专利名称：空气源采暖、空调、热水三用机的制作方法
技术领域：
空气源采暖、空调、热水三用机(一) 技术领域 本发明涉及一种空气源采暧、空调、热水三用机。(二) 背景技术所获权的中国发明专利"采暖/空调+热水机"(获权专利号 ZL200410038964. 1)，1、 水环路需l只电动三通阀，冷媒回路需2只电磁阀，从而使系 统初投资减小，控制简化；2、 夏季、春秋、冬季、严寒分别采用制冷/热泵一空调+热水 循环、气一水热泵热水循环、气一水热泵采暖循环、制冷一空调循环， 4种优化运行方式来满足采暖、空调、热水三功能需求，使其实现全年 运行，且运行效率始终最高，其运行20年的初投资+运行费比空调+电 热器系统降低21.4 43. 6%;3、 梯级热泵从控制程序上调低-7。C以下环境的采暖、热水循环 上限水温，使其运行于-7 -15X:环境，实现严寒制热；而此时传统风 水分体机已必须停机，完全由电热炉及其专用循环泵带动风盘采暖；4、 小温差与直接换热热泵制备热水时借用空调机的循环泵和换 热器，从而确保在热水制热量增大50%的前提下，通过大幅提高循环流 速维持小温差与直接换热，以获得更高热水制热性能系数；5、 直流热水小温差与直接换热技术使得热水的供应有条件采取 即热方式，从而免除或减小热水箱容量；6、 上水与泵后定压借用热水箱的上水口及系统中空调与热水功 能切换的汇流电动三通阀，实现上水与泵后定压，从而既节省空调机的减压阀、膨胀罐，又使整个系统的最高压力点不超过上水压力，以提高系统可靠性；7、 一箭双雕蓄热水箱在有上水时兼具膨胀水箱功能，在无上水 时兼具高位水箱功能。4种优化运行方式使其全年运行；优化设置蓄热温度及梯级热泵， 使其适应环境温度-15 +43'C;运行20年初投资+运行费比现有技术降 低20 45%。然而该空气源三用机在实际运行中存在下列问题采用3台换热器和2只冷媒侧电磁阀，以在实现多功能切换时， 封闭停用换热器的冷媒通路；其导致缺陷如下空气侧换热器由于其 冷媒侧容腔较大，因此如果功能切换后被液路电磁阀封闭，且与另一 台冷凝器并联；则压縮机会不断向其充灌气态冷媒，当气温较低时， 就会导致其中不断有冷凝液积存，从而使另一台并联冷凝器逐渐缺氟， 无法实现可靠运转。
发明内容本发明的目的是要综合采暖/空调+热水机的优点，改进其不足之 处，提供一种功能运行时，无需冷媒侧电磁阀切换的空气源采暖、空 调、热水三用机。本发明采用的技术方案，即空气源采暖、空调、热水三用机如附 图1所示，其中1-压縮机；2-高压开关；3-四通换向阀；4-空气蒸 发/冷凝器；5-止回阀；6-干燥过滤器；7-膨胀阀；8-蒸发/冷凝器；9-消音器；10-气液分离器；11-低压开关；12-三通阀组；13-循环泵； 14-逆止阀；15-风机盘管；16-热水箱；17-安全阀；18-电热器；19-排气阀；20-过滤器；2卜高压储液器；22-辅助冷凝器；23-辅助循环泵；24-功能三通；25-出口三通；26-进口三通；27-电磁阀；28-风机。