一種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組及其實現方法
2023-09-16 12:04:05
一種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組及其實現方法
【專利摘要】本發明公開了一種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組及其實現方法，解決熱泵機組存在功能單一、難以滿足需求的問題。本發明包括設有噴液口的壓縮機，與壓縮機噴液口連接的經濟器，輸出端與該壓縮機輸入端連接的分離器，與該壓縮機輸出端連接的三通閥，與三通閥連接的熱水加工裝置，連接在三通閥與熱水加工裝置之間的管道上的四通閥，分別與四通閥連接的蒸發器和第二冷凝器，分別與第二冷凝器連接的循環泵和環形單向閥組，分別與環形單向閥組和經濟器連接的儲液罐，以及位置與蒸發器相對應的風機；分離器與四通閥連接，蒸發器和經濟器分別與環形單向閥組連接；儲液罐與經濟器之間還設有電磁閥。本發明結構合理，功能繁多，使用方便，適於推廣。
【專利說明】一種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組及其實現方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熱泵機組，具體地說，是涉及一種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組及其實現方法。
【背景技術】
[0002]空調採暖、製冷及生活衛生熱水是人們生產生活中必不可少的需求，在低溫環境下，人們對生活衛生熱水的需求最直接的方式是採用燃煤熱水器、燃氣熱水，電熱水器，太陽能熱水器來滿足需求，在北方的冬季供暖採用家用空調基本上不能起到制熱的效果，供暖的方式主要採用市政集中供熱或家用壁掛爐供熱來解決問題。在低溫地區採用空氣源低溫熱泵熱水機組，只能提供生活熱水或提供採暖。在夏季製冷時，絕大部分通過空調製冷來實現。因此，現有的熱泵機組功能非常單一，也造成了用戶投入的成本過高。
[0003]此外，在低溫環境下，生活熱水和採暖通過燃煤熱水器，燃氣熱水器、電熱水器、太陽能熱水器及市政的燃煤鍋爐來獲取均有以下不足之處:
1、通過燃燒煤、燃氣來獲取熱水或採暖消耗大量一次能源，能源的有效利用低，很大一部分熱能被浪費。同時產生CO2等溫室氣體，是溫室效應的罪魁禍首，產生氮化物和硫化物造成酸雨等災害，嚴重汙染環境，不符合國家的可持續發展。
[0004]2、通過電熱水器來加工熱水或採暖，由於直接用電來加熱，每度電產生的熱值過小，因而在低溫環境採用電能來獲取生活熱水或採暖，能耗很大，運行費用高。
[0005]3、傳統的燃煤鍋爐、燃氣鍋爐、電熱水器等加熱設備，都有嚴格的使用要求，鍋爐設備每年都需要年檢。另外設備的使用壽命相對較短，一般使用3-6年就需要更換一次，因而也造成了設備的重複投資。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組及其實現方法，主要解決現有的熱泵機組存在功能單一、難以滿足需求的問題。
[0007]為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下:
一種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組，包括設有噴液口的壓縮機，與該壓縮機噴液口連接的經濟器，輸出端與該壓縮機輸入端連接的分離器，與該壓縮機輸出端連接的三通閥，通過管道與該三通閥連接的熱水加工裝置，連接在三通閥與熱水加工裝置之間的管道上的四通閥，分別與該四通閥連接的蒸發器和第二冷凝器，分別與該第二冷凝器連接的循環泵和環形單向閥組，分別與環形單向閥組和經濟器連接的儲液罐，以及位置與蒸發器相對應的風機；所述分離器與四通閥連接，所述蒸發器和經濟器分別與環形單向閥組連接；所述儲液罐與經濟器之間還設有電磁閥。
[0008]進一步地，所述儲液罐與經濟器之間還設有過濾器；所述儲液罐還通過增溫管道與壓縮機噴液口連接，並且該增溫管道中還設有電子膨脹閥；所述增溫管道位於過濾器與經濟器之間。[0009]具體地說，所述熱水加工裝置包括依次連接的保溫水箱、熱水泵和第一冷凝器；所述第一冷凝器與三通閥連接，並且該第一冷凝器還回連於保溫水箱；所述四通閥連接在第一冷凝器和三通閥之間的管道上。
[0010]具體地說，所述環形單向閥組包括通過管道依次連接的第一單向閥、第二單向閥、第四單向閥和第三單向閥，所述第一單向閥還與第三單向閥連接；所述第二冷凝器與設置在第一單向閥和第四單向閥之間的管道連接，所述經濟器與設置在第一單向閥和第三單向閥之間的管道連接，所述蒸發器與設置在第三單向閥和第四單向閥之間的管道連接。
[0011]再進一步地，所述經濟器與環形單向閥組之間還設有第一熱力膨脹閥，並且該經濟器與電磁閥之間還設有第二熱力膨脹閥。
[0012]在上述硬體系統基礎上，本發明提供了該空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組的實現方法，其有以下五種方案，分別如下所述:
方案一
(1)分別啟動風機、循環泵和壓縮機，並打開三通閥和四通閥使壓縮機連通蒸發器，同時關閉電子膨脹閥和電磁閥；
(2)壓縮機將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，並依次通過三通閥和四通閥後進入到蒸發器中，與由風機帶入蒸發器中的室外高溫空氣進行熱交換，形成氣液混合態製冷劑；
