；所述第二换热器3、所述第三换热器6-1、所述第三节流装置5-3、所述第三压缩机2-3及所述第三切换阀7-3形成另一个制冷剂循环体系(中温)。

本实施例中，第二换热器3作为两个压缩机中间换热器，可以同时作为蒸发器和冷凝器使用；实现中温制冷剂与低温制冷剂串联循环，它最大优势在于每一个循环的压缩比都较低，其能效比相应较高，叠加后的总能效比亦然高于单个循环热泵***或并联式循环热泵***。

所述第一换热器6、所述第二换热器3、所述第一节流装置5-1、所述第一压缩机2-1及所述第一切换阀7-1形成一个制冷剂循环体系；即形成低温制冷剂循环体系。

所述第二换热器3、所述第三换热器6-1、所述第三节流装置5-3、所述第三压缩机2-3及所述第三切换阀7-3形成另一个制冷剂循环体系；即形成中温制冷剂循环体系。

在冬季时，所述热量交换塔1可以为热源塔，所述交换介质可以为氯化钙防冻液；所述第一切换阀7-1用于切换所述第一换热器6与所述第二换热器3的工作状态，使得第一换热器6为蒸发器，所述第二换热器3靠近第一换热器6的一段为冷凝器；

所述第三切换阀7-3用于切换所述第二换热器3与所述第三换热器6-1的工作状态，所述第二换热器3靠近第三换热器6-1的一段为蒸发器；使得第三换热器6-1为冷凝器；

其工作原理如下：

当第一循环泵9把防冻液打入热源塔进行喷淋并充分与空气进行热量交换，吸收了空气中的显热同时，还吸收了空气中水汽的潜热，可使防冻液温度提升3℃～5℃再入第一换热器6(蒸发器)内；以释放潜热给第一换热器6(蒸发器)另一侧低温制冷剂，

该侧液态低温制冷剂得以蒸发，蒸发后的低温制冷剂被第一压缩机2-1压入第二换热器3内被其另一侧中温制冷剂冷凝，释放潜热给中温制冷剂后变成液态低温制冷剂了；

又重新通过第一节流装置5-1进入到第一换热器6(蒸发器)内去获取防冻液的热量而蒸发，实现了低温制冷剂的循环过程。

中温制冷剂获取低温制冷剂潜热而蒸发后又被第三压缩机2-3把气化了的中温制冷剂压入到第三换热器6-1(冷凝器)内去释放潜热给该冷凝器另一侧的暖媒水；

暖媒水获得热量后被第二循环泵10打入到各用户末端4内实现采暖散热；

与此同时中温制冷剂释放潜热后便冷凝成液态中温制冷剂了，再通过第三节流装置5-3进入到第二换热器3里实现了中温制冷剂的循环过程。

低温制冷剂为一级循环，它直接面对低温环境下与防冻液进行热量交换，而防冻液却是面对空气进行热量交换，然后再把热量转移至第二换热器3内；把来自低温的热量通过泵热方式进一步转移至用户末端4；

这过程必须还要经过中温制冷剂循环来实现，所以低温热量是通过两次升温转移过程来实现的。

当然这两个串联循环过程中温制冷剂也必须通过两个第三切换阀7-3；而低温制冷剂循环必须通过两个第一切换阀7-1，这四个三通阀构成冷媒切换关键部件。

在夏季时；所述热量交换塔1可以为冷却塔，所述交换介质可以为冷却水；所述第一切换阀7-1用于切换所述第一换热器6与所述第二换热器3的工作状态，使得第一换热器6为冷凝器，所述第二换热器3靠近第一换热器6的一侧为蒸发器；

所述第三切换阀7-3用于切换所述第二换热器3与所述第三换热器6-1的工作状态，所述第二换热器3靠近第三换热器6-1的一侧为冷凝器；使得第三换热器6-1为蒸发器。

其工作原理与冬季时类似，不同之处在于，第二循环泵10输送的暖媒水给用户末端4的是冷量，而不是热量。

本实施例提供的防止冻管的两用切换式热泵机组；适合低温环境下热泵运行，尤其是应对夏季容量与冬季采暖热量相差较大的情况下，可以通过二级中温制冷剂循环的压缩机变频运行方式来降低功率的输出。

