专利名称：一种多功能热泵空调热水器及热回收方法
技术领域：
本发明涉及一种多功能热泵空调热水器及热回收方法，可以在空调制冷或制热的同时，实现兼制热水功能。
背景技术：
热泵空调热水器是一种既能制取热水又能作冷暖空调一机多用的装置。现有市场销售的空调用热泵热水器，水冷冷凝器和风冷冷凝器主要是并联连接或者串联连接，采用并联连接的系统受到冷凝压力的限制，制取的热水温度往往不够高，且在制取热水的同时无法达到空调采暖的效果；而串联连接的热泵空调热水器，在刚开始制取热水时热水升速太慢，且空调工况和热水工况差异很大，难以对工况进行有效的整合。
发明内容
本发明公开了一种多功能热泵空调热水器及热回收方法，可以有效克服现有的热泵空调热水器制取热水温度不高，且在制取热水的同时无法达到空调采暖的效果，或热水升速太慢，不能与空调同工况的弊端。本发明是在传统的热泵空调热水器的基础上，增加了利用空调制热兼制热水功能，且空调制冷时能免费获得热水，不仅结构简单、功能完善，而且通过对多种工况的运行进行有效整合，达到同工况。一种多功能热泵空调热水器，由压缩机、电磁阀、热水交换器、四通换向阀、热力膨胀阀、单向阀、室内换热器、温度传感控制器和蓄热水箱组成；其特征在于A)压缩机经管路依次由热水交换器、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一单向阀、储液罐、干燥过滤器、热力膨胀阀、第四单向阀、室外换热器、与第一四通换向阀的B端相连；B)第一四通换向阀的C端分别与压缩机回气口、第二四通换向阀的G端相连；C)热水交换器出水端通过水管路与蓄热水箱循环进水端连接，蓄热水箱循环出水端通过水管路经循环水泵与热水交换器的进水端连接；蓄热水箱的盘管上设置水箱感温元件，室外换热器的盘管上设置盘管感温元件；D)第四单向阀和热力膨胀阀之间设置一根管路，该管路依次经过电磁阀、第三单向阀、室内换热器与第二四通换向阀F端连接；E)在第四单向阀和室外换热器之间设置一根管路经第五单向阀与储液罐的进口连接；F)在第五单向阀和储液罐之间、第三单向阀和室内换热器之间并联一根管路，该管路上设置第二单向阀。一种多功能热泵空调热水器的热回收方法I)制热水工况运行时，第一四通换向阀A、D端相通，B、C端相通，第二四通换向阀 E、H端相通，F、G端相通，循环水泵开，电磁阀不上电；J)空调制热兼制热水工况运行时，第一四通换向阀A、D端相通，B、C端相通，第二四通换向阀E、F端相通，G、H端相通，循环水泵开，电磁阀不上电；II)空调制热工况运行时，第一四通换向阀A、D端相通，B、C端相通，第二四通换向阀E、F端相通，G、H端相通，循环水泵不开，电磁阀不上电；K)空调制冷工况运行时，第一四通换向阀A、B端相通，C、D端相通，第二四通换向阀E、F端相通，G、H端相通，循环水泵不开，电磁阀上电；K)空调制冷兼制热水工况运行时，第一四通换向阀A、B端相通，C、D端相通，第二四通换向阀E、F端相通，G、H端相通，循环水泵开，电磁阀上电。所述的热水交换器是套管换热器或者板式换热器。本发明通过四通换向阀的换向和电磁阀的交替通断，实现系统制热水，空调制冷， 空调制冷兼制热水，空调制热，空调制热兼制热水五种模式运行，功能多样且结构简单紧凑，实现了多种工况均达到高效节的效果。
