CN211903362U - 一种低温空气源冷暖热泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种低温空气源冷暖热泵，其换热器与四通阀连接，气液分离器与压缩机连接，储液罐通过两个并联的主路膨胀阀和辅路膨胀阀与单向阀组连通；该冷凝器上设置有制冷剂通道和水流通道；单向阀组设置在冷凝器的制冷剂通道和换热器之间，该单向阀组由两组并联的单向阀组构成。本实用新型结构简单，低温运行优点，其采用单向阀组替代原有产品中的多个不同管路中的单向阀，利用单向阀组自行控制制冷剂的流动方向，其结构简单，运行稳定，并且便于维修更换。另外，本实用新型通过经济器来增加制冷剂的过冷度，进一步提高压缩机的进气量，本实用新型采用了并联的主路膨胀阀和辅路膨胀阀来参与节流。

Description

一种低温空气源冷暖热泵

技术领域：

本实用新型涉及热泵产品技术领域，特指一种低温空气源冷暖热泵。

背景技术：

冬季室外气温的下降会减少热泵系统中蒸发器内制冷剂向室外空气的吸热量，同时蒸发压力降低吸气量减小制热能力及运行功率衰减。

再者，冬季室外气温的下降会使热泵系统中的压缩机效率下降,上面提到当冬季室外气温下降时，蒸发温度T0和蒸发压力P0也随着降低，而冷凝压力PK则受介质(室内空气、水)的制约而变化不大，这样必然导致压缩比PK/P0增大，压缩比的增大会使压缩机在工作过程中不可逆性加大(排气温度也会随之升高，长期高排气温度运行会导致压缩机损坏)、效率降低，故此，压缩机在室外低温时的工作效率下降也是风冷热泵出力不足的原因之一。

针对以上对热泵冬季出力不足问题，目前解决的方案主要是增加一个经济器，通过经济器的换热也进一步提高制冷剂的过冷度，并增加压缩机的进气量，从而克服压缩机低温运行效率降低的问题。然而目前的此类热泵产品管路设计复杂，很难保证运行稳定，所以，本发明人经过不管改进，提出以下技术方案。

实用新型内容：

本实用新型索要解决的问题就在于克服现有技术的不足，提供一种低温空气源冷暖热泵。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：一种低温空气源冷暖热泵，该热泵包括：压缩机以及依次与压缩机连接的四通阀、冷凝器、单向阀组、经济器、储液罐、换热器和气液分离器，所述的换热器与四通阀连接，气液分离器与压缩机连接，所述的储液罐通过两个并联的主路膨胀阀和辅路膨胀阀与单向阀组连通；所述的冷凝器上设置有制冷剂通道和水流通道；所述的单向阀组设置在冷凝器的制冷剂通道和换热器之间，该单向阀组由两组并联的单向阀组构成，其中一组单向阀组包括：第一单向阀和第二单向阀，另一组单向阀组包括：第三单向阀和第四单向阀；所述的经济器连接至第一单向阀和第二单向阀之间；所述的主路膨胀阀连接至单向阀组中的第三单向阀和第四单向阀之间。

进一步而言，上述技术方案中，所述的主路膨胀阀为热力膨胀阀，辅路膨胀阀为电子膨胀阀。

进一步而言，上述技术方案中，所述的经济器的一路通道连通所述单向阀组和储液罐，另一路通道通过一电子膨胀阀连通储液罐和压缩机。

进一步而言，上述技术方案中，所述的第一单向阀和第二单向阀导通方向相反；所述的第三单向阀和第四单向阀的导通方向相反。

进一步而言，上述技术方案中，所述的储液罐的出口设置有一干燥过滤器。

进一步而言，上述技术方案中，所述的压缩机与气液分离器之间的通道上设置有低压表、低压保护器。

进一步而言，上述技术方案中，所述的压缩机与四通阀之间的通道上设置有高压表和高压保护器。

进一步而言，上述技术方案中，所述的储液罐的入口处设置有储液罐针阀。

进一步而言，上述技术方案中，所述储气液分离器的入口处设置有分离器针阀。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比较具有如下有益效果：

