一種空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱泵系統(tǒng)及其運行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)及其運行方法，屬于供熱及空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)利用制冷循環(huán)或熱栗循環(huán)，并結(jié)合變制冷劑流量控制技術(shù)，在冬、夏分別以環(huán)境熱源為高溫?zé)嵩椿虻蜏責(zé)嵩矗枚鄠€末端向用戶提供冷量或熱量。根據(jù)熱源形式的不同，多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)主要分為空氣源和水源兩類，其中空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)是目前的主要系統(tǒng)形式。根據(jù)室外機冷卻方式的不同，空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)又主要分為直接風(fēng)冷式和水冷式。
[0003]采用直接風(fēng)冷方式的空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)在夏季利用風(fēng)冷換熱器排放冷凝熱，室外空氣獲得顯熱并升溫，在冬季系統(tǒng)從室外空氣中取熱。該系統(tǒng)安裝方便、適用范圍寬廣、占地面積小，但存在夏季制冷效率低、冬季低溫環(huán)境下室外風(fēng)冷換熱器容易結(jié)霜的問題。
[0004]針對冬季低溫環(huán)境下室外風(fēng)冷換熱器容易結(jié)霜的問題，目前空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)多采用逆循環(huán)除霜和熱氣旁通除霜的方法。逆循環(huán)除霜方式通過四通閥換向運行除霜循環(huán)，頻繁換向會增加噪聲并影響壓縮機和四通閥的壽命，而且除霜時需要從用戶房間吸熱，大大降低了室內(nèi)的舒適性。熱氣旁通除霜方式利用壓縮機的高溫排氣進行除霜，除霜時間長，且容易使壓縮機回液，影響舒適性和安全性。中國專利(申請?zhí)朇N201510169978.5、申請?zhí)朇N201410440826.X)均采用兩個室外風(fēng)冷換熱器交替除霜的方式，前者通過制冷回路中的多個電磁閥的切換實現(xiàn)除霜并連續(xù)供熱，后者則通過兩個四通閥的切換來實現(xiàn)。中國專利(授權(quán)公告號CN102878737B)采用多個室外機模塊交替除霜的方式，同樣存在四通閥頻繁切換影響四通閥壽命的問題。中國專利(授權(quán)公告號CN102003853 B)提出的多聯(lián)機相變蓄能熱液除霜系統(tǒng)避免了上述問題，但存在蓄能密度小、成本高和耐久性不好的缺點。
[0005]采用水冷方式代替直接風(fēng)冷方式可以有效解決直接風(fēng)冷式的空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)夏季制冷效率低的問題。水冷式的空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)在夏季利用冷卻塔制取冷卻水作為室外機的排熱介質(zhì)，可顯著提高多聯(lián)機系統(tǒng)的制冷效率，但在冬季存在冷卻水結(jié)凍的問題，沒有適宜的低品位熱源以保證多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)正常運行。其常規(guī)的做法是與區(qū)域熱網(wǎng)供熱等形式相結(jié)合，造成了成本和能源消耗的增加。中國專利(授權(quán)公告號CN203964451 U)提出了利用溶液噴淋空氣構(gòu)建能源塔作為熱栗多聯(lián)機取熱系統(tǒng)的方法，制冷時能源塔直接作為冷凝器，制熱時作為蒸發(fā)器。該方法雖解決了冷卻水防凍問題并避免了除霜，但存在溶液成本高、飄散損失大、再生能耗高等不足，且由于能源塔的安裝位置的限制，其與室內(nèi)機距離遠，增大了制冷劑管路規(guī)模，導(dǎo)致多聯(lián)機性能衰減。
[0006]因此，研發(fā)具有制冷高效、供熱連續(xù)穩(wěn)定、運行可靠等特點的空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)形式是進一步發(fā)展和提升空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)性能的重要途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于上述背景，本發(fā)明提出了一種空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)及其運行方法，該系統(tǒng)夏季通過冷卻塔向室外排熱實現(xiàn)高效供冷，冬季通過風(fēng)冷換熱器從室外空氣取熱并靠熱栗制取熱水解決除霜問題，提高了空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)的能源利用效率和供熱可靠性。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)，包括室外單元、熱栗主機、除霜模塊和室內(nèi)機組四個部分；室內(nèi)機組包括不少于兩個的并聯(lián)的室內(nèi)機，每個室內(nèi)機包括室內(nèi)換熱器和第三節(jié)流閥，熱栗主機包括壓縮機、四通閥、主機換熱器和第一節(jié)流閥；其特征在于:室外單元包括至少一個冷卻塔模塊、至少兩個風(fēng)冷換熱器模塊、第一液栗和第二液栗，每個冷卻塔模塊包括冷卻塔、第一閥門和第二閥門，每個風(fēng)冷換熱器模塊包括風(fēng)冷換熱器、第三閥門、第四閥門、第五閥門和第六閥門，除霜模塊包括除霜換熱器和第二節(jié)流閥；每個冷卻塔的進口管路和出口管路分別通過第一閥門和第二閥門接在主機換熱器的出口管路和第一液栗的進口管路上，每個風(fēng)冷換熱器的取熱進口管路和取熱出口管路分別通過第三閥門和第四閥門接在主機換熱器的出口管路和第一液栗的進口管路上，并且每個風(fēng)冷換熱器的除霜進口管路和除霜出口管路分別通過第五閥門和第六閥門接在除霜換熱器的出口管路和第二液栗的進口管路上，所述熱栗主機中的四通閥的三個閥口分別與壓縮機的吸氣管路、壓縮機的排氣管路、主機換熱器一端的制冷劑管路相連，另一個閥口與制冷劑氣體總管路相連，主機換熱器另一端的制冷劑管路經(jīng)第一節(jié)流閥與制冷劑液體總管路相連，所述除霜模塊與室內(nèi)機組并聯(lián)接在制冷劑氣體總管路和制冷劑液體總管路之間。
