专利名称：高效热泵热水空调器的制作方法
技术领域：
本发明涉及热泵热水空调系统，尤其是一种高效热泵热水空调器，属于热 泵应用技术领域。 背紫技术
现有的热泵空调器功能单一， 一般只能用于调节空气性能参数并且其夏天 制冷工作时向室外排放热气，既浪费了大量的热能，又影响了外界环境，造成
了城市的热岛效应，不利于环保，另外其制冷效率较低；热泵热水器具有热效 率高、节能、安全和环保等优异性能，作为节能降耗的新一代热水设备，已经 逐渐被人们认识并推广使用，但是，现有技术的热泵热水器其夏天工作时产生 的大量制冷能力往往不易被利用，工作原理是制冷剂被压縮机压縮成高温髙压 的制冷剂进入到水冷凝器后被水吸收热量并it凝为中温中压的制冷剂，然后经 节流装置减压成低温低压的制冷剂后流入蒸发器吸收热能，最后回到压縮机完 成循环。当水冷凝器中的水温较低或较高时，容易产生系统制冷剂回气压力低 压过低、回气回油量过少或排气压力高压过高、冷凝温度过高、制冷剂蒸发吸 热能力过低等问题，以至于严重影响了热泵热水装置正常性能的发挥，并且压 縮机的寿命受到极大地衰减，因此，虽然热泵热水装置其优点很多，但是，由 于它还具有上述致命的缺点，其实际使用效果和实际使用寿命不能充分令人满 意，在实际设计制造中其结构比较复杂、配型困难，这也大大地限制了这种新 —代节能环保型产品的推广应用。综上所述，现有技术的空调器和热泵热水器 功能相对单一、性能不够理想，当人们既霈要空调又需要热水时需重复配置两 套热泵装置，成倍地增加用户投资成本和能源使用成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高效热泵热水空调器。 本发明的目的是这样实现的高效热泵热水空调器，主要有压縮机、选通 阔、水冷凝器、室内换热器、节流装置、室外换热器和换向装置构成，并由相 应的制冷剂通道连接成制冷剂闭合循环系统，该系统由电控装置控制工作，其 特征在于上述制冷剂闭合循环系统中的水冷凝器制冷剂出口通过相应的制冷剂 通道与一个选通装置的入口相连，该选通装置除具有制冷剂入口之外至少还具 有两个制冷剂选通出口 ，其中至少有一个制冷剂选通出口通过相应的制冷剂通 道与节流装置相连；
进一步的所述的选通装置至少有另一个制冷剂选通出口通过相应的制冷 剂通道与室内换热器高压制冷剂入口至与室内换热器高压制冷剂入口相连的换 向装置的其一选通口之间的制冷剂通道相连；或者是所述的选通装置至少有另
一个制冷剂选通出口通过相应的制冷剂通道与室外换热器高压制冷剂入口至与 室外换热器高压制冷剂入口相连的换向装置的其二选通口之间的制冷剂通道相
连；还可以是所述的选通装置至少有另一个制冷剂选通出口通过相应的制冷剂 通道与室内换热器高压制冷剂入口至与室内换热器高压制冷剂入口相连的换向 装置的其一选通口之间的制冷剂通道相连，并且所述的选通装置至少还有另一 个制冷剂选通出口通过相应的制冷剂通道与室外换热器高压制冷剂入口至与室 外换热器高压制冷剂入口相连的换向装置的其二选通口之间的制冷剂通道相 连。
本发明与现有技术的热泵空调器及热泵热水器相比获得了相当可观的性能 提升和积极效果
在选通阀的选通控制下，水冷凝器可以加热水以供应生活热水，室内换热器可以供应空调制冷或制热，达到了空气调节和热水功能一机两用的效果，并 且在热天制热水使用时可以免费提供空调制冷，机组综合能效比得以显著提升, 同时减少了环境热能排放，降低了城市热岛效应，有利于环境及生态保护。
