空气源热泵热水机组的制作方法

[0001]
本实用新型涉及空气源热泵技术领域，更具体地涉及一种空气源热泵热水机组。


背景技术：

[0002]
近几年，低环境温度空气源热泵(冷水)机组在中国北方供暖领域越来越多地被使用。该类热泵系统主要由压缩机、水-制冷剂换热器、主膨胀阀、经济器系统、翅片盘管换热器等主要部件构成。若要将该类供暖机组直接用作制取生活热水的热水机组，因热水机组需将低温冷水周期性的加热至需求水温，热水机组需要在低水温工作较长时间，但低水温运行会引起以下问题：
[0003]
第一个方面，低水温运行，冷凝侧压力较低，因冷媒供应的问题，蒸发压力会向更低的压力移动，会引起环境温度与局部翅片温度差值更大，造成翅片盘管换热器更易结霜的问题；第二个方面，冷凝侧压力低，也会造成常用的涡旋式压缩机涡旋盘的运行不稳定问题；第三个方面，蒸发压力的下滑及涡旋盘的不稳定运行都会影响机组的正常出力。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的一个目的在于提供了一种空气源热泵热水机组，其中，所述空气源热泵热水机组能够保证冷凝压力在合理范围内，保证机组稳定运行、具有合适的蒸发压力以及合适的环境和翅片温差，进而保证机组出力。
[0005]
本实用新型的另一个目的在于提供了一种空气源热泵热水机组，其中，所述空气源热泵热水机组能够有效除去运行过程中换热器上凝结的霜，提高了换热效率，降低了能耗，同时也提高了机组的使用寿命。
[0006]
本实用新型的另一个目的在于提供了一种直膨式空调系统，其中，所述直膨式空调系统安装和操作使用灵活，运行也非常节能，具有很高的使用性。
[0007]
为了实现上述至少一目的，本实用新型提供了一种空气源热泵热水机组，包括压缩机、四通换向阀、水-制冷剂换热系统、储液器、经济器系统、主膨胀阀、空气-制冷剂换热系统以及气液分离器；所述四通换向阀具有d口、c口、e口、s口四个接口，所述压缩机的排气口连接四通换向阀的d口，所述水-制冷剂换热系统的气相主管路和液相主管路分别与所述四通换向阀的c口和所述储液器相连，所述储液器、所述经济器系统、所述主膨胀阀以及所述空气-制冷剂换热系统依次相连，所述空气-制冷剂换热系统连接所述四通换向阀的e口，所述气液分离器的两端分别与所述四通换向阀的s口以及所述压缩机的吸气口相连。
[0008]
在其中一个实施例中，所述水-制冷剂换热系统包括水-制冷剂换热器，以及与所述水-制冷剂换热器相连的第一电磁阀和第二电磁阀，通过控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的通断以控制所述水-制冷剂换热器的换热面积。
[0009]
在其中一个实施例中，所述水-制冷剂换热器在制冷剂侧具有两组相互独立的换热回路，接口a1和接口a2分别为第一回路的进出接口，接口b1和接口b2分别为第二回路的进出接口；所述气相主管路具有第一气相支路和第二气相支路，所述第一气相支路与所述
接口a1相连，所述第二气相支路连接所述第一电磁阀并与所述接口b1相连；所述液相主管路具有第一液相支路和第二液相支路，所述第一液相支路与所述接口a2相连，所述第二气相支路连接所述第二电磁阀并与所述接口b2相连。
[0010]
在其中一个实施例中，所述水-制冷剂换热系统还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀与所述第一电磁阀并联，所述第二单向阀与所述第二电磁阀并联；所述第一单向阀的流通方向指向所述气相主管路，所述第二单向阀的流通方向指向所述液相主管路。
[0011]
在其中一个实施例中，所述水-制冷剂换热器为干式壳管式换热器。
[0012]
在其中一个实施例中，所述经济器系统包括用以冷却主回路制冷剂的经济器、副回路电磁阀、副回路膨胀阀以及副回路单向阀，所述经济器与所述储液器相连，且从所述经济器和所述储液器之间的主回路引出的副回路依次连接所述副回路电磁阀、所述副回路膨胀阀、所述经济器、所述副回路单向阀以及所述压缩机，所述经济器还与所述主膨胀阀相连。
[0013]
在其中一个实施例中，所述空气-制冷剂换热系统包括空气-制冷剂换热器和可以调节风量的轴流风机或轴流风机组，所述空气-制冷剂换热器分别与所述主膨胀阀和所述四通换向阀的e口相连。
[0014]
在其中一个实施例中，所述储液器与所述经济器系统之间设置有第一过滤器，所述主膨胀阀与所述空气-制冷剂换热系统之间设置有第二过滤器。
[0015]
在其中一个实施例中，所述空气源热泵热水机组还包括除霜单向阀，所述除霜单向阀的一端连接于所述主膨胀阀与所述经济器之间，另一端连接于所述储液器和所述第一过滤器之间，且所述除霜单向阀的流动方向为主膨胀阀指向储液器侧。
[0016]
在其中一个实施例中，所述储液器为双向流动储液器。
[0017]
