可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統的製作方法

2023-10-31 21:56:17 4

專利名稱：可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種空調系統，具體涉及一種空氣源熱泵空調系統。
背景技術：
與空氣源變頻多聯機相比，空氣源變容量分離式模塊熱泵機組具有很多顯著的優點，它有多個獨立的壓縮機單元，共同拖帶一個新型水氟換熱器，壓縮機產生的冷熱量通過封閉的水系統輸送到用戶末端，簡單可靠，一個壓縮機出現故障不影響空調系統運行。氟裡昂在室外側，管路短，且管路全部焊接，採用水作為載冷劑，氟冷媒的用量少，且氟洩漏的可能性大大降低，安全性高，對空調環境氟汙染的概率大大降低。然而無論是變頻多聯機還是變容量分離式模塊熱泵機組，它們只是製冷、制熱和冷熱空氣的搬運；製冷時產生很大的熱量，此熱量毫無利用地排到大氣中，使能量不能充分利用。中國發明專利申請CN101839586A公開了一種「空氣源分體式壓縮機數碼組合變容量熱泵熱水空調系統」，可以在使用空調的同時提供生活熱水。然而，該系統仍存在以下缺陷:1、該系統中設有兩個四通閥，在冬季，當生活熱水溫度較低、空調水水溫較高，又要求製取熱水時，製冷劑在熱水換熱器內溫度低，壓力也低，製冷劑積聚在熱水換熱器內，系統會產生低壓保護或高溫保護，從而可能出現保護性停機。2、該系統的每一個壓縮機單元都與熱水換熱器相連，不能做到根據需要來調節熱水量，因此在製取生活熱水時會浪費能量和熱水量。3、該系統熱水換熱器與熱水箱是分開的，需要有一個水泵驅動自來水在水箱和熱水換熱器之間進行循環加熱。這樣會增加系統的造價和能耗。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種運行的可靠性和穩定性更好、可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統，以克服現有技術的上述缺陷。為了解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案:一種可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統，包括壓縮機、汽液分離器、膨脹閥、四通閥、室外機換熱器、室內機換熱器和熱水換熱器，所述壓縮機的入口管與汽液分離器的出口管相連接，壓縮機的出口管與第一四通閥的進氣管相連接，第一四通閥的右側管通過一單向閥與第二四通閥的進氣管相連接，第一四通閥的左側管通過熱水換熱器與第三四通閥的進氣管相連接；第二四通閥的左側管與室內機換熱器相連接，第二四通閥的右側管與室外機換熱器相連接；所述室內機換熱器依次通過儲液器、膨脹閥與室外機換熱器相連接；第三四通閥的右側管通過一單向閥也與第二四通閥的進氣管相連接，第三四通閥的左側管通過一單向閥與儲液器相連接，第一四通閥、第二四通閥和第三四通閥的中間管均與汽液分離器的入口管相連接。優選地，在膨脹閥的兩側各設有一個過濾器。優選地，所述膨脹閥為電子膨脹閥。[0011]優選地，所述室內機換熱器為螺旋水流殼管空調換熱器。優選地，所述室外機換熱器為內螺紋銅管鋁箔換熱器。優選地，所述熱水換熱器為盤管式水氟換熱器，自來水入口位於盤管式水氟換熱器的底部。優選地，還包括一個熱水箱，所述熱水換熱器位於熱水箱的內部。更優地，所述可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統為一個或多個，所述一個或多個可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統共用同一個室內機換熱器和同一個熱水箱。更優地，還包括一個或多個常規的無熱水空氣源熱泵空調系統，所述無熱水空氣源熱泵空調系統與可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統共用同一個室內機換熱器。與現有技術相比，本實用新型具有顯著的進步:由於採用了具有三個四通閥的全新管路，本實用新型能根據生活熱水、室內機換熱器及室外機換熱器的溫度進行靈活控制，當生活熱水水溫較低、空調水溫較高時，可採用熱水換熱器單獨冷凝，不會出現保護性停機故障；當生活熱水水溫較高、空調水水溫較低，又要求空調製熱時，可採用串聯冷凝(先經過熱水換熱器冷凝，再經過室內機換熱器冷凝)的方式運行，既能滿足生活熱水制熱，也能對空氣溫度進行調節。這樣就提高了空調系統運行的可靠性和穩定性。