按照附图1所示的空气源采暖、空调、热水三用机其由压縮机1、高压开关2、四通换向阀3、空气蒸发/冷凝器4、止回阀5、干燥过滤 器6、膨胀阀7、止回阀5、蒸发/冷凝器8冷媒侧、消音器9、四通换 向阀3、气液分离器10、低压开关11、压縮机1，组成气-水热泵回路;辅助冷凝器22冷媒侧通过止回阀5及三通与空气蒸发/冷凝器4 相并联，以形成水-水热泵支路；蒸发/冷凝器8载冷剂侧出口通过出口管道连接排气阀19、功能三 通24，而进口管道连接三通阀组12、循环泵13、逆止阀14、蒸发/冷 凝器8载冷剂侧进口，形成供冷/热支路；进口三通26通过管道连接辅助循环泵23、逆止阀14、辅助冷凝 器22载冷剂侧、排气阀19、出口三通25，形成热水箱16供热支路；功能三通24通过管道连接风机盘管15、过滤器20、三通阀组12， 形成风机盘管15支路；功能三通24通过管道连接出口三通25、热水箱16、三通、过滤 器20、进口三通26、三通阀组12，形成热水箱16支路；热水箱16的上水管通过过滤器20、逆止阀14、安全阀17，形成 补水、定压支路。辅助冷凝器22冷媒侧与止回阀5之间接入电磁阀27。空气蒸发/冷凝器4附设其驱动风机28。热水箱16的热水引出口设置电磁阀27，并由补水、定压支路上设 置的低压开关ll控制。膨胀阀7是电子膨胀阀7、热力膨胀阀7、毛细管7、节流孔板7， 或其间的相互并联结构。止回阀5和干燥过滤器6之间接入高压储液器21。三通阀组12是1只三通阀，或由2只二通阀及1只三通相连接组成。在风机盘管15的盘管与出风口之间设置用于辅助加热空气的电热 器18。蒸发/冷凝器8和辅助冷凝器22是壳管式换热器、板式换热器、 板翅式换热器、套管式换热器、盘管式换热器的冷媒-载冷剂换热器。 本发明的工作原理结合附图1说明如下1、 气一水热泵采暖循环压縮机1启动，以驱动冷媒流经高压开关2、四通换向阀3、消音器9、蒸发/冷凝器8冷媒侧、止回阀5、干 燥过滤器6、膨胀阀7、止回阀5、三通、空气蒸发/冷凝器4、三通、 四通换向阀3、气液分离器10、低压开关11、压縮机1，构成气一水 热泵循环；以把空气蒸发/冷凝器4中采集的低位空气热能泵至蒸发/ 冷凝器8内。循环泵13预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀14、蒸发 /冷凝器8载冷剂侧、排气阀19、功能三通24、风机盘管15、过滤器 20、三通阀组12、循环泵13，构成采暖循环，以把蒸发/冷凝器8内 的高位冷凝放热输送给风机盘管15系统。2、 制冷-空调循环压縮机1启动，以驱动冷媒流经高压开关2、 四通换向阀3、三通、空气蒸发/冷凝器4、三通、止回阔5、干燥过滤 器6、膨胀阀7、止回阀5、蒸发/冷凝器8冷媒侧、消音器9、四通换 向阀3、气液分离器10、低压开关11、压縮机1，构成制冷循环，以 把蒸发/冷凝器8中提取的低位室内空气热能泵至空气蒸发/冷凝器4 中，通过其风机28驱动向环境空气释放。循环泵13预先启动，以驱 动载冷剂流经逆止阀14、蒸发/冷凝器8载冷剂侧、排气阀19、功能 三通24、风机盘管15、过滤器20、三通阀组12、循环泵13，构成空 调循环，以把蒸发/冷凝器8内的蒸发冷量输送给风机盘管15系统。3、 气一水热泵热水循环压縮机1启动，以驱动冷媒流经高压开 关2、四通换向阀3、消音器9、蒸发/冷凝器8冷媒侧、止回阀5、干燥过滤器6、膨胀阀7、止回阀5、三通、空气蒸发/冷凝器4、三通、 四通换向阀3、气液分离器10、低压开关11、压缩机1，构成气一水 热泵循环；以把空气蒸发/冷凝器4中采集的低位空气热能泵至蒸发/ 冷凝器8内。