图1为本发明多功能热泵空调热水器整体结构示意图。1、压缩机，2、热水交换器，3、第一四通换向阀，4、第二四通换向阀，5、第一单向阀， 6、储液罐，7、干燥过滤器，8、热力膨胀阀，9、第四单向阀，10、室外换热器，11、电磁阀，12、第三单向阀，13、室内换热器，14、第二单向阀，15、第五单向阀，16、室外机风机，17、室内机风机、18、循环水泵，19、蓄热水箱，20、水箱感温元件，21、盘管感温元件。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明加以详细说明。一种多功能热泵空调热水器如图1所示，由压缩机1、电磁阀、热水交换器2、四通换向阀、热力膨胀阀8、单向止回阀、室内换热器13、温度传感控制器和蓄热水箱19组成；其特征在于A)压缩机1经管路依次由热水交换器2、第一四通换向阀3、第二四通换向阀4、第一单向阀5、储液罐6、干燥过滤器7、热力膨胀阀8、第四单向阀9、室外换热器10、与第一四通换向阀3的B端相连；B)第一四通换向阀3的C端分别与压缩机1回气口、第二四通换向阀4的G端相连；C)热水交换器2出水端通过水管路与蓄热水箱19循环进水端连接，蓄热水箱19 循环出水端通过水管路经循环水泵18与热水交换器2的进水端连接；蓄热水箱19的盘管上设置水箱感温元件20，室外换热器10的盘管上设置盘管感温元件21 ；D)第四单向阀9和热力膨胀阀8之间设置一根管路，该管路依次经过电磁阀11、 第三单向阀12、室内换热器13与第二四通换向阀4的F端连接；E)在第四单向阀9和室外换热器10之间设置一根管路经第五单向阀15与储液罐 6的进口连接；F)在第五单向阀15和储液罐6之间、第三单向阀12和室内换热器13之间并联一根管路，该管路上设置第二单向阀14。热回收方法如下
G)空调制冷工况运行时，第一四通换向阀3的A、B端相通，C、D端相通，第二四通换向阀4的E、F端相通，G、H端相通，循环水泵18不开，电磁阀12通电。制冷工质从压缩机1出后，流经热水交换器2、第一四通换向阀3后，在室外换热器10中冷凝放热，又流经储液罐6、干燥过滤器7后，在热力膨胀阀8处节流，最后在室内换热器13中蒸发吸热后，再经第一四通换向阀3和第二四通换向阀4后被压缩机吸入，形成一个制冷循环。此时由于第一单向阀5、第四单向阀9、第二单向阀14的反向截止作用，工质不会流经旁通管路；由于循环水泵18不开，因此热水交换器2不参与换热。H)空调制冷兼制热水工况运行时，第一四通换向阀3的A、B端相通，C、D端相通， 第二四通换向阀4的E、F端相通，G、H端相通，循环水泵18开，电磁阀12通电。此循环同空调制冷工况相似，不同之处是水箱循环水泵18开，热水交换器2参与换热，在制冷的同时冷凝热用于给蓄热水箱加热，免费制取热水，是最高效的运行模式。且此运行模式中，为保证制取足够高温的热水又使系统运行压力不是太高，室外换热器10盘管上设置的盘管感温元件21，当室外换热器盘管温度高于设定值时，室外机风机16停，当室外换热器10盘管温度低于设定值时，室外机风机16转。I)制热水工况运行时，第一四通换向阀3的A、D端相通，B、C端相通，第二四通换向阀4的E、H端相通，F、G端相通，循环水泵18开，电磁阀12不通电。制冷工质从压缩机 1出后，在热水交换器2中冷凝并对蓄热水箱19加热，又流经第一四通换向阀3、第二四通换向阀4、储液罐6、干燥过滤器7后，在热力膨胀阀8处节流，最后在室外换热器10中蒸发吸热后，再经第一四通换向阀3被压缩机1吸入，形成一个制热循环。此时冷凝热全部用于加热蓄热水箱，因此蓄热水箱19的水温可以快速上升。此工况一年四季均可使用。J)空调制热工况运行时，第一四通换向阀3的A、D端相通，B、C端相通，第二四通换向阀4的E、F端相通，G、H端相通，循环水泵18不开，电磁阀12不通电。制冷工质从压缩机1出后，流经热水交换器2、第一四通换向阀3后、第二四通换向阀4后，在室内换热器 13中冷凝放热，又流经储液罐6、干燥过滤器7后，在热力膨胀阀8处节流，最后在室外换热器16中蒸发吸热后，再经第一四通换向阀3后被压缩机1吸入，形成一个制热循环。此时由于第五单向阀15、第三单向阀12的反向截止作用，工质不会流经旁通管路；由于循环水泵18不开，因此热水交换器2不参与换热。