一种带冷回收功能的水源热泵机组及其控制方法与流程

本发明涉及一种水源热泵机组，尤其涉及一种带冷回收功能的水源热泵机组及其控制方法。

背景技术：

水源热泵机组广泛应用于有冷热需求的场所，前些年主要应用在采暖领域，在洗浴、热水行业应用较少。近年来，随着小型燃煤锅炉的自身污染问题，加上国家“煤改电”政策的推广，热泵机组得以大量应用在洗浴、热水领域。以往，洗浴行业的废水被作为污水排出，其中蕴含的热量被白白浪费；因此，近年来，在行业和设备厂家的推广下，污水源热泵在洗浴行业得到大量应用。

洗浴行业常年需求热水，在夏季，空调也是刚性需求。污水源热泵在吸收了污水中的热量，提供热水的同时，污水的温度被降低至10℃左右，非常适合空调系统的冷冻水，但是由于洗浴污水具有一定的腐蚀性，不能直接进入空调系统中。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种带冷回收功能的污水源热泵机组及其控制方法。

为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案予以实现：

一种带冷回收功能的水源热泵机组，包括通过管路依次连接的压缩机、冷凝器和膨胀阀，所述膨胀阀的出口分为两条支路，其中一条支路通过管路依次连接第一电磁阀和冷回收蒸发器，另一支路通过管路依次连接第二电磁阀和污水蒸发器，所述冷回收蒸发器和污水蒸发器分别通过管路与压缩机的吸气口连接，所述冷回收蒸发器的进水口与第一水泵的出水口连接，所述第一水泵的入水口接空调回水，所述空调回水被吸热降温后作为冷冻水提供给空调，所述污水蒸发器的进水口与第二水泵的出水口连接，所述第二水泵的入水口接污水，所述压缩机、第一电磁阀、第二电磁阀、第一水泵和第二水泵均与控制器电气连接。

进一步地，所述冷凝器与膨胀阀之间还通过管路依次连接第一截止阀和干燥过滤器。

进一步地，还包括油分离器，所述油分离器的排油口通过管路依次连接第二截止阀、油过滤器和第三电磁阀后与压缩机的回油口连接，所述第三电磁阀与控制器电气连接。

进一步地，所述压缩机为滚动转子式、涡旋式、活塞式、螺杆式压缩机的任一种。

进一步地，所述压缩机为单级压缩、双级压缩或三级以上的压缩机。

进一步地，所述冷回收蒸发器和污水蒸发器均为干式、满液式、降膜式、升膜式、虹吸式蒸发器的任一种。

进一步地，所述膨胀阀为热力膨胀阀或电子膨胀阀。

进一步地，所使用的制冷剂为氟利昂、氨或者自然工质的其中一种或者其中任意两种或三种的混合物。

进一步地，所述控制器为plc控制器。

一种水源热泵机组的控制方法，使用上述的带冷回收功能的水源热泵机组，由控制器根据预先设定的工况切换第一电磁阀和第二电磁阀的开启来形成制冷剂回路，在冷回收功能使用时，通过实时检测空调回水温度，判定空调侧负荷：

当空调回水温度达到设定值下限时，机组控制逻辑为：

(1)启动第二水泵，关闭第一电磁阀，同时第一水泵延时停止；

(2)检测到第二水泵水流信号后，开启第二电磁阀；

当空调回水温度达到设定值上限时，机组控制逻辑为：

(1)启动第一水泵，关闭第二电磁阀，同时第二水泵延时停止；

(2)检测到第一水泵水流信号后，开启第一电磁阀。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、冷回收蒸发器吸收空调回水的热量，降温后的空调回水作为冷冻水供给空调冷冻水系统，实现夏季冷回收的功能；

2、冷回收采用专用换热器，防止污水进入空调水系统造成腐蚀；

3、综合能效远高于普通热泵机组；

4、能自动切换冷回收和污水源提取热量功能，无需人工，实现无人值守；

5、两个蒸发器制冷剂出口通过独立的回气管回到压缩机吸气总管上，防止其中一个蒸发器回气中夹带的冷冻油流入另一个蒸发器中，造成压缩机缺油故障。

因此本发明在春季、秋季和冬季，提取洗浴污水的热量用于制备热水；在夏季，既可用于制备热水，又可提取空调回水中的热量，降温后的空调回水作为冷冻水供给空调，实现冷回收功能。本发明具有夏季综合能效比高的优点，可大幅减少夏季空调主机的运行时间，节约能源和运行费用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1、压缩机；2、油分离器；3、冷凝器；4、第一截止阀；5、干燥过滤器；6、膨胀阀；7、第一电磁阀；8、冷回收蒸发器；9、第二电磁阀；10、污水蒸发器；11、第二截止阀；12、油过滤器；13、第三电磁阀；14、第一水泵；15、第二水泵；16、控制器。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步的说明：

