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储热型家庭中央空调供暖热三用机

阅读:402发布:2022-03-11

专利汇可以提供储热型家庭中央空调供暖热三用机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开储热型家庭中央 空调 供暖热 水 三用机,包括制冷剂和供暖/空调 水循环 以及控制系统,特征是还包括生活热水换热储热器,它由前级水换热器,热水箱,生活热水换 热管 组成;制冷剂循环系统由 压缩机 、前级水换热器、四通 阀 、水换热器、 节流阀 、室外 风 换热器、 四通阀 、气液分离器、压缩机依序连成的回路;供暖/空调水循环系统由 循环水 泵 、水换热器的水通路、盘管风机、两用水箱依序连成的回路;春秋天 热泵 制生活热水回路是:循环水泵、水换热器的水通路、热水箱、两用水箱,依序连成的回路;热水箱储热和供生活热水;前级水换热器的换热量小于水换热器的1/5;本发明三用机具有供暖,空调,四季供生活热水功能;结构和控制都极简单,高效节能。,下面是储热型家庭中央空调供暖热三用机专利的具体信息内容。

1.储热型家庭中央空调供暖热三用机,简称储热型三用机,包括:制冷剂循环系统,供暖/空调水循环系统,生活热水换热储热器,以及控制保护系统;所述的制冷剂循环系统,主要包括压缩机、室外换热器、四通节流阀、水换热器、生活热水换热储热器的制冷剂过热气体换热器、气液分离器、或还包括储液器;所述的四通阀,有四个接口,两个工作状态,第一工作状态为冬天和春秋天工作状态,此时四通阀的内部通道使第一、二接口连通,第三、四接口连通;第二工作状态为夏天工作状态,此时四通阀的内部通道使第一、四接口连通,第三、二接口连通;所述的节流阀是双向节流阀;所述的水换热器,是壳管式换热器套管式换热器或板式换热器;生活热水换热储热器的制冷剂过热气体换热器,简称前级水换热器;所述的压缩机或是带有变频控制的变频压缩机;所述室外风换热器带有室外风机;
其特征在于:所述的制冷剂循环系统的连接方式是:压缩机的排气口和四通阀的第三接口,分别与前级水换热器的制冷剂管路的上、下接口连接;四通阀的第一、二、四接口,分别与气液分离器的进口、室外风换热器的上接口、水换热器的制冷剂管路的上接口连接;气液分离器的出口与压缩机的进气接口连接;室外风换热器的下接口和水换热器的制冷剂管路的下接口,分别与双向节流阀的两端接口连接;制冷剂回路充制冷剂;
所述的生活热水换热储热器,是包括前级水换热器、热水箱,或还包括放置在热水箱中的生活热水换热管;所述的前级水换热器,是利用制冷剂过热气体换热管把制冷剂过热气体的热量与热水箱的水换热,制取生活热水的换热器;所述的热水箱,是带保温壳层储存热水的水箱,又作为生活热水换热器热源的热量储存/中转关键设备,它有四种形式:第一种,同时内置制冷剂过热气体换热管和生活热水换热管;第二种,只放置生活热水换热管;第三种,只放置制冷剂过热气体换热管;第四种,没有内置任何换热管;四种形式的热水箱,都共同设有参与热水大循环的顶部上接口连接管和底部下接口连接管,在上接口连接管上安装有单向阀,流向指向热水箱,在下接口连接管上安装热水箱循环水阀第二闸阀;所述的第三、四种热水箱,即不放置生活热水换热管时的热水箱,增设有底部自来水进水管和顶部的生活热水出水管,在进水管上安装有进水阀,在生活热水出水管安装有生活热水阀;所述的第三种热水箱,即没有放置制冷剂过热气体换热管时的热水箱,还增设有与前级水换热器连接的热水箱的自循环上、下接口;前级水换热器把制冷剂过热气体的热量转移到热水箱的热水,有两种换热方式:方式一,前级水换热器是独立于热水箱之外的板式换热器、或壳管式换热器、或套管式换热器的独立前级水换热器,其水路的上、下接口,分别与热水箱的自循环上、下接口连接,构成分体自循环换热方式;方式二,以置于热水箱水中的螺旋盘管为前级水换热器,采用热水箱内水热对流自然循环换热方式;生活热水的取用方式有两种:
第一种,通过生活热水换热管换热式,即当热水箱放置有生活热水换热管时,生活热水换热管的下接口与自来水进水管连接,在进水管上安装有进水阀;生活热水换热管的上接口与用户的生活热水出水管连接,在生活热水出水管上安装有生活热水出水阀;自来水流过放置在热水箱中的生活热水换热管,与热水箱内的热水换热后送出;第二种,是顶压送水式,即当热水箱没有放置生活热水换热管时,自来水经过热水箱底部自来水进水管进入热水箱,只要热水箱上部的生活热水出水管阀开启后,就会有热水箱的顶部热水通过生活热水出水管,送到用户的喷淋头等需要热水的地方;
所述的供暖/空调水循环系统和生活热水换热储热器,由水换热器的水通路、热水箱、循环水、用户的风机盘管和散热器、水路阀门,或还有两用水箱构成;其连接方式是:循环水泵的出水接口与水换热器的水通路下接口连接;三条水路的管接头:水换热器的水通路的上接口连接管接头、热水箱顶部的上接口连接管接头和热水送水总管的热水总阀第三闸阀的进水端口管接头,分别与热水送水三通接头的三个接口连接,第三闸阀的出水端口留与用户的风机盘管和散热器的进水总管连接;热水回水三通接头的两个进水接口,分别与热水箱底部下接口连接管接头、用户的风机盘管和散热器的出水总管接头连接,热水回水三通接头的出水接口,在系统不设置两用水箱时,直接与循环水泵的进口连接;在系统设置两用水箱时,热水回水三通接头的出水接口,先与两用水箱的顶部进水口连接管接头连接,两用水箱的底部出水口再与循环水泵的进口连接;用户的风机盘管设置有辅助电加热器;
所述的供暖/空调水循环系统,在水循环回路的最低处,例如热水箱的底部,安装有排水管和排水阀第五闸阀;在水循环回路的最高处,安装有排气阀第七闸阀;在水循环回路安装完后,开启上水阀和排气阀,给水循环回路灌水;用户的风机盘管和散热器各支路并联在风机盘管和散热器的进、出水总管之间,各支路上安装有支路闸阀。
2.根据权利要求1所述的储热型家庭中央空调供暖热水三用机,其特征在于:所述的储热型三用机,具备有冬供暖、夏空调和四季供生活热水的功能,并有一定程度的储热蓄冷功能;其运行模式分为冬天、夏天和春秋天三种模式;
冬天模式,功能:制热水供暖,兼供生活热水;冬天模式时制冷剂循环路线是:压缩机的出口→前级水换热器→四通阀(第三接口→第四接口)→水换热器的制冷剂通路(上接口→下接口)→节流阀→室外风换热器(下接口→上接口)→四通阀(第二接口→第一接口)→气液分离器→压缩机的进口;冬天模式,水路的第二、六、七闸阀关闭,第三闸阀打开,各支路阀打开;供暖热水的循环路线是:循环水泵出口→水换热器的水通路(下接口→上接口)→第三闸阀→用户的风机盘管、散热器→两用水箱(或直接)→循环水泵进口;生活热水的流程:开启生活热水阀第一闸阀,在热水箱内放置有生活热水换热管时,自来水→进水阀→生活热水换热管→生活热水总管,供洗浴喷淋等用;在热水箱内没有放置生活热水换热管时,自来水→热水箱→生活热水总管,供洗浴喷淋等用;