1、结构简单，采用单向阀组替代原有产品中的多个不同管路中的单向阀，利用单向阀组自行控制制冷剂的流动方向，其结构简单，运行稳定，并且便于维修更换。

2、低温运行，本实用新型可在极寒环境下工作，其通过经济器来增加制冷剂的过冷度，进一步提高压缩机的进气量，提高压缩机的工作效率。同时，采用主路膨胀阀和辅路膨胀阀并联来调节制冷剂节流流量，从而令本实用新型在环境温度升高后也可以正常运行。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

见图1所示，为一种低温空气源冷暖热泵，压缩机1、四通阀2、冷凝器3、单向阀组4、经济器5、储液罐6、换热器7、气液分离器8和主路膨胀阀91和辅路膨胀阀92。

所述的压缩机1进口与气液分离器8连通，并且在压缩机1进口与气液分离器8之间的通道上设置有低压表81、低压保护器82。压缩机1的出口与四通阀 2连接，并且在压缩机1与四通阀2之间的通道上设置有高压表11和高压保护器12。通过控制四通阀2切换不同的通道连通。

所述的冷凝器3采用同轴套管换热器，其设置有制冷剂通道和水流通道，其中制冷剂通道的一端与四通阀2连通，制冷剂通道的另一端与单向阀组4连通。

所述的单向阀组4设置在冷凝器3的制冷剂通道和换热器7之间，其由两组并联的单向阀组构成，其中一组单向阀组包括：第一单向阀41和第二单向阀42，另一组单向阀组包括：第三单向阀43和第四单向阀44。所述的第一单向阀41 和第二单向阀42导通方向相反；所述的第三单向阀43和第四单向阀44的导通方向相反。结合附图1所示，具体而言，第一单向阀41可自上而下导通；第二单向阀42可自下而上导通；第三单向阀43可自下而上导通；第四单向阀44可自上而下导通。

所述的经济器5采用的是板式换热器，经济器5的一路通道连通所述单向阀组4和储液罐6，具体而言，所述的经济器5的一路通道一端连接至单向阀组4 中第一单向阀41和第二单向阀42之间，另一端与储液罐6连通。所述经济器5 另一路通道的一端经过一电子膨胀阀93和干燥过滤器61后与储液罐6连通，另一端与压缩机1连通，且在经济器5和压缩机1之间的通道上设置有压力传感器 13。所述的储液罐6的入口处设置有储液罐针阀62。

在干燥过滤器61和单向阀组4之间设置并联的主路膨胀阀91和辅路膨胀阀 92与单向阀组4连通；并联的主路膨胀阀91和辅路膨胀阀92连接至单向阀组4 中的第三单向阀43和第四单向阀44之间。所述的主路膨胀阀91采用热力膨胀阀，辅路膨胀阀92采用电子膨胀阀。

所述的换热器7采用翅片式换热器，其一端连接至单向阀组4，令一端连接至四通阀2,。

所述的气液分离器8连接在四通阀2和压缩机1之间，其中在四通阀2和气液分离器8之间的管道上设置有分离器针阀83，即，所述的气液分离器8的入口处设置有分离器针阀83。

上述的储液罐针阀62和分离器针阀82适用于补充制冷剂。

下面结合本实用新型的工作过程对其进行详细说明。本实用新型具有两种工作模式：制热模式和制冷模式，具体说明如下。

制热模式：

压缩机1压缩制冷剂形成高温高压制冷剂，高温高压制冷剂经过高压表11 和高压保护器12后进入四通阀2。此时，控制四通阀2令压缩机1与冷凝器3 的制冷剂通道连通。见图1所示，高温高压的制冷剂自上而下流过冷凝器3的制冷剂通道。而需要加热的冷水自下而上通过冷凝器的水流通道。制冷剂和水流在冷凝器中实现热交换，温度降低后的制冷剂将进入单向阀组4中，而温度升高的水流将排出共使用者使用。

