專利名稱：全年候空氣源熱泵三用機(jī)組及其運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全年候空氣源熱泵三用機(jī)組及其運(yùn)行方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)市場(chǎng)上使用的空氣源熱泵熱水機(jī)的工作原理是在軸流風(fēng)機(jī)的作用下空氣通過 機(jī)組翅片蒸發(fā)器，其熱量被蒸發(fā)器內(nèi)流動(dòng)的低溫液態(tài)冷媒吸收，同時(shí)冷媒蒸發(fā)并由液態(tài)相 變?yōu)榈蛪哼^熱氣態(tài)狀態(tài)，通過壓縮機(jī)做功，這種狀態(tài)冷媒被壓縮成高壓過熱氣態(tài)狀態(tài)，在機(jī) 組水冷式冷凝器中，這種高壓過熱的氣態(tài)冷媒冷凝成高壓過冷液態(tài)冷媒，釋放熱量加熱與 冷媒進(jìn)行熱交換的水或其它介質(zhì)。這種把空氣中低溫?zé)崃客ㄟ^制冷熱力循環(huán)提升為高溫?zé)?量的方式今天廣泛用于酒店生產(chǎn)衛(wèi)生熱水或其它方面所需用低溫?zé)崴?。但這種空氣源熱泵 熱水機(jī)的缺點(diǎn)是機(jī)組在生產(chǎn)熱水的同時(shí)空氣的冷量沒有利用，這對(duì)于同時(shí)需要熱水和空 調(diào)的場(chǎng)所，這種冷量浪費(fèi)導(dǎo)致機(jī)組效率不佳。而市場(chǎng)上的另一種回收部分熱量用于生產(chǎn)低溫?zé)崴目照{(diào)制冷機(jī)組——余熱回 收空調(diào)機(jī)組，其工作原理是在常規(guī)空調(diào)制冷機(jī)組基礎(chǔ)上再多加一個(gè)水冷式冷凝器(過熱 冷媒熱交換器)，這個(gè)冷凝器回收制冷系統(tǒng)的部分冷凝熱量加熱水或其它介質(zhì)。這種熱回收 的空調(diào)制冷機(jī)組通常使用在酒店或其它需要空調(diào)制冷同時(shí)也需要熱水的場(chǎng)所，在夏季空調(diào) 制冷季節(jié)可以得到免費(fèi)熱水，這種生產(chǎn)熱水可以降低40%的酒店熱水運(yùn)行成本。但它的缺 點(diǎn)是只有在空調(diào)制冷機(jī)組運(yùn)行時(shí)才能生產(chǎn)熱水，當(dāng)建筑物空調(diào)負(fù)荷不足，或當(dāng)熱水使用高 峰期與空調(diào)時(shí)間不同步時(shí)，回收的熱水量有時(shí)不夠，為了保證客人用熱水，需要啟動(dòng)其它加 熱裝置，補(bǔ)充加熱，因此這種產(chǎn)熱水的空調(diào)制冷機(jī)組是一種被動(dòng)式的熱回收空調(diào)機(jī)組。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以滿足建筑物不 同季節(jié)對(duì)空調(diào)制冷、供熱采暖的動(dòng)態(tài)需求，同時(shí)滿足全年不同時(shí)段的熱水動(dòng)態(tài)需求的全年 候空氣源熱泵三用機(jī)組及其在不同季節(jié)的運(yùn)行方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、與外界空氣產(chǎn)生熱 交換的翅片換熱器、冷媒蒸發(fā)與空調(diào)冷凍水進(jìn)行換熱的干式蒸發(fā)器以及連接于所述翅片換 熱器和干式蒸發(fā)器之間的膨脹閥，所述全年候空氣源熱泵三用機(jī)組還包括一過熱冷媒熱交 換器，所述過熱冷媒熱交換器的一端連通壓縮機(jī)的出口端，另一端分為兩路，一路連接至一 貯液器并且其管路上設(shè)置有第一電磁閥，所述貯液器設(shè)置在所述膨脹閥入口前端，并且所 述貯液器分別與翅片換熱器、干式蒸發(fā)器之間設(shè)置有單向?qū)飨蛸A液器的單向閥；另一 路連接有一四通閥并且其管路上設(shè)置有第二電磁閥，所述四通閥的另外三路分別連通至壓 縮機(jī)的吸氣端、翅片換熱器和干式蒸發(fā)器。在所述貯液器和膨脹閥之間設(shè)置有干燥過濾器。所述膨脹閥的出口分別與翅片換熱器、干式蒸發(fā)器二者相連通，并設(shè)置有指向二 者的單向閥。
