一种能源集成节能多功能热泵制造技术

本发明专利技术涉及一种能源集成节能多功能热泵，采用一体化集成设计，可以实现制冷、制热、热水、冷藏、冷冻和除湿烘干等功能组合，与传统热泵相比，功能明显提升和能耗显著降低，可满足住宅，及小型商业和工业建筑对能源系统的多功能需求。系统主要包括压缩机，膨胀阀，源侧和使用侧换热器。压缩机和换热器之间设置三通阀，和需转换冷凝和蒸发功能的换热器之间设置四通阀，换热器与膨胀阀按星形结构连接。冷冻、冷藏和除湿蒸发器，空调用换热器，源侧换热器，除湿和生活热水冷凝器换热器的管路，通过单向阀，或与膨胀阀直连。换热器通过三通阀或四通阀开关控制，使得任一冷凝器、主膨胀阀、任一蒸发器和压缩机共同形成独立的制冷循环。

【技术实现步骤摘要】
一种能源集成节能多功能热泵
本专利技术属于制冷热能领域，特别涉及到一种能源集成节能多功能热泵。
技术介绍
现有的多功能热泵一般只有热水、制冷和制热的功能，无除湿和冷藏功能；有的多功能热泵只有干燥除湿和冷藏功能，无产热水和空调功能。由于系统复杂，对集成设计和控制技术综合性要求较高，目前还无集制冷、制热、热水、干燥、冷藏、除湿等功能的集成式能源系统。对于典型的住宅建筑，以及部分商业和工业建筑，往往对制冷、制热、热水、干燥、冷藏、除湿等多种功能都有需求。但是，目前市场上的单个能源设备系统只能够满足其中上述提到的一项或某几项功能要求，建筑业主们往往需要购买多台不同类型的能源设备系统来满足所需的大部分功能要求。购买多台能源设备，不仅会导致初期购买设备成本增加，占用更多建筑使用面积，而且会导致运行阶段能源费用上升，增加运行维护人员的工作时间。另外，多台能源设备也不利于内部能源整合和平衡，不利于设备优化运行，不利于节能，不利于物联网连接和系统集成优化控制，投资运行费用较高。
技术实现思路
本专利技术为能源集成节能多功能热泵，具有制冷、制热、热水、干燥、冷藏、除湿等功能。本系统经过一体化集成设计及控制系统运行算法优化，系统内部能够进行余热回收，实现自身冷、热源平衡，充分发挥节能优势。本专利技术的能源集成节能多功能热泵，能够根据末端使用要求场景，自动运行一项或多项功能，并且根据末端冷、热负荷，及温度要求的高、低等不同运行工况，自动选择匹配压缩机单多台或单多级运行算法。本专利技术所采用的技术方案为：一种能源集成节能多功能热泵，包括至少一个压缩机（8），至少一个膨胀阀（10）；至少四个换热器，其中一个为源侧换热器（16），其它为使用侧换热器，即功能换热器，如：冷冻蒸发器（12）、冷藏蒸发器（13）、除湿烘干蒸发器（14）、空调换热器（15）、除湿烘干冷凝器（17）、热水冷凝器（18），各个使用侧换热器用于相应使用功能；在压缩机（8）的吸排气口和各换热器之间，根据换热器的数量，逐级设置相应的两位三通阀（以下简称三通阀）；在压缩机排气和冷凝器之间，设置排气切换三通阀，如：三通阀（1）、三通阀（2），用于选择切换制冷剂进入各冷凝换热器流路，其数量一般比冷凝器数量少一个；在压缩机（8）的吸气口和各蒸发器出口之间，设置吸气切换三通阀，如：三通阀（3）、三通阀（4）、三通阀（5），用于选择切换制冷剂流出各蒸发换热器的流路，其数量一般比蒸发器数量少一个；在需要实现冷凝器和蒸发器交替转换的换热器，设置四通换向阀（以下简称四通阀），如：四通阀（6）、四通阀（26），用于切换换热器制冷剂的流向。所述的最上一级排气切换三通阀（1）的D端接到压缩机（8）的排气管，C、E端和下一级三通阀的D端相连，或其中C端直接和一个冷凝器的入口相连，逐级连接，直到最末一级三通阀直接和冷凝器的入口相连，实现各级冷凝器排气流路切换；在排气切换的三通阀和冷凝器之间可设置四通阀，改变制冷剂的流向，冷凝器可转换为蒸发器，如：在三通阀（2）和源侧换热器（16）之间设置四通阀（6），四通阀（6）的D端和三通阀（2）的E端连接，C端和源侧换热器（16）相连，源侧换热器（16）既可作为冷凝器，也可转换为蒸发器；以此类推，吸气切换的最上一级三通阀（3）的S端和压缩机（8）的回气管连接，C、E端和下一级三通阀的S端，或直接和各蒸发器的出口连接，逐级连接，直到最末一级三通阀直接和蒸发器出口相连，实现各级蒸发器吸气流路切换；在吸气切换的三通阀和蒸发器之间可设置四通阀，改变制冷剂的流向，蒸发器可转换为冷凝器，如：在三通阀（3）和空调换热器（15）之间设置四通阀（6），四通阀（6）的S端和三通阀（3）的C端连接，E端和空调换热器（15）相连，空调换热器（15）既可作为蒸发器，也可转换为冷凝器。