进一步的当所述的选通装置至少有另一个制冷剂选通出口通过相应的制 冷剂通道与室内换热器高压制冷剂入口至与室内换热器高压制冷剂入口相连的 换向装置的其一选通口之间的制冷剂通道相连时，在系统利用室外换热器吸收 热量用于水冷凝器制热水时，需要的情况下，可以使得水冷凝器在选通装置的 选通控制下，与室内换热器可以形成相对并联结构工作状态或者是形成相对串 联结构工作状态，在必要时在选通装置的选通控制下还可以是相对并联结构工 作状态和相对串联结构工作状态同时并存。当水冷凝器在选通装置的选通控制 下是与室内换热器形成相对并联结构工作状态时，制冷剂流动行程相对较短， 可以保证本发明在热水工作时，制冷剂总量充沛，热水速度快，系统不至回气 回油量过少、回气压力过低、回气及排气温度过高，尤其是在水冷凝器水温较 低和/或室外换热器所处外界环境温度较低时，能够保证洗浴热水优先快速地提 供；当水冷凝器在选通装置的选通控制下，与室外换热器形成相对串联结构工 作状态时，室内换热器此时兼作系统冷凝器的一部分或过冷器或储液器，制冷 剂流动行程相对较长，可以保证本发明在热水工作时，系统不至排气压力过高、 冷凝温度过高、制冷剂蒸发吸热能力过低，并且可以在制热水的同时高效供应 冷天的部份空调制热，尤其是在天气寒冷的季节可以在优先保证了洗浴热水水 温的情况下使得本机不至于在制热水时空调制热等候时间过长，提高了本发明 的综合适应性及整机的综合性能系数，并且压縮机等主要部件的寿命受到极大 地保障；本发明在实际设计制造方面结构简单、配型容易，热水工况工作时机 组性能更加稳定，冬季在优先保证适宜温度的洗浴热水供应速度的情况下能够及时供应暖气，并且热水、暧气或热水、冷气同时供应的时候其综合能效比高, 本发明在此配置下尤其适合制造成北方机型。
当所述的选通装置至少有另一个制冷剂选通出口通过相应的制冷剂通道与 室外换热器高压制冷剂入口至与室外换热器高压制冷剂入口相连的换向装置的 其二选通口之间的制冷剂通道相连时，在系统利用室内换热器吸收热量用于水 冷凝器制热水时，需要的情况下，可以使得水冷凝器在选通装置的选通控制下, 与室外换热器可以形成相对并联结构工作状态或者是形成相对串联结构工作状 态，在必要时经合理配置选通装置，在选通装置的选通控制下还可以是相对并 联结构工作状态和相对串联结构工作状态同时并存。当水冷凝器在选通装置的 选通控制下是与室外换热器形成相对并联结构工作状态时，制冷剂流动行程相 对较短，可以保证本发明在热水工作时，制冷剂总量充沛，热水速度快，系统 不至回气回油量过少、回气压力过低、回气及排气温度过高，尤其是在水冷凝 器水温较低时，能够保证洗浴热水优先快速地提供，并且可以在制热水的同时 利用室内换热器高效供应空调制冷；当水冷凝器在选通装置的选通控制下，与 室外换热器形成相对串联结构工作状态时，室外换热器此时兼作系统冷凝器的 —部分或过冷器或储液器，制冷剂流动行程相对较长，可以保证本发明在热水 工作时，系统不至排气压力过高、冷凝温度过高，并且在热水水温较高时通过 室外换热器可以增大冷凝散热量，尤其是在天气炎热的季节可以使得本机在制 热水时高效、大量地提供空调制冷，提高了本发明的综合适应性及整机的综合 性能系数，并且压縮机等主要部件的寿命受到极大地保障；本发明在实际设计 制造方面结构简单、配型容易，热水工况工作时机组性能更加稳定，夏季在保 证适宜温度的洗浴热水供应速度的情况下能够高效、大量地供应冷气，其综合 能效比非常高，本发明在此配置下尤其适合制造成南方机型。而当所述的选通装置至少有另一个制冷剂选通出口通过相应的制冷剂通道 与室内换热器高压制冷剂入口至与室内换热器高压制冷剂入口相连的换向装置 的其一选通口之间的制冷剂通道相连，并且所述的选通装置至少还有另一个制 冷剂选通出口通过相应的制冷剂通道与室外换热器高压制冷剂入口至与室外换 热器高压制冷剂入口相连的换向装置的其二选通口之间的制冷剂通道相连的时 候，本配置的机型虽然与前述两种情况的配置机型相比相应地增加了器件配置 量和控制复杂度，但是本配置的机型可以同时具备上述两种配置机型的优点， 其综合性能更加优异，使用更方便，适应范围更广泛。
附图1是本发明实施例一的结构示意图
附图2是本发明实施例二的结构示意图 附图3是本发明实施例三的结构示意图
具体实施例方式