(3)氣液混合態製冷劑從蒸發器中流出，並經第四單向閥進入到儲液罐進行氣液分
離；
(4)分離後，液態製冷劑存儲在儲液罐中，氣態製冷劑則進入到過濾器中進行過濾；
(5)過濾後的氣態製冷劑通過經濟器進入到第一熱力膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑，並經第一單向閥進入到第二冷凝器中，與由循環泵泵入的空調管路中的水進行熱交換，空調管路中的水溫降低，並對環境進行製冷，同時該低溫低壓液態製冷劑形成低溫低壓氣液混合態製冷劑；
(6)低溫低壓氣液混合態製冷劑經四通閥進入到分離器中進行氣液分離；
(7)分離的低溫低壓液態製冷劑存儲在分離器中，而低溫低壓氣態製冷劑則進入到壓縮機中；
(8)依次循環步驟(I)?(7)。
[0013]方案二
(1)分別啟動風機、循環泵和壓縮機，並打開三通閥和四通閥使壓縮機連通第二冷凝器，同時打開電子膨脹閥和電磁閥；
(2)壓縮機將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，並依次通過三通閥和四通閥後進入到第二冷凝器中，與由循環泵泵入的空調管路中的水進行熱交換，空調管路中的水溫升高，並對環境進行制熱，同時該高溫高壓氣態製冷劑形成高溫高壓氣液混合態製冷劑；
(3)高溫高壓氣液混合態製冷劑從第二冷凝器中流出，並經第二單向閥進入到儲液罐進行氣液分離；
(4)分離後，液態製冷劑存儲在儲液罐中，氣態製冷劑則進入到過濾器中進行過濾；
(5)過濾後的高溫高壓氣態製冷劑分三路流動，其中，第一路高溫高壓氣態製冷劑通過電子膨脹閥節流後形成低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機中；第二路高溫高壓氣態製冷劑進入到第二熱力膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑，並進入到經濟器中；第三路高溫高壓氣態製冷劑進入到經濟器中，與第二路進來的低溫低壓液態製冷劑進行熱交換；
(6)第二路進來的低溫低壓液態製冷劑形成低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機中，同時第三路進來的高溫高壓氣態製冷劑形成常溫高壓氣態製冷劑，並進入到第一熱力膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑；
(7)低溫低壓液態製冷劑經第三單向閥進入到蒸發器中，與由風機帶入蒸發器中的室外低溫空氣進行熱交換，形成低溫低壓氣液混合態製冷劑；
(8)低溫低壓氣液混合態製冷劑經四通閥進入到分離器中進行氣液分離；
(9)分離的低溫低壓液態製冷劑存儲在分離器中，而低溫低壓氣態製冷劑則進入到壓縮機中；
(10)依次循環步驟(I)?(9)。
[0014]方案三
(1)分別啟動風機、熱水泵和壓縮機，並打開三通閥和四通閥使第一冷凝器分別與壓縮機和第二冷凝器連通，同時打開電子膨脹閥和電磁閥；
(2)壓縮機將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，並通過三通閥進入到第一冷凝器中，同時熱水泵將保溫水箱中的常溫水泵入到第一冷凝器中，與高溫高壓氣態製冷劑進行熱交換，形成熱水，高溫高壓氣態製冷劑則形成氣液混合態製冷劑；
(3)熱水經第一冷凝器回到保溫水箱中，同時氣液混合態製冷劑依次經過四通閥、第二冷凝器、第二單向閥進入到儲液罐中進行氣液分離；
(4)分離後，液態製冷劑存儲在儲液罐中，氣態製冷劑則進入到過濾器中進行過濾；
(5)過濾後的高溫高壓氣態製冷劑分三路流動，其中，第一路高溫高壓氣態製冷劑通過電子膨脹閥節流後形成低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機中；第二路高溫高壓氣態製冷劑進入到第二熱力膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑，並進入到經濟器中；第三路高溫高壓氣態製冷劑進入到經濟器中，與第二路進來的低溫低壓液態製冷劑進行熱交換；
(6)第二路進來的低溫低壓液態製冷劑形成低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機中，同時第三路進來的高溫高壓氣態製冷劑形成常溫高壓氣態製冷劑，並進入到第一熱力膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑；
(7)低溫低壓液態製冷劑經第三單向閥進入到蒸發器中，與由風機帶入蒸發器中的室外低溫空氣進行熱交換，形成低溫低壓氣液混合態製冷劑；
(8)低溫低壓氣液混合態製冷劑經四通閥進入到分離器中進行氣液分離；
(9)分離的低溫低壓液態製冷劑存儲在分離器中，而低溫低壓氣態製冷劑則進入到壓縮機中；
(10)依次循環步驟(I)?(9)。
[0015]方案四
(1)分別啟動循環泵、熱水泵和壓縮機，並打開三通閥和四通閥使壓縮機與蒸發器連通，同時關閉電子膨脹閥和電磁閥；
(2)壓縮機將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，並通過三通閥進入到第一冷凝器中，同時熱水泵將保溫水箱中的常溫水泵入到第一冷凝器中，與高溫高壓氣態製冷劑進行熱交換，形成熱水，高溫高壓氣態製冷劑則形成氣液混合態製冷劑；
