CN102305496B - 一种风冷热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种风冷热泵机组，包括彼此间由管路连接的空调设备、空调及热水供应设备和除湿设备，所述空调设备包括第一换热器，第二换热器；所述空调及热水供应设备包括第二冷凝器，蒸发器；所述除湿设备包括冷凝器；其中，所述第二换热器，通过水管与水源连接，用于通过出水管提供生活热水；所述第二冷凝器通过由水管与三通阀、二通阀、水管构成的管路与所述第二换热器连接，用于向第二换热器提供除霜热水；所述冷凝器，通过水管与所述空调及热水供应设备共用进水管与水源连接，用于通过由水管和出水管组成的管路提供生活热水。以克服季节环境对于风冷热泵机组整体能效比的影响，提高风冷热泵机组的整体能效比，从而能够较好的制冷、制热。
Description
技术领域
本发明涉及一种风冷热泵机组。
背景技术
传统的风冷热泵机组以环境空气作为冷热源，在夏季通常是由压缩机-冷凝器-电子膨胀阀-蒸发器-压缩机等装置构成的一个循环系统。冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程(温度高达60℃～80℃)，它进入冷凝器后降温降压，冷媒被冷却并转化为液态；然后通过电子膨胀阀截留后进入蒸发器，此时的蒸发温度很低一般在5℃-12℃，然后进入压缩机完成一个制冷行程。
在冬季通常是由压缩机-蒸发器-电子膨胀阀-冷凝器-压缩机等装置构成的一个循环系统。冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程(温度高达60℃～80℃)，它进入室内冷凝器降温降压，冷媒散热对空气进行加热冷媒本身被冷却转化为液态；然后通过电子膨胀阀截留后进入室外蒸发器，继续降温后进入压缩机完成一个加热行程。
然而，传统的风冷热泵机组具有很多的缺点：例如在冬季，当冷凝器温度低于0时，此时所述机组必须进行除霜，而重复的除霜不仅降低了所述机组的供热性能系数，并且还会造成所述机组出水温度的波动；在夏季，由于风冷热泵机组以环境空气为冷源，因此环境温度越高，所述机组的制冷量就会越低。由上可知，传统风冷热泵机组的制冷、制热能效比受季节环境的影响较大，从而影响了其制冷、制热的能力。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种风冷热泵机组，以克服季节环境对于风冷热泵机组整体能效比的影响，提高风冷热泵机组的整体能效比，从而能够较好的制冷、制热。
本发明提供的一种风冷热泵机组，包括彼此间由管路连接的空调设备100、空调及热水供应设备200和除湿设备300，
所述空调设备100包括第一换热器101，第二换热器103；
所述空调及热水供应设备200包括第二冷凝器202，蒸发器204；
所述除湿设备300包括冷凝器302；
其特征在于，
所述第二换热器103，通过水管10与水源连接，用于通过出水管12提供生活热水；
所述第二冷凝器202通过由水管14与三通阀30、二通阀32、水管17构成的管路与所述第二换热器103连接，用于向第二换热器103提供除霜热水；
所述冷凝器302，通过水管20与所述空调及热水供应设备200共用进水管11与水源连接，用于通过由水管21和出水管12组成的管路提供生活热水。
由上可以看出，上述风冷热泵系统可以在制冷、除湿的同时利用冷媒与外界热交换产生的热量来提供生活热水。而在冬季，上述风冷热泵系统可利用生活热水对空调设备的换热器进行除霜，从而减少空调设备压缩机用来除霜的周期。由此，本发明提供的风冷热泵系统可以最大程度地克服季节环境对于风冷热泵机组整体能效比的影响，提高风冷热泵机组的整体能效比，从而能够较好的制冷、制热。
在上述风冷热泵机组中，所述第二冷凝器202与末端之间通过出水管15、三通阀31、进水管19和进水管13构成循环管路连接。
由上可以看出，所述风冷热泵机组在其提供的生活热水满足需求的同时，还可以通过上述循环管路向室内末端提供供暖热水。
在上述风冷热泵机组中，所述蒸发器204与末端之间通过出水管16、三通阀31、进水管19和进水管13构成循环管路连接。
由上可以看出，所述风冷热泵机组在其提供的生活热水满足需求的同时，还可以通过上述循环管路向室内末端提供制冷用冷水。