圖1是本實用新型一種可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統的示意圖。
圖2是本實用新型在進行空氣制熱時的工作原理示意圖。圖3是本實用新型在採用熱水換熱器單獨冷凝時的工作原理示意圖。圖4是本實用新型在同時進行空氣制熱和生活熱水制熱時串聯冷凝工作原理示意圖。圖5是本實用新型在進行空氣製冷時的工作原理示意圖。圖6是本實用新型進行單獨制生活熱水時的工作原理示意圖。圖7是採用本實用新型組合成的空氣源變容量分離式模塊熱泵機組的示意圖。圖8是一種常規的無熱水空氣源熱泵空調系統的示意圖。圖中:1、第一四通閥2、第二四通閥3、第三四通閥4、壓縮機5、汽液分離器6、室外機換熱器7、室內機換熱器8、熱水換熱器9、儲液器10、膨脹閥11、過濾器12、過濾器13、單向閥14、單向閥15、單向閥1D、進氣管1C、左側管1S、中間管1E、右側管2D、進氣管2C、左側管2S、中間管2E、右側管3D、進氣管3C、左側管3S、中間管3E、右側管100、本實用新型可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統200、常規的無熱水空氣源熱泵空調系統300、室內機400、熱水箱20、四通閥具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明，本領域技術人員由此可以更清楚地了解本實用新型的其他優點及功效。需要說明的是，說明書附圖所繪示的結構、比例、大小等，僅用以配合具體實施方式
，供本領域技術人員更清楚地了解本實用新型的構思，並非用以限制本實用新型的保護範圍。任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本實用新型的功效及目的達成的情況下，均應仍落在本實用新型的保護範圍之內。為了便於描述，各部件的相對位置關係是根據說明書附圖的布圖方式來進行描述的，如:前、後、上、下、左、右等的位置關係是根據說明書附圖的布圖方向來確定的。如圖1所示，本實用新型一種可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統100，包括壓縮機4、汽液分離器5、膨脹閥10、四通閥1、2、3、室外機換熱器6、室內機換熱器7和熱水換熱器8。其中，壓縮機4的入口管與汽液分離器5的出口管相連接，壓縮機4的出口管與第一四通閥I的進氣管ID相連接，第一四通閥I的右側管IE通過一個單向閥13與第二四通閥2的進氣管2D相連接，第一四通閥I的左側管IC通過熱水換熱器8與第三四通閥3的進氣管3D相連接；第二四通閥2的左側管2C與室內機換熱器7相連接，第二四通閥2的右側管2E與室外機換熱器6相連接；室內機換熱器7的另一端又依次通過儲液器9、膨脹閥10與室外機換熱器6的另一端相連接；第三四通閥3的右側管3E通過一單向閥14也與第二四通閥2的進氣管2D相連接，第三四通閥3的左側管3C通過一單向閥15與儲液器9相連接，第一四通閥1、第二四通閥2和第三四通閥3的中間管1S、2S、3S均與汽液分離器5的入口管相連接。上述各部件通過管路相連接，構成製冷劑的循環管路。為了保證製冷劑的清潔，最好在膨脹閥10的兩側各設置一個過濾器11、12。優選地，所述膨脹閥10為電子膨脹閥。優選地，所述室內機換熱器7採用螺旋水流殼管空調換熱器。優選地，所述室外機換熱器6採用內螺紋銅管鋁箔換熱器。優選地，所述熱水換熱器8採用盤管式水氟換熱器，自來水入口位於盤管式水氟換熱器的底部。還包括一個熱水箱，將熱水換熱器8設置在熱水箱的內部。利用自來水在加熱過程中熱水密度降低、在浮力作用下自然向上流動的自然對流原理，將自來水通過管道引入到盤管式水氟換熱器的底部，使得自來水在被加熱過程中能自然往上流動，從熱水換熱器8出來後就進入水箱儲存。免去了生活用水系統的水泵，降低了系統能耗。根據季節的變化或使用要求的不同，本實用新型空氣源熱泵空調系統可以在多種不同的模式下運行。一、在冬季室內空氣制熱時，如圖2所示:低壓低溫的製冷劑氣體經過壓縮機4壓縮以後變成高壓高溫的氣體，依次經過第一四通閥I的進氣管1D、右側管IE和單向閥13，再經過第二四通閥2的進氣管2D、左側管2C，沿管路到室內機換熱器7中把熱量傳遞給空調系統的水，經過室內機換熱器7的換熱後，製冷劑變為高壓低溫的液體，在經過過濾器11過濾後通過膨脹閥10節流減壓的作用，製冷劑變成了低溫低壓的氣液混合體。