(3)熱水經第一冷凝器回到保溫水箱中，啟動風機，同時氣液混合態製冷劑依次經過三通閥、四通閥進入到蒸發器中，與由風機帶入蒸發器中的室外低溫空氣進行熱交換，形成低溫低壓氣液混合態製冷劑；
(4)氣液混合態製冷劑從蒸發器中流出，並經第四單向閥進入到儲液罐進行氣液分
離；
(5)分離後，液態製冷劑存儲在儲液罐中，氣態製冷劑則進入到過濾器中進行過濾；
(6)過濾後的氣態製冷劑通過經濟器進入到第一熱力膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑，並經第一單向閥進入到第二冷凝器中，與由循環泵泵入的空調管路中的水進行熱交換，空調管路中的水溫降低，並對環境進行製冷，同時該低溫低壓液態製冷劑形成低溫低壓氣液混合態製冷劑；
(7)低溫低壓氣液混合態製冷劑經四通閥進入到分離器中進行氣液分離；
(8)分離的低溫低壓液態製冷劑存儲在分離器中，而低溫低壓氣態製冷劑則進入到壓縮機中；
(9)依次循環步驟(I)?(8)。
[0016]方案五
(1)分別啟動風機、循環泵、熱水泵和壓縮機，並打開三通閥和四通閥使第一冷凝器分別與壓縮機和第二冷凝器連通，同時打開電子膨脹閥和電磁閥；
(2)壓縮機將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，並通過三通閥進入到第一冷凝器中，同時熱水泵將保溫水箱中的常溫水泵入到第一冷凝器中，與高溫高壓氣態製冷劑進行熱交換，形成熱水，高溫高壓氣態製冷劑則形成氣液混合態製冷劑；
(3)熱水經第一冷凝器回到保溫水箱中，同時氣液混合態製冷劑經四通閥進入到第二冷凝器中，與由循環泵泵入的空調管路中的水進行熱交換，空調管路中的水溫升高，並對環境進行制熱，同時該高溫高壓氣態製冷劑形成高溫高壓氣液混合態製冷劑；
(4)高溫高壓氣液混合態製冷劑從第二冷凝器中流出，並經第二單向閥進入到儲液罐進行氣液分離；
(5)分離後，液態製冷劑存儲在儲液罐中，氣態製冷劑則進入到過濾器中進行過濾；
(6)過濾後的高溫高壓氣態製冷劑分三路流動，其中，第一路高溫高壓氣態製冷劑通過電子膨脹閥節流後形成低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機中；第二路高溫高壓氣態製冷劑進入到第二熱力膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑，並進入到經濟器中；第三路高溫高壓氣態製冷劑進入到經濟器中，與第二路進來的低溫低壓液態製冷劑進行熱交換；
(7)第二路進來的低溫低壓液態製冷劑形成低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機中，同時第三路進來的高溫高壓氣態製冷劑形成常溫高壓氣態製冷劑，並進入到第一熱力膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑；
(8)低溫低壓液態製冷劑經第三單向閥進入到蒸發器中，與由風機帶入蒸發器中的室外低溫空氣進行熱交換，形成低溫低壓氣液混合態製冷劑；
(9)低溫低壓氣液混合態製冷劑經四通閥進入到分離器中進行氣液分離；
(10)分離的低溫低壓液態製冷劑存儲在分離器中，而低溫低壓氣態製冷劑則進入到壓縮機中； (11)依次循環步驟(I)?(10)。
[0017]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
(I)本發明結構合理，邏輯清晰、明了，且操作便捷，其可以大幅減少成本的投入。
[0018](2)本發明設有五種工作模式，依據用戶使用需求，可靈活調節，各種模式之間相互獨立，不相干擾，因而可完取代傳統空調、熱水器、壁掛爐等設備，減少設備的投資，並極大地提升了用戶的體驗度。
[0019]( 3 )本發明將低溫低壓製冷劑在經濟器進行熱交換後回到壓縮機，可以控制壓縮機二次排氣的溫度，避免排氣溫度過高，並通過穩定壓縮機的排氣提高冷凝器的熱交換效率。
[0020](4)本發明通過經濟器和第一熱力膨脹閥的二次降溫，降低了製冷劑的溫度，實現製冷劑進入室外蒸發器後與空氣換熱的高效率。
[0021](5)本發明由於在過濾器輸出端與壓縮機之間還設有增溫管道，讓一部分高溫製冷直接回到壓縮機提高二次壓縮的排氣溫度，從而增加二次換熱效率。
[0022](6)本發明低溫三聯供機組在運行過程中無廢氣排放，具有環保的特點，並且在使用空調製冷或制熱的同時還可以獲取熱水。
[0023](7)本發明由經驗豐富的工程師經過大量的計算和實際實驗和測算後設計得出，其很好地將理論與實際進行了結合，並取得了很好的有益效果，本發明的使用年限可高達15年以上，因此，其相比現有技術來說，具有突出的實質性特點和顯著的進步。
[0024](8)本發明性價比高、功能繁多、集成度高、使用方便，因此，其具有很高的實用價值和推廣價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明的結構示意圖。
[0026]其中，附圖標記對應的零部件名稱為:
1-壓縮機，2-四通閥，3-三通閥，4-第一冷凝器，5-保溫水箱，6-熱水泵，7-第二冷凝器，8-循環泵，91-第一單向閥，92-第二單向閥，93-第三單向閥，94-第四單向閥，10-儲液罐，11-過濾器，12-電磁閥，13-第一熱力膨脹閥，14-電子膨脹閥，15-第二熱力膨脹閥，16-經濟器，161-系統冷媒進口，162-系統冷媒出口，163-噴液進口，164-噴液出口，17-分離器，18-風機，19-蒸發器。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，本發明的實施方式包括但不限於下列實施例。