所述的各换热器通过膨胀阀（10）可形成星形并联结构：冷藏蒸发器（13）、除湿烘干蒸发器（14）、空调换热器（15）、除湿烘干冷凝器（17）等各个换热器的液管通过单向阀(11)或直接和膨胀阀（10）进口或出口连接，各换热器通过相应三通阀和四通阀的开关控制，任一冷凝器和任一蒸发器通过主膨胀阀（17）、和压缩机（8）形成制冷循环，而无需经过其它换热器。所述的全部或部分切换三通阀可用电磁阀替代，其特征为：除湿烘干冷凝器（17）和三通阀（1）C端连接，出口通过相应的电磁阀（22）和膨胀阀（10）入口连接；热水冷凝器（18）入口直接和压缩机（8）的排气口连接，出口通过相应的电磁阀（23）和膨胀阀（10）入口连接；冷冻蒸发器（12）、冷藏蒸发器（13）并联设置，其入口分别通过相应的电磁阀（19、20）和膨胀阀（10）出口连接，出口汇合后和三通阀（3）的S端连接；除湿烘干蒸发器（14）的入口通过电磁阀（21）和膨胀阀（10）出口连接，出口和三通阀（3）的E端连接。所述的四通阀可布置接在任两个相邻级别的三通阀之间，也可设置在最上一级三通阀之前或最末一级三通阀之后，四通阀C、E端直接连接的换热器，或其下级三通阀所连接的换热器均可在为蒸发器和冷凝器互相转换，其特征为：四通阀（26）的D端接三通阀（2）的E端，在排气侧为三通阀（2）的下一级，C端接除湿烘干冷凝器（17）气管，S端接上一级三通阀（3）的E端，E端接三通阀（4）的S端；在吸气侧为三通阀（3）的下一级，三通阀（4）、三通阀（5）的上级，其所控制的冷冻蒸发器（12）、冷藏蒸发器（13）、除湿烘干蒸发器（14）可以转换为冷凝器，相应的除湿烘干冷凝器（17）可以转换为蒸发器。所述的能源集成节能多功能热泵，在膨胀阀(10)入口和冷凝器出口之间设置经济器(24)、膨胀阀(25)、气液分离器（36），其特征为：在膨胀阀（10）的入口之前设置经济器(24)，经济器(24)有两个入口和两个出口，两个出口分别为气、液出口；从冷凝器出来的制冷剂流入气液分离器（36），气液分离器（36）出口分成气、液两路，液路经膨胀阀（25）节流后和经济器(24)的一个入口相连，在经济器(24)内蒸发后进入压缩机（8）的吸气口，另一气路直接和经济器(24)的另一个入口相连，在经济器(24)内冷却后和膨胀阀（10）入口相连；压缩机（8）也可设置中压补气，气液分离器（36）可用储液器（9）替代，制冷剂在经济器(24)内蒸发后直接进入压缩机（8）的补气口。所述的能源集成节能多功能热泵，可设置多级压缩，降低蒸发温度，提高能效，其特征为：在冷冻蒸发器（12）的出口和压缩机（8）的吸气口之间设置低压级压缩机（27），在冷冻蒸发器（12）入口前设置节流毛细管（28）和电磁阀（29），毛细管（28）和电磁阀（29）串联，在膨胀阀（10）的出口和电磁阀（29）之间设置中冷器（30）；中冷器（30）的入口接膨胀阀（10）出口，制冷剂在中冷器（30）闪蒸，其气态制冷剂和低压级压缩机（27）排气汇合在一起，再经过各级三通阀流入压缩机（8）；中冷器（30）的液态出口和电磁阀（29）入口连接，液态制冷剂流经电磁阀（29）再经毛细管（28）节流后进入冷冻蒸发器（12），在冷冻蒸发器（12）内蒸发后进入低压级压缩机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能源集成节能多功能热泵，其特征为：至少包括一个压缩机（8）， 一个膨胀阀（10）；至少有四个换热器，其中至少一个为源侧换热器（16），其它为使用侧换热器（即功能换热器）：冷冻蒸发器（12）、冷藏蒸发器（13）、除湿烘干蒸发器（14）、空调换热器（15）、除湿烘干冷凝器（17）、热水冷凝器（18）；在压缩机（8）的吸排气口和各换热器之间，根据换热器的数量，逐级设置相应的两位三通阀（以下简称三通阀）；在压缩机排气和冷凝器之间，设置排气切换三通阀：三通阀（1）、三通阀（2），用于选择切换制冷剂进入各冷凝换热器流路，其数量一般比冷凝器数量少一个；在压缩机（8）的吸气口和各蒸发器出口之间，设置吸气切换三通阀：三通阀（3）、三通阀（4）、三通阀（5），用于选择切换制冷剂流出各蒸发换热器的流路，其数量一般比蒸发器数量少一个；在需要实现冷凝器和蒸发器交替转换的换热器，设置四通换向阀（以下简称四通阀）：四通阀（6）、四通阀（26），用于切换换热器制冷剂的流向。/n

