一种多功能的复合热泵系统

摘要

本发明涉及热泵系统技术领域，尤其涉及一种多功能的复合热泵系统，包括制冷剂回路，其上设有压缩机、换向阀、空气‑制冷剂换热器和热力膨胀阀；压缩机的进出口分别与换向阀的第一、第二接口连接，空气‑制冷剂换热器一端与换向阀第三接口连接、其另一端与热力膨胀阀连接，热力膨胀阀与换向阀的第四接口连接；制冷剂回路上换向阀的第三接口与空气‑制冷剂换热器之间以及热力膨胀阀与换向阀的第四接口之间均设有多个水‑制冷剂换热器；多个水‑制冷剂换热器的进口分别与不同的水源连接。本发明实现了多种水源的制热或制冷，充分利用了空气以及生活污废水的低品位热能，同时回收利用了冷凝热，提高了热泵系统的能效，增强了系统的可靠性。

权利要求

1.一种多功能的复合热泵系统，其特征在于：包括制冷剂回路，所述制冷剂回路上设有压缩机、换向阀、空气-制冷剂换热器和热力膨胀阀；

所述压缩机的进出口分别与所述换向阀的第一、第二接口连接，所述空气-制冷剂换热器一端与所述换向阀第三接口连接，其另一端与所述热力膨胀阀连接，所述热力膨胀阀与所述换向阀的第四接口连接；

所述空气-制冷剂换热器与所述换向阀第三接口之间的制冷剂回路上设有污废水-制冷剂换热器，所述污废水-制冷剂换热器的制冷剂管路与空气-制冷剂换热器的制冷剂管路相连接，且所述污废水-制冷剂换热器的进水管与生活污废水水源连接；所述换向阀的第三接口与所述污废水-制冷剂换热器之间的制冷剂回路上依次为第一水-制冷剂换热器和第二水-制冷剂换热器，所述热力膨胀阀与所述换向阀的第四接口之间的制冷剂回路上依次为第三水-制冷剂换热器和第四水-制冷剂换热器；所述第一水-制冷剂换热器、第二水-制冷剂换热器、第三水-制冷剂换热器和第四水-制冷剂换热器的水进口分别与不同的水源连接；

所述污废水-制冷剂换热器的制冷剂进口和制冷剂出口、第三水-制冷剂换热器的制冷剂进口和制冷剂出口、第四水-制冷剂换热器的制冷剂进口和制冷剂出口均设有旁通管路，且第一水-制冷剂换热器的制冷剂入口与第二水-制冷剂换热器的制冷剂出口之间设有旁通管路，所述旁通管路上设有制冷剂调节阀，实现多个水源的制冷或制热。

2.根据权利要求1所述的多功能的复合热泵系统，其特征在于：所述第一水-制冷剂换热器和第四水-制冷剂换热器的进口均与饮用水水源连接，所述第二水-制冷剂换热器的进口与生活用水水源连接，所述第三水-制冷剂换热器的进口与空调循环水连接。

3.根据权利要求2所述的多功能的复合热泵系统，其特征在于：所述第一和第二水-制冷剂换热器的出口均与加热设备连接。

4.根据权利要求1所述的多功能的复合热泵系统，其特征在于：所述压缩机的进口与所述换向阀之间设有气液分离器。

说明书

一种多功能的复合热泵系统

技术领域

[0001] 本发明涉及热泵系统技术领域，尤其涉及一种多功能的复合热泵系统。

背景技术

[0002] 热泵是一种从自然界获取低品位热能，经电力做功，提供人们可以利用的高品位热能的装置。热泵供能已经成为现代建筑一种应用十分广泛的供能方式。随着人们生活水平的提高，诸如医疗建筑、酒店宾馆、学校等公共建筑越来越多，人们对于该类建筑的舒适性和便利性等提出了更高的要求，相应的能耗在我国建筑能耗的比例非常大。医疗建筑、酒店宾馆、学校等公共建筑具有人员密集、空调能耗大、用能形式多样、低品位能源充足的特点。因此，如何利用热泵技术，将多种形式用能协同，以最低的能源消耗为代价，在满足人们夏季供冷和冬季供热的基本空调需求的基础上，进一步向人们提供生活热水、开水、饮用冷水和饮用温水等，对于我国建筑节能具有重要的意义。