實施例
[0028]如圖1所不,本發明包括設有噴液口的壓縮機1，與該壓縮機I噴液口連接的經濟器16，輸出端與該壓縮機I輸入端連接的分離器17，與該壓縮機I輸出端連接的三通閥3，通過管道與該三通閥3連接的熱水加工裝置，連接在三通閥3與熱水加工裝置之間的管道上的四通閥2，分別與該四通閥2連接的蒸發器19和第二冷凝器7，分別與該第二冷凝器7連接的循環泵8和環形單向閥組，分別與環形單向閥組和經濟器16連接的儲液罐10，以及位置與蒸發器19相對應、用於使蒸發器19實現熱交換功能的風機18 ;所述分離器17與四通閥2連接，所述蒸發器19和經濟器16分別與環形單向閥組連接；所述儲液罐10與經濟器16之間還設有電磁閥12。具體來說，所述熱水加工裝置包括依次連接的保溫水箱5、熱水泵6和第一冷凝器4 ;所述第一冷凝器4與三通閥3連接，並且該第一冷凝器4還回連於保溫水箱5 ;所述四通閥2連接在第一冷凝器4和三通閥3之間的管道上。
[0029]所述經濟器16與環形單向閥組之間還設有第一熱力膨脹閥13，並且該經濟器16與電磁閥12之間還設有第二熱力膨脹閥15。而環形單向閥組則包括通過管道依次連接的第一單向閥91、第二單向閥92、第四單向閥94和第三單向閥93，所述第一單向閥91還與第三單向閥93連接；所述第二冷凝器7與設置在第一單向閥91和第四單向閥94之間的管道連接，所述經濟器16與設置在第一單向閥91和第三單向閥93之間的管道連接，所述蒸發器19與設置在第三單向閥93和第四單向閥94之間的管道連接。
[0030]所述儲液罐10與經濟器16之間還設有過濾器11 ;所述儲液罐10還通過增溫管道與壓縮機I噴液口連接，並且該增溫管道中還設有電子膨脹閥14 ;所述增溫管道位於過濾器11與經濟器16之間。本發明中的經濟器16為現有技術，其具有系統冷媒進口 161、系統冷媒出口 162、噴液進口 163和噴液出口 164，其中，系統冷媒進口 161與過濾器11連接，系統冷媒出口 162與第一熱力膨脹閥13連接，噴液進口 163與第二熱力膨脹閥15連接，噴液出口 164與壓縮機I連接。
[0031]上述硬體系統構成了一個封閉式的製冷劑循環系統，設備在運行過程中，根據其使用需求，可實現五種不同的工作模式，下面對本發明的這幾種工作模式進行詳細介紹。
[0032]一、製冷模式
在夏季製冷時，本發明的工作模式為單製冷模式，其工作過程為:分別啟動風機18、循環泵8和壓縮機1，並打開三通閥3和四通閥2使壓縮機I連通蒸發器19，同時關閉電子膨脹閥14和電磁閥12。壓縮機I開始運行，並將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，其溫度最高可達到125°C。高溫高壓氣態製冷劑通過三通閥3及四通閥2後流經蒸發器19時開始釋放熱量，風機18在運行的過程中不斷帶動室外空氣流過蒸發器19，室外空氣與蒸發器19內的高溫製冷劑在溫差的作用下實現熱交熱，空氣的溫度升高並直接排走，高溫高壓的製冷劑在蒸發器19中放熱形成氣液混合態製冷劑，並從蒸發器19中流出，然後經過第四單向閥94後回到儲液罐10中。
[0033]儲液罐10對小部分液態製冷劑進行儲存，大部分氣態製冷劑在流經過濾器11時，製冷劑中的雜質進一步被清潔掉，從而增強系統的穩定性。由於電子膨脹閥14及電磁閥12未開啟，此時均處於關閉狀態，因而製冷劑會直接通過經濟器16並在第一熱力膨脹閥13的作用下進行節流，高溫高壓氣態製冷劑在節流的作用下變成低溫低壓液態製冷劑，其最低溫度可達到_25°C。低溫低壓液態製冷劑通過第一單向閥91流到第二冷凝器7中，循環泵8不斷將空調管路中的水抽到第二冷凝器7中，空調管路系統中的水與_25°C的低溫製冷劑在溫差的作用下進行交換，水溫不斷被降低後流回空調末端中進行空調製冷。水溫在房間的流動過程中吸收房間內空氣的熱量變高，在第二冷凝器7中溫度降低，第二冷凝器7中的製冷劑吸收空調循環水的熱量又重新變成低溫低壓的氣液混合態製冷劑。
[0034]經過第二冷凝器7換熱後的製冷劑在經過四通閥2回到分離器17，小部分液態製冷劑儲存於分離器17中，大部分低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機I重新壓縮成高溫高壓的氣態，如此往復循環，便可達到空調製冷的目的。
[0035]二、制熱模式
在冬季制熱時，本發明的工作模式為單制熱模式，其工作過程為:分別啟動風機18、循環泵8和壓縮機1，並打開三通閥3和四通閥2使壓縮機I連通第二冷凝器7，同時打開電子膨脹閥14和電磁閥12。壓縮機I開始運行，並將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，其溫度最高可達到115°C，高溫高壓氣態製冷劑通過三通閥3及四通閥2後流經第二冷凝器7時開始釋放熱量，循環泵8不斷將空調管路中的水抽到第二冷凝器7中，空調管路系統中的水與115°C的高溫製冷劑在溫差的作用下進行交換，水溫不斷被加熱後流回空調末端(地暖管)中進行空調製熱(地板採暖)。水溫在房間的流動過程中釋放熱量變低，在第二冷凝器7中溫度升高，第二冷凝器7中的製冷劑降溫後變成氣液混合態製冷劑。
[0036]從第二冷凝器7中流出的製冷劑經過第二單向閥92後回到儲液罐10中，儲液罐10對小部分液態製冷劑進行儲存，大部分氣態製冷劑在流經過濾器11時，製冷劑中的雜質進一步被清潔掉，從而增強系統的穩定性。此時系統會依據室外低溫環境的變化調整電子膨脹閥14的開啟大小和電磁閥12的開啟時間，其作用主要是穩定壓縮機的排氣溫度，提高換熱效率。
