一种低温热回收系统的制作方法

1.本实用新型涉及热泵系统技术领域，尤其涉及一种低温热回收系统。


背景技术：

2.热泵是一种充分利用低品位热能的高效节能装置。热量可以自发地从高温物体传递到低温物体中去，但不能自发地沿相反方向进行。热泵的工作原理就是以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，它仅消耗少量的逆循环净功，就可以得到较大的供热量，可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的。
3.空气源热泵技术在空调和采暖以及热水领域的应用，极大地提升了人类的生活品质。对于空调和采暖还有热水同时有需求的场所，全热回收制冷系统将制冷、制热、热水系统三合为一，功能更强大，可将制冷时的废热进行回收，将其用于加热生活热水，既节约了加热水的费用，同时也减少了小区的“热岛效应”，是更节能、绿色环保的系统。
4.但是受气候环境条件限制，普通热回收风冷热泵机组只能在
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15℃环境温度以上运行。对于严寒地区，由于温度较低，制冷剂比容变大，会导致压缩机吸气质量流量不足，电机冷却不足，排气温度容易过高，从而危及机组安全，无法正常运行。冷凝温度跟水温相关，对于制热或者热水工况，水温不变，冷凝温度基本不变，蒸发温度受环境温度降低影响而下降，环境温度越低，压缩机压缩比越大，排气温度越高，机组不能安全运行。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种低温热回收系统，能够在低环境温度下稳定可靠运行，同时极大地提高系统能力能效，可以满足严寒地区制冷、制热和热水的需求。
6.为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：包括压缩机、第一四通阀、第二四通阀、空气侧换热器、空调水换热器、热水换热器、储液器、经济器、第一节流元件、第二节流元件、主流管道；所述第一四通阀包括控制阀口c1、控制阀口d1、控制阀口e1以及控制阀口s1，所述控制阀口d1与所述压缩机的出口连通，所述控制阀口e1与所述热水换热器的第一端口连接，所述控制阀口s1与所述压缩机的入口连通；所述第二四通阀包括控制阀口c2、控制阀口d2、控制阀口e2以及控制阀口s2，所述控制阀口c2与所述空气侧换热器的第一端口连接，所述控制阀口d2与所述控制阀口c1连接，所述控制阀口e2与所述空调水换热器的第一端口连接，所述控制阀口s2与所述压缩机的入口连通；所述主流管道包括第一管道、第一支路、第二支路以及第三支路，所述第一管道连接设置在空气侧换热器的第二端口与经济器的第一端口之间，所述第二支路的第一端口与第三支路的第一端口和第一支路的第一端口连接，所述第一支路的第二端口与经济器的第四端口连接，所述第二支路的第二端口与空气侧换热器的第二端口连接，所述第三支路的第二端口与空调水换热器的第二端口连接，所述第二支路上设有第一节流元件，所述第三支路上设有第二节流元件；所述空调水换热器的第二端口与储液器的入口之间通过第二管道连接，所述热水换热器的第二端口与
储液器的入口之间通过第三管道连接，所述第三管道上并联设有第四支路，所述第四支路上设有热水除霜电磁阀以及节流毛细管；所述低温热回收系统包括制冷循环模式、制热循环模式、热水循环模式以及热回收循环模式。
7.作为优选，当低温热回收系统处于制冷循环模式时，所述控制阀口c1与控制阀口d1连通，所述控制阀口c2与控制阀口d2连通，所述控制阀口e2与控制阀口s2连通，所述第二节流元件打开、第一节流元件关闭；此时，所述低温热回收系统内的冷媒依次经过压缩机、控制阀口d1、控制阀口c1、控制阀口d2、控制阀口c2、空气侧换热器、经济器、第二节流元件、空调水换热器、控制阀口e2、控制阀口s2，最后回流到压缩机；当低温热回收系统处于制热循环模式时，所述控制阀口c1与控制阀口d1连通，所述控制阀口e2与控制阀口d2连通，所述控制阀口c2与及控制阀口s2连通，所述第一节流元件打开、第二节流元件关闭；此时，所述低温热回收系统内的冷媒依次经过压缩机、控制阀口d1、控制阀口c1、控制阀口d2、控制阀口e2、空调水换热器、储液器、经济器、第一节流元件、空气侧换热器、控制阀口c2、控制阀口s2，最后回流到压缩机；当低温热回收系统处