发明内容

[0003] (一)要解决的技术问题

[0004] 本发明的目的是提供一种多功能的复合热泵系统，回收利用多种能源，实现多种形式用能的协同利用，降低了系统的整体能耗。

[0005] (二)技术方案

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能的复合热泵系统，包括制冷剂回路，所述制冷剂回路上设有压缩机、换向阀、空气-制冷剂换热器和热力膨胀阀；所述压缩机的进出口分别与所述换向阀的第一、第二接口连接，所述空气-制冷剂换热器一端与所述换向阀第三接口连接，其另一端与所述热力膨胀阀连接，所述热力膨胀阀与所述换向阀的第四接口连接；所述制冷剂回路上所述换向阀的第三接口与所述空气-制冷剂换热器之间以及所述热力膨胀阀与所述换向阀的第四接口之间均设有多个水-制冷剂换热器；多个所述水-制冷剂换热器的进口分别与不同的水源连接，实现多个水源的制冷或制热。

[0007] 其中，所述制冷剂回路上还设有污废水-制冷剂换热器，所述污废水-制冷剂换热器与空气-制冷剂换热器相连接，且所述污废水-制冷剂换热器的进口与所述生活污废水水源连接。

[0008] 其中，所述换向阀的第三接口与所述污废水-制冷剂换热器之间依次为第一水-制冷剂换热器和第二水-制冷剂换热器，所述热力膨胀阀与所述换向阀的第四接口之间依次为第三水-制冷剂换热器和第四水-制冷剂换热器；所述第一水-制冷剂换热器和第四水-制冷剂换热器的进口均与饮用水水源连接，所述第二水-制冷剂换热器的进口与所述生活用水水源连接，所述第三水-制冷剂换热器的进口与所述空调循环水连接。

[0009] 其中，所述第一和第二水-制冷剂换热器的出口均与加热设备连接。

[0010] 其中，所述压缩机的进口与所述换向阀之间设有汽液分离器。

[0011] 其中，所述制冷剂回路上设有多个调节阀。

[0012] (三)有益效果

[0013] 本发明的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本发明提供的多功能的复合热泵系统通过在制冷剂回路上设置多个水-制冷剂换热器实现了多种水源的制热或制冷，采用空气-制冷剂换热器和污废水-制冷剂换热器实现了制冷剂的加热或降温。夏季在实现空调循环水和饮用水制冷的同时，不仅可以对热泵冷凝热回收用以加热生活用水和饮用水(用于开水供应部分)，而且可以利用生活污废水或空气对制冷剂进一步降温散热以提高热泵系统的能效和可靠性；冬季时则利用了空气以及生活污废水的低品位热能，两者集成使用互为辅助补充提高了热泵系统的能效的同时增强了系统的可靠性。

附图说明

[0014] 图1是本发明实施例提供的一种多功能的复合热泵系统的流程图。

[0015] 图中：1：压缩机；2：换向阀；3：空气-制冷剂换热器；4：热力膨胀阀；5：污废水-制冷剂换热器；61：第一水-制冷剂换热器；62：第二水-制冷剂换热器；63：第三水-制冷剂换热器；64：第四水-制冷剂换热器；71：饮用水水源；72：生活用水水源；73；空调循环水；74：生活污废水水源；8：汽液分离器；9：加热设备；101、102、103、104、105、106、107、108、109、111、112：调节阀。

具体实施方式

[0016] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0017] 本发明实施例提供的一种多功能的复合热泵系统，包括制冷剂回路，制冷剂回路上设有压缩机、换向阀、空气-制冷剂换热器和热力膨胀阀；压缩机的进出口分别与换向阀的第一、第二接口连接，空气-制冷剂换热器一端与换向阀第三接口连接，其另一端与热力膨胀阀连接，热力膨胀阀与换向阀的第四接口连接；制冷剂回路上换向阀的第三接口与空气-制冷剂换热器之间以及热力膨胀阀与换向阀的第四接口之间均设有多个水-制冷剂换热器；多个水-制冷剂换热器的进口分别与不同的水源连接，实现多个水源的制冷或制热。优选地，本发明实施例提供的制冷剂回路上还设有污废水-制冷剂换热器，污废水-制冷剂换热器与空气-制冷剂换热器相连接，且污废水-制冷剂换热器的进口与生活污废水水源连接。