[0010]本發(fā)明所述的一種空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)的運行方法，其特征在于:該運行方法主要包括以下三種運行模式:
[0011]a.供熱不除霜模式:當(dāng)系統(tǒng)在冬季運行時，打開至少一個風(fēng)冷換熱器模塊中的第三閥門和第四閥門，關(guān)閉室外單元中其余的閥門、其余的風(fēng)冷換熱器和所有冷卻塔，開啟第一液栗，關(guān)閉第二液栗和第二節(jié)流閥，切換四通閥令熱栗主機運行制熱循環(huán)模式；水或溶液在第一液栗的驅(qū)動下進入開啟的風(fēng)冷換熱器模塊并從室外取熱，然后在主機換熱器中放熱，依此循環(huán)；從熱栗主機出來的高溫高壓制冷劑通過制冷劑氣體總管路到達開啟的室內(nèi)機，向用戶供熱后通過制冷劑液體總管路返回?zé)崂踔鳈C；
[0012]b.供熱除霜模式:當(dāng)系統(tǒng)在冬季運行時，打開不需要除霜的至少一個風(fēng)冷換熱器模塊中的第三閥門和第四閥門，并打開需要除霜的至少一個風(fēng)冷換熱器模塊中的第五閥門和第六閥門，關(guān)閉室外單元中其余的閥門、其余的風(fēng)冷換熱器和所有冷卻塔，開啟第一液栗和第二液栗，切換四通閥令熱栗主機運行制熱循環(huán)模式，并調(diào)節(jié)第二節(jié)流閥；水或溶液在第一液栗的驅(qū)動下進入開啟了第三閥門和第四閥門的風(fēng)冷換熱器模塊并從室外取熱，然后在主機換熱器中放熱，依此循環(huán)；從熱栗主機出來的高溫高壓制冷劑通過制冷劑氣體總管路一部分到達開啟的室內(nèi)機向用戶供熱，另一部分到達除霜模塊制取除霜用的熱水，然后匯合通過制冷劑液體總管路返回?zé)崂踔鳈C；
[0013]c.供冷模式:當(dāng)系統(tǒng)在夏季運行時，打開至少一個冷卻塔模塊中的第一閥門和第二閥門，關(guān)閉室外單元中其余的閥門、其余的冷卻塔和所有冷卻塔風(fēng)冷換熱器，開啟第一液栗，關(guān)閉第二液栗和第二節(jié)流閥，切換四通閥令熱栗主機運行制冷循環(huán)模式；水或溶液在第一液栗的驅(qū)動下進入主機換熱器中吸熱，然后進入開啟的冷卻塔模塊并向室外放熱，依此循環(huán)；從熱栗主機出來的高壓制冷劑通過制冷劑液體總管路到達開啟的室內(nèi)機，向用戶供冷后通過制冷劑氣體總管路返回?zé)崂踔鳈C。
[0014]本發(fā)明與傳統(tǒng)的空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)及其運行方法相比，具有如下突出優(yōu)點和顯著的技術(shù)效果:
[0015]①與傳統(tǒng)的水冷式多聯(lián)機相比，本發(fā)明采用的室外換熱單元包括并聯(lián)的至少一個冷卻塔模塊和至少兩個風(fēng)冷換熱器模塊，通過各個模塊中閥門的開啟和關(guān)閉，靈活實現(xiàn)供冷、供熱功能的切換。
[0016]②與傳統(tǒng)的直接風(fēng)冷式多聯(lián)機相比，本發(fā)明利用室外換熱單元間接以空氣作為冷熱源，減少了對熱栗主機安裝位置的限制，進而減小了制冷劑管路的規(guī)模，降低了制冷劑泄漏風(fēng)險以及由制冷劑長管路和室內(nèi)外機高差導(dǎo)致的性能衰減。
[0017]③與傳統(tǒng)的直接風(fēng)冷式多聯(lián)機相比，本發(fā)明在夏季利用冷卻塔以蒸發(fā)冷卻方式排熱，供冷效率更高；在冬季利用除霜模塊制備熱水對風(fēng)冷換熱器交替除霜，避免了制冷劑回路中的四通閥、壓縮機等部件的頻繁切換和啟停，保證了連續(xù)供熱，提高了系統(tǒng)的可靠性、使用壽命和安全性。
[0018]總的來說，本發(fā)明提供了一種供冷高效、供熱和除霜可靠的多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)，對解決空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)冬季供熱問題、降低能源消耗有重要的作用。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明公開的一種空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明中空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)運行供熱不除霜模式的工作原理圖。
[0021]圖3為本發(fā)明中空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)運行供熱除霜模式的工作原理圖。
[0022]圖4為本發(fā)明中空氣源多聯(lián)式空調(diào)熱栗系統(tǒng)運行供冷模式的工作原理圖。
[0023]圖中:1-冷卻塔模塊；11-冷卻塔；12_第二閥門；13_第一閥門；2_風(fēng)冷換熱器模塊；21-風(fēng)冷換熱器；22-第四閥門；23-第三閥門；24-第六閥門；25-第五閥門；3_第一液栗；4_第二液栗；5_熱栗主機；51_壓縮機；52_四通閥；53_主機換熱器；54_第一節(jié)流閥；6-除霜模塊；61_除霜換熱器；62_第二節(jié)流閥；7_室內(nèi)機；71_室內(nèi)換熱器；72_第三節(jié)流閥。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附