夏天模式,功能:制空调冷水同时供生活热水;夏天模式时制冷剂循环路线是:压缩机的出口→前级水换热器→四通阀(第三接口→第二接口)→室外风换热器的(上接口→下接口)→节流阀→水换热器的制冷剂通路(下接口→上接口)→四通阀(第四接口→第一接口)→气液分离器→压缩机的进口;夏天模式,水路的第二、六、七闸阀和散热器支路阀关闭,第三闸阀打开,盘管风机支路阀打开;空调冷水的循环路线是:水泵出口→水换热器的水通路(下接口→上接口)→第三闸阀→用户的风机盘管→两用水箱(或直接)→循环水泵进口;生活热水的流程与冬天模式相同;
春秋天模式,功能:热泵方式制取生活热水;春秋模式时制冷剂循环路线是:压缩机的出口→前级水换热器→四通阀(第三接口→第四接口)→水换热器的制冷剂通路(上接口→下接口)→节流阀→室外风换热器的(下接口→上接口)→四通阀(第二接口→第一接口)→气液分离器→压缩机的进口;春秋天模式,水路的第三、六、七闸阀关闭,第二闸阀打开;热水换热循环路线是:水泵出口→水换热器的水通路(下接口→上接口)→热水箱→第二闸阀→两用水箱(或直接)→循环水泵进口;生活热水的流程与冬天模式相同。
3.根据权利要求1所述的所述的储热型家庭中央空调供暖热水三用机,其特征在于:所述的控制保护系统,在压缩机排气和吸气管路上,安装有高压和低压的压测头,高温和低温测头,在水换热器上、下接口管路上,在热水箱和两用水箱的上部水位,安装有水温测头;
在风机盘管上安装有室内温度测头,在室外风换热器的出风口安装有出风温度测头;控制保护系统将根据各测头的测定值与设定值的比较,执行压缩机、循环水泵、室外风换热器和风机盘管的风机以及各闸阀的起、停和四通阀的切换;
冬天模式的控制方式是:四通阀处在第一工作状态,当室温低于设定供暖温度时,压缩机、循环水泵、室外风换热器的风机和风机盘管的风机运行;当室温低于设定值很多,到严寒设定值时,起动风机盘管的辅助电加热;当室温超过高限设定值后,停止风机盘管的风机,循环水泵和压缩机继续运行,继续给两用水箱的水加热升温;当两用水箱的水温或制冷剂高压超过设定值,则压缩机停止运行;当室温低于下限设定值后,首先起动循环水泵和风机盘管的风机运行,先利用两用水箱储存的热水供暖;当两用水箱的水温或室温低于下限设定值时,储热供暖功率不足,压缩机起动运行;在没有两用水箱的系统,室温低于下限设定值时,压缩机起动运行;在执行冬天模式时,对生活热水换热器的水箱温度不进行控制;
在执行夏天模式时,四通阀切换到第二工作状态,当室温高于设定空调温度时,压缩机运行,循环水泵和风机盘管的风机运行;当室温低于下限设定值后,停止风机盘管的风机,循环水泵和压缩机继续运行,给两用水箱的水降温蓄冷;当两用水箱的水温或制冷剂低压低于下限设定值时,循环水泵和压缩机停止运行;当室温高于上限设定值后,循环水泵和风机盘管的风机运行,压缩机继续停止,利用两用水箱储存的冷冻水,通过风机盘管向房间供冷气;当室温继续超过设定值,储冷水供空调功率不足,恢复压缩机运行;在没有两用水箱的系统,当室温继续超过设定值,直接恢复压缩机运行;在执行夏天模式时,对生活热水换热器的水箱温度不进行控制;
在执行春秋天模式时,四通阀切换到第一工作状态,当热水箱的水温低于设定值下限时,起动压缩机和循环水泵,风机盘管的风机停止;当热水箱的水温高于上限设定值,压缩机停止运行;在热水箱放置有生活热水换热管时,循环水泵与生活热水阀的开、关联动,当取用生活热水开启生活热水阀时,循环水泵运行,关闭生活热水阀时,循环水泵停止运行;
在热水箱没有放置有生活热水换热管时,采用顶压出水方式时,循环水泵与生活热水阀不联动,而当热水箱水温低于设定值时,首先启动循环水泵短时间运行,把两用水箱的热水置换到热水箱即可停止循环水泵,由两用水箱下出水温度探头T4监控,T4温度低于生活热水所需温度,则循环水泵不再单独运行;当热水箱上部水温T5和T4都低于设定值,则起动压缩机和循环水泵,执行热泵式制热水运行。
4.根据权利要求1所述的储热型家庭中央空调供暖热水三用机,其特征在于:其除霜模式起动的条件是,当出现制冷剂低压压力值和下降速率或风换热器的出风温度到达除霜条件设定值;起动除霜模式后,四通阀切换到第二工作状态,制冷剂系统执行夏天模式循环,各水路闸阀的开、关的状态仍然保持冬天模式的状态,室外风换热器和风机盘管的风机停止,压缩机和循环水泵继续运行;当室外风换热器的出风温度高过设定值时,结束除霜,进行室外风冷换热器的翅片吹干过程,开启室外风换热器的风机吹10-20秒,结束整个除霜过程;四通阀切换到第一工作状态,系统恢复冬天模式运行;除霜热量,来自两用水箱的热水热量,除霜快、效果好、房间温度不受影响;当系统没有配置两用水箱时,起动除霜模式后,开启热水箱下接口连接管上的循环水阀第二闸阀,让热水箱的热水参与供热除霜。
5.根据权利要求1所述的储热型家庭中央空调供暖热水三用机,其特征在于:所述的前级水换热器的传热功率为单位时间制冷剂流量过热气体的值,即压缩机出口的制冷剂比焓与相同压力的制冷剂饱和蒸气比焓的差值与单位时间制冷剂流量的乘积;水换热器的传热功率为单位时间制冷剂流量在排气压力时的全部凝结热值;因此,前级水换热器的传热功率仅约为水换热器的传热功率的10-20%;前级水换热器的传热系数应当根据管内气体流动和管外水自然对流形式计算,水换热器的传热系数按制冷剂凝结和水强迫流动情况计算,传热系数前者小于后者,而传热温差前者大于后者,总体而言,前级水换热器的传热面积要比水换热器的小数倍;如果,热水箱内同时放置制冷剂过热气体换热管和生活热水换热管,过热生活热水换热管的传热功率,按取水流量与生活热水进出温差以及水比热的乘积计算,如果用户只安装一个喷淋头,可取每分钟热水流量5升计算,其传热系数可选用浸泡式盘管的换热系数;从估算度比较,生活热水换热管的传热面积大于约为前级水换热器的换热管的传热面积的4-5倍。
6.根据权利要求1所述的储热型家庭中央空调供暖热水三用机,其特征在于:所述的储热型三用机,包括主机、热水箱,或还包括两用水箱;在前级水换热器与热水箱是分体自循环换热方式时,主机包括制冷剂循环系统的全部器件:压缩机、室外风换热器、四通阀、节流阀、水换热器、前级水换热器、气液分离器、制冷剂连接管路,还包括循环水泵以及控制保护系统,这些配件都集合安装在主机支架底座上,总称为主机,由工厂组装完成;在热水箱水中放置的制冷剂过热气体换热管时,主机的压缩机排气管路端和与四通阀第三接口连接管路端,安装有第一、二角阀,出厂前两个角阀关闭,主机制冷剂循环管路内灌注制冷剂;在机组安装现场,主机的制冷剂管路的第一、二角阀再与热水箱的制冷剂过热气体换热管上、下接口连接,构成制冷剂循环回路,连接前制冷剂过热气体换热管先用制冷剂吹除管内的空气;热水箱和两用水箱,独立制作,可根据用户场地情况靠近主机独立布置;热水箱和两用水箱的水路接头,与主机留的对应水路接头,在客户现场安装;风机盘管和散热器可以是多个,并联安装;散热器可以是地板散热器或暖气片。

