一种蒸发冷低温型风冷热泵机组的制作方法

本发明涉及热泵技术领域，具体涉及一种蒸发冷低温型风冷热泵机组。

背景技术

目前，空调机组主要有以下三种冷却方式：

风冷方式，利用空气与制冷介质换热；

水冷方式，利用冷却水与制冷介质，且冷却水与制冷介质均在冷凝器的内部流动。

蒸发冷方式，也是利用冷却水与制冷介质换热，与水冷方式不同的是，蒸发冷方式是将冷却水直接喷淋在冷凝器的表面，利用水的汽化潜热带走热量。

这三种冷却方式中，在夏季制冷模式下，获得相同的冷量，采用蒸发冷方式的机组(蒸发冷机组)的能耗是最低的。通常地，获得相同的冷量，蒸发冷机组相比采用风冷方式的机组(风冷机组)节能30％以上，相比采用水冷方式的机组(水冷机组)节能15％以上。

其中，水冷机组一般仅设计为仅制冷不制热的单冷机组。

其中，蒸发冷机组在制冷方面具有显著的优势，但是，将蒸发冷机组设计为既能够制冷又能够制热的热泵机组时，存在以下两方面弊端：

一方面，由于蒸发冷机组在冬季制热模式下，是以冷却水吸收空气中饱和水蒸气中释放的“冷凝热”作为热源的，换热效率非常低，造成蒸发冷机组在冬季制热模式下能耗较高。

另一方面，由于冷却水的冰点为0℃，当环境温度低于0℃，冷却水喷淋至冷凝器表面就会被冻结，从而无法与制冷媒介产生正常的换热，致使蒸发冷机组只有在环境温度为0℃以上的地区才能正常制热，在环境温度为0℃以下的地区无法制热。

其中，风冷机组在制热方面不受环境温度的限制，因此，行业内，热泵机组通常为风冷机组，但是风冷机组在制冷方面能耗较高。

从上述分析可知，目前，行业内的风冷机组、水冷机组和蒸发冷机组均无法一并满足高效制冷、高效制热(尤其是0℃以下)的需求，有鉴于此，如何开发一种热泵机组，使其既能够高效制冷制热，且在0℃以下仍能够高效制热，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种蒸发冷低温型风冷热泵机组，包括低温喷气增焓压缩机、三位四通阀、第一换热部、第一单向阀、储液器、干燥过滤器、第一膨胀阀、第二单向阀、第三单向阀、第二换热器、第四单向阀、气液分离器、第三电磁阀、第二膨胀阀、经济器和风机盘管；

所述第一换热部包括风冷换热器和使空气流经所述风冷换热器表面的风机，还包括蒸发冷换热器和向所述蒸发冷换热器表面喷淋冷却水的喷淋组件；所述低温喷气增焓压缩机设置一个第一制冷介质回流口、一个第二制冷介质回流口和一个制冷介质出流口；所述经济器包括相互连通的a口和b口以及相互连通的c口和d口；所述第二换热器设置有循环水进、出口；

其中，所述制冷介质出流口通过所述三位四通阀与所述风冷换热器和所述蒸发冷换热器相连；所述风冷换热器和所述蒸发冷换热器通过所述第一单向阀与所述储液器相连；所述储液器与所述干燥过滤器相连；所述干燥过滤器与所述d口相连，还通过所述第三电磁阀和所述第二膨胀阀与所述a口相连；所述b口与所述第二制冷介质回流口相连；所述c口与所述第一膨胀阀相连；所述第一膨胀阀通过所述第二单向阀与所述第二换热器相连；所述第二换热器通过所述三位四通阀与所述气液分离器相连，且其循环水进、出口与所述风机盘管相连；所述气液分离器与所述第一制冷介质回流口相连；所述第二换热器还通过所述第四单向阀与所述储液器相连；所述第一膨胀阀还通过所述第三单向阀与所述风冷换热器和所述蒸发冷换热器相连。

当蒸发冷低温型风冷热泵机组处于冬季制热模式时，可以使其处于仅风冷换热器工作而蒸发冷换热器不工作的独立风冷工作状态或者风冷换热器和蒸发冷换热器协同工作的协同工作状态(喷淋组件停止喷淋)。在独立蒸发冷工作状态，不存在冷却水冻结而无法制热的问题，因此在0℃以下也能够制热。在协同工作状态(喷淋组件停止喷淋)，制冷介质先进入风冷换热器初步升温后，再进入蒸发冷换热器再次升温，因而相比现有的风冷机组和蒸发冷机组具有更大的蒸发面积和更高的制热效率，而且也不存在冷却水冻结而无法制热的问题从而在0℃以下也能够高效制热。并且，通过设置低温喷气增焓压缩机和相应的连通管路，使该蒸发冷低温型风冷热泵机组在低达-25℃的室外环境下仍能够保持高效制热。

