CN2694159Y - 多功能空气源热泵空调器 - Google Patents

Abstract

一种多功能空气源热泵空调器，采用分体式结构，室外机由压缩机、气液分离器、四通换向阀、干燥过滤器、毛细管、室外换热器及其配套风机组成，室内机由生活热水箱、室内换热器及其配套风机组成。生活热水箱为承压式结构，内部设置沉浸式冷凝盘管，上、下部分别设置出水口和进水口，底部设置排污口。控制器采用单片机，其输入端分别与水箱中的温度传感器和室内空气温度传感器连接，输出端分别用于控制压缩机、室内外风机、四通换向阀和电磁阀。本实用新型集制热、制冷、热水供应多种功能于一体，可满足建筑内冬季采暖、夏季空调以及全年生活热水的各种需求，具有适用性好、设备利用率高、节能效果显著等优点，具有商品化发展和应用前景。

Description

多功能空气源热泵空调器

技术领域

本实用新型涉及一种空气源热泵空调***，集制冷、制热、热水供应的多种功能于一体，属于能源类供热及空调技术领域。

背景技术

近年来，随着我国建筑业的迅猛发展，建筑的采暖和空调耗能不断扩大。能源的消耗不仅加剧了矿物燃料的日益紧缺和枯竭，而且严重污染了环境。热泵作为其中一项重要的节能技术，已经被广泛地应用到工业、商业、民用等各类建筑中。由于空气源热泵空调器具有制热、制冷功能，在我国一些非严寒地区的空调市场上占有很大的份额。但是，目前市场上所销售的热泵型空调器绝大多数都不能够提供生活热水，因而为了满足日常生活热水的需求，用户还必须另购一台热水装置如电热水器、燃气热水器等。这不仅增加了设备投资，而且造成大量电能或化石燃料的浪费。为此，研究设计一种多功能的空气源热泵空调器，同时满足用户对房间空调和生活热水的需求，具有重要的现实意义。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多功能空气源热泵空调器，结构紧凑，有较好的节能效果和经济性能，能同时满足用户对房间空调和生活热水的需求。

为了实现这样的目的，在本实用新型的技术方案中，将常规的分体式热泵空调器进行了改造，即在压缩机排气管路上增加了一段用于加热热水的螺旋型冷凝盘管，并将该盘管布置在一承压式热水箱内部，此外还增加了相应的控制部件来实现单独的制热、制冷、制热水以及联合的制热与制热水、制冷与制热水等各种功能。本实用新型包括室外机和室内机两个部分，其中室外机由压缩机、四通换向阀、气液分离器、干燥过滤器、毛细管、室外换热器及其配套风机组成，室内机则由生活热水箱和室内换热器及其配套风机组成，生活热水箱包括外壳、保温层、内筒、冷凝盘管、进水管、出水管和排污管等部件。所有上述部件按如下顺序进行连接：气液分离器的出口与压缩机吸气口连接，压缩机排气管路直接与冷凝盘管连接，冷凝盘管的出口与四通换向阀的一个端口连接，冷凝盘管进、出口管路之间则由一段带电磁阀的旁通管连接起来，四通换向阀的其余三个端口分别与室内换热器、气液分离器和室外换热器加以连接，室内换热器的另一端经干燥过滤器、毛细管与室外换热器的一个端口连接，从而形成了制冷剂的闭合循环通路，而室内换热器的进、出管路之间也被一段带电磁阀的旁通管连接起来。生活热水箱为承压式结构，内胆由不锈钢板焊制而成，外壳由彩色塑料板或薄钢板卷制而成，内胆与外壳之间填充聚氨脂发泡保温材料。水箱上部设有一个出水管，下部设有一个进水口，底部设有一个排污管。水箱的进水口可以直接与城市自来水管网连接，依靠自来水压力将热水从水箱顶部压出。为了尽量减小冷、热水进出对水箱内温度分层的影响，在进、出水管的端口上还分别安装了一个喇叭形的散流头。水箱内部还装有一只铠装的温度传感器，用于测量箱内热水温度。

为了实现空气源热泵空调器的多种功能，并保证机组在实际使用中的安全性、高效性和舒适性，本实用新型采用一个单片机控制器来实现对机组的所有控制功能。该控制器的两个输入端分别与水箱内的温度传感器和室内空气温度传感器连接，而六个输出端则分别控制四通换向阀的换向、两个电磁阀的启闭以及压缩机和室内、外风机的启停。