在所述壓縮機(jī)的入口前端安裝有汽液分離器，所述汽液分離器的入口連通所述四 通閥。在所述翅片換熱器上設(shè)置有軸流風(fēng)機(jī)。本發(fā)明所述的全年候空氣源熱泵三用機(jī)組在不同時(shí)段的運(yùn)行方法如下a 在夏天空調(diào)季節(jié)，機(jī)組制冷的同時(shí)利用建筑物的熱量生產(chǎn)熱水，同時(shí)根據(jù)熱水 量需求量可進(jìn)行部分熱量回收和全部熱量回收；當(dāng)進(jìn)行部分熱量回收時(shí)，第二電磁閥開啟，第一電磁閥關(guān)閉，四通閥換向，使過熱 冷媒熱交換器與翅片換熱器之間導(dǎo)通，壓縮機(jī)與干式蒸發(fā)器之間導(dǎo)通；當(dāng)進(jìn)行全部熱量回收時(shí)，第二電磁閥關(guān)閉，第一電磁閥開啟，四通閥換向，使壓縮 機(jī)與干式蒸發(fā)器之間導(dǎo)通；b 在過渡季節(jié)，機(jī)組生產(chǎn)熱水的同時(shí)根據(jù)建筑物冷負(fù)荷的需求提供空調(diào)冷量，當(dāng) 建筑物無需冷量只需求熱水時(shí)，機(jī)組自動(dòng)切換為單制熱水模式，第一電磁閥開啟，第二電磁 閥關(guān)閉，四通閥換向，使壓縮機(jī)與翅片換熱器之間導(dǎo)通；c 在冬季，機(jī)組向建筑物供熱采暖的同時(shí)生產(chǎn)熱水，第一電磁閥關(guān)閉，第二電磁閥 開啟，調(diào)節(jié)四通閥使壓縮機(jī)與翅片換熱器之間導(dǎo)通，干式蒸發(fā)器與過熱冷媒熱交換器之間 導(dǎo)通。本發(fā)明的有益效果是全年候空氣源熱泵三用機(jī)組的發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足 和缺點(diǎn)，在熱水和空調(diào)都是需要場(chǎng)所如酒店，機(jī)組的產(chǎn)生的冷量、熱量都最大利用化，實(shí)現(xiàn) 了在實(shí)際使用中相互匹配，與上述常規(guī)的空氣源熱泵熱水機(jī)和余熱回收空調(diào)制冷機(jī)組相比 的具體不同之處有1、在夏季空調(diào)季節(jié)，機(jī)組制冷的同時(shí)利用建筑物的熱量作為低溫?zé)嵩瓷a(chǎn) 500C -60°C熱水，機(jī)組產(chǎn)生的冷量和熱量全部得到利用，其綜合能效最高，同時(shí)根據(jù)熱水量 需求量可進(jìn)行部分熱回收和全部熱量回收，這種功能是常規(guī)空氣源熱泵熱水機(jī)所不具備 的；2、在過渡季節(jié)(建筑物空調(diào)低負(fù)荷階段)機(jī)組生產(chǎn)50°C-6(TC熱水的同時(shí)根據(jù)建 筑物冷負(fù)荷的需求提供空調(diào)冷量，當(dāng)建筑物無需冷量，只需求熱水時(shí)，機(jī)組自動(dòng)切換為空氣 源熱泵生產(chǎn)制熱水模式，無需其它輔助加熱設(shè)備，這種功能是常規(guī)的空氣源熱泵熱水機(jī)和 余熱回收空調(diào)制冷機(jī)組都不具備的；3、在冬季向建筑物供熱采暖的同時(shí)生產(chǎn)50°C -60°C熱水，并根據(jù)建筑物供暖負(fù)荷 和熱水用量自動(dòng)調(diào)節(jié)它們之間比例關(guān)系，滿足建筑物供熱采暖和熱水的需求，這種功能是 常規(guī)的空氣源熱泵熱水機(jī)和余熱回收空調(diào)制冷機(jī)組都不具備的。