并且，当蒸发冷低温型风冷热泵机组处于夏季制冷模式时，可以使其处于仅蒸发冷换热器工作而风冷换热器不工作的独立蒸发冷工作状态或者风冷换热器和蒸发冷换热器协同工作的协同工作状态(喷淋组件启动喷淋)。在独立蒸发冷工作状态，是利用水的汽化蒸发使制冷媒介降温冷凝的，因而相比现有的风冷机组具有更高的制冷效率；在协同工作状态，制冷介质先进入蒸发冷换热器初步降温后，再进入风冷换热器再次降温，因而相比现有风冷机组和蒸发冷机组具有更大的冷凝面积和更高的制冷效率。

可选地，所述风冷换热器和所述蒸发冷换热器并联设置；且所述风冷换热器所在的支路上设置有第一电磁阀，所述蒸发冷换热器所在的支路上设置有第二电磁阀。

可选地，所述风冷换热器和所述蒸发冷换热器串联设置；且所述风冷换热器和所述蒸发冷换热器之间设置有第一电磁阀,所述风冷换热器和所述第一电磁阀共同并联于第二电磁阀。

可选地，所述风冷换热器为翅片式换热器，所述蒸发冷换热器为板管式换热器。

可选地，所述喷淋组件包括喷淋水箱、喷淋水泵、设置有喷嘴的喷淋管段以及连通所述喷淋水泵和所述喷淋管段的连通管段。

可选地，所述蒸发冷低温型风冷热泵机组还包括室外机罩壳和位于其内的两隔板和底板，两所述隔板、所述底板与所述室外机罩壳的顶壁、前壁和后壁共同围合成第一容纳腔；所述风冷换热器和所述蒸发冷换热器均位于所述第一容纳腔内，且所述风冷换热器位于所述蒸发冷换热器的上方；所述前壁和所述后壁的上部均设置有进风口，两所述隔板的下部均设置有出风口。

可选地，所述喷淋管段也设置在所述第一容纳腔内，且其位于所述风冷换热器和所述蒸发冷换热器之间；所述蒸发冷低温型风冷热泵机组还包括空气过滤器，所述空气过滤器也设置在所述第一容纳腔内，且其位于所述风冷换热器和所述喷淋管段之间。

可选地，所述室外机罩壳包括框架和设置在所述框架上的护板和格栅板，并且，通过所述格栅板形成所述进风口。

可选地，一所述隔板的左侧和另一所述隔板的右侧均设置有风道；两所述风道通过对应侧的所述出风口与所述第一容纳腔连通；两所述风道的出口均形成于所述室外机罩壳的顶壁，且两所述风道的出口位置均设置有所述风机。

可选地，两所述风道内均设置有用于收集空气中的水分的收水器，所述收水器收集的水回落至所述喷淋水箱。

附图说明

图1为本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组第一种具体实施例的整体流程示意图；

图2为本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组第二种具体实施例的整体流程示意图；

图3为第一种具体实施例在冬季制热模式下的工作流程示意图；

图4为第一种具体实施例在夏季制冷模式下的工作流程示意图；

图5为本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组，在主视视角下的局部剖视图；

图6为本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组，在主视视角下的全剖视图；

图7为本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组，沿图5中a-a向的剖视图

图8为本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组的俯视图。

图1至图8中的附图标记说明如下：

1低温喷气增焓压缩机，e第一制冷介质回流口，f第二制冷介质回流口，g制冷介质出流口，3三位四通阀，4第一换热部，41风冷换热器，42蒸发冷换热器，43风机，44喷淋水箱，45喷淋水泵，46连通管段，47喷淋管段，48第一电磁阀，49第二电磁阀，5第一单向阀，6储液器，7干燥过滤器，8第一膨胀阀，9第二单向阀，10第三单向阀，11第二换热器，12第四单向阀，13气液分离器，14第三电磁阀，15第二膨胀阀，16经济器，17风机盘管，18收水器，19室外机罩壳，191框架，192护板，193格栅板，20隔板，201出风口，21底板，a第一容纳腔，b风道，22空气过滤器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组第一种具体实施例的整体流程示意图；图2为本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组第二种具体实施例的整体流程示意图；图3为第一种具体实施例在冬季制热模式下的工作流程示意图；图4为第一种具体实施例在夏季制冷模式下的工作流程示意图。