实施例一 一种高效热泵热水空调器，主要有压缩机(1)、选通阀(2)、 水冷凝器(3)、室内换热器(4)、节流装置(5)、室外换热器(6)和换向装置 (7)构成，并由适量的铜管等配件依次连接成制冷剂闭合循环通路系统，该系 统由电控装置(8)控制工作，特别的是在上述系统中水冷凝器(3)制冷剂出 口之后的制冷剂通道中还串接有一个选通装置(9),该选通装置(9)可以是两 个二位二通电磁阀的组合体，可以是一体式也可以是分散组合式，并且两者的 入口并联后成为选通装置(9)的入口，两者的出口分别成为选通装置(9)的 两个制冷剂选通出口，水冷凝器(3)制冷剂出口与选通装置(9)入口相连， 选通装置(9)其中一路制冷剂选通出口与室内换热器(4)高压制冷剂入口相 连，选通装置(9)另一路制冷剂选通出口与节流装置(5)相连，为防止水冷凝器(3)中的制冷剂倒流，影响空调工作状况时的系统工作稳定性和工作效率， 选通装置(9)还可以结合有止回阀等配件。水冷凝器(3)在此可以用设有铜 管换热器的保温水箱，也可以是板式换热器、套管式换热器等液体冷却换热器 并通过循环泵与外接水箱循环换热，水冷凝器(3)具有进、出水口；选通阀(2) 是至少具有一个进气口、两个出气口的二位三通电磁阀或具有相似功能的电磁
阀及电磁阀组，可以是一体式也可以是分散组合式，在此选择一个四通换向阀 改装焊接而成，可将其低压出气口焊死，并将其换向电磁阀的低压端毛细管改 焊到系统的低压回气管路上；室内换热器(4)和室外换热器(6)在此选用风 机旁管式换热器，室内换热器(4)也可以是蓄热或蓄冷式换热器，如水冷换热 器，此时可通过循环泵与膨胀水箱和减风机旁管循环换热，形成中央空调系统， 而室外换热器(6)也可以是风机旁管式换热器和太阳能集热换热器及适当数量 的阀件的结合体；节流装置(5)在此可以选用具有三个连接口的毛细管与单向 阀的组合体，需要时节流装置(5)也可以是由毛细管、电磁阀、电子膨胀阀、 热力膨胀阀、手调阀、单向阀、卸荷阀和压力调整阀等具有节流或控流功能的 配件中的一种或多种构成；换向装置(7)在此优选四通换向阀，并且最好将其 换向电磁阀的高压端毛细管改焊到系统的高压排气管路上。
在水冷凝器(3)中的水温不足而需要加热水的过程当中，受电控装置(8) 的控制，高温高压的制冷剂由压縮机(1)压出经选通阀(2)的选择引入到水 冷凝器(3)与其中的水进行热交换，冷凝形成的中温中压液态制冷剂流入选通 装置(9),选通装置(9)适时接通连接至节流装置(5)的选通通路，此时水 冷凝器(3)与室外换热器(6)或室内换热器(4)形成相对并联结构工作状态, 中温中压液态制冷剂经节流装置(5)节流减压形成低温低压的制冷剂在换向装 置(7)的预先换向选择下流入室内换热器(4)或室外换热器(6)中换热吸收外界环境的热量，然后经换向装置(7)低压出气口回到压縮机(1)。当水冷凝 器G)是与室外换热器(6)形成相对并联结构工作状态时，低温低压的制冷 剂流过室内换热器(4)还可以额外提供空调制冷，而当水冷凝器(3)是与室 内换热器(4)形成相对并联结构工作状态时，低温低压的制冷剂流过室外换热 器(6)可以吸收外界环境中的大量热能用于热水，在此情况下当水温^t《氐(如 低于40aC)时，选通装置(9)只接通连接至节流装置(5)的选通通路，但当 水温较高(如达到或高于40'C)基本可以保证洗浴水温的时候，在霈要时选通 装置(9)接通连接至室内换热器(4)高压制冷剂入口的选通通路，此时水冷 凝器(3)与室内换热器(4)又形成相对串联结构工作状态，将有中温中压的 制冷剂流入室内换热器(4)中进一步冷凝放热再流入节流装置(5)，经节流减 压形成低温低压的制冷剂，接着进入室外换热器(6)大量吸收外界环境的热能， 然后经换向装置(7)低压出气口回到压縮机(1),与此同时，由于有中温中压 的制冷剂流过室内换热器(4),室内换热器(4)兼做储液器，可以防止制冷剂 量过多，系统高压过高，还可以提供一定的热量以供空调取暖，尤其是在天气 寒冷的季节可以使得本机在优先保证了洗浴热水水温的情况下不至于在制热水 时空调制热等候时间过长，同时还可以使得中温中压制冷剂进一步冷凝甚至过 冷，增加了系统整体制热性能系数，在需要时，为加强此时的空调制热所得到 的热量比率，选通装置(9)能关闭连接至节流装置(5)的选通通路，不过在 不需要取暖时也可以关闭室内换热器(4)的换热功能或者是选通装置(9)只 接通连接至节流装置(5)的选通通路而单独制'热水。如此工作至设定的水温为 止，达到了单独制热水或热水、空调同时供应的目的，并且在热水、空调制冷 同时供应的情况下减少了对外界环境热能地排放，有利于环境和生态保护。需 要说明的是，在利用室外换热器(6)吸收热量制热水的过程中，当室外换热器(6)需要化霜时，可以回到空调工作状态经室内换热器(4)取热，做到不经 过或者是部分经过水冷凝器(3)取热化霜，如此更加有效地保证了系统工作的 稳定安全性和整机的寿命。