低溫低壓的氣液混合體經過室外機換熱器6吸熱後變成了低壓低溫的氣體，再經過第二四通閥2的右側管2E、中間管2S回到氣液分離器5，最後經過管路回到壓縮機4，這樣就完成了空氣制熱循環。二、冬季室內空氣制熱，又要製取生活熱水時，系統根據熱水換熱器8、室內機換熱器7及室外機換熱器6的溫度進行靈活控制。如圖3所示:當生活熱水水溫較低而空調水溫較高時，可採用熱水換熱器單獨冷凝:低壓低溫的製冷劑氣體經過壓縮機4壓縮以後變成高壓高溫的氣體，依次經過第一四通閥I的進氣管1D、左側管1C，到達熱水換熱器8，加熱熱水後，製冷劑變為高壓低溫的液體，再經過第三四通閥3的進氣管3D、左側管3C和單向閥15進入儲液器9，經過過濾器11過濾後通過膨脹閥10節流減壓的作用，製冷劑變成了低溫低壓的氣液混合體，進入室外機換熱器6，從室外環境吸取熱量，低溫低壓的氣液混合體經過室外機換熱器6吸熱後變成了低壓低溫的氣體，再經過第二四通閥2的右側管2E、中間管2S回到氣液分離器5，最後經過管路回到壓縮機4，這樣就完成了加熱熱水的循環。如圖4所示，當生活熱水水溫較高而空調水溫較低時，採用或切換到串聯冷凝:低壓低溫的製冷劑氣體經過壓縮機4壓縮以後變成高壓高溫的氣體，依次經過第一四通閥I的進氣管1D、左側管1C，到達熱水換熱器8，加熱熱水後，製冷劑變為高壓低溫的液體，再經過第三四通閥3的進氣管3D、右側管3E和單向閥14，到達第二四通閥2，經過第二四通閥2的中間管2D、左側管2C到達室內機換熱器7進一步冷凝後，回到儲液器9，再經過過濾器11過濾後通過膨脹閥10節流減壓的作用，製冷劑變成了低溫低壓的氣液混合體，進入室外機換熱器6，從室外環境吸取熱量，低溫低壓的氣液混合體經過室外機換熱器6吸熱後變成了低壓低溫的氣體，再經過第二四通閥2的右側管2E、中間管2S回到氣液分離器5，最後經過管路回到壓縮機4，這樣就完成了加熱生活熱水和空調熱水的循環。既能實現生活熱水制熱，也能實現空調製熱。這種運行模式，可以大大提高空調系統運行的可靠性和穩定性。三、夏季室內空氣製冷時，如圖5所示:低壓低溫的製冷劑氣體經過壓縮機4壓縮以後變成高壓高溫的氣體，依次經過第一四通閥I的進氣管1D、左側管1C，到達熱水換熱器8，加熱熱水後，到達第三四通閥3，分成兩路:一路未冷凝的氣體製冷劑經過第三四通閥3的進氣管3D、右側管3E和單向閥14進入第二四通閥2，經過第二四通閥2的進氣管2D、右側管2E到達室外機換熱器6，經散熱冷凝後，製冷劑變為高壓低溫的液體，經過過濾器12的過濾，通過膨脹閥10節流減壓的作用，製冷劑變為低壓低溫的氣液混合體進入儲液器9 ;另一路已完成冷凝的液態製冷劑從第三四通閥的左側管3C，通過單向閥15，與經過儲液器9的製冷劑匯合，一起進入室內機換熱器7吸熱後，變成了低壓低溫的氣體，經過第二四通閥2的右側管2C、中間管2S回到氣液分離器5，最後經過管路再進入壓縮機4，這樣就完成了製冷循環，同時免費為生活用水加熱。四、在換季的時間段或空調不使用的時間段單獨制熱水，如圖6所示:低壓低溫的製冷劑氣體經過壓縮機4壓縮以後變成高壓高溫的氣體，依次經過第一四通閥I的進氣管1D、左側管1C，到達熱水換熱器8，加熱熱水後，製冷劑變為高壓低溫的液體，再經過第三四通閥3的進氣管3D、左側管3C和單向閥15進入儲液器9，經過過濾器11過濾後通過膨脹閥10節流減壓的作用，製冷劑變成了低溫低壓的氣液混合體，進入室外機換熱器6，從室外環境吸取熱量，低溫低壓的氣液混合體經過室外機換熱器6吸熱後變成了低壓低溫的氣體，再經過第二四通閥2的右側管2E、中間管2S回到氣液分離器5，最後經過管路再進入壓縮機4，這樣就完成了加熱熱水的循環。在此過程中，通過室外機換熱器6從室外環境吸取熱量，並最終釋放到熱水換熱器8內對生活用水進行加熱。如圖7所示，有多個上述可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統100可組合成空氣源變容量分離式模塊熱泵機組，每個可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統100簡稱為一個熱水單系統，多個熱水單系統100共用同一個室內機換熱器7和同一個熱水箱400,每個熱水單系統100的熱水換熱器均安裝在熱水箱400的內部。根據生活熱水的需求量，一個或多個熱水單系統100可選擇性地與熱水換熱器相連。熱水供應可根據需要而定，不需要熱水就不提供，節約了能源。進一步地，還可以包括一個或多個常規的無熱水空氣源熱泵空調系統200，無熱水空氣源熱泵空調系統200與熱水單系統100也共用同一個室內機換熱器7。在循環泵的作用下，室內機換熱器7的熱量或冷量通過水媒傳遞給室內機300。無熱水空氣源熱泵空調系統200為本領域的公知技術，如圖8所示，一種無熱水空氣源熱泵空調系統200也包括壓縮機4、汽液分離器5、膨脹閥10、四通閥20、室外機換熱器6和室內機換熱器7。壓縮機4與汽液分離器5相連接，壓縮機4、汽液分離器5、室外機換熱器6和室內機換熱器7均與四通閥20相連接，室內機換熱器7依次通過儲液器9、過濾器