圖1是本發(fā)明的循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其中1、軸流風(fēng)機(jī)；2、翅片換熱器；3、干式蒸發(fā)器；4、貯液器；5、單向閥；6、給液電磁閥； 7、干燥過濾器；8、球閥；9、膨脹閥；10、四通閥；11、過熱冷媒熱交換器；12、第二電磁閥； 13、第一電磁閥；14、汽液分離器；15、壓縮機(jī)；圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的循環(huán)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的循環(huán)示意圖4是本發(fā)明實(shí)施例三的循環(huán)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例四的循環(huán)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一如圖1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和圖2的循環(huán)流程圖所示，本發(fā)明包括壓縮機(jī)15、與外界空氣產(chǎn)生熱交換的翅片換熱器2、對(duì)冷媒熱交換介質(zhì)進(jìn)行換熱的干式蒸發(fā)器3、過熱冷媒熱交換 器11以及連接于所述翅片換熱器2和干式蒸發(fā)器3之間的膨脹閥9，所述膨脹閥9的出口 分別與翅片換熱器2、干式蒸發(fā)器3 二者相連通，并設(shè)置有指向二者的單向閥。所述過熱冷 媒熱交換器11即為水冷式冷凝器，它的一端連通壓縮機(jī)15的出口端，另一端分為兩路，一 路連接至膨脹閥9前端的貯液器4并且其上設(shè)置有第一電磁閥13，另一路連接有一四通閥 10并且其上設(shè)置有第二電磁閥12，所述四通閥10的另外三路分別連通至壓縮機(jī)15的入口 端、翅片換熱器2和干式蒸發(fā)器3，在壓縮機(jī)15的入口前端安裝有汽液分離器14，所述汽液 分離器14的入口連通所述四通閥10。在貯液器4和膨脹閥9之間設(shè)置有干燥過濾器7，所 述貯液器4分別與翅片換熱器2、干式蒸發(fā)器3之間設(shè)置有導(dǎo)通流向貯液器4的單向閥。本實(shí)施例是應(yīng)用在夏天空調(diào)季節(jié)的制冷、余熱回收模式，第二電磁閥12開啟，第一電磁閥13關(guān)閉，四通閥10換向，使過熱冷媒熱交換器11與翅片換熱器2之間導(dǎo)通，壓縮 機(jī)15與干式蒸發(fā)器3之間導(dǎo)通，系統(tǒng)回路中的液體冷媒經(jīng)過干式蒸發(fā)器3時(shí)，吸收空調(diào)機(jī) 組水的熱量(比如使水的進(jìn)口溫度12°C冷卻為出口 7°C )變?yōu)闅鈶B(tài)冷媒，進(jìn)入壓縮機(jī)15做 功，輸出的高壓過熱氣態(tài)冷媒進(jìn)入過熱冷媒熱交換器11內(nèi)與水進(jìn)行熱交換(比如進(jìn)口水溫 50°C出口溫度55°C )來制得熱水，余下的熱量由翅片換熱器2散發(fā)到外界空氣中，經(jīng)翅片換 熱器2冷卻的過冷液態(tài)冷媒經(jīng)過膨脹閥9減壓后進(jìn)入干式蒸發(fā)器3進(jìn)行蒸發(fā)吸熱循環(huán)。實(shí)施例二 如圖1和圖3，本實(shí)施例的循環(huán)結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，不同之處在于，本實(shí)施例為制冷、全熱回收模式(圖3)，此時(shí)第二電磁閥12關(guān)閉，第一電磁閥13開啟，四通閥10換向 使壓縮機(jī)15與干式蒸發(fā)器3之間導(dǎo)通，翅片換熱器2不參與循環(huán)，冷媒在干式蒸發(fā)器3內(nèi) 吸收的空調(diào)機(jī)組冷凍水的熱量全部在過熱冷媒熱交換器11內(nèi)得到釋放，用來制得溫度更 高的熱水。