[0037]過濾後的高溫高壓氣態製冷劑分三路流動，一路直接通過電子膨脹閥14後回到壓縮機I的噴液口，並進入到壓縮機I中；一路通過電磁閥12後經過第二熱力膨脹閥15進行節流變成低溫低壓的氣液混合狀態，通過經濟器16的噴液進口 163進入經濟器16 ;最後一路高溫高壓製冷劑通過經濟器16的系統冷媒進口 161進入經濟器16，在經濟器中16的兩路製冷劑由於溫差較大，從經濟器16的噴液進口 163中進入的低溫低壓製冷劑吸熱後從噴液出口 164直接回到壓縮機I。
[0038]從經濟器16的系統冷媒進口 161進入的製冷劑降溫後從系統冷媒出口 162流出進入第一熱力膨脹閥13節流產生二次降溫的作用。此時系統中的製冷劑最低溫度可降至_60°C，低溫製冷劑經過第三單向閥93後回到蒸發器19中，室外風機18不斷帶動將室外低溫空氣通過蒸發器19，即使室外空氣_25°C時依然有35度的溫差，此時低溫低壓製冷劑吸收空氣中的熱量後形成一種氣液混合狀態，低溫製冷劑通過分離器17將小部分液態製冷劑分離，大部分低溫氣態製冷劑回到壓縮機中重新壓縮，如此往復循環，便可達到低溫環境下制熱或採暖的要求。
[0039]三、熱水模式
本發明在加工熱水時，其工作過程為:分別啟動風機18、熱水泵6和壓縮機1，並打開三通閥3和四通閥2使第一冷凝器4分別與壓縮機I和第二冷凝器7連通，同時打開電子膨脹閥14和電磁閥12。壓縮機I開始運行，在低溫環境_25°C的情況下，壓縮機I將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，其溫度最高可達到105度，高溫高壓氣態製冷劑通過三通閥3流經第一冷凝器4時，熱水泵6不斷將保溫水箱5中的水循環到第一冷凝器4中，常溫水與第一冷凝器4中的高溫製冷劑在溫差的作用下進行熱效換，常溫水不斷被加熱後又回到保溫水箱5中。
[0040]高溫高壓氣態製冷劑在第一冷凝器4中釋放熱量形成氣液混合態製冷劑，其通過四通閥2後流入第二冷凝器7中。由於循環泵8沒有運行，此時空調的水溫不起到加熱的效果，第二冷凝器7中的製冷劑依次通過第二單向閥92、儲液罐10、過濾器11後，儲液罐10對小部分液態製冷劑進行儲存，大部分氣態製冷劑在流經過濾器11時，製冷劑中的雜質進一步被清潔掉，增強系統的穩定性。此時系統會依據室外低溫環境的變化調整電子膨脹閥14的開啟大小和電磁閥12的開啟時間，其作用主要是穩定壓縮機的排氣溫度，提高換熱效率。
[0041]過濾後的高溫高壓氣態製冷劑分三路流動，一路直接通過電子膨脹閥14後回到壓縮機I的噴液口，並進入到壓縮機I中；一路通過電磁閥12後經過第二熱力膨脹閥15進行節流變成低溫低壓的氣液混合狀態，通過經濟器16的噴液進口 163進入經濟器16 ;最後一路高溫高壓製冷劑通過經濟器16的系統冷媒進口 161進入經濟器16。在經濟器16中的兩路製冷劑由於溫差較大，從經濟器16的噴液進口 163中進入的低溫低壓製冷劑吸熱後從噴液出口 164直接回到壓縮機I。
[0042]從經濟器16系統冷媒進口 161進入製冷劑降溫後從系統冷媒出口 162流出進入第一熱力膨脹閥13節流產生二次降溫的作用。此時系統中的製冷劑最低溫度可降至-60°C，低溫製冷劑經過第三單向閥93後回到蒸發器19中，室外風機18不斷帶動將室外低溫空氣通過蒸發器19，即使室外空氣為_25°C時依然有35度的溫差，此時低溫低壓製冷劑吸收空氣中的熱量後形成氣液混合狀態製冷劑，低溫氣液混合狀態製冷劑通過分離器17將小部分液態製冷劑分離，大部分低溫氣態製冷劑回到壓縮機I中重新壓縮，如此往復循環，便可達到低溫環境下加工熱水的目。
[0043]四、熱水、製冷混合模式
在夏季既需要製冷又需要熱水時，本發明的工作過程為:分別啟動循環泵8、熱水泵6和壓縮機1，並打開三通閥3和四通閥2使壓縮機I與蒸發器19連通，同時關閉電子膨脹閥14和電磁閥12。壓縮機I開始運行，並將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷齊IJ，其溫度最高可達到130°C。高溫高壓氣態製冷劑通過三通閥3流經第一冷凝器4時，熱水泵6不斷將保溫水箱5中的水循環到第一冷凝器4中，常溫水與第一冷凝器4中的高溫製冷劑在溫差的作用下進行熱效換，常溫水不斷被加熱後又回到保溫水箱5中。
[0044]啟動風機18，高溫高壓氣態製冷劑在第一冷凝器4中釋放熱量形成氣液混合態製冷劑，氣液混合狀態的製冷劑通過三通閥3及四通閥2後流經蒸發器19時開始釋放熱量，風機18在運行的過程中不斷帶動室外空氣流過蒸發器19，室外空氣與蒸發器19內的高溫製冷劑在溫差的作用實行熱交熱，空氣的溫度升高直接排走，從蒸發器19中流出的製冷劑經過第四單向閥94後回到儲液罐10。儲液罐10對小部分液態製冷劑進行儲存，大部分氣態製冷劑在流經過濾器11時，製冷劑中的雜質進一步清潔掉，增強系統的穩定性。由於電子膨脹閥14及電磁閥12未開啟，此時處於關閉狀態，因而製冷劑會直接通過經濟器16在第一熱力膨脹閥13的作用進行節流，高溫高壓的製冷劑在節流的作用下變成低溫低壓液態製冷劑，其最低溫度可達到-25 °C。