由冷凝器3流出的低温高压的制冷剂进入单向阀组4后，由于第三单向阀43无法导通，所以制冷剂只能从第一单向阀41进入。此时第二单向阀42无法导通，所以进入的制冷剂5将流入经济器5。经过经济器5后进入储液罐6中。经过干燥过滤器61后，向主路膨胀阀91流动，此时辅路膨胀阀92不工作。通过主路膨胀阀91进行节流后压力降低。低压的制冷剂再次进入单相阀组4中的第三单向阀43和第四单向阀44之间。由于第三单向阀43外具有高压的制冷剂抵制，无法导通，所以低压制冷剂只能推开第四单向阀44流向换热器7。

换热器7采用翅片式换热器，低压的制冷剂进行该换热器7内吸收空气中的热量进行蒸发。蒸发后的制冷剂气体将再次流向四通阀2。通过四通阀2实现换热器7与气液分离器8之间的连通，制冷剂进入气液分离器8。

最后，制冷剂由气液分离器8依次经过低压表81和低压保护器82后重新进入压缩机1，通过压缩机1将气态制冷器压缩成高温高压的液态制冷剂，从而完成一个循环。在上述过程中，不断有冷水流入冷凝器3，而流经冷凝器3的高温高压制冷剂则与冷水进行换热，使冷凝器3能够供给高温热水。

另外，在低温环境中，由于环境温度过低，制冷剂在蒸发量降低，这样会导致压缩机的吸气量降低，压缩机吸气量降低，工作效率也会降低。所以为了增加压缩机吸气量，低温环境下降通过开启电子膨胀阀93来增加压缩机吸气量，并且增加制冷剂的过冷度。具体而言，制冷剂经过干燥过滤器61后，向主路膨胀阀91流动，通过主路膨胀阀91进行节流后通过单相阀组4流向换热器7。同时，通过控制电子膨胀阀93令部分制冷剂进入经济器5中，通过电子膨胀阀93节流，并实现蒸发。制冷剂蒸发过程中会吸热，所以会吸收高压端制冷剂中的潜热，进一步提高制冷剂的过冷度。而蒸发端的制冷剂吸热后会直接进入压缩机1中，提高压缩机1的吸气量，从而保证压缩机的功率。

本实用新型还配置了一个与主路膨胀阀91并联的辅路膨胀阀92。这是因为，主路膨胀阀91采用热力膨胀阀，其调节的范围是有效的。当本实用新型热泵在极寒条件下工作，主路膨胀阀91就不能配置的太大，如果太大就无法起到对制冷剂的节流降压效果。所以，在极寒环境下，主路膨胀阀91只能采用较小的热力膨胀阀。当环境温度升高后，单凭这个较小的主路膨胀阀91就无法满足工作需求，此时就需要开启辅路膨胀阀92。此时主路膨胀阀91和辅路膨胀阀92形成并联的两条通路，以满足工作需求。辅路膨胀阀92采用电子膨胀阀，可根据需要自动调节开启(一般当环境温度高于15℃时)，参与节流，满足工作需要。同样的道理，在本实用新型进入制冷模式进行制冷作业是，辅路膨胀阀92也将开启，参与节流。

制冷模式：

压缩机1压缩制冷剂形成高温高压制冷剂，高温高压制冷剂经过高压表11 和高压保护器12后进入四通阀2。此时，控制四通阀2令压缩机1与换热器7 连通。见图1所示，高温高压的制冷剂通过四通阀2后进入换热器7，通过换热器7向空气中释放热量后，进入单向阀组4中。

