一种冷却分离型蒸发冷却式风冷热泵机组的制作方法

1.本实用新型涉及换热器领域，特别是涉及一种冷却分离型蒸发冷却式风冷热泵机组。


背景技术：

2.现有蒸发冷热泵机组以水为冷却介质制冷，利用水的潜热加显热换热方式可使冷媒获得较水冷，尤其是风冷方式更低的冷凝温度，因此具有更高的制冷效率；制热时以空气为热源，避免了水冷机组包括蒸发冷机组制热效率低或根本无法制热问题。
3.但现有的蒸发冷热泵机组由于冷源换热器即蒸发冷换热器与热源换热器即风冷换热器共机，不仅造成现有机组体积较大，且机组内部件多、管路设计复杂，导致设备制造成本偏高，不利于机组推广普及。
4.具体的，现有蒸发冷热泵机组存在以下不足：
5.体积较大：由于冷却水与冷媒换热升温过程及冷却水与空气换热降温过程随着冷却水从喷淋(布水)器喷淋依次流经蒸发冷凝换热器，填料层滴落到冷却水箱中的行程过长，导致蒸发冷热泵机组纵向高度加大，因此造成机组体积增大、相应的机组制造成本增高。为了保证蒸发冷换热器表面布水均匀，喷淋器与蒸发器间需留有足够间隙；为了使与冷媒换热后的冷却水充分冷却，自蒸发冷换热器滴落的冷却水与冷却水箱水面应保持相当长的距离，因此机组工作时风机会带走大量的冷却水，形成飞水、漂水现象，不仅造成冷却水浪费，冷却水附着在机组部件表面造成机组的腐蚀，降低机组使用期限。
6.制热衰减严重：蒸发冷却作为最高效的冷却方式使机组具有更高的制冷效率，但由于风冷热泵模式下制热量随着室外环境温度的降低而衰减，因此低温工况下制热效率有待提高。
7.基于蒸发冷热泵机组的技术局限性，本技术提出了一种冷却分离型蒸发冷却式风冷热泵机组。


技术实现要素：

8.本技术旨在解决现有蒸发冷热泵机组能耗高、体积大、制造成本较高、制热衰减严重、机组内蒸发冷却环境存在飞水、漂水现象等问题。
9.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：
10.一种冷却分离型蒸发冷却式风冷热泵机组，包括冷媒泵推模块、整流模块、冷热源换热器模块、干燥模块、使用侧模块。
11.冷媒泵推模块，包括压缩机，所述压缩机设有喷汽口、回气口；
12.所述压缩机连通有气液分离器；
13.所述喷汽口通过多通阀组和管路形成连通至冷热源换热器模块的节点a1、a2，及连通至使用侧模块的节点b；所述节点a1(或a2)和节点b之间通过多通阀组和管路形成有连通至气液分离器的节点c；
14.所述回气口通过管路形成连通至气液分离器的节点d；
15.所述气液分离器具有连通至冷媒泵推模块的节点c'和节点d'。
16.可选的，所述多通阀组为第一四通阀、第二四通阀，所述喷汽口、节点a1、节点c分别通过管路与第一四通阀的三个阀口相连通，所述节点a2、节点b、节点c分别通过管路与第二四通阀的三个阀口相连通，所述第一四通阀、第二四通阀的剩余一个阀口之间通过第一连接管相连通；
17.可选的，所述多通阀组为第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀，所述喷汽口、并联后的节点a1、a2分别通过管路与第一三通阀的两个阀口相连通，所述节点b、并联后的节点a1、a2分别通过管路与第三三通阀的两个阀口相连通，所述第一三通阀、第三三通阀的剩余一个阀口之间通过第二连接管相连通，所述节点b、节点c、并联后的节点a1、a2分别通过管路与第二三通阀的三个阀口相连通；
18.可选的，所述多通阀组为第一两通阀、第二两通阀、第三两通阀、第四两通阀、第九两通阀和第十两通阀，所述喷汽口通过管路连通至第一两通阀、第二两通阀之间，所述节点a1、a2并联后分别与第一两通阀、第三两通阀、第十两通阀相连通，所述第一两通阀与第二两通阀、第九两通阀串联后连通至节点b，所述第三两通阀与第四两通阀串联后连通至节点b，所述第十两通阀通过管路连通至第二两通阀、第九两通阀之间，所述节点c通过管路连通至第三两通阀、第四两通阀之间。
