制热水和空气温度调节一体化装置的制作方法

本实用新型涉及热泵技术领域，特别涉及一种制热水和空气温度调节一体化装置。

背景技术：

目前制热水和空气温度调节一体化装置的使用并不是特别广泛，对于同时需要热水供应和提供冷风、热风的用户来说，现有技术中的装置为电热水器，其主要问题是耗电量大，另外随着季节交替，如需调节温度通常需要另配备一台空调，这使得能耗继续加大。另外，现有技术中的制热水和空气温度调节一体化装置则往往因为管路复杂、电磁阀较多、工作状态不停切换、热泵长时间运行而导致机组出现故障。现有技术中的调节空气温度和制热水的装置在工作过程中不能通过换向阀的切换实现制热水兼对空气制冷、单独制热水、单独对空气制冷、单独对空气制热的功能。

因此，有必要对现有技术中制热水和空气温度调节一体化装置进行改进以解决上述技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种制热水和空气温度调节一体化装置，通过换向阀之间连接关系的切换有效分配制冷剂，提高系统运行效率，延长热泵热水器使用寿命。具体而言通过以下技术方案实现：

本实用新型的制热水和空气温度调节一体化装置，包括水箱、用于压缩制冷剂的压缩装置1、气液分离器、换热装置和用于功能切换的开关装置，所述换热装置包括对制冷剂和水进行换热的水换热器、位于室外的室外换热器和位于室内的室内换热器，所述开关装置包括设置有A₁、A₂、A₃、A₄四个接口的四通换向组件Ⅰ和设置有B₁、B₂、B₃、B₄四个接口的四通换向组件Ⅱ；

所述A₁接口与压缩装置排气口连接，所述A₂接口与水换热器的制冷剂接口Ⅰ连接，所述A₄接口与水换热器的制冷剂接口Ⅱ连接，所述B₁接口分别与水换热器的制冷剂接口Ⅱ、A₄接口连接，所述B₂接口与室外换热器接口Ⅰ连接，所述B₄接口与室内换热器接口Ⅰ连接，所述A₃接口、B₃接口分别与气液分离器的进口连接，所述压缩装置的吸气口与气液分离器出口连接，所述室外换热器接口Ⅱ与室内换热器接口Ⅱ之间连接；

所述水换热器的制冷剂接口与A₂接口之间设置有开关Ⅰ，所述水换热器的制冷剂接口Ⅱ与A₄接口之间设置有开关Ⅱ，所述水换热器的水接口与水箱的出口连接。

进一步，所述四通换向组件Ⅰ和四通换向组件Ⅱ均采用四通换向阀。

进一步，所述开关Ⅰ和开关Ⅱ均采用从四通换向组件Ⅰ2流向水换热器6的单向阀。

进一步，所述室外换热器的接口依次连接干燥过滤器Ⅰ、双向节流部件、干燥过滤器Ⅱ和双向储液器，所述双向储液器的接口与室内换热器接口Ⅱ连接。

进一步，所述双向储液器与气液分离器的进口之间设置有回气管，所述回气管上设置有开关Ⅲ。

进一步，所述开关Ⅲ采用电磁阀。

进一步，所述回气管上还设置有用于调节回气流量的调节阀。

进一步，所述室外换热器和室内换热器内设置有用于调节风量的调速装置。

进一步，所述水箱的底部设置有排污口，所述水箱内还设置有用于保温的保温层。

本实用新型的有益效果：本实用新型的制热水和空气温度调节一体化装置，通过四通换向组件接口的走向和电磁阀的通断，可以实现制热水兼对空气制冷、单独制热水、单独对空气制冷、单独对空气制热四种功能；该热泵热水器功能全，管路构造简单，开关少，成本低，无主电磁阀，各个阀门之间切换使制冷剂分配均匀，使用寿命长，运行效率高。本实用新型的其他有益效果将在下文具体实施例中进行进一步说明。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1处于制热水兼对空气制冷状态图；