说明书全文

储热型家庭中央空调供暖热三用机

技术领域

[0001] 本发明涉及制冷空调器、热水器和节能技术领域。

背景技术

[0002] 现有家用冷暖空调器分两种类型,一种是只用制冷工质循环把室内空气的热量输出到室外的氟循环冷空调,或把室外空气的热量输入到室内的氟循环热风供暖,这种形式的设备通常称冷暖空调机。冷暖空调机只在夏冬两季使用,春、秋季一般被闲置,造成设备和资金的季节性浪费,把现有冷暖空调器改造为冷暖空调热水三用机,在保障空调的功能前提下,替代家用电热水器,可节电70%,节能效果明显。为实现这一个目标,目前已有很多相关的专利技术,这些技术都要对制冷工质的循环回路进行改进。例如:一种双效四季节能冷暖空调热水三用机(专利号:00264455.x),一种四季节能冷暖空调热水三用机(专利号:02116049.X),带导流套筒换热器热水箱的空气源热泵热水器(专利号:200510053315.3),有水内循环换热回路的热泵热水机组(专利号:200610085913.3)等,仍然嫌制冷剂回路配置多,节流结构复杂;多回路制冷系统的制冷剂分布不均,造成运行性能不稳定,这些原因,使三用机的市场化还有困难。另一种是用制冷工质循环和载热剂的水循环,再通过风机盘管实现对室内空气温度的调节,这种形式的设备通常称为风源冷热水机组。风源冷热水机组,也称空气源冷热水机组,其制冷工质循环系统主要是由压缩机、风换热器、水换热器、四通阀节流阀构成;通过水换热器与安装在室内的多个风机盘管的供暖热水或空调冷水的循环,把热量或冷量送到风机盘管,再经风机盘管的风扇,把热风或冷风送到室内;目前,风源冷热水机组又主要用于北方改电的地板采暖工程;风源冷热水机组对于家庭室内空调和供暖负荷不同,平衡能差;北方家庭,冬季供暖负荷很大,而夏季空调制冷负荷较小,即使在同一季节,不同气温的日子,白天和晚上,人员在家与否,对于空调和供暖负荷的需求是不同的;而家庭中央空调通常采用5匹机的风源冷热水机组,它只在设计稳定的工况下才有最高效率,其自调节制冷量和制热量的范围较小,对波动适应能力或调节能力比较差;例如,家庭中央空调系统,对于只有部分房间需要制冷时,就出现大拉小车的情况,不仅机组效率不能正常发挥,而且调节室温常常依靠主机频繁启停,或要用变频压缩机和变频风机来解决;在冬季遇到严寒的天气,即使采用地板供暖的方式,供暖能力也不足,也需要辅助电加热;如果冬季只采用地板供暖的方式,也无法采用简单电加热补充热量的方式给热水提升温度,增大供暖负荷,因为电辅助加热使热泵输出的热水温度提高,增加地板散热器的温度,增加向房间输出的热量,另一方面,由于地板散热系数基本不变,必然使地板散热器的回水温度也几乎同步上升,最终导致回水温度超过热工作温度限制而不能工作;国内知名厂家,就有这种失败的例子;另外,为了利用冷热水机组提供洗浴生活热水,通常的做法是在制冷剂系统的压缩机排气管路上插入一个收集热量的生活热水换热器。增加的生活热水换热器,如果设计不当,会使制冷工质系统循环不稳定。生活热水换热器的换热量过大, 制冷剂在生活热水换热器内变成饱和液体,通过四通阀时,会因为四通阀的内漏,使高压制冷剂液体短路流到低压蒸发器去,造成制冷空调或热泵供暖性能降低,另外制冷剂在生活热水换热器变成液体后,进入后一级换热器的制冷剂容积流量减小,造成系统的冷凝压力过低,节流量不足;如果设计的换热量过小,又不能满足生活热水的需求,再者问题更多是进水自来水温度和换热量不稳定,所以也影响系统制冷空调和供热性能;因此,生活热水换热器的设计非常关键;再者,风源冷热水机组在春秋季,如何提供生活洗浴热水以及如何提高热泵制生活热水的效率,也是十分重要的;尽管 “空气源热泵三联供机组”的前景诱人,但是由于上述问题没有很好解决,现有技术没有吃透系统中各换热器所承担功能和负荷的差别,导致目前大牌的空调器热泵家电厂家,都不敢大张旗鼓宣传和推广“空气源热泵三联供机组”,仍然没有能够推出稳定运行节能的家庭中央空调+供暖+热水三用机商品。

发明内容

[0003] 为了把现有的风源冷热水机组改造升级为节能、高效、运行稳定和平衡负荷能力强的家庭中央空调供暖热水三用机,克服现有相关改造技术的不足,本发明提出一种储热型家庭中央空调供暖热水三用机,特征在于带生活热水换热储热器,可以实现风源冷热水机组在冬季供暖和提供生活热水,并有一定自动调节供暖负荷的能力;在夏季制冷空调和提供生活热水,并有一定自动调节空调负荷的能力;在春秋季可以全部发挥空气源热泵热水器的功能,节能供应生活热水。
[0004] 为实现上述目标,本发明采用下述的技术方案是:储热型家庭中央空调供暖热水三用机,简称储热型三用机,包括:制冷剂循环系统,供暖/空调水循环系统,生活热水换热储热器,以及控制保护系统;所述的制冷剂循环系统,主要包括压缩机、室外风换热器、四通阀、节流阀、水换热器、生活热水换热储热器的制冷剂过热气体换热器、气液分离器、或还包括储液器;所述的四通阀,有四个接口,两个工作状态,第一工作状态为冬天和春秋天工作状态,此时四通阀的内部通道使第一、二接口连通、第三、四接口连通;第二工作状态为夏天工作状态,此时四通阀的内部通道使第一、四接口连通、第三、二接口连通;所述的节流阀是双向节流阀;所述的水换热器,是壳管式换热器套管式换热器或板式换热器;生活热水换热储热器的制冷剂过热气体换热器,简称前级水换热器;所述的压缩机或是带有变频控制的变频压缩机;所述室外风换热器带有室外风机;
其特征在于:所述的制冷剂循环系统的连接方式是:压缩机的排气口和四通阀的第三接口,分别与前级水换热器的制冷剂管路的上、下接口连接;四通阀的第一、二、四接口,分别与气液分离器的进口、室外风换热器的上接口、水换热器的制冷剂管路的上接口连接,气液分离器的出口与压缩机的进气接口连接;室外风换热器的下接口和水换热器的制冷剂管路的下接口,分别与双向节流阀的两端接口连接,制冷剂回路充制冷剂;