[0045]低溫低壓液態製冷劑通過第一單向閥91流到第二冷凝器7中，循環泵8不斷將空調管路中的水抽到第二冷凝器7中，空調管路系統中的水與_25°C的低溫製冷劑在溫差的作用下進行交換，水溫不斷被降低後流回空調末端中進行空調製冷。水溫在房間的流動過程中吸收房間內空氣的熱量變高，在第二冷凝器7中溫度降低，第二冷凝器7中的製冷劑吸收空調循環水的熱量又重新變成低溫低壓的氣液混合態。系統內的製冷劑經過四通閥2回到分離器17，小部分液態製冷劑儲存於分離器中，大部分低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機重新壓縮成高溫高壓的氣態，如此往復循環達到空調製冷及生活熱水的目的。在製冷、熱水混合模式中，由於製冷時風機18會排走大量的熱量，在控制時，只有當保溫水箱5中的生活熱水達到50°C以上時才啟動風機18運行，這樣可以得到免費的生活熱水，並提高系統的能效。
[0046]五、制熱、熱水混合模式
本發明在同時制熱和加工熱水時，其工作過程為:分別啟動風機18、循環泵8、熱水泵6和壓縮機1，並打開三通閥3和四通閥2使第一冷凝器4分別與壓縮機I和第二冷凝器7連通，同時打開電子膨脹閥14和電磁閥12。壓縮機I開始運行，在低溫環境_25°C的情況下，壓縮機I將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，其溫度最高可達到105°C。高溫高壓氣態製冷劑通過三通閥3流經第一冷凝器4時，熱水泵6不斷將水箱5中的水循環到第一冷凝器4中，常溫水與第一冷凝器4中的高溫製冷劑在溫差的作用下進行熱效換，常溫水不斷被加熱後又回到保溫水箱5中，高溫高壓的製冷劑在冷凝器中釋放熱量形成氣液混合態製冷劑。
[0047]製冷劑通過四通閥2後流入第二冷凝器7中，此時循環泵8將空調系統內的水不斷在第二冷凝器7中進行循環換熱，空調系統中的水溫升高，在房間內釋放熱量，在第二冷凝器7中吸收熱量，來達到空調採暖的效果，第二冷凝器7中的製冷劑通過第二單向閥92、儲液罐10、過濾器11後，儲液罐10對小部分液態製冷劑進行儲存，大部分氣態製冷劑在流經過濾器11時，製冷劑中的雜質進一步清潔掉，增強系統的穩定性。此時製冷劑會依據室外低溫環境的變化調整電子膨脹閥14的開啟大小和電磁閥12的開啟時間，其作用主要是穩定壓縮機的排氣溫度，提高換熱效率。
[0048]過濾後，高溫高壓氣態製冷劑分三路流動，一路直接通過電子膨脹閥14後回到壓縮機I的噴液口，並進入到壓縮機I中；一路通過電磁閥12後經過第二熱力膨脹閥15進行節流變成低溫低壓的氣液混合狀態，通過經濟器16的噴液進口進入經濟器；最後一路高溫高壓製冷劑通過經濟器16的系統冷媒進口 161進入經濟器16。在經濟器16中的兩路製冷劑由於溫差較大，從經濟器16噴液進口 163中進入的低溫低壓製冷劑吸熱後從噴液出口164直接回到壓縮機I。
[0049]從經濟器16系統冷媒進口 161進入的製冷劑降溫後從系統冷媒出口 162流出，並進入第一熱力膨脹閥13節流產生二次降溫的作用。此時系統中的製冷劑最低溫度可降至_60°C，低溫製冷劑經過第三單向閥93後回到蒸發器19中，室外風機19不斷帶動將室外低溫空氣通過蒸發器19，即使室外空氣-25°C時依然有35度的溫差，此時低溫低壓製冷劑吸收空氣中的熱量後形成一種氣液混合狀態，低溫製冷劑通過分離器17將小部分液態製冷劑分離，大部分低溫氣態製冷劑回到壓縮機中重新壓縮，如此往復循環，便可達到低溫環境下同時制熱和加工熱水的目地。
[0050]本領域技術人員根據上述實施例的內容，並在結合現有技術和公知常識後，可以毫無疑義地知曉本發明完整的技術方案。而值得說明的是，上述實施例僅為本發明較佳的實現方式之一，不應當用以限制本發明的保護範圍，但凡在本發明的主體設計思想和精神下所作出的任何毫無實質意義的改動和潤色，或是進行等同置換，其所解決的技術問題實質上與本發明一致的，也應當在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組，其特徵在幹，包括設有噴液ロ的壓縮機(I)，與該壓縮機(I)噴液ロ連接的經濟器(16)，輸出端與該壓縮機(I)輸入端連接的分離器(17)，與該壓縮機(I)輸出端連接的三通閥(3)，通過管道與該三通閥(3)連接的熱水加工裝置，連接在三通閥(3)與熱水加工裝置之間的管道上的四通閥(2)，分別與該四通閥(2)連接的蒸發器(19)和第二冷凝器(7)，分別與該第二冷凝器(7)連接的循環泵(8)和環形單向閥組，分別與環形單向閥組和經濟器(16)連接的儲液罐(10)，以及位置與蒸發器(19)相對應的風機(18);所述分離器(17)與四通閥(2)連接，所述蒸發器(19)和經濟器(16)分別與環形單向閥組連接；所述儲液罐(10)與經濟器(16)之間還設有電磁閥(12)。
2.根據權利要求1所述的ー種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組，其特徵在於，所述儲液罐(10 )與經濟器(16 )之間還設有過濾器(11);所述儲液罐(10 )還通過增溫管道與壓縮機(I)噴液ロ連接，並且該增溫管道中還設有電子膨脹閥(14);所述增溫管道位於過濾器與經濟器之間。
3.根據權利要求2所述的ー種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組，其特徵在於，所述熱水加工裝置包括依次連接的保溫水箱(5)、熱水泵(6)和第一冷凝器(4);所述第一冷凝器(4)與三通閥(3)連接，並且該第一冷凝器(4)還回連於保溫水箱(5);所述四通閥(2)連接在第一冷凝器(4)和三通閥(3 )之間的管道上。