19.整流模块，包括通过多通阀组及管路形成的连通至冷热源换热器模块的节点f、连通至使用侧模块的节点g、连通至干燥模块的节点h、节点i；
20.可选的，所述多通阀组为第三四通阀，所述节点f、节点g、节点h和节点i分别通过管路与其四个阀口相连通；
21.可选的，所述多通阀组为并联设置的第四三通阀、第五三通阀，所述节点f、节点h、节点i分别通过管路与第四三通阀的三个阀口相连通，所述节点g、节点h、节点i分别通过管路与第五三通阀的三个阀口相连通；
22.可选的，所述多通阀组为相串联的第五两通阀、第六两通阀及与其并联设置的相串联的第七两通阀、第八两通阀，所述节点f连通至第五两通阀、第六两通阀之间，所述节点g连通至第七两通阀、第八两通阀之间，所述节点h连通至第六两通阀、第八两通阀之间，所述节点i连通至第五两通阀、第七两通阀之间；
23.可选的，所述多通阀组为相串联的第一单向阀、第二单向阀及与其并联设置的相串联的第三单向阀、第四单向阀。
24.冷热源换热器模块，包括蒸发冷换热器和空气源换热器，以及通过多通阀组和管路形成的分别连通至冷媒泵推模块的节点a1'、a2'，及连通至整流模块的节点f'；
25.可选的，所述多通阀组为第六三通阀，所述蒸发冷换热器、空气源换热器、节点f'分别通过管路与第六三通阀的三个阀口相连通，所述蒸发冷换热器通过节点a1'连通至冷媒泵推模块，所述空气源换热器通过节点a2'连通至冷媒泵推模块；
26.可选的，所述多通阀组为第十一两通阀、第十二两通阀，所述第十一两通阀连通于空气源换热器和节点f'之间，所述第十二两通阀连通于蒸发冷换热器和节点f'之间，所述蒸发冷换热器通过节点a1'连通至冷媒泵推模块，所述空气源换热器通过节点a2'连通至冷媒泵推模块。
27.可选的，所述蒸发冷换热器连接有分离式冷却系统。
28.所述分离式冷却系统包括冷却水箱、冷却循环泵i、喷淋布水器、冷却循环泵ii、冷却塔；所述冷却循环泵i连通有冷却水出口，所述喷淋布水器连通有冷却水入口，所述冷却循环泵ii、冷却塔串联于冷却水入口、冷却水出口之间。
29.优选的，所述喷淋布水器与蒸发冷换热器间距足够小，所述蒸发冷换热器与冷却水箱间距足够小，以最大限度防止喷淋过程中飞水、漂水现象发生。
30.可选的，所述蒸发冷换热器还可连接内置式冷却系统。
31.所述内置式冷却系统包括冷却水箱、冷却循环泵i、通过管路与冷却循环泵i连通的喷淋布水器。
32.可选的，所述蒸发冷换热器、空气源换热器顶端均设有引风机。
33.干燥模块，包括相串联的储液器、干燥过滤器、冷暖膨胀阀；
34.所述储液器具有一个连通至整流模块的节点i'，所述干燥过滤器经冷暖膨胀阀设有一个连通至整流模块的节点h'。
35.使用侧模块，包括室内侧换热器；
36.所述室内侧换热器具有一个冷冻水入口、冷冻水出口；
37.所述室内侧换热器还具有一个连通至冷媒泵推模块的节点b'、一个连通至整流模块的节点g'。
38.上述的节点a1与节点a1'、节点a2与节点a2'、节点b与节点b'、节点c与节点c'、节点d与节点d'、节点f与节点f'、节点g与节点g'、节点h与节点h'、节点i与节点i'之间对应连接。
39.上述各节点出于描述方便目的，并不暗指本技术各实施方式必须设置与之位置、数量等完全一致的连接节点。
40.上述的多通阀组并不单指某一具体型号的阀体或阀体组，其还包括多种为实现特定管路结构和功能而由不同数量/型号阀体所组成的阀体及其组合。如，在冷媒泵推模块中，多通阀组可以是由两通阀、三通阀、四通阀经矩阵组合所形成的管路全覆盖式设计。
41.本技术还涉及一种冷却分离型蒸发冷却式风冷多联机组，其包括上述任一项所述的冷媒泵推模块、整流模块、冷热源换热器模块、干燥模块、使用侧模块。
42.所述使用侧模块包括并联设置的多组室内侧换热器。
43.本实用新型带来的有益效果有：
