專利名稱：一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置，適用于水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)中冬季 需供熱夏季需供冷的空調(diào)外區(qū)，還適用于全年需要供冷的空調(diào)內(nèi)區(qū)，屬于制冷空調(diào)設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，受環(huán)境污染和能源危機(jī)的影響，水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)作為一種新型的節(jié)能系統(tǒng)在 空調(diào)領(lǐng)域中備受關(guān)注，并得以廣泛的應(yīng)用和長(zhǎng)足的發(fā)展。水環(huán)熱泵系統(tǒng)主要通過(guò)建筑內(nèi)、外 區(qū)的熱回收實(shí)現(xiàn)節(jié)能，故該系統(tǒng)尤其適用于內(nèi)區(qū)余熱量大且長(zhǎng)期供冷、供熱并存的建筑。除 此之外，水環(huán)熱泵系統(tǒng)還具有節(jié)省空調(diào)機(jī)房，末端使用靈活，造價(jià)低等一系列獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使 其在賓館，寫(xiě)字樓，商場(chǎng)等大型建筑中的應(yīng)用不斷增多。
水環(huán)熱泵系統(tǒng)的主要構(gòu)成為一套循環(huán)水路和末端的水源熱泵機(jī)組，熱泵機(jī)組根據(jù)各自的 室內(nèi)負(fù)荷要求運(yùn)行于制冷或供熱工況，向水環(huán)內(nèi)放熱或取熱。借助于這種靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 水環(huán)熱泵系統(tǒng)以一套循環(huán)水系統(tǒng)就解決了同一時(shí)間內(nèi)建筑內(nèi)部不同房間的供熱或供冷需求。 但是，水環(huán)熱泵的這種設(shè)計(jì)也招致了如下的問(wèn)題
1) 對(duì)于常年需要供冷的建筑內(nèi)區(qū)，末端熱泵機(jī)組常年運(yùn)行于制冷模式，即使在室外氣溫 較低，環(huán)路循環(huán)水溫也較低的過(guò)渡季和冬季。這種常年的電制冷方式帶來(lái)了較大的能耗損失， 如果能夠在過(guò)渡季和冬季充分地利用自然冷量，將會(huì)顯著地提升系統(tǒng)的節(jié)能性。
2) 在冬季建筑熱負(fù)荷較大時(shí)，水環(huán)內(nèi)水溫將不斷下降，需要向水環(huán)中補(bǔ)充必要的熱量， 可靠性較高的鍋爐為常用的補(bǔ)熱設(shè)備。由于水環(huán)作為熱泵機(jī)組的蒸發(fā)端，其水溫不能過(guò)高， 否則會(huì)引起壓縮機(jī)吸氣壓力過(guò)高，出現(xiàn)壓縮機(jī)過(guò)載的現(xiàn)象，所以冬季的循環(huán)水溫一般維持在
10 15°C。而鍋爐的供水溫度一般較高，所以需經(jīng)過(guò)摻混或間接換熱到較低溫度方能供水環(huán)
使用，由此導(dǎo)致了高品位能源的浪費(fèi)。
以上兩個(gè)問(wèn)題均不同程度的造成了水環(huán)熱泵系統(tǒng)的能耗損失，無(wú)形降低了該系統(tǒng)的運(yùn)行 節(jié)能性，在能源日益緊缺，國(guó)家倡導(dǎo)節(jié)能的今天，這種可觀的能源浪費(fèi)問(wèn)題不容小視，亟需 妥善的解決。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的不足，本發(fā)明提出一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝 置，解決了該能源浪費(fèi)問(wèn)題，提升了水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置，包含壓縮機(jī)3、四通閥4、蒸發(fā)器6、節(jié)流裝 置8、冷凝器9、氣液分離器5;所述壓縮機(jī)3、四通閥4、蒸發(fā)器6、節(jié)流裝置8、冷凝器9、