通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。
[0018]
本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
[0019]
从下面结合附图对本实用新型实施例的详细描述中，本实用新型的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：
[0020]
图1图示了根据本实用新型实施例的空气源热泵热水机组的结构示意图。
[0021]
图2图示了根据本实用新型实施例的换热器管板布管示意图。
[0022]
图中：
[0023]
1-空气源热泵热水机组；10-压缩机；20-四通换向阀；30-水-制冷剂换热系统；31-水-制冷剂换热器；32-第一电磁阀；33-第一单向阀；34-第二电磁阀；35-第二单向阀；310-气相主管路；311-第一气相支路；312-第一气相支路；320-液相主管路；321-第一液相支路；322-第二液相支路；40-储液器；50-经济器系统；51-副回路电磁阀；52-副回路膨胀阀；53-经济器；54-副回路单向阀；60-主膨胀阀；70-空气-制冷剂换热系统；71-空气-制冷剂换热器；72-轴流风机；80-气液分离器90-除霜单向阀；100-第一过滤器；110-第二过滤器。
具体实施方式
[0024]
以下说明书和权利要求中使用的术语和词不限于字面的含义，而是仅由本申请人使用以使得能够清楚和一致地理解本实用新型。因此，对本领域技术人员很明显仅为了说明的目的而不是为了如所附权利要求和它们的等效物所定义的限制本实用新型的目的而提供本实用新型的各种实施例的以下描述。
[0025]
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
[0026]
虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件，但是在这里不限制那些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，第一组件可以被称为第二组件，且同样地，第二组件也可以被称为第一组件，而不脱离实用新型构思的教导。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全部组合。
[0027]
在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。
[0028]
图1是根据本实用新型实施例的空气源热泵热水机组的结构示意图，如图1所示，所述空气源热泵热水机组1包括压缩机10、四通换向阀20、水-制冷剂换热系统30、储液器40、经济器系统50、主膨胀器60、空气-制冷剂换热系统70以及气液分离器80；其中所述四通换向阀20具有d口、c口、e口、s口四个接口，所述压缩机10的排气口连接所述四通换向阀20的d口，所述水-制冷剂换热系统30的气相主管路310和液相主管路320分别与所述四通换向阀20的c口和所述储液器40相连，所述储液器40连接所述经济器系统50，所述经济器系统50连接所述主膨胀阀60，所述主膨胀阀60连接所述空气-制冷剂换热系统70，所述空气-制冷剂换热系统70连接所述四通换向阀20的e口，所述气液分离器80的两端分别与所述四通换向阀20的s口以及所述压缩机20的吸气口相连，通过这样的方式连接，以形成一完整的系统回路。
[0029]
进一步地，所述压缩机20为喷气增焓涡旋式压缩机或喷气增焓转子式压缩机。
[0030]
具体地，所述水-制冷剂换热系统30包括水-制冷剂换热器31以及与所述水-制冷剂换热器31相连的第一电磁阀32和第二电磁阀34，如图2所示，所述水-制冷剂换热器31内部制冷剂侧分为两个独立的回路，其中，接口a1、接口a2分别为第一回路的进出接口，接口b1、接口b2分别为第二回路进出接口；所述水-制冷剂换热系统30的气相主管路310分为第一气相支路311和第二气相支路312，所述第一气相支路311连接所述水-制冷剂换热器31的接口a1，所述第二气相支路312连接所述第一电磁阀32；水-制冷剂换热系统30的液相主管路320分为第一液相支路321和第二液相支路322，所述第一液相支路321连接水-制冷剂换热器31的a2接口，所述第二液相支路322连接所述第二电磁阀34，通过控制所述第一电磁阀32和所述第二电磁阀34的通断，以控制所述水-制冷剂换热器30实际投入换热面积的变化。
[0031]
更具体地，所述水-制冷剂换热系统30还包括第一单向阀33和第二单向阀35，所述第一单向阀33并联于第一电磁阀32，汇合后连接所述水-制冷剂换热器,30的接口b1，所述第二单向阀35并联于所述第二电磁阀34，汇合后连接所述水-制冷剂换热器30的接口b2；其
