一種帶熱回收功能的冷熱水型地源熱泵系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶熱回收功能的冷熱水型地源熱泵系統(tǒng)，包括壓縮機、熱回收器、四通換向閥、熱源側(cè)換熱器、節(jié)流裝置、及控制回路，壓縮機采用雙機并聯(lián)設(shè)計，熱回收器連接在壓縮機與四通換向閥之間，可承擔(dān)顯熱回收以及單壓縮機全熱回收功能，控制器通過控制四通閥的流向切換及電磁閥的通斷，可實現(xiàn)系統(tǒng)的制冷、制熱、熱水及熱回收相組合的多種運行模式。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：提供一種既可進行部分熱回收，亦可安全進行全熱回收的熱泵機組解決方案，具有一機多能、穩(wěn)定可靠、高效、性價比高的優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于舒適性空調(diào)及工藝?yán)鋮s領(lǐng)域。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及制冷與空調(diào)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種帶熱回收功能的冷熱水型 地源熱泵系統(tǒng)。 一種帶熱回收功能的冷熱水型地源熱泵系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 在空調(diào)制冷系統(tǒng)中，壓縮機排氣冷凝熱是通過機組內(nèi)冷凝器來進行熱交換的，對 于空氣源熱泵而言，這部分冷凝熱傳遞給空氣而散發(fā)于大氣環(huán)境中，對傳統(tǒng)冷水機組而言 則被冷卻水吸收后再由冷卻塔釋放至大氣中。隨著國內(nèi)空調(diào)裝機容量日漸高漲，空調(diào)的熱 島效應(yīng)已成為城市一大垢病，建筑空調(diào)節(jié)能降耗已成為國家迫切需求，進而催生了配置熱 回收功能的空調(diào)機組。采用熱回收技術(shù)的空調(diào)，可以部分或全部回收壓縮機排氣冷凝熱，一 則可直接減小向大氣的排熱；二則可以提高機組的制冷運行能效，有益于空調(diào)的節(jié)能減排； 三則回收冷凝熱制取的生活熱水可提高人民群眾舒適生活質(zhì)量；另一方面，對于新興的地 源熱泵機組，采用制冷熱回收技術(shù)可減小向土壤的排熱，從而可減小地下環(huán)路換熱器設(shè)計 面積，降低工程造價，同時也有利于熱平衡?？梢灶A(yù)見，配置熱回收功能的空調(diào)機組應(yīng)用前 景廣闊。
[0003] 目前采用熱回收技術(shù)的空調(diào)機組，一般分兩大類，一類只能進行部分熱回收，即顯 熱回收，其系統(tǒng)見示意圖1，其特點是熱回收器串接于壓縮機與四通換向閥之間，熱回收器 容量小，一般只能回收機組標(biāo)準(zhǔn)冷量的25%以下。此系統(tǒng)若使用于全熱回收，因四通換向 閥位于熱回收器之后，液體的不可液壓縮性可能會導(dǎo)致四通換向閥出現(xiàn)故障，系統(tǒng)可靠性 低，因而不實用。另一類可進行全部熱回收，即壓縮機排氣的顯熱與潛熱均可回收，系統(tǒng)構(gòu) 成一般有2種，第一種見示意圖2,其特點是通過兩個四通換向閥以及三個換熱器的流向控 制組合來實現(xiàn)，這種全熱回收系統(tǒng)管路構(gòu)成以及控制均相當(dāng)復(fù)雜，使機組可靠性降低、成本 較高，特別是倆個四通換向閥串接后會因四通閥需要足夠壓差切換而存在切換不到位的隱 患。第二種見示意圖3,其特點是通過多個電磁閥來控制制冷劑流向進而實現(xiàn)全部熱回收， 該系統(tǒng)也存在四通換向閥切換的隱患，以及電磁閥長期處于排氣高溫中影響可靠性問題。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型的目的在于提供一種將部分熱回收與全部熱回收集于一體的帶熱回 收功能的冷熱水型地源熱泵系統(tǒng)，該熱泵系統(tǒng)構(gòu)成簡單，性能可靠，成本合理，實施價值高， 以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：