4.根據權利要求3所述的ー種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組，其特徵在於，所述環形單向閥組包括通 過管道依次連接的第一單向閥(91)、第二單向閥(92)、第四單向閥(94)和第三單向閥(93)，所述第一單向閥(91)還與第三單向閥(93)連接；所述第二冷凝器(7)與設置在第一單向閥(91)和第四單向閥(94)之間的管道連接，所述經濟器(16)與設置在第一單向閥(91)和第三單向閥(93)之間的管道連接，所述蒸發器(19)與設置在第三單向閥(93)和第四單向閥(94)之間的管道連接。
5.根據權利要求4所述的ー種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組，其特徵在幹，所述經濟器(16)與環形單向閥組之間還設有第一熱カ膨脹閥(13)，並且該經濟器(16)與電磁閥(12)之間還設有第二熱カ膨脹閥(15)。
6.一種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組的實現方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)分別啟動風機、循環泵和壓縮機，並打開三通閥和四通閥使壓縮機連通蒸發器，同時關閉電子膨脹閥和電磁閥； (2)壓縮機將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，並依次通過三通閥和四通閥後進入到蒸發器中，與由風機帶入蒸發器中的室外高溫空氣進行熱交換，形成氣液混合態製冷劑； (3)氣液混合態製冷劑從蒸發器中流出，並經第四單向閥進入到儲液罐進行氣液分離； (4)分離後，液態製冷劑存儲在儲液罐中，氣態製冷劑則進入到過濾器中進行過濾； (5)過濾後的氣態製冷劑通過經濟器進入到第一熱カ膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑，並經第一單向閥進入到第二冷凝器中，與由循環泵泵入的空調管路中的水進行熱交換，空調管路中的水溫降低，並對環境進行製冷，同時該低溫低壓液態製冷劑形成低溫低壓氣液混合態製冷劑； (6)低溫低壓氣液混合態製冷劑經四通閥進入到分離器中進行氣液分離；(7)分離的低溫低壓液態製冷劑存儲在分離器中，而低溫低壓氣態製冷劑則進入到壓縮機中； (8)依次循環步驟(1)~(7)。
7.一種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組的實現方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)分別啟動風機、循環泵和壓縮機，並打開三通閥和四通閥使壓縮機連通第二冷凝器，同時打開電子膨脹閥和電磁閥； (2)壓縮機將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，並依次通過三通閥和四通閥後進入到第二冷凝器中，與由循環泵泵入的空調管路中的水進行熱交換，空調管路中的水溫升高，並對環境進行制熱，同時該高溫高壓氣態製冷劑形成高溫高壓氣液混合態製冷劑； (3)高溫高壓氣液混合態製冷劑從第二冷凝器中流出，並經第二單向閥進入到儲液罐進行氣液分離； (4)分離後，液態製冷劑存儲在儲液罐中，氣態製冷劑則進入到過濾器中進行過濾； (5)過濾後的高溫高壓氣態製冷劑分三路流動，其中，第一路高溫高壓氣態製冷劑通過電子膨脹閥節流後形成低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機中；第二路高溫高壓氣態製冷劑進入到第二熱カ膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑，並進入到經濟器中；第三路高溫高壓氣態製冷劑進入到經濟器中，與第二路進來的低溫低壓液態製冷劑進行熱交換； (6)第二路進來的低溫低壓液態製冷劑形成低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機中，同時第三路進來的高溫高壓氣態 製冷劑形成常溫高壓氣態製冷劑，並進入到第一熱カ膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑； (7)低溫低壓液態製冷劑經第三單向閥進入到蒸發器中，與由風機帶入蒸發器中的室外低溫空氣進行熱交換，形成低溫低壓氣液混合態製冷劑； (8)低溫低壓氣液混合態製冷劑經四通閥進入到分離器中進行氣液分離； (9)分離的低溫低壓液態製冷劑存儲在分離器中，而低溫低壓氣態製冷劑則進入到壓縮機中； (10)依次循環步驟(1)~(9)。
8.一種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組的實現方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)分別啟動風機、熱水泵和壓縮機，並打開三通閥和四通閥使第一冷凝器分別與壓縮機和第二冷凝器連通，同時打開電子膨脹閥和電磁閥； (2)壓縮機將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，並通過三通閥進入到第一冷凝器中，同時熱水泵將保溫水箱中的常溫水泵入到第一冷凝器中，與高溫高壓氣態製冷劑進行熱交換，形成熱水，高溫高壓氣態製冷劑則形成氣液混合態製冷劑； (3)熱水經第一冷凝器回到保溫水箱中，同時氣液混合態製冷劑依次經過四通閥、第二冷凝器、第二單向閥進入到儲液罐中進行氣液分離； (4)分離後，液態製冷劑存儲在儲液罐中，氣態製冷劑則進入到過濾器中進行過濾； (5)過濾後的高溫高壓氣態製冷劑分三路流動，其中，第一