44.本技术采用空气源换热器与蒸发冷换热器单双向全覆盖桥式连接管路设计，在不同工况下可变换不同的串、并联方式组合使用，使两个换热器不仅能单独使用，还可实现互为补充，适时改变换热介质、调整换热面积，以获得更高的冷媒蒸发量与冷凝量，进而提高制冷量与制热量、提高机组综合效率，在保障换热效率的同时可避免换热器闲置，避免总换热面积过大和冗余，从而降低制造成本，提高蒸发冷热泵机组的经济性，利于推广。
45.本技术可采用外引分离式冷却系统，可将目前蒸发冷热泵机组普遍采用的冷却水内置式冷却降温过程分离至冷却塔中，如此可达到(1)去除机组中冷却水冷却降温过程，可降低机组高度1/3以上，减小机组体积、降低机组制造成本；(2)蒸发冷换热器与其底端的冷却水箱无限接近，最大限度降低冷却水滴落过程中的飞水、漂水现象发生，避免冷却水浪费及造成机组腐蚀/老化；(3)冷却水在外引式冷却塔中充分冷却，较机组中冷却效果更佳，可
提高制冷效率。
46.本技术通过其连接管路所形成的串、并联、串并联全覆盖连接结构，可实现制冷与制热模式下多种现有冷、热源的多元化、优化利用，使热泵高效。
47.本实用新型可实现大型机组小型化、冷冻冷却集成化、风冷蒸发冷一体化、冷源热源多元化、制冷制热高效化、安装运维便利化。
附图说明
48.下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明，
49.图1为本冷却分离型蒸发冷却式风冷热泵机组(外置冷却)的管路结构示意图；
50.图2为为本冷却分离型蒸发冷却式风冷热泵机组(内置冷却)的管路结构示意图；
51.图3～5为冷媒泵推模块的管路设计示意图；
52.图6-9为整流模块的管路设计示意图；
53.图10～11为冷热源换热器模块的管路设计示意图；
54.图12为干燥模块管路设计示意图；
55.图13～14为使用侧模块的管路设计示意图。
具体实施方式
56.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
57.参照图1～2，一种冷却分离型蒸发冷却式风冷热泵机组，包括冷媒泵推模块、整流模块、冷热源换热器模块、干燥模块、使用侧模块。
58.冷媒泵推模块，包括压缩机11，压缩机11设有喷汽口、回气口；
59.压缩机11连通有气液分离器；
60.喷汽口通过多通阀组和管路形成连通至冷热源换热器模块的节点a1、a2，及连通至使用侧模块的节点b；节点a1(或可理解为a2)和节点b之间通过多通阀组和管路形成有连通至气液分离器的节点c；
61.回气口通过管路形成连通至气液分离器的节点d；
62.气液分离器具有连通至冷媒泵推模块的节点c'和节点d'。
63.图3示出了冷媒泵推模块中多通阀组的一种实施方式，其为第一四通阀q1、第二四通阀q2，喷汽口、节点a1、节点c分别通过管路与第一四通阀q1的三个阀口相连通，节点a2、节点b、节点c分别通过管路与第二四通阀q2的三个阀口相连通，第一四通阀q1、第二四通阀q2的剩余一个阀口之间通过第一连接管相连通；
64.图4～5示出了冷媒泵推模块中多通阀组的其它实施方式，其可以为第一三通阀t1、第二三通阀t2和第三三通阀t3，或为第一两通阀l1、第二两通阀l2、第三两通阀l3、第四两通阀l4、第九两通阀l9和第十两通阀l10。
65.整流模块，包括通过多通阀组及管路形成的连通至冷热源换热器模块的节点f、连通至使用侧模块的节点g、连通至干燥模块的节点h、节点i；
66.图6示出了整流模块中多通阀组的一种实施方式，其为第三四通阀q3，节点f、节点g、节点h和节点i分别通过管路与其四个阀口相连通；
67.图7-9示出了整流模块中多通阀组的其它实施方式，其可以为并联设置的第四三通阀t4、第五三通阀t5，或为相串联的第五两通阀l5、第六两通阀l6及与其并联设置的相串联的第七两通阀l7、第八两通阀l8，或为相串联的第一单向阀s1、第二单向阀s2及与其并联设置的相串联的第三单向阀s3、第四单向阀s4。