[0006] -種帶熱回收功能的冷熱水型地源熱泵系統(tǒng)，包括壓縮機單元、熱回收器、地源側(cè) 換熱器、干燥過濾器、電子膨脹閥和控制回路，壓縮機單元的進口連接四通換向閥，壓縮機 單元的出口連接熱回收器的進口，熱回收器的出口的支路I連接四通換向閥的接口 D，熱回 收器與外部的熱水箱、熱水泵構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)，四通換向閥的接口 E連接用戶側(cè)換熱器的進 口，用戶側(cè)換熱器與外部的空調(diào)、空調(diào)水泵構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)，四通換向閥的接口 C連接地源側(cè) 換熱器的進口，地源側(cè)換熱器與外部的地埋管換熱器、地源側(cè)水泵構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)，用戶側(cè)換 熱器的出口、熱回收器出口的支路II和地源側(cè)換熱器出口的支路I均與干燥過濾器的進口 連接，熱回收器出口的支路II和干燥過濾器的進口之間設(shè)有電磁閥，干燥過濾器的出口連 接電子膨脹閥，電子膨脹閥的出口和地源側(cè)換熱器出口支路II均與單向閥P連接，單向閥P 的出口與用戶側(cè)換熱器的出口連接。
[0007] 作為本實用新型進一步的方案：所述用戶側(cè)換熱器的出口與干燥過濾器的進口之 間設(shè)有單向閥M，所述地源側(cè)換熱器出口的支路I與干燥過濾器的進口之間設(shè)有單向閥L， 所述地源側(cè)換熱器出口的支路II與單向閥P之間設(shè)有單向閥N。
[0008] 作為本實用新型進一步的方案：所述壓縮機單元為定容量壓縮機A和定容量壓縮 機B構(gòu)成的可變?nèi)萘康牟⒙?lián)系統(tǒng)、單個變?nèi)萘繅嚎s機或單個定容量壓縮機和單個變?nèi)萘繅?縮機構(gòu)成的系統(tǒng)。
[0009] 作為本實用新型再進一步的方案：所述熱回收器的換熱面積是地源側(cè)換熱器換熱 面積的60?80%。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：
[0011] 壓縮機變?nèi)萘颗渲茫环矫婵商岣邫C組部分負荷下的運行能效，另一方面兼顧部 分熱回收與全熱回收融于一體的系統(tǒng)安全設(shè)計。
[0012] 熱回收器串接于壓縮機排氣口與四通換向閥之間，熱回收器容量按照既可進行壓 縮機單元冷凝顯熱回收，又可安全承擔(dān)雙壓縮機中單個壓縮機全部冷凝熱或者單個變?nèi)萘?壓縮機降載60%以下運行時壓縮機排氣冷凝熱全部回收設(shè)計。
[0013] 設(shè)計電磁閥旁通冷凝液支路，在全部熱回收時，將熱回收器出口冷凝液體依靠壓 力差分流至節(jié)流裝置前液體管路，防范冷凝液體全部通過四通換向閥而造成不利影響。
[0014] 通過簡單控制該系統(tǒng)的四通換向閥的流向切換及電磁閥的通斷，可實現(xiàn)制冷、制 熱、熱水、熱回收相組合的多種運行模式，實現(xiàn)一機多能，可大幅降低用戶空調(diào)設(shè)備投資，同 時擁有的制冷運行熱回收功能，可免費制取生活熱水，提高機組運行能效。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為部分熱回收的空調(diào)系統(tǒng)流程示意圖。
[0016] 圖2為全部熱回收的空調(diào)系統(tǒng)1流程示意圖。
[0017] 圖3為全部熱回收的空調(diào)系統(tǒng)2流程示意圖。
[0018] 圖4為帶熱回收功能的冷熱水型地源熱泵系統(tǒng)流程示意圖。
[0019] 圖中：1_壓縮機A ;2_壓縮機B ;3_熱回收器；4-四通換向閥；5-地源側(cè)換熱器； 6-干燥過濾器；7-電子膨脹閥；8-用戶側(cè)換熱器；9-電磁閥；10-單向閥L ; 11-單向閥P ; 12-單向閥Μ ;13_單向閥N ;14_空調(diào)水泵；15-地源側(cè)水泵；16-熱水泵；17-熱水箱；18-空 調(diào)；19-地埋管換熱器；20-冷凝器；21-蒸發(fā)器。

【具體實施方式】
[0020] 下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0021] 請參閱圖1?4,本實用新型實施例中，一種帶熱回收功能的冷熱水型地源熱泵系 統(tǒng)，包括壓縮機單元、熱回收器3、地源側(cè)換熱器5、干燥過濾器6、電子膨脹閥7和控制回路。
[0022] 壓縮機單元為一種低成本配置、兩臺定容量壓縮機并聯(lián)而成，設(shè)置油平衡管及相 應(yīng)運行措施保證均衡運行；熱回收器3設(shè)置在壓縮機排氣口與四通換向閥4之間的高壓區(qū)， 兼顧合理的排氣壓損以及能安全承擔(dān)部分熱回收以及全部熱回收功能，熱回收器3為公共 通道式換熱器，其換熱面積按照地源側(cè)換熱器5換熱面積的75%設(shè)計，減小系統(tǒng)充注量而 省去高壓貯液器，簡化系統(tǒng)并提高能效。
