单节流前置水换热器冷暖热水三用机的制作方法

本发明涉及空调/热泵供暖热水系统技术领域。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，在满足室内供暖、空调和提供热水需求同时，也要求尽可能节能和低碳环保，多功能热泵热水机组是最适合的设备，也是当前最热门的研究课题，也有许多的专利，包括本申请人也申请和被授权了许多多功能热水热泵的专利，但是由于制冷剂是多回路系统，厂家在生产过程还是遇到困难。而目前的冷暖水风机，制冷剂循环于空气换热器和水冷换热器之间，通过一个四通阀切换制冷剂循环方向，可以实现制作供暖热水和空调冷水的两个功能，但是无法实现在夏天制冷空调时制洗浴热水的功能，不能利用制冷时排放到空环境气中的废热制热水。

技术实现要素：

为了克服现有多功能供暖空调热水热泵制冷剂回路复杂的缺点，保留现有冷水空调机结构简单和制冷剂在单一回路循环的优点，弥补其不能组织制冷空调同时制洗浴热水的不足，更好地发挥热泵的节能作用，本发明提出一种单节流前置水换热器冷暖热水三用机，通过改进冷水空调机的制冷剂循环系统，能够执行冬季制供暖热气，夏季制空调冷气的同时制洗浴热水，单独制空调冷气，一年四季单独制洗浴热水的四种运行模态，从而实现供暖、空调和制洗浴热水的三用目的。本发明制冷剂回路简单，技术易于实现，节能效果好。

本发明的前置水换热器冷暖热水三用机的技术方案

本发明的单节流前置水换热器冷暖热水三用机，包括：压缩机，四通阀，室内、室外风换热器，节流器，低压气液分离器，室内、室外风换热器配置的室内、室外风机，水换热器和储热水箱；所述的四通阀有四个接口，四通阀的进气口单独置于四通阀体的一侧，四通阀体的另一侧布置有三个接口：左接口、中接口和右接口；四通阀处在制冷剂做热泵循环时，四通阀体的进气口与左接口连通，中接口与右接口连通；四通阀处在制冷剂做制冷循环时，四通阀体的进气口与右接口连通，中接口与左接口连通；在室内、室外风换热器靠近节流器的制冷剂管路上布置有第一、二温度传感器；在压缩机排气、进气管路上布置有压力传感器；所述的水换热器是制冷剂与水换热的板式或是筒管式换热器；

其特征在于：所述的单节流前置水换热器冷暖热水三用机的制冷剂回路，还增加一个高压气液分离器和四个单向阀第一、二、三、四单向阀；所述的高压气液分离器是一个圆筒罐或下小上大倒喇叭状筒罐，罐体有四个接口：顶部的出气接口、中部的进液或气接口、底部的出液接口和顶部用导管插入接近灌底的进液接口；所述的节流器是可自动调节节流度的热力膨胀阀或电子膨胀阀；所述制冷剂回路的构成和连接方式是：压缩机的排气口与水换热器的制冷剂通路进气口连接，水换热器的制冷剂通路出口与高压气液分离器的进液或气接口连接；高压气液分离器顶部的出气接口和底部的出液接口，分别与四通阀的进气口和节流器的进口连接；节流器的出口与第一、二单向阀的进口连接；第一、二单向阀的出口，分别与室内、室外风换热器的左端液体进出接口连接，还分别与第三、四单向阀的进口连接；第三、四单向阀的出口，共与高压气液分离器的进液接口连接；室内、室外风换热器的右端气体进出接口，分别与四通阀的左、右接口连接；四通阀的中接口与低压气液分离器的进口连接；低压气液分离器的出口与压缩机的进口连接；所连成的回路插接有制冷剂进液阀，回路充注有制冷剂；

所述的单节流前置水换热器冷暖热水三用机，其特征在于：室内、室外风换热器是翅片盘管换热器；室内、室外风换热器的右端气体进出接口位置高于左端液体进出接口位置；安装时，室内、室外风换热器的左端液体进出接口位置高压气液分离器的进液口位置；