K)空调制热兼制热水工况运行时，第一四通换向阀3的A、D端相通，B、C端相通， 第二四通换向阀4的E、F端相通，G、H端相通，循环水泵18开，电磁阀12不通电。此循环同空调制热工况相似，不同之处是水箱循环水泵18开，热水交换器2参与换热。在此模式运行时，用户可根据需要选择热水模式优先或空调模式优先。蓄热水箱上设有水箱感温元件20 ；热水优先时，蓄热水箱温度低于到设定温度时室内机风机17停、第二四通换向阀4 的E、H端通，进入制热水模式；当水箱温度高于设定温度时，室内机风机17启动、第二四通换向阀4的E、F端通，运行空调制热兼制热水模式。
权利要求
1.一种多功能热泵空调热水器，由压缩机、电磁阀、热水交换器、四通换向阀、热力膨胀阀、单向阀、室内换热器、温度传感控制器和蓄热水箱组成；其特征在于A)压缩机经管路依次由热水交换器、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一单向阀、 储液罐、干燥过滤器、热力膨胀阀、第四单向阀、室外换热器、与第一四通换向阀的B端相连；B)第一四通换向阀的C端分别与压缩机回气口、第二四通换向阀的G端相连；C)热水交换器出水端通过水管路与蓄热水箱循环进水端连接，蓄热水箱循环出水端通过水管路经循环水泵与热水交换器的进水端连接；蓄热水箱的盘管上设置水箱感温元件， 室外换热器的盘管上设置盘管感温元件；D)第四单向阀和热力膨胀阀之间设置一根管路，该管路依次经过电磁阀、第三单向阀、 室内换热器与第二四通换向阀F端连接；E)在第四单向阀和室外换热器之间设置一根管路经第五单向阀与储液罐的进口连接；F)在第五单向阀和储液罐之间、第三单向阀和室内换热器之间并联一根管路，该管路上设置第二单向阀。
2.根据权利要求1所述的一种多功能热泵空调热水器的热回收方法，其特征如下G)制热水工况运行时，第一四通换向阀A、D端相通，B、C端相通，第二四通换向阀E、H 端相通，F、G端相通，循环水泵开，电磁阀不上电；H)空调制热兼制热水工况运行时，第一四通换向阀A、D端相通，B、C端相通，第二四通换向阀E、F端相通，G、H端相通，循环水泵开，电磁阀不上电；I)空调制热工况运行时，第一四通换向阀A、D端相通，B、C端相通，第二四通换向阀E、 F端相通，G、H端相通，循环水泵不开，电磁阀不上电；J)空调制冷工况运行时，第一四通换向阀A、B端相通，C、D端相通，第二四通换向阀E、 F端相通，G、H端相通，循环水泵不开，电磁阀上电；K)空调制冷兼制热水工况运行时，第一四通换向阀A、B端相通，C、D端相通，第二四通换向阀E、F端相通，G、H端相通，循环水泵开，电磁阀上电。
3.根据权利要求1所述的一种多功能热泵空调热水器，其特征在于所述的热水交换器是套管换热器或者板式换热器。
全文摘要
本发明一种多功能热泵空调热水器及热回收方法，压缩机经管路依次由热水交换器、第一换向阀、第二四通换向阀、第一单向阀、储液罐、过滤器、热力膨胀阀、第四单向阀、室外换热器、与压缩机相连。热水交换器出水端通过水管路与蓄热水箱循环进水端连接，蓄热水箱循环出水端通过水管路经水泵与热水交换器的进水端连接；两个四通换向阀间并联一根管路；第四单向阀和热力膨胀阀之间设置一根管路，该管路依次经过电磁阀、第四单向阀、室内换热器与第二四通换向阀连接。通过四通换向阀的换向和电磁阀的交替通断，实现系统制热水，空调制冷，空调制冷兼制热水，空调制热，空调制热兼制热水五种模式运行，且多种工况均达到高效节能的效果。
文档编号F25B29/00GK102168898SQ20111009585
公开日2011年8月31日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者刘刚, 席令, 李贺, 杨芸, 潘际淼, 闵矿伟, 陈剑波 申请人:上海理工大学