如图1所示，本发明所述的带冷回收功能的水源热泵机组，包括通过管路依次连接的压缩机1、冷凝器3和膨胀阀6，膨胀阀6的出口分为两条支路，其中一条支路通过管路依次连接第一电磁阀7和冷回收蒸发器8，另一支路通过管路依次连接第二电磁阀9和污水蒸发器10，冷回收蒸发器8和污水蒸发器10分别通过管路与压缩机1的吸气口连接，冷回收蒸发器8的进水口与第一水泵14的出水口连接，第一水泵14的入水口接空调回水，空调回水被吸热降温后作为冷冻水提供给空调，污水蒸发器10的进水口与第二水泵15的出水口连接，第二水泵15的入水口接污水，压缩机1、第一电磁阀7、第二电磁阀9、第一水泵14和第二水泵15均与控制器16电气连接。

冷凝器3与膨胀阀6之间还通过管路依次连接第一截止阀4和干燥过滤器5，起到干燥和过滤的作用。

本发明还包括油分离器2，油分离器2的排油口通过管路依次连接第二截止阀11、油过滤器12和第三电磁阀13后与压缩机1的回油口连接，第三电磁阀13与控制器16电气连接，可有效减少制冷剂循环系统中的冷冻油含量。

压缩机1为滚动转子式、涡旋式、活塞式、螺杆式压缩机1的任一种。压缩机1为单级压缩、双级压缩或三级以上的压缩机1。冷回收蒸发器8和污水蒸发器10均为干式、满液式、降膜式、升膜式、虹吸式蒸发器的任一种。膨胀阀6为热力膨胀阀或电子膨胀阀。所使用的制冷剂为氟利昂、氨或者自然工质的其中一种或者其中任意两种或三种的混合物。控制器16优选为plc控制器

本发明所述的带冷回收功能的水源热泵机组的工作原理是：

低温低压的制冷剂气体在压缩机1内被压缩为高温高压的蒸气，从压缩机1排出后进入油分离器2，经油气分离后，高温高压的制冷剂蒸气进入冷凝器3，在冷凝器3中被冷却凝结为高压液体，通过第一截止阀4、干燥过滤器5和膨胀阀6后，分为两条支路，一条为冷回收蒸发器支路，另一条为污水蒸发器支路，两支路蒸发器出气通过独立的回气立管与压缩机吸气口连接。

机组具有两种模式：常规模式和冷回收模式。在夏季有空调需求的情况下，启动冷回收模式，启动冷回收模式后，plc控制器16控制第一水泵14启动，并通过实时监测冷回收蒸发器8的空调回水温度，进行冷回收蒸发器8和污水蒸发器10的相互切换。

本发明所述的水源热泵机组的控制方法，使用上述的带冷回收功能的水源热泵机组，由控制器16根据预先设定的工况切换第一电磁阀7和第二电磁阀9的开启来形成制冷剂回路，在冷回收功能使用时，通过实时检测空调回水温度，判定空调侧负荷：

当空调回水温度达到设定值下限时，机组控制逻辑为：

(1)启动第二水泵15，关闭第一电磁阀7，同时第一水泵14延时停止；

(2)检测到第二水泵15水流信号后，开启第二电磁阀9；

当空调回水温度达到设定值上限时，机组控制逻辑为：

(1)启动第一水泵14，关闭第二电磁阀9，同时第二水泵15延时停止；

(2)检测到第一水泵14水流信号后，开启第一电磁阀7。

当运行冷回收蒸发器8时，制冷剂经膨胀阀6节流成低温低压液态制冷剂，低温低压的制冷剂经第一电磁阀7进入冷回收蒸发器8中吸收空调回水热量并气化成低压蒸气，经冷回收蒸发器回气管路回到压缩机1，完成一个制冷循环，冷回收蒸发器8里的制冷剂吸收空调回水的热量，约12度的空调回水被吸热后温度降低到大约7度，作为冷冻水供给空调冷冻水系统，实现冷回收功能。此时，第二电磁阀9处于关闭状态，制冷剂不能进入污水蒸发器10中。

当运行污水蒸发器10时，制冷剂经膨胀阀6节流成低温低压液态制冷剂，低温低压的制冷剂经第二电磁阀9进入污水蒸发器10中吸收污水回水热量并气化成低压蒸气，经污水蒸发器回气管路回到压缩机，同样完成一个制冷循环。此时，第一电磁阀7处于关闭状态，制冷剂不能进入冷回收蒸发器8中。

机组控制程序，根据冷回收蒸发器8的空调回水温度，自动切换冷回收蒸发器8和污水蒸发器10的投入运行，完成冷回收功能的实现。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变和变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。