所述的单节流前置水换热器冷暖热水三用机，其特征在于：所述的水换热器的水通路进、出接口分别与储热水箱的循环水出口、进口连接成循环水回路，水换热器的循环进水连接管路上安装有循环水泵；所述的储热水箱的循环水出口、接口在储热水箱的底下部、中部，储热水箱的顶上部还设有热水出口，留与用户的热水管连接的出热水管接头上安装有热水出水阀；自来水的进水管接头插接在循环进水连接管路上，安装有进水阀和进水单向阀，留与自来水管连接；储热水箱及循环水回路灌满水；在储热水箱上部布置有热水温度传感器；

所述的单节流前置水换热器冷暖热水三用机，其特征在于：通过四通阀的切换和循环水泵的开、停，就能获得四种功能的运行方式：制热水、制冷气兼制热水、制热气和制冷气；

制热水方式的制冷剂流程是：压缩机→水换热器→高压气液分离器→节流器→第二单向阀→室外风换热器→四通阀的右接口到中接口→低压气液分离器→压缩机；其控制是压缩机和室外风机运转，室内风机停，四通阀处在热泵循环状态，循环水泵运转；制冷剂在水换热器放热冷凝制热水，在室内风换热器无热交换，在室外风换热器吸热蒸发；

制冷气兼制热水方式的制冷剂流程是：压缩机→水换热器→高压气液分离器→节流器→第一单向阀→室内风换热器→四通阀的左接口到中接口→低压气液分离器→压缩机，其控制是压缩机和室内风机运转，室外风机停，四通阀处在制冷循环状态，循环水泵运转；制冷剂在水换热器放热冷凝制热水，在室外风换热器无热交换，在室内风换热器吸热制冷气；

制热气方式的制冷剂流程是：压缩机→水换热器→高压气液分离器→四通阀的进气口到左接口→室内风换热器→第三单向阀→高压气液分离器→节流器→第二单向阀→室外风换热器→四通阀的右接口到中接口→低压气液分离器→压缩机；其控制是压缩机、室内和室外风机运转，四通阀处在热泵循环状态，循环水泵关停；制冷剂在水换热器无热交换，在室外风换热器吸热蒸发，在室内风换热器放热制热气；

制冷气方式的制冷剂流程是：压缩机→水换热器→高压气液分离器→四通阀的进气口到右接口→室外风换热器→第四单向阀→高压气液分离器→节流器→第一单向阀→室内风换热器→四通阀的左接口到中接口→低压气液分离器→压缩机，其控制是压缩机、室内和室外风机运转，四通阀处在制冷循环状态，循环水泵关停；制冷剂在水换热器无热交换，在室外风换热器放热冷凝，在室内风换热器吸热制冷气；

所述的单节流前置水换热器冷暖热水三用机，其特征是：所述的水换热器的水通路进、出接口分别与储热水箱的循环水出口、进口连接成循环水回路上或还安装有水路电磁阀，在执行四种功能运行方式时水路电磁阀的控制方式与循环水泵的控制方式相同。

本发明的创新点主要有：

1、所述的单节流前置水换热器冷暖热水三用机，在一般冷暖空调机的制冷剂回路基础上，在压缩机排气口与四通阀进气口之间增添了一个水换热器，又利用高压气液分离器把经过水换热器的制冷剂进行气液分离，以及让液体制冷剂直接去节流，让气体制冷剂再通过风换热器冷凝后的液体再去节流的设计，对整个系统来说，能组织四种功能运行模态，而控制系统非常简单，无论四通阀处在何种状态，只要开动循环水泵就可以制热水，停止循环水泵就可以回归冷暖空调器的功能。