【技术特征摘要】
1.一种能源集成节能多功能热泵，其特征为：至少包括一个压缩机（8），一个膨胀阀（10）；至少有四个换热器，其中至少一个为源侧换热器（16），其它为使用侧换热器（即功能换热器）：冷冻蒸发器（12）、冷藏蒸发器（13）、除湿烘干蒸发器（14）、空调换热器（15）、除湿烘干冷凝器（17）、热水冷凝器（18）；在压缩机（8）的吸排气口和各换热器之间，根据换热器的数量，逐级设置相应的两位三通阀（以下简称三通阀）；在压缩机排气和冷凝器之间，设置排气切换三通阀：三通阀（1）、三通阀（2），用于选择切换制冷剂进入各冷凝换热器流路，其数量一般比冷凝器数量少一个；在压缩机（8）的吸气口和各蒸发器出口之间，设置吸气切换三通阀：三通阀（3）、三通阀（4）、三通阀（5），用于选择切换制冷剂流出各蒸发换热器的流路，其数量一般比蒸发器数量少一个；在需要实现冷凝器和蒸发器交替转换的换热器，设置四通换向阀（以下简称四通阀）：四通阀（6）、四通阀（26），用于切换换热器制冷剂的流向。


2.根据权利要求1所述，其特征为：排气切换的最上一级三通阀（1）的D端接到压缩机（8）的排气管，C、E端和下一级三通阀的D端相连，或其中C端直接和一个冷凝器的入口相连，逐级连接，直到最末一级三通阀直接和冷凝器的入口相连，实现各级冷凝器排气流路切换；在排气切换的三通阀和冷凝器之间设置四通阀，改变制冷剂的流向，冷凝器可转换为蒸发器：在三通阀（2）和源侧换热器（16）之间设置四通阀（6），四通阀（6）的D端和三通阀（2）的E端连接，C端和源侧换热器（16）相连，源侧换热器（16）既可作为冷凝器，也可转换为蒸发器；以此类推，吸气切换的最上一级三通阀（3）的S端和压缩机（8）的回气管连接，C、E端和下一级三通阀的S端，或直接和各蒸发器的出口连接，逐级连接，直到最末一级三通阀直接和蒸发器出口相连，实现各级蒸发器吸气流路切换；在吸气切换的三通阀和蒸发器之间设置四通阀，改变制冷剂的流向，蒸发器可转换为冷凝器：在三通阀（3）和空调换热器（15）之间设置四通阀（6），四通阀（6）的S端和三通阀（3）的C端连接，E端和空调换热器（15）相连，空调换热器（15）既可作为蒸发器，也可转换为冷凝器。


3.根据权利要求1、2所述，各换热器通过膨胀阀（10）可形成星形并联结构，其特征为：冷藏蒸发器（13）、除湿烘干蒸发器（14）、空调换热器（15）、除湿烘干冷凝器（17）等各换热器的液管，通过单向阀(11)或直接和膨胀阀（10）进口或出口连接，各换热器通过相应三通阀和四通阀的开关控制，任一冷凝器和任一蒸发器通过主膨胀阀（17）、和压缩机（8）形成制冷循环，而无需经过其它换热器。


4.根据权利要求1至3所述，全部或部分切换三通阀用电磁二通阀（以下简称电磁阀）替代，其特征为：除湿烘干冷凝器（17）和三通阀（1）C端连接，出口通过相应的电磁阀（22）和膨胀阀（10）入口连接；热水冷凝器（18）入口直接和压缩机（8）的排气口连接，出口通过相应的电磁阀（23）和膨胀阀（10）入口连接；冷冻蒸发器（12）、冷藏蒸发器（13）并联设置，其入口分别通过相应的电磁阀（19、20）和膨胀阀（10）出口连接，出口汇合后和三通阀（3）的S端连接；除湿烘干蒸发器（14）的入口通过电磁阀（21）和膨胀阀（10）出口连接，出口和三通阀（3）的E端连接。


5.根据权利要求1至4所述，四通阀可布置接在任两个相邻级别的三通阀之间，也可设置在最上一级三通阀之前或最末一级三通阀之后，四通阀C、E端直接连接的换热器，或其下级三通阀所连接的换热器均可在为蒸发器和冷凝器互相转换，其特征为：四通阀（26）的D端接三通阀（2）的E端，在排气侧为三通阀（2）的下一级，C端接除湿烘干冷凝器（17）气管，S端接上一级三通阀（3）的E端，E端接三通阀（4）的S端；在吸气侧为三通阀（3）的下一级，三通阀（4）、三通阀（5）的上级，其所控制的冷冻蒸发器（12）、冷藏蒸发器（13）、除湿烘干...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑可可，曾华文，朱鸿莲，
申请(专利权)人：上海春至新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32