本发明还提供一种第一切换阀7-1。

请参阅图5，在本发明的提供的第一切换阀7-1的一实施中，所述第一切换阀7-1包括阀体外壳23、第一管道22、第二管道14、第三管道21、第一滑杆18、滑动阀芯19、两个辅轴15、凸起密封件16、圆圈密封垫20与控制线圈17；

所述第一管道22、所述第二管道14与所述第三管道21分别位于所述阀体外壳23体的第一端、第二端及第三端；两个所述辅轴15分别设于所述第二管道14与所述第三管道21内，一个所述凸起密封件16安装于一个所述辅轴15，所述圆圈密封垫20围绕所述凸起密封件16设置，所述第一滑杆18悬设于所述阀体外壳23内，且所述第一滑杆18的两端分别与两个所述凸起密封件16连接，所述滑动阀芯19与所述第一滑杆18滑动连接；

其中，所述滑动阀芯19为金属阀芯，所述控制线圈17用于控制所述滑动阀芯19沿所述第一滑杆18的延伸方向运动，以封闭所述第二管道14或第三管道21。

本实施例中，所述第一滑杆18可以贯穿所述滑动阀芯19，所述凸起密封件16上有凸起物可以封闭，由于第一滑杆18贯穿所述滑动阀芯19所形成的缝隙。

可以理解，所述第一管道22与所述第一压缩机2-1连通，所述第二管道14与所述第三管道21分别与所述第一换热器6及所述第二换热器3连通。所述辅轴15与所述凸起密封件16上均形成有流动通道，所述滑动阀芯19在封闭所述第二管道14或第三管道21时，会相应封闭该流动通道。

两个控制线圈17可以设于所述阀体外壳23内的两端，通过控制所述控制线圈17的通电情况，以吸引驱动所述滑动阀芯19运动。

请参阅图6，在本发明的提供的第一切换阀7-1的另一实施中，所述第一切换阀7-1包括阀体外壳23、第一管道22、第二管道14、第三管道21、控制线圈17、两个密封圈32、密封圈辅轴27、弹簧辅轴35、压缩阀芯26、压缩弹簧33、第二滑杆29与凸缘31；

所述第一管道22、所述第二管道14与所述第三管道21分别位于所述阀体外壳23体的第一端、第二端及第三端；

两个所述密封圈32设于所述阀体外壳23的两端，且两个所述密封圈32分别与所述第二管道14及所述第三管道21相邻设置，所述密封圈32上设有通道口；所述密封圈辅轴27位于所述阀体外壳23内，并与所述密封圈32连接，所述凸缘31设于所述密封圈辅轴27；两个所述弹簧辅轴35分别安装于所述第二管道14与所述第三管道21内，所述压缩弹簧33弹性连接所述压缩阀芯26与所述弹簧辅轴35，所述第二滑杆29贯穿所述凸缘31、所述密封圈辅轴27后，与所述压缩阀芯26连接；

其中，所述压缩阀芯26为金属阀芯，所述控制线圈17用于控制一个所述压缩阀芯26沿所述第二滑杆29的延伸方向运动，以封闭一个所述密封圈32的通道口。

可以理解，所述第一管道22与所述第一压缩机2-1连通，所述第二管道14与所述第三管道21分别与所述第一换热器6及所述第二换热器3连通。所述密封圈辅轴27与所述弹簧辅轴35上均形成有流动通道，所述压缩阀芯26在封闭所述密封圈32的通道口时，也会使得相应的流动通道封闭。

两个控制线圈17可以分别设于所述第二管道14与所述第三管道21外侧，并环绕所述压缩阀芯26设置；两个控制线圈17也可以分别设于所述第二管道14与所述第三管道21内，并环绕所述压缩阀芯26设置；