所述的生活热水换热储热器,是包括前级水换热器、热水箱,或还包括放置在热水箱中的生活热水换热管;所述的前级水换热器,是利用制冷剂过热气体换热管把制冷剂过热气体的热量与热水箱的水换热,制取生活热水的换热器;所述的热水箱,是带保温壳层储存热水的水箱,又作为生活热水换热器热源的热量储存/中转关键设备,它有四种形式:第一种,同时内置制冷剂过热气体换热管和生活热水换热管;第二种,只放置生活热水换热管;第三种,只放置制冷剂过热气体换热管;第四种,没有内置任何换热管;四种形式的热水箱,都共同设有参与热水大循环的顶部上接口连接管和底部下接口连接管,在上接口连接管上安装有单向阀,流向指向热水箱,在下接口连接管上安装热水箱循环水阀第二闸阀;所述的第三、四种热水箱,即不放置生活热水换热管时的热水箱,增设有底部自来水进水管和顶部的生活热水出水管,在进水管上安装有进水阀,在生活热水出水管安装有生活热水阀;所述的第三种热水箱,即没有放置制冷剂过热气体换热管时的热水箱,还增设有与前级水换热器连接的热水箱的自循环上、下接口;前级水换热器把制冷剂过热气体的热量转移到热水箱的热水,有两种放热方式:方式一,前级水换热器是独立于热水箱之外的板式换热器、或壳管式换热器、或套管式换热器的独立前级水换热器,其水路的上、下接口,分别与热水箱的自循环上、下接口连接,构成分体自循环换热方式;方式二,以置于热水箱水中的螺旋盘管为前级水换热器,采用热水箱内水热对流自然循环换热方式;生活热水的取用方式有两种:
第一种,通过生活热水换热管换热式,即当热水箱放置有生活热水换热管时,生活热水换热管的下接口与自来水进水管连接,在进水管上安装有进水阀;生活热水换热管的上接口与用户的生活热水出水管连接,在生活热水出水管上安装有生活热水出水阀;自来水流过放置在热水箱中的生活热水换热管,与热水箱内的热水换热后送出;第二种,是顶压送水式,即当热水箱没有放置生活热水换热管时,自来水经过热水箱底部自来水进水管进入热水箱,只要热水箱上部的生活热水出水管阀门开启后,就会有热水箱的顶部热水通过生活热水出水管,送到用户的喷淋头等需要热水的地方;
所述的供暖/空调水循环系统和生活热水换热储热器,由水换热器的水通路、热水箱、循环水泵、用户的风机盘管和散热器、水路阀门,或还有两用水箱构成;其连接方式是:循环水泵的出水接口与水换热器的水通路下接口连接;三条水路的管接头:水换热器的水通路的上接口连接管接头、热水箱顶部的上接口连接管接头和热水送水总管的热水总阀第三闸阀的进水端口管接头,分别与热水送水三通接头的三个接口连接,第三闸阀的出水端口留与用户的风机盘管和散热器的进水总管连接;热水回水三通接头的两个进水接口,分别与热水箱底部下接口连接管接头、用户的风机盘管和散热器的出水总管接头连接,热水回水三通接头的出水接口,在系统不设置两用水箱时,直接与循环水泵的进口连接;在系统设置两用水箱时,热水回水三通接头的出水接口,先与两用水箱的顶部进水口连接管接头连接,两用水箱的底部出水口再与循环水泵的进口连接;用户的风机盘管设置有辅助电加热器;
所述的供暖/空调水循环系统,在水循环回路的最低处,例如热水箱的底部,安装有排水管和排水阀第五闸阀;在水循环回路的最高处,安装有排气阀第七闸阀;在水循环回路安装完后,开启上水阀和排气阀,给水循环回路灌水;用户的风机盘管和散热器各支路并联在风机盘管和散热器的进、出水总管之间,各支路上安装有支路闸阀。
[0005] 所述的储热型家庭中央空调供暖热水三用机,其特征在于:所述的储热型三用机,具备有冬供暖、夏空调和四季供生活热水的功能,并有一定程度的储热蓄冷功能;其运行模式分为冬天、夏天和春秋天三种模式;冬天模式,功能:制热水供暖,供生活热水;冬天模式时制冷剂循环路线是:压缩机的出口→前级水换热器→四通阀(第三接口→第四接口)→水换热器的制冷剂通路(上接口→下接口)→节流阀→室外风换热器(下接口→上接口)→四通阀(第二接口→第一接口)→气液分离器→压缩机的进口;冬天模式,水路的第二、六、七闸阀关闭,第三闸阀打开,各支路阀打开;供暖热水的循环路线是:循环水泵出口→水换热器的水通路(下接口→上接口)→第三闸阀→用户的风机盘管、散热器→两用水箱(或直接)→循环水泵进口;生活热水的流程:
开启生活热水阀第一闸阀,在热水箱内放置有生活热水换热管时,自来水→进水阀→生活热水换热管→生活热水总管,供洗浴喷淋等用;在热水箱内没有放置生活热水换热管时,自来水→热水箱→生活热水总管,供洗浴喷淋等用;
夏天模式,功能:制空调冷水同时供生活热水;夏天模式时制冷剂循环路线是:压缩机的出口→前级水换热器→四通阀(第三接口→第二接口)→室外风换热器的(上接口→下接口)→节流阀→水换热器的制冷剂通路(下接口→上接口)→四通阀(第四接口→第一接口)→气液分离器→压缩机的进口;夏天模式,水路的第二、六、七闸阀和散热器支路阀关闭,第三闸阀打开,盘管风机支路阀打开;空调冷水的循环路线是:水泵出口→水换热器的水通路(下接口→上接口)→第三闸阀→用户的风机盘管→两用水箱(或直接)→循环水泵进口;生活热水的流程与冬天模式相同;
春秋天模式,功能:热泵方式制取生活热水;春秋模式时制冷剂循环路线是:压缩机的出口→前级水换热器→四通阀(第三接口→第四接口)→水换热器的制冷剂通路(上接口→下接口)→节流阀→室外风换热器的(下接口→上接口)→四通阀(第二接口→第一接口)→气液分离器→压缩机的进口;春秋天模式,水路的第三、六、七闸阀关闭,第二闸阀打开;热水换热循环路线是:水泵出口→水换热 器的水通路(下接口→上接口)→热水箱→第二闸阀→两用水箱(或直接)→循环水泵进口;生活热水的流程与冬天模式相同。
[0006] 所述的储热型家庭中央空调供暖热水三用机,其特征在于:所述的控制保护系统,在压缩机排气和吸气管路上,安装有高压和低压的压力测头,高温和低温测头,在水换热器上、下接口管路上,在热水箱和两用水箱的上部水位,安装有水温测头;在风机盘管上安装有室内温度测头,在室外风换热器的出风口安装有出风温度测头;控制保护系统将根据各测头的测定值与设定值的比较,执行压缩机、循环水泵、室外风换热器和风机盘管的风机以及各闸阀的起、停和四通阀的切换;冬天模式的控制方式是:四通阀处在第一工作状态,当室温低于设定供暖温度时,压缩机、循环水泵、室外风换热器的风机和风机盘管的风机运行;当室温低于设定值很多,到严寒设定值时,起动风机盘管的辅助电加热;当室温超过高限设定值后,停止风机盘管的风机,循环水泵和压缩机继续运行,继续给两用水箱的水加热升温;当两用水箱的水温或制冷剂高压超过设定值,则压缩机停止运行;当室温低于下限设定值后,首先起动循环水泵和风机盘管的风机运行,先利用两用水箱储存的热水供暖;当两用水箱的水温或室温低于下限设定值时,储热供暖功率不足,压缩机起动运行;在没有两用水箱的系统,室温低于下限设定值时,压缩机起动运行;在没有两用水箱的系统,当室温继续超过设定值,直接恢复压缩机运行;在执行冬天模式时,对生活热水换热器的水箱温度不进行控制;
