专利名称：小型变频风冷热泵冷热水机组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空调系统中使用的热泵机组，尤其涉及一种风冷热泵冷热水机组，它主要作为多室家庭、别墅及小型办公楼宇空调系统的冷热源使用。
目前，现有技术中使用的小型风冷热泵冷热水机组普遍采用定速压缩机、四通阀、风冷式盘管换热器、热力膨胀阀和板式换热器(或套管式换热器)。由于板式换热器(或套管式换热器)的内容积与风冷式盘管换热器的内容积相差极为悬殊，故为保证制热时制冷剂液体能有效存放，在系统中必须设置容积较大的高压贮液器和用于制冷剂流向转换的单向阀组(一般为4个)。这就导致了机组结构复杂化，运行可靠性降低，同时成本增加。另一方面，由于小型风冷热泵冷热水机组主要作为多室家庭、别墅及小型办公楼宇空调系统的冷热源使用，因此其机组性能必须满足以下两方面的要求a．负荷变化范围宽小型风冷热泵冷热水机组主要应用于家庭环境，空调系统各室内末端的同时使用系数偏低，所以大部分时间工作在小负荷状态；但当室内末端大部分或全部投入运行时，系统将以高负荷运行。b．极限工况运行制热运行时，要求在室外环境温度很低时仍能正常启动，并能保证在环境温度很低时，压缩机排气温度不至于超高而停机，出现间断供热现象；制冷运行时，要求制冷系统不能因环境温度超高而出现高压保护或压缩机排气温度超高而停机。而在现有技术中，由于采用的是定速压缩机，制冷系统根据出水温度的回差控制压缩机的启停，满足小负荷运行工况下，压缩机会出现频繁启停，不仅使系统能耗增加，影响室内环境的舒适性，而且还会严重影响压缩机的使用寿命；室内为高负荷期间，虽然压缩机连续运行向室内供冷或供热，但由于压缩机的容量限制，不可能实现室内快速制冷或制热效果。采用四通阀换向除霜，由于需从循环水中取热，水温下降较快，影响室内环境的舒适性；当除霜结束返回制热运行时，因风侧换热器从冷凝器直接转化为蒸发器，其内部压力较高，加之热力膨胀阀感温包和回气管的热惰性造成感温包所检测的压缩机回气管过热度很小(甚至会出现负过热度)，故热力膨胀阀在一定时间内难以打开，压缩机从水侧换热器中继续抽气，造成低压极低，压缩机壳体及排气管温度急剧升高，严重影响压缩机的使用寿命。
为了解决现有技术存在的不足和缺陷，本实用新型的目的和任务是提供一种小型变频风冷热泵冷热水机组，一方面使其结构简单，运行可靠，价格便宜，另一方面，能有效满足空调系统负荷变化范围宽以及极限运行工况的特点，提高室内环境的舒适性。
本实用新型是通过如下技术方案实现的它主要由压缩机、气液分离器、检测口、消音器、四通阀、风侧热交换器、节流装置、水侧热交换器、循环水泵、泄水阀及连接管等部件组成，其特征是在节流装置和水侧热交换器之间采用绝热长管道结构，所述节流装置采用电磁膨胀阀或双向热力膨胀阀。这样可有效地达到简化机组结构，提高运行可靠性，降低成本的目的。
在上述方案的基础上，为适应空调系统负荷变化范围宽及极限运行工况的特点，解决系统启停频繁问题，既能保证在启动后室内快速制冷或快速制热，也能满足大负荷时的供冷、供热要求，进一步提高室内的舒适度，将上述压缩机采用变频压缩机。
附
图1为现有技术中使用的小型风冷热泵冷热水机组的原理结构示意图。
附图2为本实用新型的原理结构示意图。
图中1为压缩机，2为气液分离器，3为检测口，4为消音器，5为四通阀，6为风侧热交换器，7为电子膨胀阀或双向热力膨胀阀，8为绝热长管道，9为水侧热交换器，10为循环水泵，11为泄水阀，12为感温包，13为单向阀，14为热力膨胀阀，15为高压储液器。