循环泵13预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀14、蒸发 /冷凝器8载冷剂侧、排气阀19、功能三通24、出口三通25、热水箱 16、三通、过滤器20、进口三通26、三通阀组12、循环泵13，构成 热水循环，以把蒸发/冷凝器8内的高位冷凝放热输送给热水箱16。4、 普通型制冷/热泵-空调+热水循环压縮机1启动，以驱动冷 媒流经高压开关2、四通换向阀3、三通、辅助冷凝器22冷媒侧、止 回阀5、三通、止回阀5、干燥过滤器6、膨胀阀7、止回阀5、蒸发/ 冷凝器8冷媒侧、消音器9、四通换向阀3、气液分离器IO、低压开关 11、压縮机l，构成水-水的制冷/热泵循环，以把蒸发/冷凝器8中提 取的低位室内空气热能泵至辅助冷凝器22中，向循环热水释放。循环 泵13预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀14、蒸发/冷凝器8载冷剂 侧、排气阀19、功能三通24、风机盘管15、过滤器20、三通阀组12、 循环泵13，构成空调循环，以把蒸发/冷凝器8内的蒸发冷量输送给风 机盘管15系统。辅助循环泵23预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀 14、辅助冷凝器22载冷剂侧、排气阀19、出口三通25、热水箱16、 三通、过滤器20、进口三通26、辅助循环泵23，构成热水循环，以把 辅助冷凝器22内的高位冷凝放热输送给热水箱16。5、 节能型制冷/热泵-空调+热水循环压縮机1启动，以驱动冷 媒流经高压开关2、四通换向阀3、由2个三通并联的辅助冷凝器22 冷媒侧及其止回阀5和空气蒸发/冷凝器4、止回阀5、干燥过滤器6、 膨胀阀7、止回阀5、蒸发/冷凝器8冷媒侧、消音器9、四通换向阀3、 气液分离器IO、低压开关ll、压縮机l，构成水-水+气的制冷/热泵循环，以把蒸发/冷凝器8中提取的低位室内空气热能泵至并联的辅助冷 凝器22和空气蒸发/冷凝器4中，以同时向循环热水和环境空气释放。 循环泵13预先启动，以驱动载冷剂流经逆止阀14、蒸发/冷凝器8载 冷剂侧、排气阀19、功能三通24、风机盘管15、过滤器20、三通阀 组12、循环泵13，构成空调循环，以把蒸发/冷凝器8内的蒸发冷量 输送给风机盘管15系统。辅助循环泵23预先启动，以驱动载冷剂流 经逆止阀14、辅助冷凝器22载冷剂侧、排气阀19、出口三通25、热 水箱16、三通、过滤器20、进口三通26、辅助循环泵23，构成热水 循环，以把辅助冷凝器22内的高位冷凝放热输送给热水箱16;风机 28预先启动，驱动环境空气流经空气蒸发/冷凝器4，以把其内的高位 冷凝放热输送给环境空气。6、制冷—融霜循环压縮机l启动，以驱动冷媒流经高压开关2、 四通换向阀3、三通、空气蒸发/冷凝器4、三通、止回阀5、干燥过滤 器6、膨胀阀7、止回阀5、蒸发/冷凝器8冷媒侧、消音器9、四通换 向阀3、气液分离器10、低压开关11、压缩机1,构成制冷循环，以 把蒸发/冷凝器8中提取的低位室内空气热能泵至空气蒸发/冷凝器4 中，并向霜层释放以融霜。循环泵13预先启动，以驱动载冷剂流经逆 止阀14、蒸发/冷凝器8载冷剂侧、排气阀19、功能三通24、风机盘 管15、过滤器20、三通阀组12、循环泵13，构成采热循环，以把风 机盘管15系统的热量输送给蒸发/冷凝器8。与现有技术相比，本发明的结构特点如下1、 采暖时辅助冷凝器22冷媒侧的止回阀5阻止液态冷媒向其 供液，同时压縮机1对辅助冷凝器22抽空至压力平衡，因此可在防止 其积液的前提下，实现采暖功能；2、 空调时利用并联冷凝器中，空气蒸发/冷凝器4的风机28开启，而辅助冷凝器22的辅助循环泵23停机，所形成非对称传热工况 的量级差异，以及并联冷凝器冷媒侧进、出口压力的自平衡；可在辅 助冷凝器22中，即使有少量冷凝积液，也能通过止回阀5及时排出的 前提下，实现空调功能；