用户可以选择以下五种运行工况：单独制热、单独制冷、单独制热水、联合制热与制热水、联合制冷与制热水，并可分别在15～30℃和30～60℃范围内任意设定室内空气温度和生活热水温度。此外，控制器将在上述用户设定温度上自动生成一个启动温度(通常低于设定温度5℃)，以防止压缩机的频繁启停。

在单独制热或单独制冷工况下，冷凝盘管进、出口管间的电磁阀处于开启状态，室内换热器进、出口管间的电磁阀处于闭合状态，此时与常规热泵空调器的工作状态相同：四通换向阀在制冷工况下换向，室内、外风机与压缩机采用“同步启停”的控制方式，即当室内空气温度达到用户设定的温度时，室内、外风机与压缩机将同时停止运转，直到室温降至启动温度以下时才重新启动。在单独制热水工况下，室内换热器进、出口管间的电磁阀处于开启状态，冷凝盘管进、出口管间的电磁阀处于闭合状态，制冷剂全部的冷凝热用于加热水箱内的热水，不经过室内换热器。在联合制热与制热水工况下，本实用新型采用“空调优先”的控制策略，即在室温达到用户设定温度之前，冷凝盘管进、出口管间的电磁阀处于开启状态，直至室温达到用户设定温度，冷凝盘管进、出口管间的电磁阀才关闭，与此同时室内换热器进、出口管间的电磁阀开启，并在室温降至启动温度以下时两个电磁阀同时恢复到初始状态，但是如果室温和热水温度均达到各自的设定温度时机组将停止运行，直到室温或水温降至各自的启动温度以下，机组将重新启动。在联合制冷与制热水工况下，四通换向阀换向，两个电磁阀均处于闭合状态，当水温达到用户设定温度时，冷凝盘管进、出口管间的电磁阀开启，而当室温达到用户设定温度时机组将自动停机，直到室温升至启动温度以上才重新启动。

本实用新型集制热、制冷、热水供应多种功能于一体，可满足建筑内冬季采暖、夏季空调以及全年生活热水的各种需求，具有适用性好、设备利用率高、节能效果显著、技术经济性能较好等优点，商品化发展和应用前景非常好。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图1中，壳体1、室外换热器2、室外风机3、气液分离器4、压缩机5、保温水箱外壳6、保温层7、内胆8、排污管9、进水管10、冷凝盘管11、出水管12、温度传感器13、温度传感器14、室内风机15、室内换热器16、控制器17、第一个电磁阀18、第二个电磁阀19、干燥过滤器20、四通换向阀21、毛细管22。

具体实施方式

为以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细描述。

附图1为本实用新型的整体结构示意图。

如图所示，本实用新型为分体式结构，室外机部分由壳体1、室外换热器2、室外风机3、气液分离器4、压缩机5、第一个电磁阀18、第二个电磁阀19、干燥过滤器20、四通换向阀21、毛细管22等部件组成。四通换向阀21的常出端口与气液分离器4的进口相连，气液分离器4的出口端与压缩机5的进气管连接。四通换向阀21上与常出端口相通(无电状态下)的一个端口与室外换热器2的一端相连，室外换热器2的另一端与毛细管22连接，而毛细管22的另一端则与干燥过滤器20连接。压缩机5的排气管与水箱内冷凝盘管11的进口端连接，四通换向阀21的常进端口与冷凝盘管11的出口端连接。干燥过滤器20的另一端与室内换热器16的一端连接，四通换向阀21上的剩余端口则与室内换热器16的另一端连接，从而形成制冷剂的闭合循环通路。第一个电磁阀18安装在室内换热器16进、出口管间的旁通管路上，第二个电磁阀19安装在冷凝盘管11进、出口管间的旁通管路上。

室内机部分包括一个生活热水箱、室内换热器16及其配套风机15。其中，生活热水箱由外壳6、保温层7、内胆8、排污管9、进水管10、冷凝盘管11、出水管12、铠装温度传感器14组成。冷凝盘管11为沉浸在内胆8中，进水管12和出水管10分别设置在内胆8的上、下部，排污管9设置在内筒8的底部，而温度传感器14则安装在内胆8的中上部。进水管10与自来水管网连接，使用热水时打开出水管12上的阀门，利用自来水的压头顶出热水。