氣液分離器5通過(guò)管道連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路；其特征在于在所述四通閥4的
3常閉端口和冷凝器9的連接管道上加設(shè)熱泵閥門10，并將熱泵閥門10和冷凝器9的連接管
道通過(guò)熱管閥門11與四通閥4的常開(kāi)端口相連；在節(jié)流裝置8的兩端并聯(lián)閥門7;設(shè)置高位
機(jī)1和低位機(jī)2，將冷凝器9置于高位機(jī)1中，將蒸發(fā)器6置于低位機(jī)2中，將壓縮機(jī)3、四 通閥4、氣液分離器5、閥門7、節(jié)流裝置8、熱泵閥門10和熱管閥門11置于高位機(jī)1或低 位機(jī)2中。
本發(fā)明提供的第二種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置，包含壓縮機(jī)3、四通閥4、蒸 發(fā)器6、節(jié)流裝置8、冷凝器9、氣液分離器5;所述壓縮機(jī)3、四通閥4、蒸發(fā)器6、節(jié)流裝 置8、冷凝器9、氣液分離器5通過(guò)管道連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路。其特征在于在 所述四通閥4的常閉端口和冷凝器9的連接管道上加設(shè)熱泵閥門10，并將熱泵閥門10和冷 凝器9的連接管道通過(guò)熱管閥門11與四通閥4的常開(kāi)端口相連；將閥門7和制冷劑泵12串 聯(lián)后并聯(lián)在節(jié)流裝置8的兩端。
上述兩種技術(shù)方案中，所述蒸發(fā)器6為風(fēng)冷或水冷換熱器或是兩者的組合；所述冷凝器9
為風(fēng)冷或水冷換熱器或是兩者的組合，冷凝器9為新風(fēng)機(jī)組，空調(diào)箱，風(fēng)機(jī)盤(pán)管或壁掛空調(diào) 機(jī)中的換熱器；所述閥門7、熱泵閥門IO和熱管閥門11是電磁閥或電動(dòng)閥；所述節(jié)流裝置8 為熱力膨脹閥、電子膨脹閥或毛細(xì)管，或是這些節(jié)流裝置的組合。
通過(guò)以上技術(shù)方案，本發(fā)明對(duì)原有裝置進(jìn)行了改進(jìn)和完善，在原有熱泵循環(huán)基礎(chǔ)上加設(shè) 熱管自然循環(huán)，有效的解決了水環(huán)熱泵系統(tǒng)在供熱或供冷時(shí)的能源浪費(fèi)問(wèn)題。
1) 對(duì)于內(nèi)區(qū)常年制冷的末端，在過(guò)渡季或冬季水環(huán)內(nèi)水溫足夠低時(shí)，將本發(fā)明切換到熱 管自然循環(huán)模式，從室內(nèi)側(cè)吸熱，向水環(huán)側(cè)放熱，從而以較低的能源輸入完成了室內(nèi)多余熱 量從室內(nèi)側(cè)到水環(huán)側(cè)的傳遞。為了確保并改善自然循環(huán)的傳熱效果，還可采用制冷劑泵作為 自然循環(huán)的輔助動(dòng)力源，在傳熱量不足時(shí)可啟動(dòng)制冷機(jī)泵，增大制冷劑流量，提高熱管的傳 熱量。這兩種模式的運(yùn)行COP均要高于制冷方式，從而達(dá)到了減小能耗的效果。
2) 在冬季供熱時(shí)，本發(fā)明同樣可利用水環(huán)側(cè)和室內(nèi)側(cè)的溫度差，驅(qū)動(dòng)熱管循環(huán)運(yùn)行，此 時(shí)系統(tǒng)從水環(huán)側(cè)吸熱，向室內(nèi)側(cè)放熱。由于引入了熱管自然循環(huán)，冬季水環(huán)內(nèi)循環(huán)水溫的限 制被取消，從鍋爐制取的高溫水可不經(jīng)摻混或二次換熱，無(wú)品位損耗的進(jìn)入水環(huán)中供各個(gè)末 端使用。此舉不僅延續(xù)了如1所述的末端節(jié)能效果，還杜絕了水環(huán)補(bǔ)熱環(huán)節(jié)的高品位能損失， 以另一種方式強(qiáng)化了系統(tǒng)的節(jié)能性。
另一方面，該發(fā)明保留了夏季的蒸汽壓縮制冷功能，以及冬季或過(guò)渡季的蒸氣壓縮制熱 功能，從而確保了系統(tǒng)在各種工況以及突發(fā)情況下的正常工作能力，進(jìn)一步鞏固了水環(huán)熱泵 系統(tǒng)的安全性和可靠性。