通过控制所述控制线圈17的通电情况，以吸引驱动所述压缩阀芯26运动。

本发明中，所述第二切换阀7-2与所述第三切换阀7-3的结构相同。

本发明提供一种防冻液报警与控制装置8。当所述防冻液浓度下降至预设浓度值时，所述防冻液报警与控制装置8用于报警或者停止所述热泵机组的工作。

所述防冻液报警与控制装置8为光电型监控器、比重型监控器或者光电与比重结合的监控器。

请参阅图7，所述防冻液报警与控制装置8为光电型监控器时。

所述防冻液报警与控制装置8包括监控器、光线束发生装置46、透光管48及第二感光元件50；所述光线束发生装置46与所述第二感光元件50分别设于所述透光管48的两侧，所述防冻液40通过所述透光管48；

当所述防冻液40浓度大于预制浓度值时；所述光线束发生装置46发射的光束47，通过所述透光管48及所述防冻液40照射于所述第二感光元件50。

当所述防冻液40浓度下降至预设浓度值时，所述光线束发生装置46发射的光束47，通过所述透光管48及所述防冻液40后，会产生折射，并不再照射于所述第二感光元件50；监控器检测到该情况时，监控器报警或者停止所述热泵机组的工作。

请参阅图8，所述防冻液报警与控制装置8为比重型监控器时。

所述防冻液报警与控制装置8包括监控器、液位箱37、进液管38、溢流管41、比重计39、第一接触电位45、第二接触电位44及导电膜43，所述进液管38与所述溢流管41分别设于所述液位箱37的底端与顶端；防冻液40自所述进液管38流入所述液位箱37后，自所述溢流管41流出所述液位箱37；

所述比重计39的一端悬浮于所述液位箱37内，所述比重计39的另一端自所述液位箱37的顶端伸入；所述导电膜43设于所述比重计39的另一端，所述第一接触电位45与所述第二接触电位44分别位于所述液位箱37的顶端的两侧；

当所述防冻液40浓度大于预制浓度值时；所述导电膜43悬设于所述第一接触电位45与所述第二接触电位44的上方。

当所述防冻液40浓度下降至预制浓度值时，所述导电膜43跟随所述比重计39下沉，使得导电膜43连通所述第一接触电位45与所述第二接触电位44。

监控器检测到该情况时，监控器报警或者停止所述热泵机组的工作。

请参阅图9，所述防冻液报警与控制装置8为光电与比重结合的监控器时。

所述防冻液报警与控制装置8包括液位箱37、进液管38、溢流管41、发射光束装置36、第一感光元件42、比重计39、黑体43。所述进液管38与所述溢流管41分别设于所述液位箱37的底端与顶端；防冻液40自所述进液管38流入所述液位箱37后，自所述溢流管41流出所述液位箱37；

所述比重计39的一端悬浮于所述液位箱37内，所述比重计39的另一端自所述液位箱37的顶端伸入；所述黑体43设于所述比重计39的另一端，发射光束装置36与所述第一感光元件42分别位于所述液位箱37的顶端的两侧；

当所述防冻液40浓度大于预设浓度值时；所述黑体43位于所述述发射光束装置36的上方，所述发射光束装置36发射的光束47照射于所述第一感光元件42。

当所述防冻液40浓度下降至预制浓度值时，所述黑体43跟随所述比重计39下沉，使得所述发射光束装置36发射的光束47被遮挡；并不再照射于所述第一感光元件42；

监控器检测到该情况时，监控器报警或者停止所述热泵机组的工作。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种防止冻管的两用切换式热泵机组，其特征在于，包括第一换热器、第二换热器、第一节流装置、第一压缩机及两个第一切换阀，所述第一节流装置连接所述第一换热器与所述第二换热器，两个所述第一切换阀的第一端均与所述第一压缩机连通，两个所述第一切换阀的第二端与第三端分别与所述第一换热器以及所述第二换热器连接；其中，所述第一切换阀用于切换所述第一换热器与所述第二换热器的工作状态，以实现；

