[发明专利]热泵空调热水器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热泵系统，是热泵空调器和热泵热水器相结合的热力装置。

背景技术

现行的热泵空调器制冷时向室外排放热量，热泵热水器制取热水时从大气摄取热量，要同时获得冷气和热水需两台热泵并消耗两份电能；在既需供热又需热水的场合，无论是热泵空调还是热泵热水器都无法单独完成。上世纪九十年代以来，不断有各种热泵空调热水器方案或样机推出，至今未有成熟产品进入市场。究其原因：虽然热泵空调器和热泵热水器都遵循逆卡诺循环，但两者工况差异甚大，以往设计偏重于两者结构的组合而难以对工况有效整合，在水温的不同阶段由于工况漂移，压缩机负荷急剧变化，致使机组无法有效运行。中国科技大学热能科学和能源工程系组织的“空调——热水器一体机单独制热水模式的性能模拟和实验分析”报告指出：“结果表明，该设备具有明显的节能效果，但系统的功率和COP随水温升高而下降，该设备对压缩机性能的要求比普通空调要高。”如何传承普通空调的技术和主要部件，研发高效节能、运行可靠的热泵空调热水器，既具科学意义，又有实用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种技术相对成熟、功能较为完备、结构简单易行的热泵空调热水器。该系统在现有热泵空调器的基础上，增加了四季制热水的功能，且空调制冷时免费获得热水。尤其在单独制热水时，其工况不会因水温不断升高而漂移，以保持机组负荷的平稳。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在热泵空调器压缩机排气口与四通换向阀高压入口之间，依次接入一只电磁阀和一个热水交换器，形成制热水管路。另一只电磁阀跨接在压缩机排气口与四通换向阀高压入口之间，形成与制热水管路相并联的旁通管路。控制以上两只电磁阀的交替通断，就可以使系统在制热水状态或单纯空调状态之间切换。在室内换热器进出口两端，并联一由电磁阀和单向止回阀组成的旁通管路，在单纯空调状态时电磁阀关闭，制冷工质只能在室内换热器内蒸发或冷凝；在制热水兼制冷气状态，由于单向止回阀使旁通管路截止，制冷工质也只能在室内换热器内蒸发。只有在春秋冬季的制热水状态，电磁阀打开，单向止回阀顺向导通。热水水温较低时，从热水交换器流出的制冷工质由于压力较低并以液态分量为主，基本流经流阻较小的旁通管路：随着水温逐渐升高，从热水交换器流出的制冷工质压力逐渐上升且气态分量不断增加，室内换热器的分流也逐渐增加，气态工质在此冷凝及过冷，防止了系统工况漂移；当水温达到一定温度时，由于室内换热器的环境温度远低于水温，以气态分量为主的制冷工质主要在室内换热器中冷凝放热，系统的工况在动态中得以平稳。此时，制热水运行自然演变成空调制热运行，水箱内的热水仍因热水交换器内工质显热和部分冷凝而缓慢上升直至保温。

本发明的有益效果是：由普通空调器升级的空调热水器，无论运行在何种状态，其冷凝后的工质都能得到适度过冷并处于动态平衡，使系统工况相对平稳，从而保证机组的有效运行.

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是本发明的电控示意图。

图1中，1.压缩机，2.电磁阀，3.电磁阀，4.热水交换器，5.热水贮箱，6.四通换向阀，7.室外换热器，8.辅助毛细管，9.主毛细管，10.电磁阀，11.单向止回阀，12.室内换热器。

图2中，13.控制继电器，14.温度传感器

具体实施方式

以下结合附图所示实施例进一步阐述。

1.制冷运行。在图1中，电磁阀(3)打开，电磁阀(2)、(10)关闭，四通换向阀(6)失电，制冷工质从压缩机(1)流经电磁阀(3)、四通换向阀(6)，在室外换热器(7)冷凝后，经毛细管(9)节流进入室内换热器(12)蒸发吸热，最后经四通换向阀(6)被压缩机(1)吸入，完成一个制冷循环.此循环与空调器的制冷循环相同。

2.制热水兼制冷运行。在图1中，电磁阀(2)、(10)打开，电磁阀(3)关闭，四通换向阀(6)失电.从压缩机(1)流出的制冷工质经电磁阀(2)，在热水交换器(4)中冷凝放热，再经四通换向阀(6)流入室外换热器(7)进行过冷，由毛细管(9)节流后在室内换热器(12)蒸发吸热，最后经四通换向阀(6)被压缩机(1)吸入。在完成制冷循环的同时制取热水。此运行状态无论电磁阀(10)是否打开，均因单向止回阀(11)反向截止，工质不会流经旁通管路。