路高溫高壓氣態製冷劑通過電子膨脹閥節流後形成低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機中；第二路高溫高壓氣態製冷劑進入到第二熱カ膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑，並進入到經濟器中；第三路高溫高壓氣態製冷劑進入到經濟器中，與第二路進來的低溫低壓液態製冷劑進行熱交換；(6)第二路進來的低溫低壓液態製冷劑形成低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機中，同時第三路進來的高溫高壓氣態製冷劑形成常溫高壓氣態製冷劑，並進入到第一熱カ膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑； (7)低溫低壓液態製冷劑經第三單向閥進入到蒸發器中，與由風機帶入蒸發器中的室外低溫空氣進行熱交換，形成低溫低壓氣液混合態製冷劑； (8)低溫低壓氣液混合態製冷劑經四通閥進入到分離器中進行氣液分離； (9)分離的低溫低壓液態製冷劑存儲在分離器中，而低溫低壓氣態製冷劑則進入到壓縮機中； (10)依次循環步驟(1)~(9)。
9.一種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組的實現方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)分別啟動循環泵、熱水泵和壓縮機，並打開三通閥和四通閥使壓縮機與蒸發器連通，同時關閉電子膨脹閥和電磁閥； (2)壓縮機將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，並通過三通閥進入到第一冷凝器中，同時熱水泵將保溫水箱中的常溫水泵入到第一冷凝器中，與高溫高壓氣態製冷劑進行熱交換，形成熱水，高溫高壓氣態製冷劑則形成氣液混合態製冷劑； (3)熱水經第一冷凝器回到保溫水箱中，啟動風機，同時氣液混合態製冷劑依次經過三通閥、四通閥進入到蒸發器中，與由風機帶入蒸發器中的室外低溫空氣進行熱交換，形成低溫低壓氣液混合態製冷劑； (4)氣液混合態製冷劑從蒸發器中流出，並經第四單向閥進入到儲液罐進行氣液分離； (5)分離後，液態製冷劑存儲在儲液罐中，氣態製冷劑則進入到過濾器中進行過濾； (6)過濾後的氣態製冷劑通過經濟器進入到第一熱カ膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑，並經第一單向閥進入到第二冷凝器中，與由循環泵泵入的空調管路中的水進行熱交換，空調管路中的水溫降低，並對環境進行製冷，同時該低溫低壓液態製冷劑形成低溫低壓氣液混合態製冷劑； (7)低溫低壓氣液混合態製冷劑經四通閥進入到分離器中進行氣液分離； (8)分離的低溫低壓液態製冷劑存儲在分離器中，而低溫低壓氣態製冷劑則進入到壓縮機中； (9)依次循環步驟(1)~(8)。
10.一種空氣源低溫三聯供熱泵熱水機組的實現方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)分別啟動風機、循環泵、熱水泵和壓縮機，並打開三通閥和四通閥使第一冷凝器分別與壓縮機和第二冷凝器連通，同時打開電子膨脹閥和電磁閥； (2)壓縮機將低溫低壓氣態製冷劑壓縮成高溫高壓氣態製冷劑，並通過三通閥進入到第一冷凝器中，同時熱水泵將保溫水箱中的常溫水泵入到第一冷凝器中，與高溫高壓氣態製冷劑進行熱交換，形成熱水，高溫高壓氣態製冷劑則形成氣液混合態製冷劑； (3)熱水經第一冷凝器回到保溫水箱中，同時氣液混合態製冷劑經四通閥進入到第二冷凝器中，與由循環泵泵入的空調管路中的水進行熱交換，空調管路中的水溫升高，並對環境進行制熱，同時該高溫高壓氣態製冷劑形成高溫高壓氣液混合態製冷劑； (4)高溫高壓氣液混合態製冷劑從第二冷凝器中流出，並經第二單向閥進入到儲液罐進行氣液分離； (5)分離後，液態製冷劑存儲在儲液罐中，氣態製冷劑則進入到過濾器中進行過濾； (6)過濾後的高溫高壓氣態製冷劑分三路流動，其中，第一路高溫高壓氣態製冷劑通過電子膨脹閥節流後形成低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機中；第二路高溫高壓氣態製冷劑進入到第二熱カ膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑，並進入到經濟器中；第三路高溫高壓氣態製冷劑進入到經濟器中，與第二路進來的低溫低壓液態製冷劑進行熱交換； (7)第二路進來的低溫低壓液態製冷劑形成低溫低壓氣態製冷劑回到壓縮機中，同時第三路進來的高溫高壓氣態製冷劑形成常溫高壓氣態製冷劑，並進入到第一熱カ膨脹閥中進行節流，形成低溫低壓液態製冷劑； (8)低溫低壓液態製冷劑經第三單向閥進入到蒸發器中，與由風機帶入蒸發器中的室外低溫空氣進行熱交換，形成低溫低壓氣液混合態製冷劑； (9)低溫低壓氣液混合態製冷劑經四通閥進入到分離器中進行氣液分離； (10)分離的低溫低壓液態製冷劑存儲在分離器中，而低溫低壓氣態製冷劑則進入到壓縮機中； (11)依次循環步驟(1)~(10)。
【文檔編號】F25B41/06GK103557633SQ201310584211
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】丁德華, 柯程鵬, 毛平, 王藝靜, 楊春潮, 王琪平, 劉曉明 申請人:四川雙億實業有限公司