所述第一换热器吸收热量交换塔中交互介质的热量，所述第二换热器释放热量给用户末端；

或者，第一换热器释放热量给所述热量交换塔中的交互介质，第二换热器吸收来自所述用户末端的热量。

2.如权利要求1的所述的热泵机组，其特征在于，所述热泵机组还包括增焓降压缩比装置，所述第一节流装置通过所述增焓降压缩比装置与所述第二换热器连接。

3.如权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述热泵机组还包括第二节流装置、第二压缩机及两个第二切换阀，所述第二节流装置连接所述第一换热器与所述第二换热器；

两个所述第二切换阀的第一端均与所述第二压缩机连通，两个所述第二切换阀的第二端与第三端分别与所述第一换热器以及所述第二换热器连接；

所述第一换热器、所述第二换热器、所述第一节流装置、所述第一压缩机及所述第一切换阀形成一个制冷剂循环体系；所述第一换热器、所述第二换热器、所述第二节流装置、所述第二压缩机及所述第二切换阀形成另一个制冷剂循环体系。

4.如权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述热泵机组还包括第三换热器、第三节流装置、第三压缩机及两个第三切换阀，所述第三节流装置连接所述第二换热器与所述第三换热器；

两个所述第三切换阀的第一端均与所述第三压缩机连通，两个所述第三切换阀的第二端与第三端分别与所述第二换热器以及所述第三换热器连接；

所述第一换热器、所述第二换热器、所述第一节流装置、所述第一压缩机及所述第一切换阀形成一个制冷剂循环体系；所述第二换热器、所述第三换热器、所述第三节流装置、所述第三压缩机及所述第三切换阀形成另一个制冷剂循环体系。

5.如权利要求1-4中任一项所述的热泵机组，其特征在于，所述热泵机组还包括防冻液报警与控制装置，当所述防冻液浓度下降至预制浓度值时，所述防冻液报警与控制装置用于报警或者停止所述热泵机组的工作。

6.如权利要求1-4中任一项所述的热泵机组，其特征在于，所述第一切换阀包括阀体外壳、第一管道、第二管道、第三管道、第一滑杆、滑动阀芯、两个辅轴、凸起密封件、圆圈密封垫与控制线圈；

所述第一管道、所述第二管道与所述第三管道分别位于所述阀体外壳体的第一端、第二端及第三端；两个所述辅轴分别设于所述第二管道与所述第三管道内，一个所述凸起密封件安装于一个所述辅轴，所述圆圈密封垫围绕所述凸起密封件设置，所述第一滑杆悬设于所述阀体外壳内，且所述第一滑杆的两端分别与两个所述凸起密封件连接，所述滑动阀芯与所述第一滑杆滑动连接；

其中，所述滑动阀芯为金属阀芯，所述控制线圈用于控制所述滑动阀芯沿所述第一滑杆的延伸方向运动，以封闭所述第二管道或第三管道。

7.如权利要求1-4中任一项所述的热泵机组，其特征在于，所述第一切换阀包括阀体外壳、第一管道、第二管道、第三管道、控制线圈、两个密封圈、密封圈辅轴、弹簧辅轴、压缩阀芯、压缩弹簧、第二滑杆与凸缘；

所述第一管道、所述第二管道与所述第三管道分别位于所述阀体外壳的第一端、第二端及第三端；

两个所述密封圈设于所述阀体外壳的两端，且两个所述密封圈分别与所述第二管道及所述第三管道相邻设置，所述密封圈上设有通道口；所述密封圈辅轴位于所述阀体外壳内，并与所述密封圈连接，所述凸缘设于所述密封圈辅轴；两个所述弹簧辅轴分别安装于所述第二管道与所述第三管道内，所述压缩弹簧弹性连接所述压缩阀芯与所述弹簧辅轴，所述第二滑杆贯穿所述凸缘、所述密封圈辅轴后，与所述压缩阀芯连接；

其中，所述压缩阀芯为金属阀芯，所述控制线圈用于控制一个所述压缩阀芯沿所述第二滑杆的延伸方向运动，以封闭一个所述密封圈的通道口。

8.如权利要求5所述的热泵机组，其特征在于，所述防冻液报警与控制装置为光电型监控器、比重型监控器或者光电与比重结合的监控器。