2、所述的单节流前置水换热器冷暖热水三用机的由一个节流件与四个单向阀，组成了对四个运行模态：制热水、制冷气兼制热水、制热气和制冷气，根据需求区别调节节流的特点；

3、由于节流器在液体流过时已经有很大的压力损失，所以在同样压力差时节流器对气体就是阻断作用，这就在循环水泵停止，水换热器没有水流通过时，迫使压缩机的排气必须流到室内风换热器或室外风换热器去，由于室内风机或室外风机运转，制冷剂放热凝结成液体，液体密度比气体大，气体凝结过程就不断抽吸高压气液分离器的制冷剂气体，凝结的液体制冷剂，在室内、室外风换热器的左端液体进出接口到高压气液分离器的进液口之间的管路上液体产生的压力大于室内、室外风换热器的右端气体进出接口到高压气液分离器的出气口之间的管路上气体产生的压力，所以凝结的制冷剂液体会再流入高压气液分离器，并从其底部的出液口，通过节流器降压后，流到室外风换热器或室内风换热器，再吸热蒸发，再流回压缩机；用这种原理设计的三用机，制冷剂回路的控制阀门非常少，大大提高了运行可靠性。

3、所述高压气液分离器的出气口与四通阀进气接口连接，无论水换热器是否换热制热水，流入高压气液分离器的制冷剂是液体或气体，都能保证四通阀处在气体回路中工作，避免了四通阀在通过液体时，因为四通阀的微小泄漏，把高压液体直接渗漏到低压气回路去，就会大大降低系统的效率。

4、所述的单节流前置水换热器冷暖热水三用机，在不同模态运行中，特别是制热水模态时，不会产生制冷剂液体停留在某风冷换热器而使运行回路出现缺制冷剂量的现象；因为本发明的结构，在制热水工况时，高压的内风换热器或室外风换热器的盘管主要是气体充满，其原来的液体会逐渐参与循环，补充给水换热器的盘管内需求的液体，这是很巧妙的设计，即此结构的热泵制冷剂制冷剂量便于优化，运行时制冷剂量不变，运行稳定。

5、本发明机组除霜利用储热水箱热水的热量，除霜热量充足，因此能够在短时间内除霜彻底，能够保证单节流前置水换热器冷暖热水三用机冬季正常运行。

综上所述，本发明的单节流前置水换热器冷暖热水三用机的先进性、创新性和实用性明显。

附图说明

图1是本发明的单节流前置水换热器冷暖热水三用机实施例1的基本结构示意图和制热水模态原理说明图。

图2是本发明的实施例1的制冷气兼制热水模态说明图。

图3是本发明的实施例1的制热气模态说明图。

图4是本发明的实施例2的制冷气模态说明图，水循环回路中添加有水路电磁阀。

图5是本发明的实施例1的除霜模态说明图。

具体实施方式：

下面结合实施例及其附图，进一步说明本发明，但本发明并不仅限于此。

实施例1

如图1、2、3和5所示，为本发明的单节流前置水换热器冷暖热水三用机实施例1的基本结构，包括压缩机1，水换热器2，高压气液分离器3，四通阀4，节流器6和第一、二、三、四单向阀d1、d2、d3、d4，室内风换热器5和室内风机5a，室外风换热器7和室外风机7a，低压气液分离器8，储热水箱9和循环水泵10；温度探头t1、t2、t3和压力探头p1、p2；所述的高压气液分离器3是一个圆筒罐，设有顶部的出气接口、中部的进液或气接口、底部的出液接口和顶部用导管插入接近灌底的进液接口；实施例1的单节流前置水换热器冷暖热水三用机的制冷剂回路构成和连接方式是：压缩机1的排气口与水换热器2的制冷剂通路进气口连接，水换热器2的制冷剂通路出口与高压气液分离器3的进液或气接口连接；高压气液分离器顶部的出气接口与四通阀的进气口连接，底部的出液接口与节流器的进口连接；节流器6的出口与第一、二单向阀d1、d2的进口连接；第一、二单向阀的出口，分别与室内、室外风换热器5、7的左端液体进出接口连接，还分别与第三、四单向阀d3、d4的进口连接；第三、四单向阀的出口，共与高压气液分离器的进液接口连接；室内、室外风换热器的右端气体进出接口，分别与四通阀的左、右接口连接；四通阀的中接口与低压气液分离器8的进口连接；低压气液分离器的出口与压缩机的进口连接；所连成的回路插接有制冷剂进液阀gf，回路充注有制冷剂r22或r134a。