綜上所述，本發(fā)明通過(guò)對(duì)原有技術(shù)合理的改進(jìn)，在保留裝置原有功能的基礎(chǔ)上新增了一 個(gè)節(jié)能運(yùn)行模式，有效的增強(qiáng)了裝置的節(jié)能性和可靠性，對(duì)于裝置的性能完善和競(jìng)爭(zhēng)力提高 都具有一定的意義。本發(fā)明不僅適用于水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)區(qū)和外區(qū)，還適用于其他從高溫流體端向低溫 流體端傳熱的場(chǎng)合，具有節(jié)能可靠的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明公開(kāi)的"一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置"實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2為本發(fā)明公開(kāi)的"一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置"實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3為本發(fā)明公開(kāi)的"一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置"實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖4為本發(fā)明公開(kāi)的"一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置"實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖中l(wèi)一高位機(jī)；2 —低位機(jī)；3 —壓縮機(jī)；4一四通閥；5 —?dú)庖悍蛛x器；6 —蒸發(fā)器；7 一閥門；8 —節(jié)流裝置；9一冷凝器；IO —熱泵閥門；ll一熱管閥門；12 —制冷劑泵。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明公開(kāi)的"一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置"實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)原理
圖，裝置包含壓縮機(jī)3、四通閥4、蒸發(fā)器6、節(jié)流裝置8、冷凝器9、氣液分離器5;所述壓 縮機(jī)3、四通閥4、蒸發(fā)器6、節(jié)流裝置8、冷凝器9、氣液分離器5通過(guò)管道連接構(gòu)成蒸氣 壓縮式熱泵循環(huán)回路；其特征在于在所述四通閥4的常閉端口和冷凝器9的連接管道上加 設(shè)熱泵閥門10，并將熱泵閥門10和冷凝器9的連接管道通過(guò)熱管閥門11與四通閥4的常開(kāi) 端口相連；在節(jié)流裝置8的兩端并聯(lián)閥門7;設(shè)置高位機(jī)1和低位機(jī)2，將冷凝器9置于高位 機(jī)1中，將蒸發(fā)器6置于低位機(jī)2中，將壓縮機(jī)3、四通閥4、氣液分離器5、閥門7、節(jié)流 裝置8、熱泵閥門10和熱管閥門11置于高位機(jī)1或低位機(jī)2中。
在如上所述的空氣處理裝置中，所述蒸發(fā)器6為風(fēng)冷或水冷換熱器或是兩者的組合；所 述冷凝器9為風(fēng)冷或水冷換熱器或是兩者的組合，冷凝器9為新風(fēng)機(jī)組，空調(diào)箱，風(fēng)機(jī)盤(pán)管 或壁掛空調(diào)機(jī)中的換熱器；所述閥門7、熱泵閥門IO和熱管閥門11是電磁閥或電動(dòng)閥；所 述節(jié)流裝置8為熱力膨脹閥、電子膨脹閥或毛細(xì)管，或是這些節(jié)流裝置的組合。
在本實(shí)施例中，閥門7開(kāi)啟，節(jié)流裝置8被短路，不發(fā)揮作用，熱泵閥門10關(guān)閉，熱管 閥門11開(kāi)啟，此時(shí)本發(fā)明運(yùn)行于熱管自然循環(huán)模式。
圖2為本發(fā)明公開(kāi)的"一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置"實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)原理 圖，該裝置包含壓縮機(jī)3、四通闊4、蒸發(fā)器6、節(jié)流裝置8、冷凝器9、氣液分離器5;所述 壓縮機(jī)3、四通閥4、蒸發(fā)器6、節(jié)流裝置8、冷凝器9、氣液分離器5通過(guò)管道連接構(gòu)成蒸 氣壓縮式熱泵循環(huán)回路。其特征在于在所述四通閥4的常閉端口和冷凝器9的連接管道上