如图1-4所示，本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组包括第一换热部4，该第一换热部4包括风冷换热器41和蒸发冷换热器42，蒸发冷低温型风冷热泵机组的制冷介质在风冷换热器41和蒸发冷换热器42的内部流动。

该第一换热部4还包括使空气流经风冷换热器41表面的风机43和向蒸发冷换热器42表面喷淋冷却水的喷淋组件。

下面具体说明风冷换热器41和蒸发冷换热器42的连接方式和各连接方式下蒸发冷低温型风冷热泵机组可实现的工作状态：

具体的，如图1所示，在第一种具体实施例中，风冷换热器41和蒸发冷换热器42是并联的，并且风冷换热器41所在的支路上设置有第一电磁阀48，蒸发冷换热器42所在的支路上设置有第二电磁阀49。

该具体实施例中的蒸发冷低温型风冷热泵机组可实现以下两种工作状态：

一种是独立风冷工作状态。在这种工作状态下，第一电磁阀48开启，第二电磁阀49关闭，风机43启动，喷淋组件停止喷淋。这时，制冷介质流经风冷换热器41的内部，与流经风冷换热器41表面的空气换热，而并不流经蒸发冷换热器42的内部。此时，风冷换热器41处于工作状态，蒸发冷换热器42处于非工作状态。

另一种是独立蒸发冷工作状态。在这种工作状态下，第一电磁阀48关闭，第二电磁阀49开启，风机43启动，喷淋组件启动喷淋。这时，制冷介质流经蒸发冷换热器42的内部，与喷淋至蒸发冷换热器42表面的冷却水换热，而并不流经风冷换热器41的内部。此时，蒸发冷换热器42处于蒸发水冷工作状态，风冷换热器41处于非工作状态。

具体的，如图2所示，在第二种具体实施例中，风冷换热器41和蒸发冷换热器42是串联的，并且，风冷换热器41和蒸发冷换热器42之间设置有第一电磁阀48’，风冷换热器41和第一电磁阀48’共同并联于第二电磁阀49’。

该具体实施例中的蒸发冷低温型风冷热泵机组可实现以下两种工作状态：

一种是独立蒸发冷工作状态。在这种工作状态下，第一电磁阀48’关闭，第二电磁阀49’开启，风机43启动，喷淋组件启动喷淋。这时，制冷介质流经蒸发冷换热器42的内部，与喷淋至蒸发冷换热器42表面的冷却水换热，而并不流经风冷换热器41的内部。此时，蒸发冷换热器42处于蒸发水冷工作状态，风冷换热器41处于非工作状态。

另一种是协同工作状态。在这种工作状态下，第一电磁阀48’开启，第二电磁阀49’关闭，风机43启动，在此基础上：

如果在制冷模式下，则使喷淋组件启动喷淋，此时，制冷介质既流经风冷换热器41的内部，与流经风冷换热器41表面的空气换热，也流经蒸发冷换热器42的内部，与流经蒸发冷换热器42表面的冷却水换热，此时，风冷换热器41处于工作状态、蒸发冷换热器42处于蒸发水冷工作状态。

如果在制热模式下，则使喷淋组件停止喷淋，此时，制冷介质既流经风冷换热器41的内部，与流经风冷换热器41表面的空气换热，也流经蒸发冷换热器42的内部，与流经蒸发冷换热器42表面的空气换热，此时，风冷换热器41处于工作状态、蒸发冷换热器42处于风冷工作状态。

下面具体说明该蒸发冷低温型风冷热泵机组在夏季制冷模式下和冬季制热模式下分别使其处于何种工作状态：

当蒸发冷低温型风冷热泵机组处于冬季制热模式时，可以使其处于仅风冷换热器工作而蒸发冷换热器不工作的独立风冷工作状态或者风冷换热器和蒸发冷换热器协同工作的协同工作状态(喷淋组件停止喷淋)。总的来说，蒸发冷低温型风冷热泵机组在冬季制热模式下，是以风冷换热器41为主要换热器，以蒸发冷换热器42为辅助换热器。

在独立蒸发冷工作状态，不存在冷却水冻结而无法制热的问题，因此在0℃以下也能够制热。在协同工作状态(喷淋组件停止喷淋)，制冷介质先进入风冷换热器初步升温后，再进入蒸发冷换热器再次升温，因而相比现有的风冷机组和蒸发冷机组具有更大的蒸发面积和更高的制热效率，而且也不存在冷却水冻结而无法制热的问题从而在0℃以下也能够高效制热。