11、膨脹閥10、過濾器12與室外機換熱器6相連接。通過四通閥20的切換，可以使空調系統工作在製冷模式或制熱模式。
權利要求1.一種可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統，包括壓縮機(4)、汽液分離器(5)、膨脹閥(10)、四通閥、室外機換熱器(6)、室內機換熱器(7)和熱水換熱器(8)，其特徵是，所述壓縮機(4)的入口管與汽液分離器(5)的出口管相連接，壓縮機(4)的出口管與第一四通閥(1)的進氣管(ID)相連接，第一四通閥(I)的右側管(IE)通過一單向閥(13)與第二四通閥(2)的進氣管(2D)相連接，第一四通閥(I)的左側管(IC)通過熱水換熱器(8)與第三四通閥(3)的進氣管(3D)相連接；第二四通閥(2)的左側管(2C)與室內機換熱器(7)相連接，第二四通閥(2)的右側管(2E)與室外機換熱器(6)相連接；所述室內機換熱器(7)依次通過儲液器(9)、膨脹閥(10)與室外機換熱器(6)相連接；第三四通閥(3)的右側管(3E)通過一單向閥(14)也與第二四通閥(2)的進氣管(2D)相連接，第三四通閥(3)的左側管(3C)通過一單向閥(15)與儲液器(9)相連接，第一四通閥(I)、第二四通閥(2)和第三四通閥(3)的中間管(1S、2S、3S)均與汽液分離器(5)的入口管相連接。
2.根據權利要求1所述的空氣源熱泵空調系統，其特徵是，在膨脹閥(10)的兩側各設有一個過濾器(11、12)。
3.根據權利要求1所述的空氣源熱泵空調系統，其特徵是，所述膨脹閥為電子膨脹閥。
4.根據權利要求1所述的空氣源熱泵空調系統，其特徵是，所述室內機換熱器(7)為螺旋水流殼管空調換熱器。
5.根據權利要求1所述的空氣源熱泵空調系統，其特徵是，所述室外機換熱器(6)為內螺紋銅管鋁箔換熱器。
6.根據權利要求1所述的空氣源熱泵空調系統，其特徵是，所述熱水換熱器(8)為盤管式水氟換熱器，自來水入口位於盤管式水氟換熱器的底部。
7.根據權利要求1所述的空氣源熱泵空調系統，其特徵是，還包括一個熱水箱(400)，所述熱水換熱器(8)位於熱水箱(400)的內部。
8.根據權利要求7所述的空氣源熱泵空調系統，其特徵是，所述可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統(100)為一個或多個，所述一個或多個可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統(100)共用同一個室內機換熱器(7)和同一個熱水箱(400)。
9.根據權利要求8所述的空氣源熱泵空調系統，其特徵是，還包括一個或多個常規的無熱水空氣源熱泵空調系統(200)，所述無熱水空氣源熱泵空調系統(200)與可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統(100)共用同一個室內機換熱器(7)。
專利摘要本實用新型公開了一種可提供生活熱水的空氣源熱泵空調系統，壓縮機的入口管與汽液分離器的出口管相連接，壓縮機的出口管與第一四通閥的進氣管相連接，第一四通閥的右側管通過一單向閥與第二四通閥的進氣管相連接，第一四通閥的左側管通過熱水換熱器與第三四通閥的進氣管相連接；第二四通閥的左側管與室內機換熱器相連接，第二四通閥的右側管與室外機換熱器相連接；室內機換熱器通過儲液器、膨脹閥與室外機換熱器相連接；第三四通閥的右側管也與第二四通閥的進氣管相連接，第三四通閥的左側管與儲液器相連接，各四通閥的中間管均與汽液分離器的入口管相連接。本實用新型既能提供生活熱水，也能對空氣溫度進行調節，提高了運行的可靠性和穩定性。
文檔編號F25B41/04GK203036787SQ201320025490
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月17日 優先權日2013年1月17日
發明者吳國江, 蘇傳霞 申請人:上海交通大學