3、 热水时止回阀5阻止液态冷媒向辅助冷凝器22供液，同时 压縮机1对辅助冷凝器22抽空至压力平衡，因此可在防止辅助冷凝器 22积液的前提下，实现热水功能；
4、 普通型空调+热水时利用并联冷凝器中，辅助冷凝器22的 辅助循环泵23开启，空气蒸发/冷凝器4的风机28停机，所形成非对 称传热工况的差异，以及并联冷凝器冷媒侧进、出口压力的自平衡； 可在空气蒸发/冷凝器4中，即使有少量冷凝积液，也能通过液管及时 排出的前提下，实现空调+热水功能；
5、 节能型空调+热水时利用并联冷凝器中，辅助冷凝器22的 辅助循环泵23和空气蒸发/冷凝器4的风机28同时开启，以大幅度降 低冷凝温度和压力，降低压縮机功耗，提高制冷量和系统性能系数， 可在辅助冷凝器22和空气蒸发/冷凝器4同时使用的前提下，实现空 调+热水功能；
6、 融霜时利用两台并联冷凝器之间，
(1) 融霜切换时，空气蒸发/冷凝器4和辅助冷凝器22之间的40
C温差；
(2) 融霜过程中空气蒸发/冷凝器4和辅助冷凝器22由于热容上 的差异，所继续保持的温差；
(3) 融霜潜热与辅助冷凝器22热容在量级上的差异； 来实现快速融霜，减少辅助冷凝器22对于融霜时间的延迟。
因此与现有技术相比，本发明的技术优势如下1、 根本免除冷媒回路中的电磁阀控制，消除两器内积存液态冷媒 的隐患，对于三用机技术从试验阶段转为规模生产，并真正走向市场，
具有决定性意义；
2、 根本免除冷媒回路电磁阀，不仅降低制造成本，也减少单片机 的、开关量输出，使系统简单化、家电化、规模化，并提高运行可靠性;
3、 根本免除冷媒回路电磁阔，使得停用的并联换热器，要么处于 抽空状态，要么处于贯通状态，要么处于并联运行状态，从而对正常 运行的并联换热器，均无不利影响；此外，与冷凝器并联的停用换热 器，对于空调和普通型空调+热水两种功能而言，所存在的是增大冷 凝换热量、降低压縮机功耗的有益影响；
4、 空调+热水功能兼具普通型和节能型两种形式，其中的节能型 对于高温热水工况和中东炎热地区使用时，大幅降低压縮机功耗具有 重要意义；
5、 采用分体式设计，使得室外机为标准风冷室外机，可分别对接 风冷形式的多联机、水管机、风管机、热水机、三用机，从而制造和 销售资源得以标准化、系列化和规模化。
本发明通过开关载冷剂侧驱动力，配以冷媒侧止回阀的疏导，来 形成并联换热器之间量级差异的非对称相变速率，从而根本替代电磁 阀开关冷媒回路，以结构更简单、成本更低廉、运行更可靠、效率更 提高的方式，来实现采暖、空调、热水、空调+热水(普通型/节能型) 等5种功能。符合"都江堰"无为而治的自然法则，根本免除现有三 用机中停用换热器积存冷媒液，导致运行换热器缺氟的隐患，便于产 品家电化。
附图1为本发明的系统流程图。
具体实施方式