图3为图1处于制热水的状态图；

图4为图1处于对空气制冷的状态图；

图5为图1处于对空气制热的状态图。

图中：1、压缩机 2、四通换向组件Ⅰ 3、四通换向组件Ⅱ 4、开关Ⅰ 5、开关Ⅱ 6、水换热器 7、室外换热器 8、干燥过滤器Ⅰ 9、干燥过滤器Ⅱ 10、双向节流阀 11、双向储液器 12、室内换热器 13、电磁阀 14、气液分离器 15、水箱。

具体实施方式

如图所示：本实施例中的制热水和空气温度调节一体化装置，包括水箱15、用于压缩制冷剂的压缩装置1、气液分离器14、换热装置和用于功能切换的开关装置，所述换热装置包括对制冷剂和水进行换热的水换热器6、位于室外的室外换热器7和位于室内的室内换热器12，所述开关装置包括设置有A₁、A₂、A₃、A₄四个接口的四通换向组件Ⅰ2和设置有B₁、B₂、B₃、B₄四个接口的四通换向组件Ⅱ3；

所述A₁接口与压缩装置1排气口连接，所述A₂接口与水换热器6的制冷剂接口Ⅰ连接，所述A₄接口与水换热器6的制冷剂接口Ⅱ连接，所述B₁接口分别与水换热器6的制冷剂接口Ⅱ、A₄接口连接，所述B₂接口与室外换热器7接口Ⅰ连接，所述B₄接口与室内换热器12接口Ⅰ连接，所述A₃接口、B₃接口分别与气液分离器14的进口连接，所述压缩装置1的吸气口与气液分离器14出口连接，所述室外换热器7接口Ⅱ与室内换热器12接口Ⅱ之间连接；

所述水换热器6的制冷剂接口与A₂接口之间设置有开关Ⅰ4，所述水换热器6的制冷剂接口Ⅱ与A₄接口之间设置有开关Ⅱ5，所述水换热器6的水接口与水箱15的出口连接。

水换热器6的制冷剂接口与A2接口之间设置有开关Ⅰ4，所述水换热器6的制冷剂接口Ⅱ与A4接口之间设置有开关Ⅱ5，这样设置在于制冷剂不会回流，且该热泵热水器各个功能切换时促使水换热器6、位于室外的室外换热器7和位于室内的室内换热器12中的制冷剂分配均匀，促使系统高效运行，实现制热水兼对空气制冷、单独制热水、单独对空气制冷、单独对空气制热的功能。设置换热装置在于提高能源的利用率，提升换热效果，使用户成本降低。所述水换热器可以采用套管换热器、板式换热器或者螺旋管式换热器。设置水换热器对于该装置在制热水兼对空气制冷、制热水时与水进行换热，释放热量，使水温升高，被冷凝后的制冷剂变为高压中温液态。

该实用新型装置在制热水兼对空气制冷状态下通过A₃接口与A₄接口连通，B₃接口与B₄接口连通，电磁阀13打开，制冷剂与水进行换热，释放热量获得高压中温液态制冷剂，使制冷剂通过管路进入到室外换热器中，此时室外换热器的风机不运转，但在单独制热水、单独对空气制冷和单独对空气制热时室外换热器的风机则处于运转状态。

该实用新型装置用于制热水状态下通过A₃接口与A₄接口连通，B₂接口与B₃接口连通，电磁阀13关闭，制冷剂与水进行换热，释放热量获得高压中温液态制冷剂，使制冷剂通过管路进入到室内换热器中，此时室内换热器内的风机不运转，但在该实用新型装置用于制热水兼对空气制冷、单独对空气制冷、单独对空气制热时室内换热器的风机运转。

所述压缩装置可以采用转子压缩机、涡旋压缩机、活塞压缩机等。由于液体的压缩比很小，若液体被吸进压缩机，容易损坏压缩机阀片甚至压缩机的动力部件，设置气液分离器可以保证液体不能轻易进入压缩机，而是被存储起来，起到保护压缩机的作用。

