復(fù)合式冷熱共生熱泵設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合式冷熱共生熱泵設(shè)備，特別是一種在供應(yīng)冷流冷媒回路可選擇地使用兩種熱交換器來進(jìn)行散熱，且利用該制熱交換器作為除霜熱源，并進(jìn)一步提供防止壓縮機(jī)液壓縮的分歧回路的復(fù)合式冷熱共生熱泵設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]熱泵制熱設(shè)備是一種高效能且安全集熱并轉(zhuǎn)移熱量的節(jié)能裝置，可以把消耗的電力變?yōu)??3倍的熱能。熱泵制熱設(shè)備包含數(shù)種形式，例如氣源式熱泵、水源式熱泵、地源式熱泵及復(fù)合式熱泵，可應(yīng)用在家用冷暖氣機(jī)、商業(yè)用單元式熱泵空調(diào)主機(jī)和熱泵冷熱水主機(jī)。
[0003]氣源式熱泵以空氣作為熱源，通過壓縮機(jī)的輸入功及吸收環(huán)境的熱能，亦即空氣中的低溫?zé)崮?，轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮?，來進(jìn)行制熱，例如將水或空氣加熱，以提供熱水或暖氣。氣源式熱泵亦可將水或空氣降溫，以提供冰水或冷氣，以進(jìn)行制冷用途。此種型式熱泵于冬季制熱循環(huán)時(shí)，會隨外氣溫度下降而使得吸熱能力減少，在低外氣溫度(約5°C以下)條件下長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，室外管排會有結(jié)霜產(chǎn)生，使熱交換效果變差，而須經(jīng)常維持除霜的功能，不僅加熱時(shí)間增加，亦造成壓縮機(jī)頻繁地開啟及關(guān)閉，此為冷媒系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所面臨的問題。
[0004]通常采用的除霜方式有:停機(jī)除霜、熱氣旁通除霜、逆循環(huán)除霜與電熱除霜。以上除霜方式有除霜熱源溫度低或無熱源而導(dǎo)致除霜時(shí)間長與除霜不完全、或是須設(shè)置液氣分離器來防止除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的液態(tài)冷媒回流至壓縮機(jī)(亦即防止“液壓縮”)、或是須額外設(shè)置電熱器增加耗能等問題。
[0005]現(xiàn)有氣源式熱泵熱水主機(jī)與冷熱雙效主機(jī)，經(jīng)常采用熱氣旁通的方式來進(jìn)行除霜，旁通的熱氣進(jìn)入低溫的蒸發(fā)器后會使部分冷媒冷凝成液態(tài)冷媒，因此在蒸發(fā)器出口會是含有液態(tài)冷媒的飽和冷媒氣體。為防止液態(tài)冷媒回流至壓縮機(jī)，在蒸發(fā)器出口與壓縮機(jī)吸入口之間必須設(shè)置液氣分離器，使冷媒在液氣分離器內(nèi)進(jìn)行液氣分離后，液態(tài)冷媒留存在液氣分離器底部，分離后的氣態(tài)冷媒再進(jìn)入壓縮機(jī)。
[0006]采用液氣分離器在除霜時(shí)，經(jīng)常會遭遇以下的難題:
[0007]1.留存在液氣分離器底部的液態(tài)冷媒，沒有足夠熱源可以使之蒸發(fā)，僅能靠外界空氣的熱源使冷媒慢慢蒸發(fā)為氣體，如果留存的液態(tài)冷媒過多與運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長，將使液氣分離器外表面結(jié)霜，結(jié)果使熱交換效果變差，液氣分離器的冷媒更不容易蒸發(fā)。
[0008]2.由于液氣分離器沒有足夠的熱源使冷媒蒸發(fā)，可以忍受的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間視液氣分離器的大小而定。當(dāng)液氣分離器過小時(shí)，可以忍受除霜運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間短，除霜可能不完全，且液態(tài)回流壓縮機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)高。因此勢必需要加大液氣分離器的尺寸，以空間來換取可以忍受的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，使蒸發(fā)器的除霜能夠完全。然而相對地，在液氣分離器內(nèi)留存的液態(tài)冷媒將增加，如此將遭遇上述的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長，將使液氣分離器外表面結(jié)霜的問題。因此液氣分離器的尺寸大小很難決定，通常僅能采用較安全的設(shè)計(jì)方式，盡可能設(shè)置較大的液氣分離器,如此也增加了主機(jī)的體積與成本。
[0009]3.留存在液氣分離器底部的液態(tài)冷媒，必須考慮在冷媒蒸發(fā)過程中，會使無法蒸發(fā)的冷凍油殘留在底部，因此必須設(shè)置回油裝置使冷凍油回到壓縮機(jī)，避免壓縮機(jī)失油。
[0010]另外，該兩現(xiàn)有技術(shù)在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各僅使用氣冷或水冷的單一方式，以對高溫高壓的冷媒進(jìn)行熱排放。就僅使用水冷方式制冷以提供空調(diào)與冷卻需求時(shí)，可以有效降低壓縮機(jī)的吐出壓力，亦即系統(tǒng)的冷凝壓力降低，如此可以使系統(tǒng)制冷效率(亦即性能系數(shù)C0P)提高，達(dá)到省能的效果。