5加設(shè)熱泵閥門10，并將熱泵閥門10和冷凝器9的連接管道通過(guò)熱管閥門11與四通閥4的常 開(kāi)端口相連；將閥門7和制冷劑泵12串聯(lián)后并聯(lián)在節(jié)流裝置8的兩端。
在如上所述的空氣處理裝置中，所述蒸發(fā)器6為風(fēng)冷或水冷換熱器或是兩者的組合；所
述冷凝器9為風(fēng)冷或水冷換熱器或是兩者的組合，冷凝器9為新風(fēng)機(jī)組，空調(diào)箱，風(fēng)機(jī)盤(pán)管 或壁掛空調(diào)機(jī)中的換熱器；所述閥門7、熱泵閥門IO和熱管閥門11是電磁閥或電動(dòng)閥；所 述節(jié)流裝置8為熱力膨脹閥、電子膨脹閥或毛細(xì)管，或是這些節(jié)流裝置的組合。
在本實(shí)施例中，閥門7開(kāi)啟，節(jié)流裝置8被短路，不發(fā)揮作用，熱泵閥門10關(guān)閉，熱管 閥門11開(kāi)啟，制冷劑泵12開(kāi)啟，此時(shí)本發(fā)明運(yùn)行于以制冷劑泵為動(dòng)力源的熱管循環(huán)模式。
圖3為本發(fā)明公開(kāi)的"一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置"實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)原理 圖，該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與圖l所示的實(shí)施例一相同，只是在閥門狀態(tài)上與實(shí)施例一完全相反。 在本實(shí)施例中，閥門7關(guān)閉，節(jié)流裝置8開(kāi)始工作，熱泵閥門10開(kāi)啟，熱管閥門ll關(guān)閉， 此時(shí)本發(fā)明退化為常規(guī)的熱泵，運(yùn)行于蒸氣壓縮式制冷或制熱模式。
圖4為本發(fā)明公開(kāi)的"一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置"實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)原理 圖。該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與圖2所示的實(shí)施例二基本相同，只是冷凝器9為風(fēng)機(jī)盤(pán)管內(nèi)的換熱器。
權(quán)利要求
1.一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置，包含壓縮機(jī)(3)、四通閥(4)、蒸發(fā)器(6)、節(jié)流裝置(8)、冷凝器(9)、氣液分離器(5)；所述壓縮機(jī)(3)、四通閥(4)、蒸發(fā)器(6)、節(jié)流裝置(8)、冷凝器(9)、氣液分離器(5)通過(guò)管道連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路；其特征在于在所述四通閥(4)的常閉端口和冷凝器(9)的連接管道上加設(shè)熱泵閥門(10)，并將熱泵閥門(10)和冷凝器(9)的連接管道通過(guò)熱管閥門(11)與四通閥(4)的常開(kāi)端口相連；在節(jié)流裝置(8)的兩端并聯(lián)閥門(7)；設(shè)置高位機(jī)(1)和低位機(jī)(2)，將冷凝器(9)置于高位機(jī)(1)中，將蒸發(fā)器(6)置于低位機(jī)(2)中，將壓縮機(jī)(3)、四通閥(4)、氣液分離器(5)、閥門(7)、節(jié)流裝置(8)、熱泵閥門(10)和熱管閥門(11)置于高位機(jī)(1)或低位機(jī)(2)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置，其特征在于 所述蒸發(fā)器(6)為風(fēng)冷或水冷換熱器或是兩者的組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置，其特征在于 