由换热器7流出的低温高压的制冷剂进入单向阀组4后，由于第四单向阀 44无法导通，所以制冷剂只能从第二单向阀42进入。此时第一单向阀41无法导通，所以进入的制冷剂5将流入经济器5。经过经济器5后进入储液罐6中。经过干燥过滤器61后，向主路膨胀阀91和辅路膨胀阀92流动，通过主路膨胀阀91和辅路膨胀阀92共同进行节流后压力降低。低压的制冷剂再次进入单相阀组4中的第三单向阀43和第四单向阀44之间。由于第四单向阀44外具有高压的制冷剂抵制，无法导通，所以低压制冷剂只能推开第三单向阀43流向冷凝器3。

所述的制冷剂通过单向阀组4后，自下而上进入通过冷凝器3开始吸收热量蒸发，同时，流过冷凝器3中水流通道的水流的热量不断被吸收，温度降低，最后变成冷水后流出。

温度升高的制冷剂由冷凝器3中流出后进入四通阀2，通过四通阀2实现冷凝器3与气液分离器8的连通，制冷剂进入气液分离器8中。

最后，制冷剂由气液分离器8依次经过低压表81和低压保护器82后重新进入压缩机1，通过压缩机1将气态制冷器压缩成高温高压的液态制冷剂，从而完成一个循环。在上述过程中，不断有热水流入冷凝器3，而流经冷凝器3的低温低压制冷剂则与热水进行换热，使冷凝器3能够供给低温冷水。

当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (9)

1.一种低温空气源冷暖热泵，其特征在于：该热泵包括：压缩机(1)以及依次与压缩机(1)连接的四通阀(2)、冷凝器(3)、单向阀组(4)、经济器(5)、储液罐(6)、换热器(7)和气液分离器(8)，所述的换热器(7)与四通阀(2)连接，气液分离器(8)与压缩机(1)连接，所述的储液罐(6)通过两个并联的主路膨胀阀(91)和辅路膨胀阀(92)与单向阀组(4)连通；

所述的冷凝器(3)上设置有制冷剂通道和水流通道；

所述的单向阀组(4)设置在冷凝器(3)的制冷剂通道和换热器(7)之间，该单向阀组(4)由两组并联的单向阀组构成，其中一组单向阀组包括：第一单向阀(41)和第二单向阀(42)，另一组单向阀组包括：第三单向阀(43)和第四单向阀(44)；所述的经济器(5)连接至第一单向阀(41)和第二单向阀(42)之间；所述的主路膨胀阀(91)连接至单向阀组(4)中的第三单向阀(43)和第四单向阀(44)之间。

2.根据权利要求1所述的一种低温空气源冷暖热泵，其特征在于：所述的主路膨胀阀(91)为热力膨胀阀，辅路膨胀阀(92)为电子膨胀阀。

3.根据权利要求2所述的一种低温空气源冷暖热泵，其特征在于：所述的经济器(5)的一路通道连通所述单向阀组(4)和储液罐(6)，另一路通道通过一电子膨胀阀(93)连通储液罐(6)和压缩机(1)。

4.根据权利要求2所述的一种低温空气源冷暖热泵，其特征在于：所述的第一单向阀(41)和第二单向阀(42)导通方向相反；所述的第三单向阀(43)和第四单向阀(44)的导通方向相反。

5.根据权利要求2所述的一种低温空气源冷暖热泵，其特征在于：所述的储液罐(6)的出口设置有一干燥过滤器(61)。

6.根据权利要求2所述的一种低温空气源冷暖热泵，其特征在于：所述的压缩机(1)与气液分离器(8)之间的通道上设置有低压表(81)、低压保护器(82)。

7.根据权利要求2所述的一种低温空气源冷暖热泵，其特征在于：所述的压缩机(1)与四通阀(2)之间的通道上设置有高压表(11)和高压保护器(12)。

8.根据权利要求2所述的一种低温空气源冷暖热泵，其特征在于：所述的储液罐(6)的入口处设置有储液罐针阀(62)。

9.根据权利要求2所述的一种低温空气源冷暖热泵，其特征在于：所述储气液分离器(8)的入口处设置有分离器针阀(83)。

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