所述的单节流前置水换热器冷暖热水三用机，有三部件：室外机、室内机和储热水箱；室外机安装有压缩机1，水换热器2，高压气液分离器3，四通阀4，节流器6和第一、二、三、四单向阀d1、d2、d3、d4，室外风换热器7和室外风机7a，低压气液分离器8；室内机主要有室内风换热器5和室内风机5a；室内、室外风换热器是翅片盘管换热器，它们的安装位置需要保证右端气体进出接口位置高于左端液体进出接口，左端液体进出接口位置高压气液分离器的进液口位置。室外机与室内机的用铜管连接制冷剂回路。

所述的储热水箱9的循环水出口、进口在储热水箱的底下部、中部；所述的水换热器2的水通路进、出接口分别与储热水箱9的循环水出口、进口连接成循环水回路，水换热器的循环进水连接管路上安装有循环水泵10，或还安装有水路电磁阀；储热水箱的顶上部还设有热水出口，留与用户的热水管连接的出热水管接头安装有热水出水阀f2；自来水的进水管接头插接在循环进水连接管路上，安装有进水阀f1和进水单向阀s1，留与自来水管连接；储热水箱及水循环回路灌满水；在储热水箱上部布置有温度传感器t3。

所述的单节流前置水换热器冷暖热水三用机，通过四通阀的切换和循环水泵的开、停，就能获得四种功能的运行方式：制热水、制冷气兼制热水、制热气和制冷气；

如附图1所示，制热水方式的制冷剂流程是：压缩机→水换热器→高压气液分离器→节流器→第二单向阀→室外风换热器→四通阀的右接口到中接口→低压气液分离器→压缩机；其控制是压缩机和室外风机运转，室内风机停，四通阀处在热泵循环状态，循环水泵运转；制冷剂在水换热器放热冷凝制热水，在室内风换热器无热交换，在室外风换热器吸热蒸发；

如附图2所示，制冷气兼制热水方式的制冷剂流程是：压缩机→水换热器→高压气液分离器→节流器→第一单向阀→室内风换热器→四通阀的左接口到中接口→低压气液分离器→压缩机，其控制是压缩机和室内风机运转，室外风机停，四通阀处在制冷循环状态，循环水泵运转；制冷剂在水换热器放热冷凝制热水，在室外风换热器无热交换，在室内风换热器吸热制冷气；

如附图3所示，制热气方式的制冷剂流程是：压缩机→水换热器→高压气液分离器→四通阀的进气口到左接口→室内风换热器→第三单向阀→高压气液分离器→节流器→第二单向阀→室外风换热器→四通阀的右接口到中接口→低压气液分离器→压缩机；其控制是压缩机、室内和室外风机运转，四通阀处在热泵循环状态，循环水泵关停；制冷剂在水换热器无热交换，在室外风换热器吸热蒸发，在室内风换热器放热制热气；

实施例2，参见附图4

本发明的单节流前置水换热器冷暖热水三用机实施例2的制冷剂回路基本结构和连接方式与实施例1的完全相同，与实施例1的区别仅仅在于，其水换热器与储热水箱连接的循环水回路中增添一个水路电磁阀11，参见附图4。附图4为实施例2的结构示意图和执行制冷气方式的制冷剂流程图，其制冷气方式的制冷剂流程是：压缩机→水换热器→高压气液分离器→四通阀的进气口到右接口→室外风换热器→第四单向阀→高压气液分离器→节流器→第一单向阀→室内风换热器→四通阀的左接口到中接口→低压气液分离器→压缩机，其控制是压缩机、室内和室外风机运转，四通阀处在制冷循环状态，循环水泵关停，水路电磁阀关；制冷剂在水换热器无热交换，在室外风换热器放热冷凝，在室内风换热器吸热制冷气；在实施例2执行其它功能方式时，水路电磁阀的控制方式与循环水泵的控制方式相同。

如附图5所示，实施例1的除霜模态说明图，除霜时制冷剂流程与制冷气兼制热水的制冷剂流程相同，只是室内和室外风机都停止运转，而循环水泵开启，制冷剂从压缩机获得压缩功转来的热量和在水换热器吸收热水的热量，在室外风换热器放出热量，化霜除霜。