本发明提出的空气源采暖、空调、热水三用机的实施例如附图1 所示，现说明如下按照附图1所示的空气源采暖、空调、热水三用 机，其由电功率4. OkW的全封闭涡旋式压縮机1通过直径20mm铜管顺 次连接高压开关2、四通换向阀3、铜管套铝翅片式/换热面积401112的 空气蒸发/冷凝器4中R22的直径20mm进口 ，其直径10mm出口再通过 铜管顺次连接相同直径接口的止回阀5、 3升高压储液器21、干燥过滤 器6、电子膨胀阀7、止回阀5、换热面积1. 5m2的铜钎焊板式蒸发/冷 凝器8的R22进口 ，其直径20mm出口再通过铜管顺次连接相同直径接 口的消音器9、四通换向阀3、气液分离器10、低压开关11、压縮机1， 组成气-水热泵回路；换热面积1. 5m2的铜钎焊板式辅助冷凝器22的 R22侧直径10,出口铜管通过相同直径接口的止回阀5及三通与空气 蒸发/冷凝器4相并联，以形成水-水热泵支路；蒸发/冷凝器8载冷剂 侧出口通过直径24mm出口钢管连接排气阀19、功能三通24，而进口 管道通过直径24腿钢管连接电动三通球阀12、流量2m7h、扬程14mH20 的循环泵13、逆止阀14、蒸发/冷凝器8载冷剂侧进口，形成供冷/热 支路；进口三通26通过直径24mm钢管连接流量2m7h、扬程14mH20 的辅助循环泵23、逆止阀14、辅助冷凝器22载冷剂侧、排气阀19、 出口三通25，形成热水箱16供热支路；功能三通24通过直径24mm 钢管并联连接5台全热冷量3. 7kW/供热量6. 3kW的风机盘管15、过滤 器20、三通阀12，形成风机盘管15支路；功能三通24通过直径24mm 钢管连接出口三通25、 1台厚1. 2mm不锈钢板制成/直径300mm/长800mm 的热水箱16、三通、过滤器20、进口三通26、三通阀12，形成热水 箱16支路；热水箱16的直径15腿上水钢管通过过滤器20、逆止阀 14、安全阀17，形成补水、定压支路。空气蒸发/冷凝器4附设其风量5500mVh、电功率160W的驱动风机28。热水箱16的直径15mm热水引 出口设置直径15mm、不锈钢电磁阀，并由直径15mm补水、定压支路上 设置的直径15mm低压开关11控制。在风机盘管15的盘管与出风口之 间设置用于辅助加热空气的3. 7kW电热器18。
本发明实施例在日平均环境气温7'C的气象条件下，循环供水温度 45。C时，可实现采暖/热水制热功率14.3kW，热泵供热系数3.21，总 输入电功率4.45kW，距离机组lm处运行噪音59dB，运行重量145kg; 在日平均环境气温35"C的气象条件下，循环供水温度7"C时，可实现 空调制冷功率12. OkW，热水供热功率15. 5kW;此时在热水循环供水温 度45。C时，空调+热水联供系数6.21，总输入电功率4.43kW。
权利要求1、一种空气源采暖、空调、热水三用机，其由压缩机(1)；高压开关(2)；四通换向阀(3)；空气蒸发/冷凝器(4)；止回阀(5)；干燥过滤器(6)；膨胀阀(7)；蒸发/冷凝器(8)；消音器(9)；气液分离器(10)；低压开关(11)；三通阀组(12)；循环泵(13)；逆止阀(14)；风机盘管(15)；热水箱(16)；安全阀(17)；电热器(18)；排气阀(19)；过滤器(20)；高压储液器(21)；辅助冷凝器(22)；辅助循环泵(23)；功能三通(24)；出口三通(25)；进口三通(26)；电磁阀(27)；风机(28)组成，其特征在于压缩机(1)、高压开关(2)、四通换向阀(3)、空气蒸发/冷凝器(4)、止回阀(5)、干燥过滤器(6