本实施例中，所述四通换向组件Ⅰ2与四通换向组件Ⅱ3均采用四通换向阀。四通换向阀也可以采用四通以及在另外三个接口处分别设置开关代替，采用四通换向阀的好处在于操作简单，方便快捷。

本实施例中，所述开关Ⅰ4和开关Ⅱ5均采用从四通换向组件Ⅰ2流向水换热器6的单向阀。采用电磁阀或者手动阀代替单向阀，根据实现功能的不同进行打开或关闭也可以实现本实用新型的目的。采用单向阀操作较电磁阀和手动阀操作更加简单。

本实施例中，所述室外换热器7的接口依次连接干燥过滤器Ⅰ8、双向节流部件10、干燥过滤器Ⅱ9和双向储液器11，所述双向储液器11的接口与室内换热器12接口Ⅱ连接。所述双向节流部件10可以采用双向节流阀，也可以采用热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管或者手动节流阀。设置双向节流部件不仅在于通过节流口断面大小或节流长度调节管路流量，还在于通过双向节流部件使制冷剂变为低温低压的气液两相态。所述双向节流部件可以采用双向节流阀。设置双向储液器可以保证系统制冷剂量在各个模式切换时有一定的缓冲，且双向储液器的顶部出口会在一定工况下会将节流作用后产生的部分低压气体排入到压缩机的吸气口，保证进入换热器中的都是液体，增加换热器换热效果。

本实施例中，所述双向储液器11与气液分离器14的进口之间设置有回气管，所述回气管上设置有开关Ⅲ13。所述开关Ⅲ可以采用电磁阀。所述电磁阀在制冷剂由双向储液器流向双向节流阀时候关闭，制冷剂由双向节流阀流向双向储液器时开启。

本实施例中，所述回气管上还设置有用于调节回气流量的调节阀。回气管上设置的调节阀可以调解节流前过冷度，提高回气管过热度。

本实施例中，所述室外换热器7和室内换热器12内设置有用于调节风量的调速装置。设置调速装置在于根据实现的功能或模式不同而进行风量调节以达到相应的效果。

本实施例中，所述水箱15的底部设置有排污口，所述水箱15内还设置有用于保温的保温层。水箱具有排污口的好处便于将废水有效排出，设置保温层的好处通过在保温箱内以不锈钢板、彩钢板等为表层，闭孔阻燃自熄型聚苯乙烯料板或聚氨酯等为芯层，通过两者的优化组合，使内外层共同达到保温效果。

该实用新型涉及的实现制热水兼对空气制冷、单独制热水、单独对空气制冷、单独对空气制热功能的工作原理分别如下：

如图2所示，需要制热水兼对空气制冷时的工作原理如下：

将A₃接口与A₄接口连通，B₃接口与B₄接口连通，电磁阀13打开。从压缩机1排气口出来的高温高压制冷剂首先进入到四通换向阀Ⅰ2的A₁接口，然后从A₂接口通过在管道上设置的单向阀Ⅰ4使制冷剂进入到水换热器6中，与水进行换热，释放热量，使水温升高，被冷凝后的制冷剂变为高压中温液态，中温液态制冷剂从水换热器6出来后进入到四通换向阀Ⅱ3的B₁接口，制冷剂从B₂接口出来后经室外换热器7接口Ⅰ进入到室外换热器7中，此时室外换热器7的风机不运转，制冷剂从室外换热器7接口Ⅱ出来后首先经过干燥过滤器8，其次经过双向节流阀10节流，制冷剂变为低温低压的气液两相态，低温低压的制冷剂继续流经干燥过滤器9以及双向储液器11之后，双向储液器11中的气态制冷剂从双向储液器11出口经过回气管道上设置的电磁阀13，流经气液分离器14之后进入到压缩机1的吸气口，双向储液器11中的液态制冷剂通过室内换热器12接口Ⅱ进入到室内换热器12中，此时室内换热器12的风机运行，低温制冷剂与室内空气换热后，释放冷量，蒸发器中的液态制冷剂变成过热蒸汽，进入到四通换向阀Ⅱ3的B₄口，再流经B₃口，最终进入到气液分离器14中，回到压缩机1吸气口。