当蒸发冷低温型风冷热泵机组处于夏季制冷模式时，可以使其处于仅蒸发冷换热器工作而风冷换热器不工作的独立蒸发冷工作状态或者风冷换热器和蒸发冷换热器协同工作的协同工作状态(喷淋组件启动喷淋)。总的来说，蒸发冷低温型风冷热泵机组在夏季制冷模式下，是以蒸发冷换热器42为主要换热器，以风冷换热器41为辅助换热器。

在独立蒸发冷工作状态，是利用水的汽化蒸发使制冷媒介降温冷凝的，因而相比现有的风冷机组具有更高的制冷效率；在协同工作状态(喷淋组件启动喷淋)，制冷介质先进入蒸发冷换热器初步降温后，再进入风冷换热器再次降温，因而相比现有风冷机组和蒸发冷机组具有更大的冷凝面积和更高的制冷效率。

下面具体说明蒸发冷低温型风冷热泵机组的部件组成、连接关系及在制冷制热模式下的工作流程：

如图1-4所示，上述第一换热部4，其喷淋组件包括喷淋水箱44、喷淋水泵45、喷淋管段47以及连通所述喷淋水泵45和所述喷淋管段47的连通管段46、浮球阀、溢流口等。具体的，风冷换热器41可以为翅片式换热器；蒸发冷换热器42可以为不易结垢的板管(板片)式换热器。

如图1-4所示，蒸发冷低温型风冷热泵机组除包括第一换热部4外，还包括低温喷气增焓压缩机1、三位四通阀3、第一单向阀5、储液器6、干燥过滤器7、第一膨胀阀8、第二单向阀9、第三单向阀10、第二换热器11、第四单向阀12、气液分离器13、第三电磁阀14、第二膨胀阀15、经济器16、位于室内侧的风机盘管17以及其他位于室内侧的部件(包括室内侧控制部件等)。

上述各部件是这样配置和连接的：

低温喷气增焓压缩机1设置一个第一制冷介质回流口e、一个第二制冷介质回流口f和一个制冷介质出流口g；经济器16包括相互连通的a口和b口以及相互连通的c口和d口；所述第二换热器(11)设置有循环水进口和循环水出口。

其中，制冷介质出流口g通过三位四通阀3与风冷换热器41和蒸发冷换热器42相连；风冷换热器41和蒸发冷换热器42通过第一单向阀5与储液器6相连；储液器6与干燥过滤器7相连；干燥过滤器7与d口相连，还通过第三电磁阀14和第二膨胀阀15与a口相连；b口与第二制冷介质回流口f相连；c口与第一膨胀阀8相连；第一膨胀阀8通过第二单向阀9与第二换热器11相连；第二换热器11通过三位四通阀3与气液分离器13相连，且其循环水进、出口与风机盘管17相连；气液分离器13与第一制冷介质回流口e相连；第二换热器11还通过第四单向阀12与储液器6相连；第一膨胀阀8还通过第三单向阀10与风冷换热器41和蒸发冷换热器42相连。

如图3所示，蒸发冷低温型风冷热泵机组在冬季制热模式下，若环境温度较低时，开启第三电磁阀14，此时，制冷介质的流动路径如图3中的箭头线所示：低温喷气增焓压缩机1的制冷介质出流口g→三位四通阀3→第二换热器11→第四单向阀12→储液器6→干燥过滤器7，之后分为两路。

第一路为：第三电磁阀14→第二膨胀阀15→经济器16的a口→经济器16的b口→低温喷气增焓压缩机1的第二制冷介质回流口f。第二路为：经济器16的d口→经济器16的c口→第一膨胀阀8→第三单向阀10→风冷换热器41和/或蒸发冷换热器42→三位四通阀3→气液分离器13→低温喷气增焓压缩机1的第一制冷介质回流口e。通过使两路中的制冷介质在经济器16中相互换热后回流至低温喷气增焓压缩机1中进行压缩。如此设置，可以使热泵机组在低达-25℃的室外环境下仍可高效制热。

如图4所示，蒸发冷低温型风冷热泵机组在夏季制冷模式下，可以关闭第三电磁阀14，此时制冷介质的流动路径如图4中箭头线所示：低温喷气增焓压缩机1的制冷介质出流口g→三位四通阀3→风冷换热器41和/或蒸发冷换热器42→第一单向阀5→储液器6→干燥过滤器7→经济器16的d口→经济器16的c口→第一膨胀阀8→第二单向阀9→第二换热器11→三位四通阀3→气液分离器13→低温喷气增焓压缩机1的第一制冷介质回流口e。当然，夏季制冷模式下，也可不关闭第三电磁阀14。