中，所述第一单向阀33流通方向指向所述气相主管路310，所述第二单向阀35流通方向指向液相主管路320。
[0032]
优选的，所述水-制冷剂换热器30为干式壳管式换热器，如图2所示，图中a1、a2、b1、b2布管区域分别对应接口a1、接口a2、接口b1、接口b2，a1、a2区域的换热管为一个独立的换热回路，b1、b2区域的换热管为一个独立的换热回路，与管板配合的冷媒盖将各个区域分隔开来，互不干扰。应理解地，所述水-制冷剂换热器也可为盘-罐式换热器或多芯套管式换热器，在本实用新型中并不作具体限制。
[0033]
更优选地，所述储液器40与所述经济器系统60之间设置有第一过滤器100，所述主膨胀阀60与所述空气-制冷剂换热系统70之间设置有第二过滤器110，其中，在本实用新型实施例中，所述第一过滤器100和所述第二过滤器110为双向流动过滤器或双向流动干燥过滤器。
[0034]
进一步地，所述经济器系统50包括与所述第一过滤器110相连接的经济器53，所述经济器53与所述第一过滤器100之间的主回路分出有一条副回路，该副回路依次连接所述副回路电磁阀51、所述副回路膨胀阀52、所述经济器53、所述副回路单向阀54以及所述压缩机10；所述经济器53还与所述主膨胀阀60相连接，优选的，所述副回路膨胀阀52为电子膨胀阀，所述经济器53为板式换热器或壳管式换热器，所述主膨胀阀60为双向流动热力膨胀阀或双向流动电子膨胀阀，在本实用新型中并不作具体限制。
[0035]
更进一步地，所述空气-制冷剂换热系统70包括空气-制冷剂换热器71和轴流风机72，所述轴流风机72用以调节风量进而保证蒸发压力在合理范围内，所述空气-制冷剂换热器71分别与所述主膨胀阀60和所述四通换向阀20的e口相连；优选地，所述轴流风机72采用变频轴流风机或采用变频轴流风机，所述空气-制冷剂换热器71采用翅片盘管式换热器，应理解地，所述轴流风机72也可被替换成定频轴流风机组合形式的轴流风机组，在本实用新型中并不作具体限定。
[0036]
具体地，所述空气源热泵热水机组1还包括除霜单向阀90，所述除霜单向阀90一端连接于主膨胀阀60与经济器系统50之间，另一端连接于储液器40与第一过滤器100之间，且所述除霜单向阀90的流动方向为主膨胀阀60侧指向储液器40侧。
[0037]
当所述空气源热泵热水机组1制热时制冷剂的流向依次为压缩机10排气口、四通换向阀20、水-制冷剂换热系统30、储液器40、第一过滤器100、经济器系统50、主膨胀阀60、第二过滤器110、空气-制冷剂换热系统70、四通换向阀20、气液分离器80、压缩机10吸气口，所述水-制冷剂换热系统30根据水温或制冷系统高压来决定所述水-制冷剂换热系统30中所述第一电磁阀32和所述第二电磁阀34的通断，以投入合适的水-制冷剂换热器31换热面积，进而保证冷凝压力在合理范围内。
[0038]
当所述空气源热泵热水机组1采用所述四通换向阀20切换逆向除霜时，制冷剂的流向依次为所述压缩机10排气口、所述四通换向阀20、所述空气-制冷剂换热系统70、所述第二过滤器110、所述主膨胀阀60、所述除霜单向阀90、所述储液器40、所述水-制冷剂换热系统30、所述四通换向阀20、所述气液分离器80，最后流入所述压缩机10的吸气口。
[0039]
本实用新型提供的所述空气源热泵热水机组1在低水温启动及运行时，通过控制水-制冷剂换热系统30中电磁阀的通断，以投入合适的水-制冷剂换热面积，进而保证冷凝压力在合理范围内，保证机组稳定运行、具有合适的蒸发压力、具有合适的环境和翅片温
差，进而保证机组出力；同时，所述空气源热泵热水机组1通过所述四通换向阀20切换逆向除霜，提高了换热效率，降低了能耗，同时也提高了机组的使用寿命。
[0040]
以上结合具体实施例描述了本实用新型的基本原理，但是，需要指出的是，在本实用新型中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本实用新型的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本实用新型为必须采用上述具体的细节来实现。
[0041]
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本实用新型。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
[0042]
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本实用新型的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

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