于热水循环模式时，所述控制阀口e1与控制阀口d1连通，所述控制阀口c2与及控制阀口s2连通，所述第一节流元件打开、第二节流元件关闭；此时，所述低温热回收系统内的冷媒依次经过压缩机、控制阀口d1、控制阀口e1、热水换热器、储液器、经济器、第一节流元件、空气侧换热器、控制阀口c2、控制阀口s2，最后回流到压缩机；当低温热回收系统处于热回收循环模式时，所述控制阀口e1与控制阀口d1连通，所述控制阀口e2与及控制阀口s2连通，所述第二节流元件打开、第一节流元件关闭；此时，所述低温热回收系统内的冷媒依次经过压缩机、控制阀口d1、控制阀口e1、热水换热器、储液器、经济器、第二节流元件、空调水换热器、控制阀口e2、控制阀口s2，最后回流到压缩机。
8.作为优选，所述低温热回收系统还包括热水除霜模式，当低温热回收系统处于热水除霜模式时，所述控制阀口c1与控制阀口d1连通，所述控制阀口e1与控制阀口s1连通，所述控制阀口c2与控制阀口d2连通，所述第一节流元件、第二节流元件关闭；此时，所述低温热回收系统内的冷媒依次经过压缩机、控制阀口d1、控制阀口c1、控制阀口d2、控制阀口c2、空气侧换热器、储液器、热水除霜电磁阀、毛细管、热水换热器、控制阀口e1、控制阀口s1，最后回流到压缩机。
9.作为优选，所述低温热回收系统还包括第一单向阀，所述第一单向阀设置在第一管道上以防止低温热回收系统处于热水除霜循环模式时储液器内的冷媒回流至空气侧换热器内。
10.作为优选，所述低温热回收系统还包括第二单向阀，所述第二单向阀设置在第二管道上以防止低温热回收系统处于制热循环模式时储液器内的冷媒回流至空调水换热器内。
11.作为优选，所述低温热回收系统还包括第三单向阀，所述第三单向阀设置在第三管道上以防止低温热回收系统处于热水循环模式或热回收循环模式时储液器内的冷媒回流至热水换热器内。
12.作为优选，所述低温热回收系统中还设有气液分离器，所述气液分离器设置在控制阀口s2与压缩机入口之间的管道上。
13.作为优选，所述低温热回收系统还包括第四管道、第五支路以及设置在第五支路上的第三节流元件，所述第四管道设置在压缩机与经济器的第三端口之间，所述第五支路
的第一端口与第一支路的第二端口连接，所述第五支路的第二端口与经济器的第二端口连接，所述经济器的第一端口与第四端口连通，第二端口与第三端口连通；当低温热回收系统处于制冷循环模式、制热循环模式、热水循环模式以及热回收循环模式时，所述第三节流元件为打开状态。
14.作为优选，所述低温热回收系统还包括过滤器，所述过滤器设置在第一管道上，靠近经济器。
15.作为优选，所述低温热回收系统还包括高压传感器和低压传感器，所述高压传感器和低压传感器分别设置在压缩机的出口与入口处，所述高压传感器与压缩机之间还设有高压开关。
16.本实用新型采用上述技术方案，该系统中仅有三个节流元件、一个过滤器、三个单向阀、一个储液器实现制冷、制热、热水、热回收四种模式，降低了成本，简单可靠。
17.此外，四种模式均通过经济器过冷，可以一方面降低排气温度，扩大运行范围；另一方面增加主路过冷度，使其在低温环境下也能正常运作，提高系统能力和能效。
18.储液器设置在所有模式的高压侧，该储液器布置方式，在除霜和模式切换时，储液器均不与低压侧直接联通，防止存储的冷媒在模式切换瞬间回到压缩机，导致压缩机回液。并且仅有一个储液器，制冷循环模式时冷媒不经过储液器有助于减少系统过冷度损失，同时也减少的冷媒注入量；而制热和热水以及热回收模式时，冷媒经过储液器，储存不参与循环的冷媒，保证系统可靠运行。
19.该系统在制冷、制热、热回收、热水模式下，低压侧冷媒均通过第二四通阀的控制阀口s2经过气液分离器回到压缩机，只经过一个四通阀，有助于减少低压侧压损，提高系统能力能效。
20.最后为了使该系统在低温环境下更为可靠、有效的运行，在压缩机上增加了补气通道，主路分流出来的冷媒经过第三节流元件在经济器里面跟主路换热，往压缩机的压缩中间腔补充中压气体，增加排气量，降低排气温度，提升制热能力，使热泵系统在低环境温度也能提供足够的制热能力，同时增加主路过冷度，提升能力能效。
附图说明
21.图1为一种低温热回收系统中各部件的连接关系示意图。
22.图2为一种低温热回收系统处于制冷循环模式时的冷媒走向图；
23.图3为一种低温热回收系统处于热回收循环模式时的冷媒走向图；
24.图4为一种低温热回收系统处于制热循环模式时的冷媒走向图；