)、膨胀阀(7)、止回阀(5)、蒸发/冷凝器(8)冷媒侧、消音器(9)、四通换向阀(3)、气液分离器(10)、低压开关(11)、压缩机(1)，组成气-水热泵回路；辅助冷凝器(22)冷媒侧通过止回阀(5)及三通与空气蒸发/冷凝器(4)相并联，以形成水-水热泵支路；蒸发/冷凝器(8)载冷剂侧出口通过出口管道连接排气阀(19)、功能三通(24)，而进口管道连接三通阀组(12)、循环泵(13)、逆止阀(14)、蒸发/冷凝器(8)载冷剂侧进口，形成供冷/热支路；进口三通(26)通过管道连接辅助循环泵(23)、逆止阀(14)、辅助冷凝器(22)载冷剂侧、排气阀(19)、出口三通(25)，形成热水箱(16)供热支路；功能三通(24)通过管道连接风机盘管(15)、过滤器(20)、三通阀组(12)，形成风机盘管(15)支路；功能三通(24)通过管道连接出口三通(25)、热水箱(16)、三通、过滤器(20)、进口三通(26)、三通阀组(12)，形成热水箱(16)支路；热水箱(16)的上水管通过过滤器(20)、逆止阀(14)、安全阀(17)，形成补水、定压支路。
2、 按照权利要求1所述的空气源采暖、空调、热水三用机，其特 征在于辅助冷凝器(22)冷媒侧与止回阀(5)之间接入电磁阀(27)。
3、 按照权利要求1所述的空气源采暖、空调、热水三用机，其特 征在于空气蒸发/冷凝器(4)附设其驱动风机(28)。
4、 按照权利要求1所述的空气源采暖、空调、热水三用机，其特 征在于热水箱(16)的热水引出口设置电磁阀(27)，并由补水、定 压支路上设置的低压开关(11)控制。
5、 按照权利要求1所述的空气源采暖、空调、热水三用机，其特 征在于膨胀阀(7)是电子膨胀阀(7)、热力膨胀阀(7)、毛细管(7)、 节流孔板(7)，或其间的相互并联结构(7)。
6、 按照权利要求1所述的空气源采暖、空调、热水三用机，其特 征在于止回阀(5)和干燥过滤器(6)之间接入高压储液器(21)。
7、 按照权利要求1所述的空气源采暖、空调、热水三用机，其特 征在于三通阀组(12)是1只三通阀，或由2只二通阀及1只三通 相连接组成。
8、 按照权利要求1所述的空气源采暖、空调、热水三用机，其特 征在于在风机盘管(15)的盘管与出风口之间设置用于辅助加热空 气的电热器(18)。
9、 按照权利要求1所述的空气源采暖、空调、热水三用机，其特 征在于蒸发/冷凝器(8)和辅助冷凝器(22)是壳管式换热器、板 式换热器、板翅式换热器、套管式换热器、盘管式换热器的冷媒-载冷 剂换热器。 '
专利摘要一种空气源采暖、空调、热水三用机通过开关载冷剂侧驱动力，配以冷媒侧止回阀的疏导，来形成并联换热器之间量级差异的非对称相变速率，从而根本替代电磁阀开关冷媒回路，以结构更简单、成本更低廉、运行更可靠、效率更提高的方式，来实现采暖、空调、热水、空调+热水(普通型/节能型)等5种功能。符合“都江堰”无为而治的自然法则，根本免除现有三用机中停用换热器积存冷媒液，导致运行换热器缺氟的隐患，便于产品家电化。
文档编号F25B29/00GK201429275SQ20092018610
公开日2010年3月24日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者侴乔力, 张贤根, 易广江, 华 李, 许文增, 金从卓 申请人:合肥天鹅制冷科技有限公司