在上述风冷热泵机组中，所述空调及热水供应设备200还包括：压缩机203、连接于压缩机203和所述第二冷凝器202之间的第一冷凝器201。
在上述风冷热泵机组中，所述第一冷凝器201通过进水管11与水源连接，用于通过出水管12提供生活热水。
由上可以看出，在所述风冷热泵机组中的空调设备不能满足生活热水的供应时，可使用所述空调及热水供应设备辅助空调设备向用户提供生活热水。
在上述风冷热泵机组中，所述第一换热器101通过水管18与末端连接。
在上述风冷热泵机组中，所述末端为干式风机盘管机组或毛细管辐射板。
由上可以看出，由采用上述设备的末端产生的温度场分布均匀，且噪音小、使用寿命长，便于安装，热惰性小、启动快，方便管理。
在上述风冷热泵机组中，所述除湿设备300还包括室内风机和电热丝。
由上可以看出，在冬季，所述风冷热泵机组还可利用其中的除湿设备对室内的制热进行预加热，以使室内温度能够迅速升高。
附图说明
图1为安装有本发明提供的风冷热泵机组的中央空调系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图，详细介绍本发明提供的一种风冷热泵机组。
如图1所示，本发明提供的一种风冷热泵机组包括空调设备100、空调及热水供应设备200和除湿设备300。
空调设备100用于制冷、制热，以及在制冷时提供生活热水。所述空调设备100包括第一换热器101，压缩机102、第二换热器103、膨胀阀104和储液器(未图示)。
储液器用于存储冷媒。
膨胀阀104，与所述储液器连接，用于节流减压冷媒。
压缩机102，用于提高冷媒的压力，使冷媒的状态从高温低压变为高温高压。
第一换热器101，与膨胀阀104和压缩机102连接，用于低温低压/高温高压的冷媒与外界空气的热交换，从而使冷媒汽化吸热或液化放热，达到制冷或制热的效果。此外，第一换热器101与进水管10连接，在制热时，通过高温冷媒的液化放热还可加热来自进水管10的流经第一换热器101的水，从而通过出水管21向末端提供制热用热水，并通过水管17向空调及热水供应设备200提供生活用热水，该热水经空调及热水供应设备200的热水管路最终流入保温水箱。将在下文具体介绍这一工作流程及由此产生的技术效果。
第二换热器103，与压缩机102和膨胀阀104连接，用于高温高压/低温低压的冷媒与外界空气的热交换，从而使冷媒液化放热或汽化吸热，从而将由冷媒携带的室内的热量排放到室外或将通过冷媒吸收室外的热量。此外，在制冷时，第二换热器103还可以通过高温冷媒的液化放热来加热通过进水管10流经其内的冷水，并通过水管17向空调及热水供应设备200提供生活用热水，该热水经空调及热水供应设备200的热水管路最终流入保温水箱。
空调及热水供应设备200，与空调设备100连接，用于制冷、制热、加热水，并向空调设备提供除霜用的热水，以降低空调设备100的化霜时间从而提高空调设备100的能效比。所述热水供应设备200包括第一冷凝器201，第二冷凝器202，压缩机203、蒸发器204、膨胀阀205和储液器(未图示)。
储液器用于存储冷媒。
膨胀阀205，与所述储液器连接，用于节流减压冷媒。
蒸发器204，与换向膨胀阀205连接，用于低温低压的冷媒与外界空气的热交换，从而使冷媒汽化吸热。此时冷媒的状态为高温低压。此外，蒸发器204还与进水管13连接，通过冷媒的汽化还可以吸收流经蒸发器204的水中的热量，从而可以使水冷却后通过出水管16向末端提供制冷用冷水。
压缩机203，与蒸发器204连接，提高冷媒的压力，使冷媒的状态从高温低压变为高温高压。
第一冷凝器201，与压缩机203连接，将高温高压的冷媒与通过进水管11流经其内的冷水进行热交换，从而使冷媒液化放热以实现加热水的目的。最终，通过出水管12提供生活用热水。
第二冷凝器202，与第一冷凝器201连接，将高温高压的冷媒与通过进水管13流经其内的冷水进行热交换，从而使冷媒液化放热以实现加热水的目的。第二冷凝器202通过出水管14与进水管18或水管17组成的管路向蒸发器204或蒸发器103提供热水，通过出水管15向末端提供制热用热水。将在下文具体介绍这一工作流程及由此产生的技术效果。
所述空调及热水供应设备200与空调设备100之间的连接关系具体为，所述空调及热水供应设备200的第二冷凝器202通过由出水管14与三通阀30、二通阀32、水管17构成的管路与所述空调设备100的第二换热器103、第一换热器101连接(其中，所述管路与第一换热器101的连接关系未图示)。