25.图5为一种低温热回收系统处于热水循环模式时的冷媒走向图；
26.图6为一种低温热回收系统处于热水除霜模式时的冷媒走向图；
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.如图1
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6所示的一种低温热回收系统，包括压缩机10、第一四通阀20、第二四通阀30、空气侧换热器40、空调水换热器50、热水换热器60、储液器70、经济器80、气液分离器90、第一节流元件110、第二节流元件120、第三节流元件180、主流管道190、第一单向阀100、第二单向阀130、第三单向阀160。
33.第一四通阀20包括控制阀口c1、控制阀口d1、控制阀口e1以及控制阀口s1，控制阀口d1与压缩机10的出口连通，控制阀口e1与热水换热器的第一端口63连接，控制阀口s1与压缩机10的入口连通；
34.第二四通阀30包括控制阀口c2、控制阀口d2、控制阀口e2以及控制阀口s2，控制阀口c2与空气侧换热器的第一端口41连接，控制阀口d2与控制阀口c1连接，控制阀口e2与空调水换热器的第一端口53连接，控制阀口s2与压缩机10的入口连通；
35.主流管道190包括第一管道101、第一支路102、第二支路103以及第三支路104，第一管道101连接设置在空气侧换热器的第二端口42与经济器的第一端口81之间，第二支路的第一端口151与第三支路的第一端口152和第一支路的第一端口153连接，第一支路的第二端口154与经济器的第四端口84连接，第二支路的第二端口155与空气侧换热器的第二端口42连接，第三支路的第二端口156与空调水换热器的第二端口54连接，第二支路103上设有第一节流元件110，第三支路104上设有第二节流元件120。
36.空调水换热器的第二端口54与储液器70的入口之间通过第二管道107连接，热水换热器的第二端口64与储液器70的入口之间通过第三管道105连接，第三管道105上并联设有第四支路106，第四支路106上设有热水除霜电磁阀150以及节流毛细管140。
37.本实施例中，该低温热回收系统在工作时包括制冷循环模式、制热循环模式、热水循环模式、热回收循环模式以及热水除霜模式。该系统在实际工作时，通过对第一四通阀20、第二四通阀30、第一节流元件110以及第二节流元件120的控制在制冷循环模式、制热循环模式、热水循环模式、热回收循环模式以及热水除霜模式之间切换。
38.第一单向阀100设置在第一管道101上以防止低温热回收系统处于热水除霜循环模式时储液器70内的冷媒回流至空气侧换热器40内；第二单向阀130设置在第二管道107上以防止低温热回收系统处于制热循环模式时储液器70内的冷媒回流至空调水换热器50内；第三单向阀160设置在第三管道105上以防止低温热回收系统处于热水循环模式或热回收循环模式时储液器70内的冷媒回流至热水换热器60内。
39.更具体地，如图2所示，当低温热回收系统处于制冷循环模式时，控制阀口c1与控制阀口d1连通，控制阀口c2与控制阀口d2连通，控制阀口e2与控制阀口s2连通，第二节流元件120打开、第一节流元件110关闭；此时，低温热回收系统内的冷媒依次经过压缩机10、控制阀口d1、控制阀口c1、控制阀口d2、控制阀口c2、空气侧换热器40、经济器80、第二节流元件120、空调水换热器50、控制阀口e2、控制阀口s2，最后回流到压缩机10。
40.如图4所示，当低温热回收系统处于制热循环模式时，控制阀口c1与控制阀口d1连通，控制阀口e2与控制阀口d2连通，控制阀口c2与及控制阀口s2连通，第一节流元件110打开、第二节流元件120关闭；此时，低温热回收系统内的冷媒依次经过压缩机10、控制阀口d1、控制阀口c1、控制阀口d2、控制阀口e2、空调水换热器50、储液器70、经济器80、第一节流元件110、空气侧换热器40、控制阀口c2、控制阀口s2，最后回流到压缩机10。
41.如图5所示，当低温热回收系统处于热水循环模式时，控制阀口e1与控制阀口d1连通，控制阀口c2与及控制阀口s2连通，第一节流元件110打开、第二节流元件120关闭；此时，所述低温热回收系统内的冷媒依次经过压缩机10、控制阀口d1、控制阀口e1、热水换热器60、储液器70、经济器80、第一节流元件110、空气侧换热器40、控制阀口c2、控制阀口s2，最后回流到压缩机10。