在执行夏天模式时,四通阀切换到第二工作状态,当室温高于设定空调温度时,压缩机运行,循环水泵和风机盘管的风机运行;当室温低于下限设定值后,停止风机盘管的风机,循环水泵和压缩机继续运行,给两用水箱的水降温蓄冷;当两用水箱的水温或制冷剂低压低于下限设定值时,循环水泵和压缩机停止运行;当室温高于上限设定值后,循环水泵和风机盘管的风机运行,压缩机继续停止,利用两用水箱储存的冷冻水,通过风机盘管向房间供冷气;当室温继续超过设定值,储冷水供空调功率不足,恢复压缩机运行;在执行夏天模式时,对生活热水换热器的水箱温度不进行控制;
在执行春秋天模式时,四通阀切换到第一工作状态,当热水箱的水温低于设定值下限时,起动压缩机和循环水泵,风机盘管的风机停止;当热水箱的水温高于上限设定值,压缩机停止运行;在热水箱放置有生活热水换热管时,循环水泵与生活热水阀的开、关联动,当取用生活热水开启生活热水阀时,循环水泵运行,关闭生活热水阀时,循环水泵停止运行;
在热水箱没有放置有生活热水换热管时,采用顶压出水方式时,循环水泵与生活热水阀不联动,而当热水箱水温低于设定值时,首先启动循环水泵短时间运行,把两用水箱的热水置换到热水箱即可停止循环水泵,由两用水箱下出水温度探头T4监控,T4温度低于生活热水所需温度,则循环水泵不再单独运行;当热水箱上部水温T5和T4都低于设定值,则起动压缩机和循环水泵,执行热泵式制热水运行。
[0007] 所述的储热型家庭中央空调供暖热水三用机,其特征在于:其除霜模式起动的条件是,当出现制冷剂低压压力值和下降速率或风换热器的出风温度到达除霜条件设定值;起动除霜模式后,四通阀切换到第二工作状态,制冷剂系统执行夏天模式循环,各水路闸阀的开、关的状态仍然保持冬天模式的状态,室外风换热器和风机盘管的风机停止,压缩机和循环水泵继续运行;当室外风换热器的出风温度高过设定值时,结束除霜,进行室外风冷换热器的翅片吹干过程,开启室外风换热器的风机吹10-20秒,结束整个除霜过程;切换四通阀到第一工作状态,系统恢复冬天模式运行;除霜热量,来自两用水箱的热水热量,除霜快、效果好、房间温度不受影响;当系统不配置两用水箱时,起动除霜模式后,开启热水箱下接口连接管上的循环水阀第二闸阀,让热水箱的热水参与供热除霜。
[0008] 所述的储热型家庭中央空调供暖热水三用机,其特征在于:所述的前级水换热器的传热功率为单位时间制冷剂流量过热气体的值,即压缩机出口的制冷剂比焓与相同压力的制冷剂饱和蒸气比焓的差值与单位时间制冷剂流量的乘积;水换热器的传热功率为单位时间制冷剂流量在排气压力时的全部凝结热值;因此,前级水换热器的传热功率仅约为水换热器的传热功率的10-20%;前级水换热器的传热系数应当根据管内气体流动和管外水自然对流形式计算,水换热器的传热系数按制冷剂凝结和水强迫流动情况计算,传热系数前者小于后者,而传热温差前者大于后者,总体而言,前级水换热器的传热面积要比水换热器的小数倍;如果,热水箱内同时放置制冷剂过热气体换热管和生活热水换热管,过热生活热水换热管的传热功率,按取水流量与生活热水进出温差以及水比热的乘积计算,如果用户只安装一个喷淋头,可取每分钟热水流量5升计算,其传热系数可选用浸泡式盘管的换热系数;从估算度比较,生活热水换热管的传热面积约为前级水换热器的换热管的传热面积的4-5倍。
[0009] 所述的储热型家庭中央空调供暖热水三用机,其特征在于:所述的储热型三用机,包括主机、热水箱,或还包括两用水箱;在前级水换热器与热水箱是分体自循环换热方式时,主机包括制冷剂循环系统的全部器件:压缩机、室外风换热器、四通阀、节流阀、水换热器、前级水换热器、气液分离器、制冷剂连接管路,还包括循环水泵以及控制保护系统,这些配件都集合安装在主机支架底座上,总称为主机,由工厂组装完成;在热水箱水中放置的制冷剂过热气体换热管时,主机的压缩机排气管路端和与四通阀第三接口连接管路端,安装有第一、二角阀,出厂前两个角阀关闭,主机制冷剂循环管路内灌注制冷剂;在机组安装现场,主机的制冷剂管路的第一、二角阀再与热水箱的制冷剂过热气体换热管上、下接口连接,连接前制冷剂过热气体换热管先用制冷剂吹除管内的空气;热水箱和两用水箱,独立制作,可根据用户场地情况靠近主机独立布置;热水箱和两用水箱的水路接头,与主机留的对应水路接头,在客户现场安装;风机盘管和散热器可以是多个,并联安装;散热器可以是地板散热器或暖气片。
[0010] 本发明的创新点在于:1、本发明的储热型三用机,在通用的风源冷热水机组的制冷剂循环系统的压缩机排气口与四通阀的第三接口之间,新增加了包括前级水换热器,热水箱,或还包括置于热水箱内的生活热水换热管,构成的生活热水换热储热器;配合制冷剂循环回路和供暖/空调水循环回路的设计,使储热型三用机具备了冬天供暖和供生活热水、夏天制冷空调和供生活热水、春秋天供生活热水的三用功能。
[0011] 2、本发明的储热型三用机,取得成功的关键技术之一,也是与目前“空气源热泵三联供机组”的方案重要区别的是,本发明的储热式生活热水换热器的前级水换热器的传热功率仅约为水换热器的传热功率的10-20%;在同等传热能力下,前级水换热器的传热面积仅仅是水换热器的制冷剂换热管的传热面积的15-25%;这种设计,使得储热式生活热水换热器在吸收过热制冷剂的热量时受到控制,不至于使其流出的制冷剂带有液体,避免了因为四通阀内漏造成液体制冷剂串流到低压侧,影响设备效率;如果前级水换热器的传热能力与水换热器相同,在前级水换热器的就把制冷剂气体都变成液体,那么就会造成其后一级的换热器似乎制冷剂量不足,制冷剂流速不够,节流器的前后压力差不足,而使系统运行不稳定,效率低;例如夏天运行时,室外风换热器的换热管内本来要有50%左右的气体,现在都是前级水换热器流来的液体制冷剂,室外风换热器的换热管就成为储液器,所以流到节流阀的制冷剂液体流量和压力不足,节流量难以保证;另外,本发明的前级水换热器的换热量虽然小,但是采用热水箱的配合,把仅仅占循环制冷剂的放热量的10-20%的热量收集储存,可以提供洗浴时较大的热量需求量;再者,随热水箱水温升高,前级水换热器的换热量降低,在冬季供暖为主时,制冷剂的过热气体和凝结热量都几乎集中到水换热器,所以供暖的热水循环无需再通过前级水换热器和热水箱,使热水供暖循环简单。
[0012] 3、本发明的储热型三用机,通过热水箱热水大循环回路的巧妙设计,在春秋天不需要供暖或空调时,能够利用前级水换热器和水换热器联用,全部回收热泵的制冷剂冷凝热制热水;由于热水箱或还增加两用水箱的储热功能,可以存储较多的热泵制造的热量,所以一天开动一次压缩机,运行半小时多,就能满足一天生活热水的需求,非常节能。