并且，在第二换热器11中流动着循环水，循环水与制冷介质相互换热，之后循环水自第二换热器11流入至风机盘管17，并与流经风机盘管17的空气相互换热，之后循环水回流至第二换热器11中。

除上述部件外，蒸发冷低温型风冷热泵机组还包括电控部件，具体包括压力传感器、温度传感器、压力开关、温度开关、电线、电缆、电控箱体以及位于电控箱体内的继电器、接触器、plc微电脑板等。

下面具体说明蒸发冷低温型风冷热泵机组各部件的布置位置，请参考图5-图8，图5为本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组，在主视视角下的局部剖视图；图6为本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组，在主视视角下的全剖视图；图7为本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组，沿图5中a-a向的剖视图；图8为本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组的俯视图。

如图5-8所示，蒸发冷低温型风冷热泵机组还包括室外机罩壳19，室外机罩壳19内设置有两隔板20和底板21，两隔板20、底板21与室外机罩壳19的顶壁、前壁和后壁共同围合成第一容纳腔a。

并且，上述风冷换热器41和上述蒸发冷换热器42均位于该第一容纳腔a内。并且，风冷换热器41位于蒸发冷换热器42的上方；并且，第一容纳腔a的前壁和后壁的上部均设置有进风口，第一容纳腔a的左侧壁和右侧壁的下部均设置出风口201。

具体的，如图5所示，室外机罩壳19包括框架191和设置在框架191上的护板192和格栅板193，通过格栅板193形成上述进风口。

具体的，如图7所示，风冷换热器41可以设置为v型翅片式换热器。且v型的两侧面面向进风口，且v型的底面向下、尖顶向上，整体呈倒v型。

具体的，上述喷淋管段47也设置在第一容纳腔a内，且其位于风冷换热器41和蒸发冷换热器42之间。并且，蒸发冷低温型风冷热泵机组还包括空气过滤器22，用于过滤掉空气中的杂质，该空气过滤器22也设置在第一容纳腔a内，且其位于风冷换热器41和喷淋管段47之间。

进一步的，如图6所示，左侧的隔板20的左侧和右侧的隔板20的右侧分别设置有一风道b，也就是说，第一容纳腔a左侧和右侧分别设置有一风道b。并且，左侧的风道b通过左侧的出风口201与第一容纳腔a连通，右侧的风道b通过右侧的出风口201与第一容纳腔a连通。并且，如图8所示，两风道b的出口均形成于室外机罩壳19的顶壁上，两个风道b内均设置有风机43，且风机43均位于靠近风道b的出口的位置。

具体的，两风道b内还均设置有用于收集空气中的水分的收水器18，收水器18收集的水回落至喷淋水箱44，以减少冷却水的散失。

更具体的，喷淋水箱44设置在第一容纳腔a和风道b的下方，如图6所示，喷淋水箱44设置偏左侧的位置时，底板21右侧是向上倾斜的。此时左侧的收水器18收集的水可以直接落入喷淋水箱44内，右侧的收水器18收集的水可以通过底板21导入至喷淋水箱44内。并且，喷淋水泵45直接设在喷淋水箱44内，以便于节省空间。

具体的，蒸发冷低温型风冷热泵机组的其他室外部件也均设置在第一容纳腔a和风道b的下方，如图6所示，均设置偏右侧的位置。

如上设置时，空气的流动路径如图5和图6中箭头线所示，在风机43作用下，空气自格栅板193进入第一容纳腔a后，先流经位于上方的风冷换热器41的表面，再流经蒸发冷换热器42的表面，之后自两侧出风口201分别流向对应侧的风道b，并自风道b的出口排出。当蒸发冷低温型风冷热泵机组处于协同工作状态时，进入第一容纳腔a的空气会先与流经风冷换热器41内部的制冷介质进行一次换热，然后再与流经蒸发冷换热器42内部的制冷介质进行二次换热

总结来说，本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组，具有如下技术效果：

1、既能够高效制冷，也能够高效制热。

2、在-25℃—0℃的环境温度下均能够高效制热，从而具有较广泛

的应用地域(在我国东北地区也可用)，便于推广。

3、各部件布局合理，整体结构紧凑，便于节省蒸发冷低温型风

冷热泵机组布置空间的建设成本。

以上对本发明提供的蒸发冷低温型风冷热泵机组进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。