当热水达到设定温度而需要空调或虽然热水未达到设定温度但对空调功能 有优先要求时，经设定受电控装置(8)的控制，经选通阀(2)的选择，高温 高压的制冷剂由压縮机(1)压出可以旁通不经过水冷凝器(3)而流向换向装 置(7)高压制冷剂入口，通过换向装置(7)的选择再在室内换热器(4)或室 外换热器(6)中换热并经过节流装置(5)节流减压后进入室外换热器(6)或 室内换热器(4)吸收外界环境的热量，然后经换向装置(7)低压出气口回到 压缩机(1)。当高温高压制冷剂流过室内换热器(4)时可以提供大量热量以供 取暧；当高温高压制冷剂流过室外换热器(6)时，室内换热器(4)可以提供 大量冷量以供制冷。如此达到冷暖空调分别供应的目的。
本发明的热泵热水空调器热水速度快，与现有技术的普通空调器或热泵热 水器相比，显著地提升了整机综合制热制冷能力及性能系数，尤其是在气候条 件比较恶劣的情况下，保证了压縮机不至缺油或液击损坏，大大地增加了本热 泵空调热水器的使用寿命。本热泵空调热水器的热水温度在冬季可以超出常规 热泵热水器的6(TC上限而提高到75C以上，在同样的洗浴条件下可以减少功率 配置或减小储热水箱的容积以降低整机成本，并且在热水和空调制热同时供应 的时候，整机综合能效比可以高达4-6，在热水和空调制冷同时供应的时候，整 机综合能效比可以高达7-9，特别适合北方地区使用。
实施例二 一种高效热泵热水空调器，其配置与实施例一相似，只是其选 通装置(9)与室内换热器(4)高压制冷剂入口相连的其中一路制冷剂选通出 口在此是与室外换热器(6)高压制冷剂入口相连。其工作原理也与实施例一相似，只是当水冷凝器(3)是与室外换热器(6) 形成相对并联结构工作状态时，低温低压的制冷剂流过室内换热器(4)可以吸 收室内环境中的大量热能用于热水，室内换热器(4)还可以额外提供空调制冷, 在此情况下当水温较低(如低于40r)时，选通装置(9)只接通连接至节流装 置(5)的选通通路，但当水温较高(如达到或高于40X:)基本可以保证洗浴水 温的时候，在需要时^il装置(9)接通连接至室外换热器(6)高压制冷剂入 口的选通通路，此时水冷凝器(3)与室外换热器(6)又形成相对串联结构工 作状态，将有中温中压的制冷剂流入室外换热器(6)中进一步冷凝放热再流入 节流装置(5)，经节流减压形成低温低压的制冷剂，接着进入室内换热器(4) 大量吸收室内环境的热能并高效制冷，然后经换向装置(7)低压出气口回到压 縮机(1)，与此同时，由于有中温中压的制冷剂流过室外换热器(6),室外换 热器(6)兼做储液器，可以防止制冷剂量过多，系统高、低压过高，同时还可 以使得中温中压制冷剂进一步冷凝甚至过冷，提高了冷气供应量，增加了系统 整体性能系数，在需要时，为加强此时的空调制冷能力，选通装置(9)能关闭 连接至节流装置(5)的选通通路，增大室外换热器(6)的冷凝散热量，提高 室内换热器(4)的供冷能力，不过若是对热水制热能力要求较高时，选通装置 (9)只接通连接至节流装置(5)的选通通路而大量制热水。
本发明的热泵热水空调器热水速度快，与现有技术的普通空调器或热泵热 水器相比，显著地提升了整机综合制热制冷能力及性能系数，尤其是在气候条 件比较恶劣的情况下，保证了压缩机不至高温高压损坏，大大地增加了本热泵 空调热水器的使用寿命。本热泵空调热水器在制热水的同时可以高效、大量地 供应冷气，在对空调制冷量及热水需求量要求都比较大的地方，在同样的环境 和洗浴条件下可以减少功率配置以降低整机成本，并且在热水和空调制冷同时供应的时候，整机综合能效比可以高达7-9，特别适合南方地区使用。