實(shí)施例三見圖4，本實(shí)施例是在過渡季節(jié)(不需要空調(diào)和采暖的環(huán)境下)單獨(dú)制熱水模式， 此時(shí)第一電磁閥13開啟，第二電磁閥12關(guān)閉，節(jié)四通閥10換向使壓縮機(jī)15與翅片換熱器 2之間導(dǎo)通，干式蒸發(fā)器3不參與循環(huán)，從壓縮機(jī)15出來的高壓過熱冷媒進(jìn)入過熱冷媒熱交 換器11內(nèi)釋放熱量，在單向閥的作用下，依次經(jīng)過貯液器4、球閥8、干燥過濾器7、給液電磁 閥6，通過膨脹閥9泄壓后進(jìn)入翅片換熱器2，吸收外界空氣的熱量后流經(jīng)汽液分離器14后 進(jìn)入壓縮機(jī)15形成該模式熱力循環(huán)回路。實(shí)施例四見圖5，本實(shí)施例是在冬季時(shí)的采暖、制熱水模式，此時(shí)第一電磁閥13關(guān)閉，第二電磁閥12開啟，四通閥10換向使壓縮機(jī)15與翅片換熱器2之間導(dǎo)通，干式蒸發(fā)器3與過 熱冷媒熱交換器11之間導(dǎo)通，機(jī)組通過翅片換熱器2吸收外界空氣的熱量，其中一部分熱量通過過熱冷媒熱交換器11來制得50°c -60°C的熱水，一部分熱量通過干式蒸發(fā)器3向建 筑物供熱采暖，并根據(jù)建筑物供暖負(fù)荷和熱水用量自動(dòng)調(diào)節(jié)它們之間比例關(guān)系。通過上述實(shí)施例的四種不同模式可以看出，一臺(tái)全年候空氣源熱泵三用機(jī)組可以 滿足建筑物(如酒店)不同季節(jié)對(duì)空調(diào)制冷、供熱采暖的動(dòng)態(tài)需求，同時(shí)滿足全年不同時(shí)段 的熱水動(dòng)態(tài)需求，相比現(xiàn)有的空氣源熱泵熱水機(jī)與余熱回收空調(diào)制冷機(jī)組具有以下優(yōu)點(diǎn)I、建筑物的空調(diào)制冷、供熱采暖、全年熱水實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，運(yùn)行費(fèi)用最低；
II、一臺(tái)全年候空氣源熱泵三用機(jī)組實(shí)現(xiàn)空氣源熱泵熱水機(jī)與余熱回收空調(diào)制冷 機(jī)組兩種機(jī)組的組合功能，因此這種機(jī)組的初投資小、安裝空間小、工程費(fèi)用低、智能化程 度高、管理便捷；III、機(jī)組使用在酒店、醫(yī)院、學(xué)校、洗浴中心，取代燃油/燃?xì)忮仩t，節(jié)能減排，運(yùn) 行費(fèi)用僅為燃油/燃?xì)忮仩t的20%，是空氣源熱水機(jī)和余熱回收空調(diào)制冷機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用的 50%。
權(quán)利要求
一種全年候空氣源熱泵三用機(jī)組，包括壓縮機(jī)(15)、與外界空氣產(chǎn)生熱交換的翅片換熱器(2)、冷媒蒸發(fā)與空調(diào)冷凍水進(jìn)行換熱的干式蒸發(fā)器(3)以及連接于所述翅片換熱器(2)和干式蒸發(fā)器(3)之間的膨脹閥(9)，其特征在于所述全年候空氣源熱泵三用機(jī)組還包括一過熱冷媒熱交換器(11)，所述過熱冷媒熱交換器(11)的一端連通壓縮機(jī)(15)的出口端，另一端分為兩路，一路連接至一貯液器(4)并且其管路上設(shè)置有第一電磁閥(13)，所述貯液器(4)設(shè)置在所述膨脹閥(9)入口前端，并且所述貯液器(4)分別與翅片換熱器(2)、干式蒸發(fā)器(3)之間設(shè)置有單向?qū)飨蛸A液器(4)的單向閥；另一路連接有一四通閥(10)并且其管路上設(shè)置有第二電磁閥(12)，所述四通閥(10)的另外三路分別連通至壓縮機(jī)(15)的吸氣端、翅片換熱器(2)和干式蒸發(fā)器(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全年候空氣源熱泵三用機(jī)組，其特征在于在所述貯液器(4) 