以下结合附图详细说明本实用新型的原理结构及最佳实施方式该小型变频风冷热泵冷热水机组主要由变频压缩机1，气液分离器2，检测口3，消音器4、四通阀5、风侧热交换器6、电子膨胀阀或双向热力膨胀阀7、绝热长管道8、水侧热交换器9、循环水泵10、泄水阀11及连接管等部件组成。在膨胀阀7和水侧热交换器9之间采用绝热长管道结构8来代替高压储液器15和单向阀组13(4只)，并采用电子膨胀阀或双向热力膨胀阀7代替热力膨胀阀。制冷时，经膨胀阀节流后的两相流进入绝热长管道8内，在绝热条件下(保温)流入水侧热交换器9，由于管道直径较大，不会出现较大的阻力；保证了气液两相制冷剂在长管道内顺利流动，不致于出现气体存留、蒸发器断续供液而导致的过热度波动和膨胀阀振荡发生。制热时，由于水侧热交换器的内容积很小，不可能存贮多余的高压液态制冷剂，此时被冷凝出的高压液体则存贮在长管道内，由于管道内流动的是液体，其阻力很小。采用此种结构，一方面简化了机组结构，(可节省1个高压贮液器、4个单向阀)，提高了运行可靠性，降低了成本，同时也减少了制冷剂的充灌量，有利于大气环境的保护。另一方面，由于电子膨胀阀是通过电信号传递过热度信号，能很好地将蒸发器过热度控制在目标过热度范围内，使蒸发器在不同蒸发温度、不同运行频率条件下均能发挥其能力；避免了热力膨胀阀温度滞后大，易出现过热度过大(特别是蒸发温度低的区域)或系统振荡现象的发生。由于蒸发器得到了充分应用，提高了空调系统的运行能效，从而实现了节能运行。
采用变频压缩机，既可减少小负荷时系统启停频繁问题；同时系统在高频运行时，能保证在启动后室内快速制冷或快速制热，也能满足大负荷时的供冷、供热要求；压缩机低频启动，降低了启动电流，减少对电网的冲击。当环境温度超高或超低时，可通过调节压缩机运行频率，控制排气温度、冷凝温度在安全的目标范围内。
为了进一步提高室内的舒适度，更大程度地降低压缩机的排气温度，上述电子膨胀阀一般采用急开型电子膨胀阀为好，可以利用急开型电子膨胀阀全开除霜。除霜时，将急开型电子膨胀阀处于全开位置，停止循环水泵10和风侧热交换器6的风扇，四通阀5不需换向，压缩机1的排气将流经水侧换热器9、绝热长管道8、电子膨胀阀7后进入风侧热交换器6内，将风侧热交换器外部的霜层融化，融霜后的气液两相流流回压缩机吸气口前的气液分离器2，被分离出的液体存留在气液分离器内。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果由于采用绝热长管道代替现有技术中的高压储液器和单向阀组，一方面有效简化了机组结构，(可节省1个高压贮液器、4个单向阀)，提高了运行可靠性，降低了成本；同时也减少了制冷剂的充灌量，有利于大气环境的保护。另一方面，采用了变频压缩机代替定频压缩机，既可减少小负荷时系统启停频繁问题；同时系统在高频运行时，能保证在启动后室内快速制冷或快速制热，也能满足大负荷时的供冷、供热要求，因而进一步提高了室内环境的舒适性。
权利要求1.一种小型变频风冷热泵冷热水机组，它主要由压缩机、气液分离器、消音器、四通阀、风侧热交换器、节流装置、水侧热交换器、循环水泵、泄水阀及连接管等部件组成，其特征是在节流装置与水侧热交换器之间采用绝热长管道结构，所述节流装置采用电磁膨胀阀或双向热力膨胀阀。
2.按照权利要求1所述的一种小型变频风冷热泵冷热水机组，其特征是所述压缩机采用变频压缩机。
专利摘要一种小型变频风冷热泵冷热水机组,可作为多室家庭、别墅及小型办公楼宇空调系统的冷热源使用。其特点是利用绝热长管道结构替代现有机组中的高压储液器和单向阀组,压缩机采用变频压缩机,其节流装置采用电磁膨胀阀或双向热力膨胀阀。本实用新型的优点是:既简化了机组结构,提高了运行可靠性,大幅度降低了成本,同时也减少了制冷剂的充灌量,有利于大气环境的保护。另外可有效提高室内环境的舒适性,保证空调系统的高效、节能运行。
文档编号F25B30/00GK2428737SQ0020934
公开日2001年5月2日 申请日期2000年4月14日 优先权日2000年4月14日
发明者石文星, 李先庭 申请人:清华大学