实施例三 一种高效热泵热水空调器，其配置与实施例一或实施例二相似， 只是其选通装置(9)可以是两个二位二通电磁阀和两个三通的组合体，可以是 一体式也可以是分散组合式，并且两个二位二通电磁阀的入口通过其中的一个 三通并联后与另一个三通其一出口相连，另一个三通的其二出口成为选通装置 (9)的入口，另一个三通的其三出口成为选通装置(9)的一个制冷剂选通出 口，而两个二位二通电磁阀的出口分别成为选通装置(9)的另外两个制冷剂选 通出口，本冷凝器(3)制冷剂出口与选通装置(9)入口相连，由另一个三通 的其三出口构成的选通装置(9)的制冷剂选通出口与节流装置(5)相连，选 通装置(9)另外一路制冷剂选通出口与室内换热器(4)高压制冷剂入口相连， 选通装置(9)剩下的一路制冷剂选通出口与室外换热器(6)高压制冷剂入口 相连。
其工作原理也与实施例一或实施例二相似，只是由另一个三通的其三出口 构成的选通装置(9)的制冷剂选通出口与节流装置(5)的连接通路始终是开 启的，减少了此配置下系统的器件成本投入和控制复杂性。
本实施例的热泵热水空调器集实施例一和实施例二的优势于一身，综合性 能更加优异，但成本及控制复杂度稍高，适用于高档型配置或大型机组。
以上仅是本发明的几种典型实施例，在需要时，本发明还可以做各种常规 零配件的增减变换或常规技术以及控制方式、参数数据的调整、搭配，以使得 本发明获得各种需求领域的最佳使用效果。
权利要求
1、高效热泵热水空调器，主要有压缩机(1)、选通阀(2)、水冷凝器(3)、室内换热器(4)、节流装置(5)、室外换热器(6)和换向装置(7)构成，并由相应的制冷剂通道连接成制冷剂闭合循环系统，该系统由电控装置(8)控制工作，其特征在于上述制冷剂闭合循环系统中的水冷凝器(3)制冷剂出口通过相应的制冷剂通道与一个选通装置(9)的入口相连，该选通装置(9)除具有制冷剂入口之外至少还具有两个制冷剂选通出口，其中至少有一个制冷剂选通出口通过相应的制冷剂通道与节流装置(5)相连。
2、 根据权利要求1所述的高效热泵热水空调器，其特征在于所述的选通装置(9) 至少有另一个制冷剂选通出口通过相应的制冷剂通道与室内换热器(4)高压 制冷剂入口至与室内换热器(4)高压制冷剂入口相连的换向装置(7)的其 一选通口之间的制冷剂通道相连，或者是所述的选通装置(9)至少有另一个 制冷剂选通出口通过相应的制冷剂通道与室外换热器(6)高压制冷剂入口至 与室外换热器(6)高压制冷剂入口相连的换向装置(7)的其二选通口之间 的制冷剂通道相连，还可以是所述的选通装置(9)至少有另一个制冷剂选通 出口通过相应的制冷剂通道与室内换热器(4)高压制冷剂入口至与室内换热 器(4)高压制冷剂入口相连的换向装置(7)的其一选通口之间的制冷剂通 道相连，并且所述的选通装置(9)至少还有另一个制冷剂选通出口通过相应 的制冷剂通道与室外换热器(6)高压制冷剂入口至与室外换热器(6)高压 制冷剂入口相连的换向装置(7)的其二选通口之间的制冷剂通道相连。
全文摘要
高效热泵热水空调器，属热泵应用技术领域，主要有压缩机(1)、选通阀(2)、水冷凝器(3)、室内换热器(4)、节流装置(5)、室外换热器(6)和换向装置(7)构成制冷剂闭合循环系统并由电控装置(8)控制工作，特点是水冷凝器(3)制冷剂出口通过选通装置(9)后至少分成两路，其中有一路与节流装置(5)相连，至少有另一路与室内换热器(4)或室外换热器(6)高压制冷剂入口相连或者是至少有另两路分别与室内换热器(4)及室外换热器(6)高压制冷剂入口相连。本发明达到了一机多用的效果，可高效节能地供应空调和热水，热水速度快、性能稳定、使用寿命长。
文档编号F25B41/06GK101319831SQ20071011176
公开日2008年12月10日 申请日期2007年6月6日 优先权日2007年6月6日
发明者秦恩溢 申请人:惠州市思想科技有限公司