[0013] 4、本发明的储热型三用机,另外的亮点是,当配置两用水箱的三用机,两用水箱具有储热/蓄冷能量两用功能,可以夏平衡空调负荷,冬平衡供暖负荷,降低压缩机起停频率,节能效果更好;例如,家庭中央空调机组,在夏天,用户可能只需要局部区域和少数房间需要空调,无需全部都空调制冷,但是如果不采用变频空调机,而是定频机,压缩机运行速度不变,则机组的制冷能力超过需求的负荷,整个制冷系统效率低下;而采用两用水箱的储水,则在需求的制冷负荷较小的情况下,多余的制冷功率被两用水箱的水所吸收,转化为两用水箱储存的冷量。待两用水箱水温降到下限时,压缩机再停止。在压缩机停止工作期间,如果房间温度上升,则只需起动循环水泵,利用两用水箱的冷冻水,通过盘管风机,给房间降温;当两用水箱的水温升到设定值,再起动压缩机制冷;由于减少机组的起动频率,并能在机组运行时以设计状态全负荷运行,效率最高,所以节能效果显著。储热容量越多,平衡供暖负荷的能力就越强。
[0014] 5、本发明的储热式生活热水换热器,根据用户需求,设计了两种形式:(一)通过换热管换热式,由于采用生活热水换热管大传热面积和置于热水箱内的设计,可以保证自来水经过生活热水换热管与热水箱内热水的充分换热,能够同时获得合适温度的生活热水,其优点是:(1)可以保证生活热水新鲜干净;(2)热水箱的水可以进行软化金属离子处理,避免因为过热制冷剂温度高,导致过热制冷剂换热管外的结垢问题;(3)热水箱可以不承压;缺点是:增加生活热水换热管的成本和热水箱制作工序;(二)顶压送水时,只要一次换热,结构简单。
[0015] 6、本发明的储热式生活热水换热器,采用分体自循环加热的储热式生活热水换热器,具有自动调节传热能力、无需控制件和制作简单的优点。
[0016] 7、本发明的储热型三用机,制冷剂循环系统和水路系统十分简单,制冷剂系统改变运行模式,只切换一个四通阀,没有技术难度;在水路系统,仅在春秋季切换两个阀门;系统的结构和控制都极其简单,用最简单的系统,实现最多功能和最节能模式。
[0017] 8、本发明的储热型三用机,采用主机与热水箱、两用水箱分开制的设计,能把制冷剂循环系统的制冷剂先集中在主机内,在工厂内完成制冷剂的精确灌装,保证制冷剂灌注量准确,设备效率提高,现场安装简化;热水箱和两用水箱独立制作,工艺简单。
[0018] 综上所述,本发明的储热型三用机,用热力学、传热学和流体力学的理论指导,根据一年四季用户需求,以及长时间对多功能热泵空调热水三用机研究的实践经验,集合最成熟的技术,设计的储热型三用机,结构和控制都极其简单,制作和安装工艺简单,变负荷自动调节,功能全面,四季适用,运行可靠,效率高,节能效果好。因此,本发明的储热型三用机具有较大的创新性、高水准的先进性和广泛的实用性,技术含量很高,应当尽快授予发明专利。附图说明
[0019]图1 是本发明实施例1的储热型三用机的系统结构示意图,兼冬天模式的制冷剂循环和水路循环流程示意图,结构特点,前级水换热器的制冷剂过热气体换热管和生活热水换热管同置于热水箱内,配备两用水箱。
[0020] 图2是本发明实施例1的储热型三用机夏天模式的制冷剂循环和水路循环流程示意图。
[0021] 图3是本发明实施例1的储热型三用机春秋天模式的制冷剂循环和水路循环流程示意图。
[0022] 图4是本发明实施例1的储热型三用机冬天除霜模式的制冷剂循环和水路循环流程示意图。
[0023] 图5是本发明实施例2的储热型三用机的系统结构, 兼冬天模式的制冷剂循环和水路循环流程示意图,结构特点:前级水换热器与热水箱是分体自循环换热方式。
[0024] 图6是本发明实施例3的储热型三用机的系统结构, 兼冬天模式的制冷剂循环和水路循环流程示意图,结构特点:热水箱内只放置制冷剂过热气体换热管,不放置生活热水换热管,采用顶压出生活热水方式。
[0025] 图7是本发明实施例4的储热型三用机的系统结构, 兼冬天模式的制冷剂循环和水路循环流程示意图,结构特点:前级水换热器与热水箱是分体自循环换热方式,顶压出生活热水方式。
[0026] 图8是本发明实施例5的储热型三用机的系统结构, 兼春秋天模式的制冷剂循环和水路循环流程示意图,结构特点:不配置两用水箱,采用顶压出生活热水方式。
[0027] 具体实施例:下面结合附图通过实施例进一步详细说明本发明的结构和工作原理,但本发明内容不仅限于附图所示。
[0028] 实施例1、由附图1、2、3、4共同说明;本发明实施例1的储热型三用机的系统结构,参看附图1,包括:制冷剂循环系统,供暖/空调水循环系统,生活热水换热器以及控制保护系统;图1给出了制冷剂循环系统,供暖/空调水循环系统和生活热水换热器的结构示意关系;所述的制冷剂循环系统,主要包括压缩机1、室外风换热器3、四通阀2、节流阀4、水换热器5、生活热水换热储热器的前级水换热器7、气液分离器6;所述的室外风换热器3附带有室外风机3f;所述的四通阀2,有四个接口,两个工作状态,第一工作状态为冬天和春秋天工作状态,此时四通阀的内部通道使第一、二接口2a、2b连通、第三、四接口2c、2d连通;第二工作状态为夏天工作状态,此时四通阀的内部通道使第一、四接口2a、2d连通、第三、二接口2c、2b连通;制冷剂循环系统的连接方式是:压缩机1的排气口1a和四通阀2的第三接口2c,分别与前级水换热器的制冷剂换热管路的上进口、下出口连接;四通阀的第一、二、四接口2a、
2b、2d,分别与气液分离器6的进口,室外风换热器3的上接口、水换热器5的制冷剂换热管的上接口连接;气液分离器的出口,与压缩机的进气接口1b连接;室外风换热器4的下接口和水换热器5的制冷剂换热管的下接口,分别与双向节流阀4的两端接口连接,制冷剂回路充制冷剂;所述的节流阀4是双向节流阀;所述的水换热器5,是管式换热器或板式换热器。
[0029] 实施例1的供暖/空调水循环系统和生活热水换热器,由水换热器5的水通路、两用水箱10、热水箱8、循环水泵12、用户的风机盘管11a和散热器11以及连接管路和水路阀门构成,风机盘管带有辅助电加热器;参看图1,它们的连接方式是:水换热器的水通路上接口连接管、热水箱的顶部上接口连接管和热水送水总管的热水总阀第三闸阀的进水端口连接管,分别与热水送水三通接头S1的三个接口连接;第三闸阀F3的出水端口,留与用户的风机盘管11a和散热器11的进水总管连接;热水回水三通接头S2的两个进水接口,分别与热水箱底部下接口连接管、用户的风机盘管和散热器的出水总管连接,热水回水三通接头S2的出水接口与两用水箱的上进水口连接管连接;两用水箱的下出水接口与循环水泵的进口连接;热水箱8的下接口连接管上安装有热水箱循环水闸阀第二闸阀F2。
[0030] 生活热水换热管9的进口与自来水管连接,进水管上安装有单向阀D1;生活热水换热管9的出口与客户的生活热水管连接,在生活热水管上安装有热水阀第一阀F1;制冷剂过热气体的热量,经过前级水换热器的换热管与热水箱的水通过自然对流循环加热;在使用生活热水时,开启热水阀,自来水流过生活热水换热管被热水箱储存的热水加热。