[0023] 四通換向閥4的接口 D連接熱回收器3,接口 E連接用戶側(cè)換熱器8,接口 C連接 地源側(cè)換熱器5 ;當(dāng)四通換向閥4處于失電狀態(tài)時，制冷劑從管口 D流向管口 C，此為傳統(tǒng)制 冷運行方向；如果整年制冷運行時間短，則可將四通換向閥4管口 C接至用戶側(cè)換熱器8， 在制冷運行時使四通換向閥4得電；電磁閥9為常閉型，在常規(guī)制冷與制熱運行時，一般處 于關(guān)閉狀態(tài)。
[0024] 通過簡單控制四通換向閥4、電磁閥9的導(dǎo)通狀態(tài)以及水泵的運行即可實現(xiàn)熱回 收與制冷、制熱相組合的多種工作模式，閥件與水泵的控制參見表1。
[0025] 工作模式 |四通換向閥|電磁閥 |空調(diào)水泵|地源側(cè)水泵|熱水水泵 制冷_失電 失電 運行 運行 關(guān)閉 制熱_得電 失電 運行 運行 關(guān)閉 熱水__關(guān)閉 運行_3|?τ_ +部分熱回€失電 失電 運行"運行 運行 ^ 全熱回收 I失電 I得電或失電I運行 I停止或運行I運行或停止
[0026] 在制冷與制熱運行時，空調(diào)水泵14與地源側(cè)水泵15運行，系統(tǒng)不進行熱回收即熱 水水泵關(guān)閉，熱回收器3作為排氣通道，電磁閥9失電，制冷時排氣經(jīng)四通換向閥4導(dǎo)向地 源側(cè)換熱器5進行冷凝放熱，制熱時則被導(dǎo)向用戶側(cè)換熱器8進行冷凝換熱。
[0027] 在熱水運行時，用戶側(cè)空調(diào)18末端不工作，空調(diào)水泵14關(guān)閉，地源側(cè)水泵15與熱 水泵16運行，四通換向閥4得電，電磁閥9得電；熱回收器3作為系統(tǒng)的冷凝器吸收壓縮機 的排氣冷凝熱量而加熱衛(wèi)生熱水，其冷凝下來的制冷劑液體經(jīng)電磁閥9支路導(dǎo)向電子膨脹 閥7,節(jié)流后的低壓低溫制冷劑在地源側(cè)換熱器5與來自地埋管換熱器19的水或防凍液進 行換熱。
[0028] 熱水運行按全部回收單個壓縮機的排氣冷凝熱設(shè)計，此時單臺壓縮機運行，空調(diào) 水泵14停止，地源側(cè)水泵15與熱水泵16運行，電磁閥9得電，壓縮機高溫高壓排氣經(jīng)熱回 收器3冷凝，再將熱量傳遞給熱水使之加熱升溫，冷凝成液體的制冷劑經(jīng)電磁閥9支路至電 子膨脹閥7,節(jié)流后變成低壓低溫汽液混合物，再進入地源側(cè)換熱器5吸收地下環(huán)路熱量蒸 發(fā)。
[0029] 同時熱水運行通過適當(dāng)控制，亦可實現(xiàn)回收雙壓縮機冷凝熱。機組開啟后，空調(diào)水 泵14停止，地源側(cè)水泵15與熱水泵16運行，電磁閥9得電，單臺壓縮機投入運行后，機組 預(yù)先回收單壓縮機全部冷凝熱；當(dāng)系統(tǒng)容量加載，第二臺壓縮機投入運行，隨著熱水水溫升 高以及系統(tǒng)排氣壓力的逐步增大，當(dāng)系統(tǒng)的排氣壓力Pd > P1 (熱水切換排氣壓力設(shè)定值） 時，退出一臺壓縮機運行，回歸至單壓縮機制熱水模式。
[0030] 部分熱回收在制冷與制熱運行模式中，只要熱水泵16開啟，熱回收器3可以輸出 熱水。在制冷運行時，熱水泵16工作后，熱回收器3所制取的熱水是免費的，而且因回收系 統(tǒng)的部分冷凝熱使冷凝器負荷減小，冷凝溫度降低而使系統(tǒng)效率提高；制熱運行時，因需首 先滿足用戶側(cè)的供熱需求，一般不開啟熱水泵16,即實際應(yīng)用時不采用制熱+部分熱回收 運行模式。
[0031] 制冷+全熱回收模式中，以制冷為優(yōu)先模式，并根據(jù)系統(tǒng)排氣壓力以及水溫控制 目標(biāo)來處理熱水泵16及電磁閥9運行。若進入此運行模式，機組開機后，空調(diào)水泵14運行， 熱水泵16運行，地源側(cè)水泵15停止，電磁閥9得電，壓縮機投入運行后，熱回收器3回收壓 縮機全部冷凝熱，隨著熱水水溫升高以及系統(tǒng)排氣壓力的增大，當(dāng)系統(tǒng)的排氣壓力Pd > P2 (全熱回收切換排氣壓力設(shè)定值)時，地源側(cè)水泵15投入運行，電磁閥9失電，退出全熱回收 運行模式，此時執(zhí)行制冷+部分熱回收模式。當(dāng)熱水水溫達到控制點而制冷水溫末到時，若 以制冷優(yōu)先模式，則空調(diào)水泵14保持運行，地源側(cè)水泵15運行，熱水泵16停止運行，電磁 閥9失電；若以熱水優(yōu)先模式，則壓縮機停止運行，地源側(cè)水泵15停止運行，空調(diào)水泵14與 熱水泵16保持運行，電磁閥9失電。當(dāng)制冷水溫達到目標(biāo)值而熱水水溫控制點未到時，以 制冷優(yōu)先模式，則壓縮機停止運行，地源側(cè)水泵15保持原狀態(tài)，熱水泵16停止運行，空調(diào)水 泵14保持運行，電磁閥9失電。