[0018] 本发明实施例提供的多功能的复合热泵系统的制冷剂回路由换向阀和热力膨胀阀分为两侧，通过调节制冷剂回路上的换向阀，可以控制由压缩机驱动的制冷剂的循环方向，使热泵系统的一侧为高压高温放热侧，另外一侧为低温低压吸热侧。由压缩机提供的制冷剂经换向阀后先经过高压高温放热侧，高压高温放热侧回路上的水-制冷剂换热器利用热泵系统的冷凝热实现制热加热水源的功能，热力膨胀阀实现对制冷剂的降温降压，然后制冷剂会经过低温低压吸热侧回路上的水-制冷剂换热器实现制冷冷却水源的功能。其中的空气-制冷剂换热器在制冷剂经过空气-制冷剂换热器时根据制冷剂温度的不同而实现空气对制冷剂的加热或降温。

[0019] 夏季运行时，启动压缩机，调节换向阀使压缩机的出口接通换向阀的第三接口与空气-制冷剂换热器之间的水-制冷剂换热器加热与之连接的水源；之后制冷剂经过污废水-制冷剂换热器和/或空气-制冷剂换热器实现对于制冷剂的散热，增大制冷剂过冷度；然后制冷剂经热力膨胀阀降温降压后经过热力膨胀阀与换向阀的第四接口之间的水-制冷剂换热器冷却与之连接的水源；最后制冷剂回到压缩机。

[0020] 冬季运行时，启动压缩机，调节换向阀使压缩机的出口接通换向阀的第四接口与热力膨胀阀之间的水-制冷剂换热器加热与之连接的水源；随之制冷剂经过热力膨胀阀节流降压后制冷剂经过污废水-制冷剂换热器和/或空气-制冷剂换热器实现对于制冷剂的加热，使制冷剂成为低温低压的过热制冷剂气体；然后制冷剂经过换向阀的第三接口与空气-制冷剂换热器之间的水-制冷剂换热器冷却与之连接的水源；最后制冷剂回到压缩机。

[0021] 具体地，如图1所示，本发明实施例提供的一种多功能的复合热泵系统，包括制冷剂回路，制冷剂回路上设有压缩机1、换向阀2、空气-制冷剂换热器3和热力膨胀阀；压缩机1的进出口分别与换向阀2的第一、第二接口连接，具体地，压缩机1的进口与换向阀2之间设有汽液分离器8。空气-制冷剂换热器3一端与换向阀2第三接口连接，其另一端与热力膨胀阀连接，热力膨胀阀与换向阀2的第四接口连接；制冷剂回路上换向阀2的第三接口与空气-制冷剂换热器3之间以及热力膨胀阀与换向阀2的第四接口之间均设有多个水-制冷剂换热器；多个水-制冷剂换热器的进口分别与不同的水源连接，实现多个水源的制冷或制热。本发明实施例提供的制冷剂回路上还设有污废水-制冷剂换热器5，污废水-制冷剂换热器5与空气-制冷剂换热器3相连接，且污废水-制冷剂换热器5的进口与生活污废水水源74连接。换向阀2的第三接口与污废水-制冷剂换热器5之间依次为第一水-制冷剂换热器61和第二水-制冷剂换热器62，热力膨胀阀与换向阀2的第四接口之间依次为第三水-制冷剂换热器
63和第四水-制冷剂换热器64；第一水-制冷剂换热器61和第四水-制冷剂换热器64的进口均与饮用水水源71连接，第二水-制冷剂换热器62的进口与生活用水水源72连接，第三水-制冷剂换热器63的进口与空调循环水连接。