如图3所示，需要制热水时的工作原理如下：

将A₃接口与A₄接口连通，B₂接口与B₃接口连通，电磁阀13关闭。从压缩机1排气口出来的高温高压制冷剂先进入到四通换向阀Ⅰ2的A₁接口，然后从A₂接口通过设置有单向阀Ⅰ4的管道使制冷剂进入到水换热器6中，与水进行换热，释放热量，使水温升高，被冷凝后的制冷剂变为高压中温液态，中温液态制冷剂从水换热器6出来后进入到四通换向阀Ⅱ3的B₁接口，制冷剂从B₄接口出来后经室内换热器12的接口Ⅰ进入到室内换热器12中，此时室内换热器12的风机不运转，制冷剂从室内换热器12的接口Ⅱ出来后经过双向储液器11和干燥过滤器9，经过双向节流阀10的节流后，制冷剂变为低温低压的气液两相态，低温低压制冷剂继续流经干燥过滤器8，经室外换热器7的接口Ⅱ进入到室外换热器7中，此时室外换热器7的风机运行，低温低压制冷剂与室外空气换热，释放冷量，然后进入到四通换向阀Ⅱ3的B₂接口，再流经B₃接口，最终进入到气液分离器14中，回到压缩机1吸气口。

如图4所示，需要单独对空气制冷时的工作原理如下：

将A₂接口与A₃接口连通，B₃接口与B₄接口连通，电磁阀13打开。从压缩机1排气口出来的高温高压制冷剂先进入到四通换向阀Ⅰ2的A₁接口，然后从A₄接口通过管道上设置的单向阀Ⅱ5出来的制冷剂，进入到四通换向阀Ⅱ3的B₁接口，制冷剂从B₂接口出来，经室外换热器7的接口Ⅰ进入到室外换热器7中，此时室外换热器7运行，高温高压的制冷剂与室外空气换热，释放热量，被冷凝后的制冷剂变为高压中温液态，中温液态制冷剂流经干燥过滤器8，经过双向节流阀10的节流后，制冷剂变为低温低压的气液两相态，制冷剂继续流经干燥过滤器9后，进入双向储液器11中，气态制冷剂从双向储液器11出口经管道上设置的电磁阀13流经气液分离器14之后进入到压缩机1的吸气口，双向储液器11中的液态制冷剂经室内换热器12的接口Ⅱ进入到室内换热器12中，此时室内换热器12的风机运行，低温制冷剂与室内空气换热后，释放冷量，使室内空气温度降低，室内换热器中的液态制冷剂变成过热蒸汽，进入到四通换向阀Ⅱ3的B₄接口，再流经B₃接口，最终进入到气液分离器14中，回到压缩机1吸气口。

如图5所示，需要单独对空气制热时的工作原理如下：

将A₂接口与A₃接口连通，B₂接口与B₃接口连通，电磁阀13关闭。从压缩机1排气口出来的高温高压制冷剂先进入到四通换向阀Ⅰ2的A₁接口，然后从A₄接口通过管道上设置的单向阀Ⅱ5出来的制冷剂进入到四通换向阀Ⅱ3的B₁接口，从B₄接口出来经室内换热器12的接口Ⅰ进入到室内换热器12中，此时室内换热器12的风机运行，高温高压制冷剂与室内空气进行换热，释放热量，使室内空气温度升高，被冷凝后的制冷剂变为高压中温液态，中温液态制冷剂从室内换热器12出来后经过双向储液器11和干燥过滤器9，再经过双向节流阀10的节流后，制冷剂变为低温低压的气液两相态，低温低压制冷剂继续流经干燥过滤器8，经室外换热器7的接口Ⅱ进入到室外换热器7中，此时室外换热器7的风机运行，低温低压制冷剂与室外空气换热，释放冷量，进入到四通换向阀Ⅱ3的B₂接口，再流经B₃接口，最终进入到气液分离器14中，回到压缩机1吸气口。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。