[0031] 在水循环回路的低处,例如热水箱的底部,安装有排水管和排水阀第五闸阀F5;在水循环回路的回水总管,插接水回路的上水管,在上水管安装有上水阀第6闸阀;在水循环回路的最高处,安装有排气阀,第七闸阀F7;在水循环回路安装完后,开启上水阀F6和排气阀F7,给水循环回路灌蒸馏水或软化水,灌满水后,上水阀F6和排气阀F7关闭;用户的风机盘管和散热器各支路并联在风机盘管和散热器的进、出水总管之间,各支路上安装有支路闸阀,例如风机盘管支路安装有闸阀F4a,散热器支路安装有闸阀F4。
[0032] 前级水换热器7是制冷剂过热气体换热器,本实施例的以螺旋盘管7为前级水换热器,直接置于热水箱水中,采用热水箱内水自循环换热方式。
[0033] 本发明的储热型三用机,具备有储热式的冬供暖、夏空调和四季供生活热水的功能,其运行模式分为冬天、夏天和春秋天三种模式。
[0034] 冬天模式,参看图1,功能:制热水供暖,兼供生活热水;冬天模式时制冷剂循环路线是:压缩机1的出口1a(制冷剂压缩过程)→前级水换热器7(放出制冷剂过热气体的热量)→四通阀2(第三接口2c→第四接口2d)→水换热器5的制冷剂通路(上接口→下接口)(放出制冷剂的凝结热量,变为高压液体)→节流阀4(等焓降压过程)→室外风换热器3(下接口→上接口)(低压蒸发,吸收室外空气热量过程,变为低压蒸气)→四通阀2(第二接口2b→第一接口2a)→气液分离器6→压缩机的进口1b;冬天模式,水路的第二、六、七闸阀F2、F6、F7关闭,第三闸阀F3打开,各支路阀F4、F4a打开;供暖热水的循环路线是:循环水泵12的出口→水换热器的水通路(下接口→上接口)(水被加热)→第三闸阀F3→用户的风机盘管11a或散热器11(散热)→两用水箱10→循环水泵12的进口;生活热水的流程:开启生活热水阀第一闸阀F1,自来水→生活热水换热管9(与热水箱热水换热后)→生活热水总管,供洗浴喷淋等用;热水箱的热水不参与供暖热水循环。
[0035] 夏天模式,参看图2,功能:制空调冷冻同时供生活热水;夏天模式时制冷剂循环路线是:压缩机的出口(增压过程)→前级水换热器(放出制冷剂过热气体的热量,变为饱和气)→四通阀(第三接口2c→第二接口2b)→室外风换热器3的(上接口→下接口)(放出凝结热,变为高压液体)→节流阀(降压)→水换热器的制冷剂通路(下接口→上接口)(蒸发、吸热,制空调冷冻水)→四通阀(第四接口2d→第一接口2a)→气液分离器→压缩机的进口;夏天模式,水路第二、六、七闸阀F2、F6、F7和散热器支路阀F4关闭,第三闸阀F3打开,盘管风机支路阀F4a打开;空调冷水的循环路线是:水泵12的出口→水换热器5的水通路(下接口→上接口)→第三闸阀F3→用户的风机盘管11a→两用水箱10→循环水泵12的进口;生活热水的流程:开启生活热水阀第一闸阀,自来水→生活热水换热管(与热水箱热水换热后)→生活热水总管,供洗浴喷淋等用;热水箱的热水不参与空调冷水循环。
[0036] 春秋天模式,参看图3,功能:热泵方式制取生活热水;春秋模式时制冷剂循环路线是:压缩机的出口(制冷剂气体增压)→前级水换热器(放出过热气体热量,加热从水换热器来的循环水)→四通阀2(第三接口2c→第四接口2d)→水换热器5的制冷剂通路(上接口→下接口)(放出凝结热,加热温度来自两用水箱的循环水)→节流阀4(降压)→室外风换热器3的(下接口→上接口)(蒸发,吸热)→四通阀2(第二接口2b→第一接口2a)→气液分离器6→压缩机的进口;春秋天模式,水路第三、六、七闸阀关闭,第二闸阀打开;热水换热循环路线是:水泵12的出口→水换热器5的水通路(下接口→上接口)(吸热升温)→热水箱8(吸收前级水换热器的制冷剂过热气体热量,进一步升温)→第二闸阀F2→两用水箱→循环水泵
12的进口;生活热水的流程:开启生活热水阀第一闸阀F1,自来水→生活热水换热管(与热水箱热水换热后)→生活热水总管,供洗浴喷淋等用;热水箱和两用水箱储存的热水,可长时间提供生活热水换热器的热量;风机盘管和散热器没有水循环。
[0037] 实施例1的储热型三用机的控制保护系统,参看附图1、2、3、4,在压缩机排气和吸气管路上,安装有高压和低压的压力测头Y1、Y2,高温和低温测头T1、T2,在水换热器上、下接口管路上安装有水温测头T3、T4,在热水箱8和两用水箱10的上部水位,安装有水温测头T5和T6,在风机盘管处安装有室温测头T7、在室外风换热器3出风口安装有出风温度测头T8;控制保护系统将根据各测头的测定值与设定值的比较,执行压缩机、循环水泵、风机盘管的风机和各电动闸阀的自动起、停和四通阀的切换。
[0038] 参看附图1,冬天模式的控制方式是:四通阀2处于第一工作状态,当室温T7低于设定供暖温度时,压缩机1、循环水泵12、室外风换热器的风机3f和风机盘管的风机11f运行;当室温低于设定值很多,到严寒设定值,例如低10℃,起动辅助电加热;当室温超过高限设定值后,停止风机盘管的风机,循环水泵和压缩机继续运行,继续给两用水箱10的水加热升温;当两用水箱的水温T6或制冷剂高压Y1超过设定值,则压缩机停止运行;当室温低于下限设定值后,首先起动循环水泵和风机盘管的风机运行,先利用两用水箱10储存的热水供暖;
当两用水箱的水温T6或室温T7低于下限设定值时,储热供暖功率不足,压缩机起动运行。
[0039] 参看附图2,在执行夏天模式时,四通阀切换到第二工作状态,当室温T7高于设定空调温度时,压缩机运行,循环水泵和风机盘管的风机运行;当室温低于下限设定值后,停止风机盘管的风机11a,循环水泵12和压缩机1继续运行,给两用水箱10的水降温蓄冷;当两用水箱的水温T6或制冷剂低压Y2低于下限设定值时,循环水泵和压缩机停止运行;当室温高于上限设定值后,循环水泵和风机盘管的风机运行,压缩机继续停止,利用两用水箱储存的冷冻水,通过风机盘管向房间供冷气;当室温继续超过设定值,储冷水供空调功率不足,恢复压缩机运行;在执行夏天模式时,对生活热水换热器的水箱温度不进行控制。
[0040] 参看附图3,在执行春秋天模式时,四通阀切换到第一工作状态,当热水箱8的水温T5低于设定值下限时,起动压缩机和循环水泵,风机盘管的风机11f停止;当热水箱的水温T5高于上限设定值,压缩机停止运行;在压缩机不运行时,循环水泵12与生活热水阀F1的开、关保持联动,当取用生活热水开启生活热水阀F1时,循环水泵运行,关闭生活热水阀时,循环水泵停止运行;当热水箱水温T5低压设定值,压缩机、循环水泵起动运行。