和膨脹閥(9)之間設(shè)置有干燥過濾器(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全年候空氣源熱泵三用機(jī)組，其特征在于所述膨脹閥(9) 的出口分別與翅片換熱器(2)、干式蒸發(fā)器(3) 二者相連通，并設(shè)置有指向二者的單向閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全年候空氣源熱泵三用機(jī)組，其特征在于在所述壓縮機(jī) (15)的吸氣端安裝有汽液分離器(14)，所述汽液分離器(14)的入口連通所述四通閥(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全年候空氣源熱泵三用機(jī)組，其特征在于在所述翅片換熱 器(2)上設(shè)置有軸流風(fēng)機(jī)(1)。
6. 一種全年候空氣源熱泵三用機(jī)組的運(yùn)行方法，其特征在于a 在夏天空調(diào)季節(jié)，機(jī)組制冷的同時(shí)利用建筑物的熱量生產(chǎn)熱水，同時(shí)根據(jù)熱水量需 求量可進(jìn)行部分熱量回收和全部熱量回收；當(dāng)進(jìn)行部分熱量回收時(shí)，第二電磁閥(12)開 啟，第一電磁閥(13)關(guān)閉，四通閥(10)換向，使過熱冷媒熱交換器(11)與翅片換熱器(2) 之間導(dǎo)通，壓縮機(jī)(15)與干式蒸發(fā)器(3)之間導(dǎo)通；當(dāng)進(jìn)行全部熱量回收時(shí)，第二電磁閥 (12)關(guān)閉，第一電磁閥(13)開啟，調(diào)節(jié)四通閥(10)使壓縮機(jī)(15)與干式蒸發(fā)器(3)之間 導(dǎo)通；b 在過渡季節(jié)，機(jī)組生產(chǎn)熱水的同時(shí)根據(jù)建筑物冷負(fù)荷的需求提供空調(diào)冷量，當(dāng)建筑 物無需冷量只需求熱水時(shí)，機(jī)組自動(dòng)切換為單制熱水模式，第一電磁閥(13)開啟，第二電 磁閥(12)關(guān)閉，四通閥(10)換向，使壓縮機(jī)(15)與翅片換熱器(2)之間導(dǎo)通；c:在冬季，機(jī)組向建筑物供熱采暖的同時(shí)生產(chǎn)熱水，第一電磁閥(13)關(guān)閉，第二電磁 閥(12)開啟，四通閥(10)換向，使壓縮機(jī)(15)與翅片換熱器(2)之間導(dǎo)通，干式蒸發(fā)器(3)與過熱冷媒熱交換器(11)之間導(dǎo)通.
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可以滿足建筑物不同季節(jié)對(duì)空調(diào)制冷、供熱采暖的動(dòng)態(tài)需求，同時(shí)滿足全年不同時(shí)段的熱水動(dòng)態(tài)需求的全年候空氣源熱泵三用機(jī)組及其在不同季節(jié)的運(yùn)行方法。該機(jī)組包括壓縮機(jī)(15)、翅片換熱器(2)、干式蒸發(fā)器(3)、過熱冷媒熱交換器(11)以及膨脹閥(9)，所述過熱冷媒熱交換器(11)的一端連通壓縮機(jī)(15)的出口端，另一端分為兩路，一路連接至膨脹閥(9)前端的貯液器(4)并且其上設(shè)置有第一電磁閥(13)，另路連接有一四通閥(10)并且其上設(shè)置有第二電磁閥(12)，通過控制第一電磁閥(13)和第二電磁閥(12)的開關(guān)以及四通閥(10)的換向來形成適應(yīng)不同季節(jié)的循環(huán)模式。
文檔編號(hào)F25B29/00GK101799223SQ20101010393
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者梁剛, 王凱旋 申請(qǐng)人:珠海博佳冷源設(shè)備有限公司