[0032] 控制回路中，控制器接收傳感器檢測的壓力與溫度信號、各類保護輸入信號以及 人工智能終端的按鍵輸入信號后，根據(jù)內(nèi)置的控制邏輯，向所控制水泵、四通換向閥、電子 膨脹閥、電磁閥、壓縮機發(fā)出指令并執(zhí)行相應(yīng)動作。
[0033] 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而 且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新 型。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新 型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含 義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制 所涉及的權(quán)利要求。
[〇〇34] 此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包 含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以理解的其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶熱回收功能的冷熱水型地源熱泵系統(tǒng)，包括壓縮機單元、熱回收器（3)、地源 側(cè)換熱器（5)、干燥過濾器（6)、電子膨脹閥（7)和控制回路，其特征在于，壓縮機單元的進 口連接四通換向閥（4)，壓縮機單元的出口連接熱回收器（3)的進口，熱回收器（3)出口的 支路I連接四通換向閥（4)的接口 D，熱回收器（3)與外部的熱水箱（17)、熱水泵（16)構(gòu)成 循環(huán)系統(tǒng)，四通換向閥（4)的接口 E連接用戶側(cè)換熱器（8)的進口，用戶側(cè)換熱器（8)與外 部的空調(diào)（18)、空調(diào)水泵（14)構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)，四通換向閥（4)的接口 C連接地源側(cè)換熱器 (5)的進口，地源側(cè)換熱器（5)與外部的地埋管換熱器（19)、地源側(cè)水泵（15)構(gòu)成循環(huán)系 統(tǒng)，用戶側(cè)換熱器（8)的出口、熱回收器（3)出口的支路II和地源側(cè)換熱器（5)出口的支路 I均與干燥過濾器（6)的進口連接，熱回收器（3)出口的支路II和干燥過濾器（6)的進口之 間設(shè)有電磁閥（9)，干燥過濾器（6)的出口連接電子膨脹閥（7)，電子膨脹閥（7)的出口和地 源側(cè)換熱器（5)出口的支路II均與單向閥P (11)連接，單向閥P (11)的出口與用戶側(cè)換 熱器（8)的出口連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熱回收功能的冷熱水型地源熱泵系統(tǒng)，其特征在于，所述 用戶側(cè)換熱器（8)的出口與干燥過濾器（6)的進口之間設(shè)有單向閥Μ (12)，所述地源側(cè)換 熱器（5)出口的支路I與干燥過濾器（6)的進口之間設(shè)有單向閥L (10)，所述地源側(cè)換熱 器（5)出口的支路II與單向閥Ρ (11)之間設(shè)有單向閥Ν (13)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熱回收功能的冷熱水型地源熱泵系統(tǒng)，其特征在于，所述 壓縮機單元為定容量壓縮機A (1)和定容量壓縮機Β (2)構(gòu)成的可變?nèi)萘康牟⒙?lián)系統(tǒng)、單 個變?nèi)萘繅嚎s機或單個定容量壓縮機和單個變?nèi)萘繅嚎s機構(gòu)成的系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熱回收功能的冷熱水型地源熱泵系統(tǒng)，其特征在于，所述 熱回收器（3)的換熱面積是地源側(cè)換熱器（5)換熱面積的60?80%。
【文檔編號】F25B31/00GK203893493SQ201420256078
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】龍清泳, 吳鋒, 余慶良, 王文祥, 季海軍 申請人:江西挪寶電器有限公司