复合式风冷热泵机组制造技术

本实用新型专利技术涉及一种风冷热泵机组。传统的风冷热泵机组在低温状态（通常Ｔａ＜－５℃）下制热时，机组的蒸发温度过低，排气温度过高，严重影响轴承、转子的润滑和密封性能；制热能效比很低，制热能力严重不足。本实用新型专利技术的特征是使水源热泵机组经水循环装置与风冷热泵机组形成一有机的整体，通过水循环装置的变换而实现不同的功能。在夏季，风冷热泵机组和水源热泵机组可分别用来制冷；而在冬季外界环境空气温度太低时，先用风冷热泵机组制取中间温度的热水（约２１℃左右），然后用水源热泵机组从该热水中吸收热量，进一步通过压缩机作功来制取高温水源（约４５℃左右），通过水－空气盘管将热量传递给建筑空调区域，达到对房间空气加热的目的。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种具有制冷、制热双重功能的风冷热泵机组。
技术介绍
风冷热泵是以空气为冷(热)源，以水为供冷(热)介质的中央空调机组，作为冷、热源兼用型的一体化设备，风冷热泵机组省略了冷却塔、水泵、锅炉及相应管道系统等诸多辅件，其系统结构简单，占据空间小，维修管理方便，节约能源，尤其适用于水源缺乏地区。因此，风冷热泵机组通常是许多既无供热锅炉，又无供热网或其它稳定可靠热源，却又要求一年四季进行空气调节的暖通工程设计时优先选用的方案。传统的风冷热泵机组空调系统如图1所示，其中17为风冷热泵机组，18为空气调节箱(也可以是风机盘管等其它空调末端)，其内有水-空气盘管，19为建筑空调区域。其工作原理是1、制冷模式传统风冷热泵机组1的制冷模式系统流程如实线箭头所示压缩机1排出的高温高压制冷剂蒸汽经四通阀2进入处于外界环境中的风侧换热器10(此时功能为冷凝器)，通过轴流风机通风带走制冷剂在冷凝过程中所产生的大量热量，冷凝后的高压过冷制冷剂液体经逆止阀4、储液器5、干燥过滤器6和电磁阀7进入膨胀阀8节流膨胀，膨胀后的低温低压制冷剂气液两相混合物经逆止阀9进入水侧换热器3(此时功能为蒸发器)，吸收流自空气调节箱18的空调水回水(温度约12℃左右)热量后变成过热蒸汽，再经四通阀2流至气液分离器11进行分离，分离出的制冷剂蒸汽回到压缩机1后再重新被压缩，开始新的制冷剂循环过程。在水侧换热器3中放热降温后的空调水(温度降至7℃左右)则回到空气调节箱18，通过水-空气盘管与流经空气调节箱18的循环空气进行热交换，吸收循环空气的热量后水温上升(约12℃左右)，接着被水泵16增压又重新回到水侧换热器3，开始新的空调水循环过程；同时，循环空气被冷却，并经散流器21送至建筑空调区域19，达到冷却房间空气的目的。2、制热模式传统风冷热泵机组1的制热模式系统流程如虚线箭头所示压缩机1排出的高温高压制冷剂蒸汽经四通阀2进入水侧换热器3(此时功能为冷凝器)，与流自空气调节箱18的空调水回水(温度约40℃左右)进行热量交换，将制冷剂蒸汽在冷凝过程中所产生的大量热量传递给空调水，使空调水温度升高(约45℃左右)后进入空气调节箱18，通过水-空气盘管与流经空气调节箱中的循环空气进行热交换，将热量释放给循环空气后水温下降(约40℃左右)，接着又被水泵16增压后重新回到水侧换热器3，开始新的空调水循环；其间循环空气在空气调节箱中被加热，并经散流器21送至建筑空调区域19，达到加热房间空气的目的。同时，水侧换热器中被冷凝的高压过冷制冷剂液体经逆止阀12、储液器5、干燥过滤器6和电磁阀15进入膨胀阀14节流膨胀，膨胀后的低温低压制冷剂气液两相混合物经逆止阀13进入处于外界环境中的风侧换热器10(此时功能为蒸发器)，通过轴流风机通风吸收空气热量后变成过热蒸汽，接着再经四通阀2流至气液分离器11进行分离，将液态制冷剂分离后的制冷剂蒸汽回到压缩机1后再重新被压缩，开始新的制冷剂循环过程。从前述工作流程可以看出，风冷热泵机组制热模式下通过制冷剂从外界环境空气中吸收热量，且通过对压缩机作功(消耗电能或机械能)而将热量传递给循环的空调水以达到对建筑空调区域加热的目的。制冷模式下机组则从循环的空调水中吸收热量，达到冷却建筑空调区域的目的，机组通过制冷剂所吸收的热量则同样须对压缩机做功而最终将热量散发到环境空气。其中处于外界环境中的风侧换热器的热量传递是靠环境空气与制冷剂的温差来驱动的，且在相同的空调水进水或出水温度情况下，外界环境空气的温度越低，机组供热负荷Q′越大，而机组制热能力Q则越小，其相对关系可参照图4其中Ta为外界环境空气的温度，T0为平衡点温度，Ta＞T0时，Q＞Q′，机组制热能力能够满足供热负荷需求；Ta＜T0时，Q＜Q′，机组制热能力小于供热负荷需求，空调系统须增加辅助供热设施。