[0022] 进一步地，制冷剂回路上设有多个调节阀，实现根据生活热水、饮用水和空调用水所需的温度以及生活污废水和室外空气的温度调节制冷剂回路上每个水-制冷剂换热器的开度，并控制污废水-制冷剂换热器5与空气-制冷剂换热器3同时或单独工作以及制冷剂回路上每个水-制冷剂换热器的通断。具体地，饮用水源71与第一水-制冷剂换热器61和第四水-制冷剂换热器64之间分别设有调节阀101和102，控制饮用水的流通方向；生活用水水源72与加热设备9和第二水-制冷剂换热器62的连接管路上分别设有调节阀103和112，控制生活用水的流通方向。第二水-制冷剂换热器62与污废水-制冷剂换热器5之间设有两个调节阀104和105；调节阀106的一端与换向阀2的第三接口与第一水-制冷剂换热器61之间的管路连接，其另一端与调节阀104和105之间的管路连接；调节阀107与调节阀105和污废水-制冷剂换热器5相并联。关闭调节阀105同时开启调节阀107可以实现空气-制冷剂换热器3的单独工作，开启调节阀105同时关闭调节阀107可以实现污废水-制冷剂换热器5和空气-制冷剂换热器3的同时通知。第三水-制冷剂换热器63和第四水-制冷剂换热器64之间的管路上设有调节阀108；调节阀109与调节阀108和第三水-制冷剂换热器63相并联；第四水-制冷剂换热器64与换向阀2之间的管路上设有调节阀110，调节阀111与第四水-制冷剂换热器64和调节阀110相并联。

[0023] 夏季运行时，启动压缩机1，调节换向阀2使压缩机1的出口接通第一水-制冷剂换热器61和第二水-制冷剂换热器62加热与之连接的饮用水和生活用水，实现饮用热水的预热以及生活用水的加热；之后制冷剂经过污废水-制冷剂换热器5和/或空气-制冷剂换热器3实现对于制冷剂的降温，增大制冷剂过冷度；然后制冷剂经热力膨胀阀降温降压后经过第三水-制冷剂换热器63和第四水-制冷剂换热器64冷却与之连接的饮用水和空调循环水，实现空调循环水的降温和饮用水的降温；最后制冷剂经过换向阀2和汽液分离器8回到压缩机
1。

[0024] 冬季运行时，启动压缩机1，调节换向阀2使压缩机1的出口接通第三水-制冷剂换热器63、第四水-制冷剂换热器64加热与之连接的循环管路中的水，使制冷剂经过第四水‐制冷剂换热器64和第三水-制冷剂换热器63实现饮用水的加热(供应常温饮用水)和空调用水的加热；随之制冷剂经过热力膨胀阀节流降压后制冷剂经过污废水-制冷剂换热器5和/或空气-制冷剂换热器3实现对于制冷剂的加热，使制冷剂成为低温低压的过热制冷剂气体；优选地，不需要对生活用水和饮用水冷却时关闭调节阀104同时开启调节阀106使制冷剂直接回到压缩机1。

[0025] 进一步地，第一水-制冷剂换热器61和第二水-制冷剂换热器62的出口均与加热设备9连接。需要说明的是，加热设备9可以为锅炉或换热站等可以实现水源加热的多种仪器设备。第一水-制冷剂换热器61和第二水-制冷剂换热器62是分别用于生活用水加热和饮用水加热的，水制冷剂换热器的加热只能实现预热，根据实际需要，可以将预热后的生活用水和引用水通入加热设备9中进行再次加热以得到所需温度的用水。另外冬季运行时，第一水-制冷剂换热器61和第二水-制冷剂换热器62起到的是冷却作用，实际冬季并不需要对生活用水和饮用水进行冷却，可关闭调节阀104和调节阀112同时开启调节阀103，使生活用水水源72与加热设备9接通；并且可以开启调节阀101，使饮用水水源71与加热设备9接通，由加热设备9对生活用水和饮用水进行加热。

[0026] 综上所述，本发明实施例提供的多功能的复合热泵系统的制冷剂回路由换向阀和热力膨胀阀分为两侧，通过调节制冷剂回路上的换向阀，可以控制由压缩机驱动的制冷剂的循环方向，使热泵系统的一侧为高压高温放热侧，另外一侧为低温低压吸热侧。由压缩机提供的制冷剂经换向阀后先经过高压高温放热侧，高压高温放热侧回路上的水-制冷剂换热器利用热泵系统的冷凝热实现制热加热水源的功能，热力膨胀阀实现对制冷剂的降温降压，然后制冷剂会经过低温低压吸热侧回路上的水-制冷剂换热器实现制冷冷却水源的功能。其中的空气-制冷剂换热器在制冷剂经过空气-制冷剂换热器时根据制冷剂温度的不同而实现空气对制冷剂的加热或降温。

[0027] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。