[0041] 参看附图4,实施例1所述的储热型家庭中央空调供暖热水三用机,其除霜模式起动的条件是,当出现制冷剂低压压力值Y2和下降速率或风换热器的出风温度T8到达除霜条件设定值;起动除霜模式后,四通阀2切换到第二工作状态,制冷剂系统执行夏天模式循环,水路各闸阀的开、关的状态仍然保持冬天模式的状态,室外风换热器3和风机盘管的风机3f和11f停止,压缩机和循环水泵继续运行;当室外风换热器的出风温度T8高过设定值时,结束除霜,进行室外风冷换热器的翅片吹干过程,开启室外风换热器的风机3f吹10-20秒,结束整个除霜过程;四通阀切换到第一工作状态,系统恢复冬天模式运行;除霜热量,来自两用水箱的热水热量,除霜快、效果好、房间温度不受影响。
[0042] 实施例1的储热型三用机的的前级水换热器的传热功率为单位时间制冷剂流量过热气体的焓值,即压缩机出口的制冷剂比焓与相同压力的制冷剂饱和蒸气比焓的差值与单位时间制冷剂流量的乘积;水换热器的传热功率为单位时间制冷剂流量在排气压力时的凝结热值;因此,前级水换热器的传热功率约为水换热器的传热功率的10-20%;例如,储热型三用机的制冷剂为R22,制冷剂循环的低压Y2= 0.49556 MPa,蒸发温度为0℃(273 K),低压饱和蒸气的比焓为404.93 kJ/kg,比熵为1.7509 kJ/K-kg,当绝热压缩到排气压力Y1= 2.1678 MPa,过热气体的温度为78.58℃(351.58 K),比焓为442.28 kJ/kg,相同压力的R22制冷剂的饱和气体和饱和液体的比焓分别为417.65 kJ/kg和270.10 kJ/kg,过热气体相对于饱和气体的比焓差值为(442.28-417.65)= 24.63 kJ/kg,高压制冷剂的凝结热为(417.65-270.10)=147.55 kJ/kg,制冷剂过热气体的含热量与凝结热的比值为24.63/
147.65 = 16.7%;单位公斤的制冷剂压缩功为(442.28-404.93)=37.35 kJ/kg,当5Ph储热型三用机的压缩机理论输入功率P=5×0.735.5 = 3.6775 kW,制冷剂的循环流量为
3.6775/37.35=0.0985 kg/s,所以,前级水换热器的理论设计换热量为24.65×0.0985 =
2.43 kW,水换热器的换热量为147.55×0.0985= 14.5 kW;前级水换热器和水换热器设计时,应当根据二者的传热形式、传热系数和传热温差的不同,再计算二者的具体传热面积;
热水箱和两用水箱的容积可以根据用户需求,可大可小,本实施例设计热水箱为100公升和两用水箱的容积都为200公升;生活热水换热管的传热功率,按取水流量与生活热水进出温差以及水比热的乘积计算,如果用户只安装一个喷淋头,可取每分钟热水流量5升计算,其传热系数可选用浸泡式盘管的换热系数;从估算角度比较,生活热水换热管的传热面积,大于前级水换热器的换热管的传热面积的4-5倍。储热式生活热水换热器的生活热水换热管9的传热面积,大于前级水换热器7换热管的传热面积的5倍,目的是快速获得洁净的生活热水。
[0043] 参看附图1、2、3、4,实施例1的储热型三用机的,所述的储热型三用机分三件体安装组合:主机、生活热水器的热水箱件和两用水箱;主机,包括制冷剂循环系统的全部器件:压缩机1、室外风换热器3、四通阀2、节流阀4、水换热器5、前级水换热器7,制冷剂连接管路,以及循环水泵12和控制保护系统,都集合安装在主机支架底座上,总称为主机,由工厂组装完成;热水箱8和两用水箱10独立制作;热水箱8内放置有螺旋盘管的制冷剂过热气体换热管7和生活热水换热管9,可根据用户场地情况靠近主机独立布置;主机上压缩机排气管路端和与四通阀第三接口连接管路端,安装有第一、二角阀Ja、Jb,出厂前两个角阀关闭,主机的制冷剂循环回路内灌注制冷剂,保证主机的制冷剂系统可以在工厂灌注精确的制冷剂量;当储热型三用机在用户现场安装时,第一、二角阀的接口与前级水换热器的换热管两端口接头连接,由螺帽拧紧,再开启两个角阀,构成制冷剂循环回路。
[0044] 实施例1的供暖/空调水循环系统和生活热水换热器的水路在现场安装;客户的风机盘管可以是多个并联安装;在采用地板热水供暖时,冬天供暖可以通过与风机盘管并联,接在供暖/空调水循环系统的送水总管和回水总管之间。
[0045] 实施例2的储热型三用机,参看附图5,其与实施例1的区别在于:实施例2的前级水换热器与热水箱采用分体自循环换热方式。实施例2的储热型三用机,仍然由主机、热水箱8和两用水箱10三大件构成,但是主机的机体上直接安装了前级水换热器7,这样制冷剂循环系统的全部器件就都安装在主机上了,保证主机的制冷剂系统可以在工厂灌注精确的制冷剂量;当储热型三用机在用户现场安装时,前级水换热器的水路的上、下两端口再与热水箱的上、下自循环接口连接。实施例2的功能、控制方式都与实施例1相同。
[0046] 实施例3的储热型三用机,参看附图6,图6是本发明实施例3的储热型三用机的系统结构, 兼冬天模式的制冷剂循环和水路循环流程示意图,它与实施例1的区别是,热水箱内只放置制冷剂过热气体换热管,不放置生活热水换热管,采用顶压出生活热水方式。其他功能和控制方式均与实施例1相同。
[0047] 由于热水箱的顶部上接口连接管上安装有单向阀,流向指向热水箱,下接口连接管上安装有热水箱循环水阀第二闸阀,在第二闸阀关闭时,热水箱内水压等于自来水的压力,而冬天供暖热水循环和夏天空调冷水循环的水压,低于自来水压力,单向阀D2阻止了生活热水流到供暖或空调水循环回路;当然为了增加保险系数,也可以将单向阀替换为闸阀或在热水箱的顶部上接口连接管上再增加一个闸阀;取用生活热水时,只要开启生活热水阀F1即可获得。
[0048] 实施例4的储热型三用机,参看附图7,图7是本发明实施例4的储热型三用机的系统结构, 兼冬天模式的制冷剂循环和水路循环流程示意图,结构特点:前级水换热器与热水箱是分体自循环换热方式,热水箱内不放置任何换热管,采用顶压出生活热水方式;实施例4的主机和前级水换热器与热水箱的连接方式与实施例2相同,生活热水的取用方式与实施例3相同;其功能和控制都与实施了1相同。
[0049] 实施例5的储热型三用机,参看附图8,图8是本发明实施例5的储热型三用机的系统结构, 兼春秋天模式的制冷剂循环和水路循环流程示意图,结构特点:不配置两用水箱,采用顶压出生活热水方式;实施例5的系统结构与实施例2相比,是供暖/空调水循环系统中,减少了两用水箱;与实施例1、2、3、4相比,实施例5同样具有具备有储热式的冬供暖、夏空调和四季供生活热水的基本功能,但是减少了储热调节供暖和空调负荷的功能;因此,实施例5的压缩机采用变频控制的压缩机,室内风机采用多级变速或变频控制。
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