42.如图3所示，当低温热回收系统处于热回收循环模式时，控制阀口e1与控制阀口d1连通，控制阀口e2与及控制阀口s2连通，第二节流元件120打开、第一节流元件110关闭；此时，低温热回收系统内的冷媒依次经过压缩机10、控制阀口d1、控制阀口e1、热水换热器60、储液器70、经济器80、第二节流元件120、空调水换热器50、控制阀口e2、控制阀口s2，最后回流到压缩机10。
43.如图6所示，当低温热回收系统处于热水除霜循环模式时，控制阀口c1与控制阀口d1连通，控制阀口e1与控制阀口s1连通，控制阀口c2与控制阀口d2连通，第一节流元件110、第二节流元件120关闭；此时，低温热回收系统内的冷媒依次经过压缩机10、控制阀口d1、控制阀口c1、控制阀口d2、控制阀口c2、空气侧换热器40、储液器70、热水除霜电磁阀150、毛细管140、热水换热器60、控制阀口e1、控制阀口s1，最后回流到压缩机10。
44.需要说明的是，空调水换热器50的进水端51与出水端52之间形成有水流路并与流经空调水换热器50内的冷媒流路进行热交换；热水换热器60的进水端61与出水端62之间形成有水流路并与流经热水换热器60内的冷媒流路进行热交换。
45.气液分离器90设置在控制阀口s2与压缩机10入口之间的管道上，以便于对进入压缩机10的冷媒进行气液分离。
46.需要进一步说明的是，低温热回收系统还包括第四管道108和第五支路109，第三节流元件180设置在第五支路109上，第四管道108作为补气通道设置在压缩机10与经济器的第三端口83之间，第五支路的第一端口157与第一支路的第二端口154连接，第五支路的第二端口158与经济器的第二端口82连接，经济器的第一端口81与经济器的第四端口84连通，经济器的第二端口82与经济器的第三端口83连通。此处，主路的冷媒分流通过第三节流元件在经济器中与主路进行热交换。
47.当低温热回收系统处于制冷循环模式、制热循环模式、热水循环模式以及热回收循环模式时，所述第三节流元件180为打开状态。
48.本实施例中的低温热回收系统还包括过滤器170，过滤器170设置在第一管道101上，当低温热回收系统处于制冷循环模式、制热循环模式、热水循环模式、热回收循环模式时，过滤器170用于对冷媒中杂质的过滤。
49.此外，低温热回收系统还包括高压传感器201和低压传感器202，高压传感器201和低压传感器202分别设置在压缩机10的出口与入口处用于检测压缩机10两端的压力，而高压传感器201与压缩机10之间设置的高压开关203用于对管道中压力的安全控制。
50.在本具体实施例中，该系统仅有三个节流元件、一个过滤器、三个单向阀、一个储液器实现制冷、制热、热水、热回收四种模式，降低了成本，简单可靠。并且四种模式均通过经济器80过冷，可以一方面降低排气温度，扩大运行范围；另一方面增加主路过冷度，使其在低温环境下也能正常运作，提高系统能力和能效。
51.热水除霜模式下，专用热水除霜电磁阀150和毛细管140串联，保证热水模式除霜时稳定可靠。
52.储液器70设置在所有模式的高压侧，该储液器70的布置方式，在除霜和模式切换时，储液器均不与低压侧直接联通，防止存储的冷媒在模式切换瞬间回到压缩机10，导致压缩机10回液。并且仅有一个储液器，制冷循环模式时冷媒不经过储液器有助于减少系统过冷度损失，同时也减少的冷媒注入量；而制热和热水以及热回收模式时，冷媒经过储液器70，储存不参与循环的冷媒，保证系统可靠运行。
53.该系统在制冷、制热、热回收、热水模式下，低压侧冷媒均通过第二四通阀30的控制阀口s2经过气液分离器90回到压缩机10，只经过一个四通阀，有助于减少低压侧压损，提高系统能力能效。
54.为了使该系统在低温环境下更为可靠、有效的运行，本实用新型还在压缩机上增加了补气通道，主路分流出来的冷媒经过第三节流元件在经济器里面跟主路换热，往压缩机的压缩中间腔补充中压气体，增加排气量，降低排气温度，提升制热能力，使热泵系统在低环境温度也能提供足够的制热能力，同时增加主路过冷度，提升能力能效。
55.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
56.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型
的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。