68.冷热源换热器模块，包括蒸发冷换热器21和空气源换热器22，以及通过多通阀组和管路形成的分别连通至冷媒泵推模块的节点a1'、a2'，及连通至整流模块的节点f'；
69.图10示出了冷热源换热器模块中多通阀组的一种实施方式，其为第六三通阀t6，蒸发冷换热器21、空气源换热器22、节点f'分别通过管路与第六三通阀t6的三个阀口相连通，蒸发冷换热器21通过节点a1'连通至冷媒泵推模块，空气源换热器22通过节点a2'连通至冷媒泵推模块；
70.图11示出了冷热源换热器模块中多通阀组的其它实施方式，其可以为第十一两通阀l11、第十二两通阀l12。
71.在图1中，蒸发冷换热器21连接有分离式冷却系统。
72.所述分离式冷却系统包括冷却水箱、冷却循环泵i(冷却水泵)、喷淋布水器、冷却循环泵ii(喷淋泵)、冷却塔；所述冷却循环泵i连通有冷却水出口，所述喷淋布水器连通有冷却水入口，所述冷却循环泵ii、冷却塔并联于冷却水入口、冷却水出口上。
73.所述喷淋布水器与蒸发冷换热器21紧邻而设、间距足够小，所述蒸发冷换热器21与冷却水箱紧邻而设、间距足够小，以最大限度防止喷淋过程中飞水、漂水现象发生。
74.所述蒸发冷换热器21、空气源换热器22顶端均设有引风机。
75.在图2中，蒸发冷换热器21连接有内置式冷却系统。
76.所述内置式冷却系统包括冷却水箱、冷却循环泵i、通过管路与冷却循环泵i连通的喷淋布水器。
77.同样的，所述喷淋布水器与蒸发冷换热器21应紧邻而设、间距足够小，所述蒸发冷换热器21与冷却水箱应紧邻而设、间距足够小。
78.个别实施例中，冷却水入口、冷却水出口上还可并联设置有废(热)水源换热器和废(热)水源控制阀、太阳能集热换热器和太阳能控制阀、地(水)源换热器和地(水)源控制阀，以因地适时实现制冷/制热模式下多种现有冷、热源的多元化、优化利用。
79.参照图12，干燥模块，包括相串联的储液器31、干燥过滤器32、冷暖膨胀阀33；
80.所述储液器31具有一个连通至整流模块的节点i'，所述干燥过滤器32经冷暖膨胀阀33设有一个连通至整流模块的节点h'。
81.参照图13，使用侧模块，包括室内侧换热器41；
82.室内侧换热器41具有一个冷冻水入口、冷冻水出口；
83.室内侧换热器41还具有一个连通至冷媒泵推模块的节点b'、一个连通至整流模块的节点g'。
84.上述的节点a1与节点a1'、节点a2与节点a2'、节点b与节点b'、节点c与节点c'、节点d与节点d'、节点f与节点f'、节点g与节点g'、节点h与节点h'、节点i与节点i'之间对应连接。
85.本技术还涉及一种冷却分离型蒸发冷却式风冷多联机组，其包括上述任一实施例所述的冷媒泵推模块、整流模块、冷热源换热器模块、干燥模块、使用侧模块。
86.如图14所示，使用侧模块包括并联设置的多组室内侧换热器41。
87.下文将结合附图及机组不同工作模式对本技术的一种冷却分离型蒸发冷却式风冷热泵机组进行详细说明。
88.实施例1
89.风冷常规制冷模式；
90.冷媒循环系统：第一四通阀q1ob、ai端相通；第二四通阀q2ob、ai端相通；第六三通阀t6ao端相通；第三四通阀q3ao、bi端相通；
91.冷媒循环路径为：冷媒依次流经压缩机11喷汽口、第一四通阀q1的第一阀口o和第四阀口b、第二四通阀q2之第一阀口o和第四阀口b、空气源换热器22、第六三通阀t6之第二阀口a和第一阀口o、整流模块之第三四通阀q3之第一阀口o和第三阀口a、干燥模块之储液器31、干燥过滤器32、冷暖膨胀阀33、整流模块之第三四通阀q3之第四阀口b和第二阀口i、室内侧换热器41、第二四通阀q2之第三阀口a和第二阀口i，气液分离器、压缩机11吸气口完成一个循环。
92.水循环系统：