雖然以水冷方式可以提高系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效能，然而當(dāng)冷卻水水溫過低時(shí)，因?yàn)槔淠龎毫^低對系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)將產(chǎn)生不利的影響，一是因冷凝壓力過低，膨脹閥前后的壓差不足，因此使得經(jīng)過膨脹閥的冷媒流量不足，造成蒸發(fā)壓力過低，系統(tǒng)因蒸發(fā)壓力過低而跳機(jī)保護(hù)，無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)；另一則是壓縮機(jī)因冷凝壓力過低，使得油壓過低，壓縮機(jī)軸承因此無法得到正常的潤滑與冷卻，超出壓縮機(jī)容許的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，必須停機(jī)保護(hù)。除了冷卻水溫過低將造成系統(tǒng)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)之外，當(dāng)冷卻水的循環(huán)中斷(缺水或冷卻水循環(huán)泵故障時(shí))，系統(tǒng)無法得到正常的散熱，制冷作用也將停止。相對地，僅使用氣冷時(shí)，雖然COP較水冷方式為低，但沒有水冷方式的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)合式冷熱共生熱泵設(shè)備，對于其制冷運(yùn)轉(zhuǎn)提供了例如水冷及氣冷的兩種散熱方式，并以制熱交換器來作為除霜熱源并防止液壓縮，改善了除霜運(yùn)轉(zhuǎn)的取熱源，且毋須在壓縮機(jī)吸入口前設(shè)置液氣分離器。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種復(fù)合式冷熱共生熱泵設(shè)備，該設(shè)備包含:
[0013]壓縮機(jī)，其用于壓縮并輸送冷媒，
[0014]冷/熱排放熱交換器，其用于通過冷媒對空氣進(jìn)行吸熱或放熱的熱交換，
[0015]熱排放熱交換，其用于通過冷媒對冷卻水進(jìn)行放熱的熱交換，
[0016]制熱交換器，其用于通過冷媒對欲加熱的第一流體提供熱能，或使冷媒自被加熱的該第一流體吸收熱能，
[0017]制冷交換器，其用于通過冷媒自欲冷卻的第二流體吸收熱能，
[0018]冷媒循環(huán)管線，其包含用于流體傳遞的多個(gè)管件，
[0019]通過以該冷媒循環(huán)管線的該多個(gè)管件連接該壓縮機(jī)、該冷/熱排放熱交換器、該熱排放熱交換器、該制熱交換器及該制冷交換器，形成冷媒可選擇地在其中流動的冷媒循環(huán)系統(tǒng)，該冷媒循環(huán)系統(tǒng)可提供供應(yīng)熱流冷媒回路、供應(yīng)冷流冷媒回路、同時(shí)供應(yīng)冷熱流冷媒回路及除霜冷媒回路，
[0020]其中:
[0021]該供應(yīng)熱流冷媒回路包含壓縮機(jī)、制熱交換器、空氣側(cè)熱交換器；
[0022]該供應(yīng)冷流冷媒回路包含第一供應(yīng)冷流冷媒回路及第二供應(yīng)冷流冷媒回路，以供自其中之一選擇地使用，該第一供應(yīng)冷流冷媒回路包含壓縮機(jī)、熱排放熱交換器及制冷交換器，且該第二供應(yīng)冷流冷媒回路包含壓縮機(jī)、冷/熱排放熱交換器及制冷交換器；
[0023]該同時(shí)供應(yīng)冷熱流冷媒回路包含壓縮機(jī)、制熱交換器及制冷交換器；且
[0024]該除霜冷媒回路包含壓縮機(jī)、冷/熱排放熱交換器及制熱交換器。
[0025]在一實(shí)施例中，該熱排放熱交換器為水冷式熱交換器，且該冷/熱排放熱交換器為氣冷式熱交換器。
[0026]其次，根據(jù)另一實(shí)施例的復(fù)合式冷熱共生熱泵設(shè)備，該設(shè)備除具有上述的技術(shù)特征外，該冷媒循環(huán)系統(tǒng)還包括分歧回路，其至少連接至該供應(yīng)熱流、供應(yīng)冷流、同時(shí)供應(yīng)冷熱流及除霜冷媒回路的其中之一，該分歧回路在冷媒最終返回壓縮機(jī)前，使冷媒可選擇地流經(jīng)該制熱交換器，以吸收被加熱的第一流體的熱能，來避免液態(tài)的冷媒回流至壓縮機(jī)。
[0027]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:
[0028]本發(fā)明的復(fù)合式冷熱共生熱泵設(shè)備，可在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)操作條件的限制，選擇地采用兩種散熱方式，例如水冷或氣冷方式，使得制冷運(yùn)轉(zhuǎn)不至于中斷，亦同時(shí)解決現(xiàn)有冷熱雙效熱泵設(shè)備在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的取熱方式，以及為了防止壓縮機(jī)液態(tài)冷媒回流，必須在壓縮機(jī)吸入口前設(shè)置大型液氣分離器的問題。以鰭片盤管式熱交換器作為冷/熱排放熱交換器、水冷殼管式熱交換器作為熱排放熱交換器、以及熱水熱交換器作為制熱交換器為例，本發(fā)明所能達(dá)成的功效為:在單純制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可選擇地采用水冷或氣冷模式，使得制冷運(yùn)轉(zhuǎn)不至于中斷；在單純制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，利用熱水熱交換器的部分或全部熱水，作為系統(tǒng)除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的熱源，使蒸發(fā)器進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，除霜速度快且除霜效果完全；利用熱水熱交換器的部分熱水，作為回流至壓縮機(jī)的冷媒過熱度不足時(shí)的熱源，以防止液壓縮來保護(hù)壓縮機(jī)；以及免設(shè)置液氣分離器可以防止與排除壓縮機(jī)發(fā)生液壓縮，達(dá)到縮減主機(jī)的設(shè)置空間與尺寸的功效。
[0029]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的冷熱水雙效主機(jī)的示意圖；
[0031