专利名称：水源采暖、空调、热水三用机的制作方法
技术领域：
水源采暖、空调、热水三用机
(一) 技术领域 本发明涉及一种水源采暖、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_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 -15'C环境，实现热泵严寒制热；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。
由于是空气源三用机，从而无法以水为热源来实现采暖、空调、 热水三用目的。
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水源采暖、空调、 热水三用机。
本发明采用的技术方案，即水源采暖、空调、热水三用机如附图1 所示，其中l-压縮机；2-高压开关；3-四通换向阀；4-水源蒸发/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；
520-过滤器；21-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-水泵；28-电磁阀。
按照附图1所示的水源采暖、空调、热水三用机其由压縮机l、
高压开关2、四通换向阀3、水源蒸发/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S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，组成水-水热泵回路;
辅助冷凝器22冷媒侧通过止回阀5及三通与水源蒸发/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。
水源蒸发/冷凝器4附设其驱动水泵27。
热水箱16的热水引出口设置电磁阀28，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、辅助冷凝器22和水源蒸发/冷凝器4，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、 水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、水源蒸发/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，构成水一水 热泵循环；以把水源蒸发/冷凝器4中采集的低位水源热能泵至蒸发/ 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、 制冷一空调循环压縮机1启动，以驱动冷媒流经高压开关2、 四通换向阀3、三通、水源蒸发/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IO、低压开关ll、压縮机l，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水源蒸发/冷凝器4 中，通过其水泵27驱动向环境水源释放。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
7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、 水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、水源蒸发/冷凝器4、三通、 四通换向阀3、气液分离器IO、低压开关ll、压縮机l，构成水一水 热泵循环；以把水源蒸发/冷凝器4中采集的低位水源热能泵至蒸发/ 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/热泵一空调+热水循环压缩机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ll、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闳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/热泵一空调+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和水源蒸发/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+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并联的辅助冷 凝器22和水源蒸发/冷凝器4中，以同时向循环热水和环境水源释放。 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;水泵 27预先启动，驱动环境水源流经水源蒸发/冷凝器4，以把其内的高位 冷凝放热输送给环境水源。
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，水源蒸发/冷凝器4的水泵27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；
93、 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，水源蒸发/冷凝器4的水泵27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；可在水源蒸发/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和水源蒸发/冷凝器4的水泵27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和水源蒸发/冷凝器4同时使用的前提下，实现空 调+热水功能。
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阔控制，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阀，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 对于高温热水工况使用时，大幅降低压縮机功耗具有重要意义。
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
本发明提出的水源采暖、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所示的水源采暖、空调、热水三用机， 其由电功率4. 0kW的全封闭涡旋式压縮机1通过直径20腿铜管顺次连 接相同直径接口的高压开关2、四通换向阀3、换热面积1.5m2的铜钎 焊板式水源蒸发/冷凝器4中R22的直径20ram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、四通换向阔3、气液分离器IO、低压开关ll、 压缩机1，组成水-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10mm出口铜管通过相同直径接口的止回阀5及 三通与水源蒸发/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24mm钢管连接电动三通球阀12、流量2mVh、 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. 2咖不锈钢板制成/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15mm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。水源蒸发/冷凝器4 附设其流量2m7h、扬程14础20、电功率260W的驱动水泵27。热水箱 16的直径15mm热水引出口设置直径15mm、不锈钢电磁阀28，并由直 径15mm补水、定压支路上设置的直径15mm低压开关ll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。本发明实施例在环境水源温度15匸的条件下，循环供水温度45'C 时，可实现采暖/热水制热功率22. 25kW，热泵供热系数5. 0，总输入 电功率4.45kW，距离机组lm处运行噪音59dB，运行重量100kg;在空 调循环供水温度7°C、热水循环供水温度45。C时，可实现空调制冷功 率12. OkW、热水制热功率15. 5kW，空调+热水联供系数6.21，总输入 电功率4. 43kW。
权利要求1、一种水源采暖、空调、热水三用机，其由压缩机(1)；高压开关(2)；四通换向阀(3)；水源蒸发/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)；水泵(27)；电磁阀(28)组成，其特征在于压缩机(1)、高压开关(2)、四通换向阀(3)、水源蒸发/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)，组成水-水热泵回路；辅助冷凝器(22)冷媒侧通过止回阀(5)及三通与水源蒸发/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所述的水源采暖、空调、热水三用机，其特征 在于水源蒸发/冷凝器(4)附设其驱动水泵(27)。
3、 按照权利要求1所述的水源采暖、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(28)，并由补水、定压 支路上设置的低压开关(11)控制。
4、 按照权利要求1所述的水源采暖、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)。
5、 按照权利要求1所述的水源采暖、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)。
6、 按照权利要求1所述的水源采暖、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。
7、 按照权利要求1所述的水源采暖、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)。
8、 按照权利要求1所述的水源采暖、空调、热水三用机，其特征 在于蒸发/冷凝器(8)、辅助冷凝器(22)和水源蒸发/冷凝器(4) 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。
专利摘要一种水源采暖、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F24H4/02GK201429274SQ200920186100
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