故外界环境空气的温度是影响风冷热泵机组性能的极其重要的物理量，其中平衡点温度T0的高低主要取决于机组容量大小及其制热性能。通常，机组的制冷性能是以35℃外界环境空气温度、12℃空调水进水、7℃空调水出水为名义工况来标定；而制热性能则以7℃DB(干球温度)/6℃WB(湿球温度)外界环境空气温度、40℃空调水进水、45℃空调水出水为名义工况来标定。一般当外界环境空气的温度低于13～15℃时就需进行供热，而在北方地区的秋冬季节，外界环境空气的温度要远低于此名义工况7℃DB/6℃WB的温度；如前所述，要使机组制热能力能够满足供热负荷需求(即Q＞Q′)，就必须降低机组的平衡点温度T0，其结果将对风冷热泵机组的正常制热运行产生一系列影响，而极易引发机组故障a、蒸发温度过低。风冷热泵机组制热模式下，制冷剂从外界环境空气中吸收热量，其蒸发温度低于要外界环境空气温度，外界环境空气温度越低，机组的蒸发温度越低，压缩机用油的粘度越大，也就越容易粘附在风侧换热器内制冷配管内壁，造成压缩机失油。b、排气温度过高。风冷热泵机组设计压缩比一般仅3.5左右，而在低温制热时其压缩比超过7，甚至达到9。压缩比越高，排气温度越高，压缩机中油的粘度也就越小，极难在摩擦面形成正常油膜厚度，而严重影响轴承、转子的润滑和密封性能。同时过高的排气温度也会导致油质的劣化。c、制热能力严重不足。由于机组压缩比很高，制冷系统制冷量衰减严重(就意味着需选用较大规格容量的机组来满足供热需要)，制热能效比很低。d、电机散热条件恶化。蒸发温度越低，压缩机吸气比容越大，制冷剂质量流量越小，电机散热条件也就越差，电机极易烧毁。当外界环境空气温度降至5℃时，风侧换热器表面结霜加快，机组制热量下降加剧；当外界环境空气温度处在-5℃～-10℃以下时，普通风冷热泵机组就很难正常运转，而影响风冷热泵机组在寒冷地区(如黄河流域以北)的应用。因此，低温制热性能通常成为衡量风冷热泵机组性能优劣的重要技术指标。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有技术存在的缺陷，提供一种复合式风冷热泵机组，以在过低的外界环境空气温度(-5℃以下)下仍能正常运转，有效地对建筑空调区域进行供热，同时避免风冷热泵机组因过低的外界环境空气温度而引发机组故障。本技术采取的技术方案是复合式风冷热泵机组，包括一风冷热泵机组，包括由制冷配管连接的A压缩机、四通电磁阀、风侧换热器、膨胀装置和水侧换热器；其特征是一水源热泵机组经水循环装置与所述的风冷热泵机组配合所述的水源热泵机组包括由制冷配管连接的B压缩机、冷凝器19、C膨胀阀和蒸发器；所述的水循环装置包括经水管串联在水侧换热器与蒸发器之间的B水泵和V3阀，B水泵上并联V7阀，冷凝器上串联水管，水管的两端设有M水口和N水口，一V2阀的一端与M水口连接，其另一端连接在V3阀与水侧换热器之间，另一V6阀的一端与N水口连接，其另一端连接在V7阀与B水泵之间，冷凝器一端的水管上设有V4阀。使用时，将V2阀、V6阀、V7阀开启，将V3阀、V4阀、水源热泵机组、B水泵关闭，即可使机组运行于正常制热模式；将V3阀、V4阀、水源热泵机组、B水泵开启，将V2阀、V6阀、V7阀关闭，即可使机组运行于低温制热模式。由于水循环的特殊性，为了达到换热、载热的目的，水循环装置元件的具体安装位置具有多种连接方案，比如可以根本文档来自技高网...

【技术保护点】
复合式风冷热泵机组，包括：一风冷热泵机组，包括由制冷配管连接的Ａ压缩机（１）、四通电磁阀（２）、风侧换热器（１０）、膨胀装置和水侧换热器（３）；其特征是一水源热泵机组经水循环装置与所述的风冷热泵机组配合；所述的水源热泵机组包括由 制冷配管连接的Ｂ压缩机（１８）、冷凝器（１９）、Ｃ膨胀阀（２０）和蒸发器（１７）；所述的水循环装置包括经水管串联在水侧换热器（３）与蒸发器（１７）之间的Ｂ水泵（１６）和Ｖ３阀（３０），Ｂ水泵（１６）上并联Ｖ７阀（３４），冷凝器（１９）上 串联水管，水管的两端设有Ｍ水口（３５）和Ｎ水口（３６），一Ｖ２阀（２９）的一端与Ｍ水口（３５）连接，其另一端连接在Ｖ３阀（３０）与水侧换热器（３）之间，另一Ｖ６阀（３３）的一端与Ｎ水口（３５）连接，其另一端连接在Ｖ７阀（３４）与Ｂ水泵（１６）之间，冷凝器（１９）一端的水管上设有Ｖ４阀（３１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章立标，陈俊健，
申请(专利权)人：浙江国祥制冷工业股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]