所述冷凝器(9)為風(fēng)冷或水冷換熱器或是兩者的組合，冷凝器(9)為新風(fēng)機(jī)組，空調(diào)箱， 風(fēng)機(jī)盤(pán)管或壁掛空調(diào)機(jī)中的換熱器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)l所述的一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置，其特征在于閥門(7)、熱泵閥門(10)和熱管閥門(11)是電磁閥或電動(dòng)閥；所述節(jié)流裝置(8)為熱力膨 脹閥、電子膨脹閥或毛細(xì)管，或是這些節(jié)流裝置的組合。
5. —種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置，包含壓縮機(jī)(3)、四通閥(4)、蒸發(fā)器(6)、 節(jié)流裝置(8)、冷凝器(9)、氣液分離器(5);所述壓縮機(jī)(3)、四通閥(4)、蒸發(fā)器(6)、 節(jié)流裝置(8)、冷凝器(9)、氣液分離器(5)通過(guò)管道連接構(gòu)成蒸氣壓縮式熱泵循環(huán)回路。 其特征在于在所述四通閥(4)的常閉端口和冷凝器(9)的連接管道上加設(shè)熱泵閥門(10)， 并將熱泵閥門(10)和冷凝器(9)的連接管道通過(guò)熱管閥門(11)與四通閥(4)的常開(kāi)端 口相連；將閥門(7)和制冷劑泵(12)串聯(lián)后并聯(lián)在節(jié)流裝置(8)的兩端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)5所述的一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置，其特征在于 所述蒸發(fā)器(6)為風(fēng)冷或水冷換熱器或是兩者的組合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)5所述的一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置，其特征在于 所述冷凝器(9)為風(fēng)冷或水冷換熱器或是兩者的組合，冷凝器(9)為新風(fēng)機(jī)組，空調(diào)箱，風(fēng)機(jī)盤(pán)管或壁掛空調(diào)機(jī)中的換熱器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)5所述的一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置，其特征在于閥門(7)、熱泵闊門(10)和熱管閥門(11)是電磁閥或電動(dòng)閥；所述節(jié)流裝置(8)為熱力膨 脹閥、電子膨脹閥或毛細(xì)管，或是這些節(jié)流裝置的組合。
全文摘要
一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置，包含壓縮機(jī)，四通閥，氣液分離器，冷凝器，節(jié)流裝置和蒸發(fā)器，其技術(shù)特征在于在四通閥所在管路上加設(shè)熱管閥門和熱泵閥門，在節(jié)流裝置兩端并聯(lián)閥門，設(shè)置高位機(jī)和低位機(jī)，將對(duì)應(yīng)的部件置于其中。本發(fā)明不僅保留了原有系統(tǒng)的制冷和制熱功能，還引入熱管自然循環(huán)，不僅解決了水環(huán)熱泵系統(tǒng)建筑內(nèi)區(qū)冬季和過(guò)渡季的能源浪費(fèi)問(wèn)題，還杜絕了在冬季補(bǔ)熱時(shí)的高品位能損失。發(fā)明還可加設(shè)制冷劑泵保障熱管循環(huán)的運(yùn)行性能，從而進(jìn)一步提升水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性和可靠性。本發(fā)明還適用于其他從高溫流體端向低溫流體端傳熱的場(chǎng)合，具有節(jié)能可靠的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F25B41/04GK101514856SQ20091011988
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者周德海, 張曉靈, 李先庭, 王寶龍, 石文星, 郜義軍, 韓林俊 申請(qǐng)人:清華大學(xué)