除湿设备300，通过水管20、21与所述空调及热水供应设备200共用进水管11和出水管12，在除湿工况下提供生活用热水。除湿设备300包括压缩机301、冷凝器302、膨胀阀303、蒸发器304和储液器(未图示)。其中：
储液器用于存储冷媒。
膨胀阀303，与所述储液器连接，用于节流减压冷媒。
压缩机301用于提高冷媒的压力，使冷媒的状态从高温低压变为高温高压。
冷凝器302，与所述压缩机301连接，用于将高温高压的冷媒与外界的空气进行热交换，从而使冷媒液化放热，对空气进行除湿。此外，蒸发器302通过水管20与进水管11连接，通过冷媒的液化还可以加热流经蒸发器302的水，最终通过水管21与出水管12连通，向用户提供生活用热水。
蒸发器304，与膨胀阀303和压缩机301连接，用于
下面，将详细介绍本发明提供的一种风冷热泵机组的工作原理。
由于在日常生活中，对于热水的需求几乎每天都存在。使用所述风冷热泵机组对室内进行制冷、除湿或制热的同时可以向用户提供生活热水。而当空调设备100及除湿设备300在正常运行工况下提供的生活热水不能满足用户需要时，可启动空调及热水供应设备200辅助空调设备100和除湿设备300提供满足用户需要的用户生活热水。具体如下：
所述机组在夏季环境下使用时，可同时为房间提供制冷除湿和生活热水。具体过程如下：
启动所述风冷热泵机组的空调设备100及除湿设备300后，空调设备100的冷媒从储液器流向压缩机102，通过压缩机102加压升温后，流向室外的第二换热器103，并在第二换热器103内与通过水管10流经蒸发器103的冷水进行热交换。冷水由高温高压的冷媒液化放出的热量加热为生活热水(水温在42℃左右)后，分别通过水管17、出水管14和出水管12流入向用户提供热水的保温水箱。经上述热交换后的冷媒由膨胀阀104节流后变为低温低压状态，之后进入第一换热器101，此时，第一换热器101将低温低压的冷媒与通过水管10流经其内的水进行热交换，从而使所述冷媒汽化吸收周围环境以及水中的热量，从而达到室内制冷的目的。在第一换热器101内与冷媒进行热交换后的低温水(16℃～18℃)通过水管18为末端提供制冷用水。然后，低温低压的冷媒重新回到压缩机102进行下一个制冷行程。
与此同时，除湿设备300的冷媒从其储液器流向压缩机301，通过压缩机301加压升温后，流向室外的冷凝器302与通过水管20流经冷凝器302的水进行热交换。由此，经高温高压状态下的冷媒放热加热过的水通过水管22和出水管12流向保温水箱以便为用户提供生活热水。上述热交换后的冷媒由膨胀阀303节流变为低温低压状态后进入蒸发器304。此时，蒸发器304将低温低压的冷媒与外界的空气进行热交换，使所述冷媒汽化吸收周围环境中空气的热量，从而达到室内空气除湿的目的。然后，低温低压的冷媒重新回到压缩机301进行下一个制冷行程。
在本实施例中，所述风冷热泵机组可充分利用制冷、除湿过程中冷媒在热交换过程中产生的热量，解决了一般风冷热泵机组换热器热量白白浪费的问题。
在夏季制冷除湿工况下，如果所述空调设备100及除湿设备300不能满足用户生活热水需要时，可同时启动空调及热水供应设备200辅助所述空调设备100及除湿设备300为用户提供生活热水。具体过程为：空调及热水供应设备200的冷媒从储液器流向压缩机203，通过压缩机203加压升温后，流向第一冷凝器201并在此与通过进水管11流经第一冷凝器201的冷水进行热交换，冷水由高温高压的冷媒液化放出的热量加热为生活热水后，通过出水管12流入向用户提供热水的保温水箱。经上述热交换后的冷媒由膨胀阀205节流后变为低温低压状态。之后进入蒸发器204与流经蒸发器204的水再次进行热交换，即低温低压的冷媒气化吸收水中的热量，由此在蒸发器204中与冷媒完成热交换后的低温水16℃～18℃通过出水管16末端提供空调制冷用水。然后，低温低压的冷媒重新回到压缩机203进行下一个供应生活热水和制冷的行程。由此可知，空调及热水供应设备200可以在辅助供应生活热水的同时，还可以辅助空调系统进行夏季室内制冷，大大提高了整个所述风冷热泵机组的能效比。