控制器17的两个输入端分别与水箱内温度传感器14和室内空气温度传感器13连接，六个输出端则分别连接室外风机3、压缩机5、室内风机15、四通换向阀21、第一个电磁阀18和第二个电磁阀19。用户可根据需要选择单独制热、制冷、制热水及联合制热与制热水、制冷与制热水多种工况，并可分别在15～30℃和30～60℃范围内任意设定室内空气温度和生活热水温度。控制器的所有控制功能均可以采用一个单片机来实现。

在单独制热工况下，制冷剂回路的循环过程如下：经毛细管22节流降压后的液体制冷剂流入室外换热器2中，在室外风机3的作用下与大气进行强制对流换热，换热后的制冷剂蒸气经四通换向阀21及气液分离器4被压缩机5吸入，然后经第一个电磁阀18再流入四通换向阀21，随后进入室内换热器16中，在室内风机16的作用下加热室内空气，冷凝下来的液体制冷剂经干燥过滤器20和毛细管22又流回室外换热器2中，由此完成一次循环。

在单独制冷工况下，制冷剂回路的循环过程如下：四通换向阀21在通电状态下进行换向，经毛细管22节流降压后的液体制冷剂首先流入室内换热器16中，在室外风机15的作用下与室内空气进行对流换热，蒸发后的制冷剂蒸气经四通换向阀21及气液分离器4被压缩机5吸入，压缩后的制冷剂蒸气经第一个电磁阀18和四通换向阀21直接流入室外换热器16中进行冷凝。

在单独制热水工况下，制冷剂循环过程与单独制热工况基本相同，只是此时第一个电磁阀18关闭，第二个电磁阀19开启，使得经过压缩机5的制冷剂蒸气流入水箱内的冷凝盘管11，将全部冷凝热用于加热生活热水，冷凝后的制冷剂不经过室内换热器16，而是经四通换向阀21、第二个电磁阀19、干燥过滤器20和毛细管22直接流回室外换热器2中。

在联合制热与制热水工况下，制冷剂循环工程与单独制热、制热水工况基本相同，只是在室内空气温度低于用户设定温度时，第一个电磁阀18开启而第二个电磁阀19关闭，以满足室内采暖需要；当室温达到设定温度后，第一个电磁阀18关闭而第二个电磁阀19开启，以制备生活热水；当室温和水温均达到各自设定温度后，机组停止运行。

在联合制冷与制热水工况下，制冷剂循环工程与单独制冷工况基本相同，只是电磁阀18关闭，使得经过压缩的制冷剂蒸气首先流入水箱内的冷凝盘管11中，将部分冷凝热用于加热生活热水，然后经四通换向阀21直接流入室外换热器2中继续冷凝。当水温达到设定水温后，电磁阀18开启，而当室温达到设定温度时，机组停止运行。

Claims (3)

1、一种多功能空气源热泵空调器，采用分体式结构，其特征在于室外换热器(2)的一端与四通换向阀(21)一个端口连接，另一端与毛细管(22)连接，气液分离器(4)的进口与四通换向阀(21)的常出端口相连，出口与压缩机(5)的进气管连接，冷凝盘管(11)的进口与压缩机(5)的排气管连接，出口与四通换向阀(21)的常进端口连接，室内换热器(16)的一端与四通换向阀(21)的剩余端口连接，另一端经干燥过滤器(20)、毛细管(22)与室外换热器(2)连接，从而形成闭合的制冷剂回路；第一个电磁阀(18)安装在室内换热器(16)的进、出口管之间的旁通管路上，第二个电磁阀(19)安装在冷凝盘管(11)的进、出口管之间的旁通管路上；生活热水箱的内胆(8)上、下部分别设置出水管(12)和进水管(10)，底部设置排污管(9)，冷凝盘管(11)沉浸在内胆(8)下部，温度传感器(14)安装在内胆(8)中上部；控制器(17)的两个输入端分别与水箱内温度传感器(14)和室内空气温度传感器(13)连接，六个输出端则分别连接室外风机(3)、压缩机(5)、室内风机(15)、四通换向阀(21)、两个电磁阀(18、19)。

2、如权利要求1的多功能空气源热泵空调器，其特征在于所述生活热水箱为承压式结构，外壳(6)由彩色塑料板或薄钢板卷制而成，内胆(8)由不锈钢板焊制而成，外壳(6)与内胆(8)之间为聚氨脂发泡保温层(7)。

3、如权利要求1的多功能空气源热泵空调器，其特征在于所述的进水管(10)、出水管(12)分别装有一个喇叭形的散流头。