93.1)冷却系统：风机启动，空气源换热器22工作、喷淋器终止喷淋、冷却水关闭、喷淋泵关闭、蒸发冷换热器21终止工作。来自环境中较低温度空气在风机作用下掠过空气源换热器22表面，与流经换热器内部的冷媒蒸汽换热升温后在风机作用下排出机组。冷媒蒸汽经风冷换热器换热降温液化后入整流模块。
94.2)冷冻系统：来自室内的较高温度冷冻水在泵推作用下经冷冻水入口、室内侧换热器41入口、入室内侧换热器41，与流经此换热器内部的冷媒液体换热降温后经换热器出口、冷冻水出口、入室内供冷，液态冷媒汽化吸热升温后回压缩机11，继续下一流程。低温冷冻水与室内空气换热升温后回流至室内侧换热器41，完成一个供冷循环。
95.实施例2
96.蒸发冷制冷模式；
97.冷媒循环系统：第一四通阀q1oa、bi端相通；第二四通阀q2ob、ai端相通；第六三通阀t6bo端相通；第三四通阀q3ao、bi端相通。
98.冷媒循环路径：冷媒依次流经压缩机11喷汽口、第一四通阀q1之第一阀口o和第三阀口a、蒸发冷换热器21、第六三通阀t6之第三阀口b和第一阀口o，整流模块之第三四通阀q3之第一阀口o和第三阀口a、干燥模块之储液器31、干燥过滤器32、冷暖膨胀阀33、整流模块之第三四通阀q3之第四阀口b和第二阀口i、室内侧换热器41、第二四通阀q2之第三阀口a和第二阀口i，气液分离器、压缩机11吸气口完成一个循环。
99.水循环系统：
100.1)冷却系统：冷却水泵启动、喷淋泵启动、风机开启，喷淋器喷淋。空气源换热器22终止工作。
101.来自冷却塔的较低温度冷却水在冷却循环泵推作用下经喷淋器喷洒与蒸发冷换热器21表面，与流经换热器内部的冷媒蒸汽换热升温后部分汽化为水蒸气，在风机作用下排出，未被蒸发升温后的冷却水滴落于冷却水箱后经冷却水泵泵推到冷却塔中冷却，冷却
后较低温度冷却水经喷淋泵入机组喷淋器(布水器)进行一个冷却循环；冷媒被冷却液化后入整流模块继续循环。
102.2)冷冻系统：来自室内的较高温度冷冻水在泵推作用下经冷冻水入口、室内侧换热器41入口、入室内侧换热器41，与流经此换热器内部的冷媒液体换热降温后经换热器出口、冷冻水出口、入室内供冷，液态冷媒汽化吸热升温后回压缩机11，继续下一流程。低温冷冻水与室内空气换热升温后回流至室内侧换热器41，完成一个供冷循环。
103.实施例3
104.空气热源热泵常规制热模式；
105.冷媒循环系统：第一四通阀q1ob端、ai端相通；第二四通阀q2oa端、bi端相通；第三四通阀q3ia端、bo端相通；第六三通阀t6ao端相通。
106.冷媒循环路径：冷媒依次流经压缩机11喷汽口，第一四通阀q1的第一阀口o和第四阀口b、第二四通阀q2之第一阀口o和第三阀口a、室内侧换热器41、整流模块之第三四通阀q3的第二阀口i和第三阀口a、干燥模块之储液器31、干燥过滤器32、冷暖膨胀阀33、整流模块之第三四通阀q3之第四阀口b和第一阀口o、第六三通阀t6的第一阀口o和第二阀口a、第二四通阀q2之第四阀口b和第二阀口i、气液分离器、压缩机11吸气口完成一个循环。
107.冷冻冷却系统：
108.1)冷却系统：冷热源换热模块风机启动，空气源换热器22工作、喷淋器终止喷淋、冷却水泵关闭、喷淋泵关闭、蒸发冷换热器21终止工作。来自环境中较高温度空气在风机作用下掠过空气源换热器22表面，与流经换热器内部的冷媒液体换热降温后在风机作用下排出机组。冷媒液体经空气源换热器22与空气换热升温汽化后入整流模块。
109.2)冷冻系统：来自室内的较低温度冷冻水在泵推作用下经冷冻水入口、室内侧换热器41入口、入室内侧换热器41，与流经此换热器内部的冷媒液体换热升温后经换热器出口、冷冻水出口、入室内供热，汽态冷媒液化放热降温后入整流模块，继续下一流程。高温冷冻水与室内空气换热降温后回流至室内侧换热器41继续吸热，完成一个供热循环。
110.应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。