在此风冷热泵机组中，所述末端可以是干式风机盘管机组、毛细管辐射板等，其与所述风机热泵机组构成循环管路。在整个夏季制冷过程中通过各个系统之间的功能互补作用，大大提高了风冷热泵机组的运行整体能效比。所述风机热泵机组构成循环管路。因此，流经末端、并在末端进行了热交换的一部分冷水可以通过由水管19和进水管13构成的管路流回蒸发器204从而实现循环制冷，另一部分流经第二冷凝器202与高温高压状态的冷媒热交换后变成热水(这部分热水的温度要低于由第一冷凝器201加热的热水，大约在36℃左右)。此时，可通过切换三通阀30使出水管14与进水管18连通，从而将通
在冬季制热工况下，除了使用空调及热水供应设备200供应生活热水之外，还可通过切换三通阀31将出水管15与末端连通，将通过第二冷凝器202产生的热水引向末端以便为室内提供热量。如果所述空调及热水供应设备200不能满足室内制热需要，可同时启动空调设备100进行辅助制热。空调设备100的具体制热过程为其上述制冷过程的逆推，即冷媒在第一换热器101内与通过水管10流经第一换热器101的水进行热交换，从而使所述冷媒液化释放热量从而加热水，之后通过水管18为末端提供制热用水。然后，低温低压的冷媒重新回到压缩机102进行下一个制热行程。在空调设备100辅助制热的过程中，通过切换三通阀30将水管14与由二通阀32和水管17构成的管路连通，从而使由第二冷凝器202产生的热水能够喷淋在蒸发器103表面上，为蒸发器103除霜。此举不但可以避免传统蒸发器除霜方法(例如停机除霜，热气旁通除霜等)对压缩机带来的损害，还可以大大降低用于除霜的能耗。
另外，在冬季工况下，因为基本没有除湿的需要，因此也无需启动除湿设备300的冷凝器302，这样所述除湿设备300就不会提供生活热水。但是，此时可利用除湿设备300为提高室温进行预加热处理。例如，所述除湿设备300的室内风机将由所述除湿设备300内设置的热源(例如电热丝)产生的热量吹送入室内。
上述末端与所述风机热泵机组构成的若干循环管路，诸如所述第二冷凝器202与末端之间通过出水管15、三通阀31和进水管19构成的循环管路，所述蒸发器204与末端之间通过出水管16、三通阀31和进水管19构成的循环管路。
此外，在满足制冷/制热、除湿和生活用热水的需要时，实现相应功能的空调设备100、空调及热水供应设备200以及除湿设备300进入待机状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种风冷热泵机组，包括彼此间由管路连接的空调设备（100）、空调及热水供应设备（200）和除湿设备（300），
所述空调设备（100）包括第一换热器（101），第二换热器（103）；
所述空调及热水供应设备（200）包括第二冷凝器（202），蒸发器（204）；
所述除湿设备（300）包括冷凝器（302）；
其特征在于，
所述第二换热器（103），通过水管（10）与水源连接，用于通过出水管（12）提供生活热水；
所述第二冷凝器（202）通过由水管（14）与三通阀（30）、二通阀（32）、水管（17）构成的管路与所述第二换热器（103）连接，用于向第二换热器（103）提供除霜热水；
所述冷凝器（302），通过水管（20）与所述空调及热水供应设备（200）共用进水管（11）与水源连接，用于通过由水管（21）和出水管（12）组成的管路提供生活热水；
所述空调及热水供应设备（200）还包括：压缩机（203）、连接于压缩机（203）和所述第二冷凝器（202）之间的第一冷凝器（201）；
所述第一冷凝器（201）通过进水管（11）与水源连接，用于通过出水管（12）提供生活热水。
2.根据权利要求1所述的风冷热泵机组，其特征在于，所述第二冷凝器（202）与末端之间通过另一出水管（15）、另一三通阀（31）以及另外两个进水管（19，13）构成循环管路连接。
3.根据权利要求1所述的风冷热泵机组，其特征在于，所述蒸发器（204）与末端之间通过另一出水管（16）、另一三通阀（31）、以及另外两个进水管（19，13）构成循环管路连接。
4.根据权利要求1所述的风冷热泵机组，其特征在于，所述第一换热器（101）通过水管（18）与末端连接。
5.根据权利要求2、3或4所述的风冷热泵机组，其特征在于，所述末端为干式风机盘管机组或毛细管辐射板。
6.根据权利要求1所述的风冷热泵机组，其特征在于，所述除湿设备（300）还包括室内风机和电热丝。
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