專利名稱：集成式熱交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱泵系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適合建筑物使用、集成了供熱和 制冷的熱交換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，用于民用和商用建筑的能源消耗占整個(gè)能源消耗的比重越來(lái)越大，這其中 房間的制冷和熱水供應(yīng)是兩個(gè)主要的方面。傳統(tǒng)上，制冷和供熱是兩個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)，在 冬天，一方面需要消耗大量的燃油、燃?xì)饣螂娔苤茻嵋源_保熱水的供應(yīng)，同時(shí)又消耗電能對(duì) 冰箱或冷庫(kù)制冷；而到了夏天，既要消耗電能給房間制冷，同時(shí)卻仍然需為熱水的供應(yīng)而消 耗能源，而制冷時(shí)排出的熱量被白白地浪費(fèi)了，同時(shí)使城市的氣溫進(jìn)一步升高。圖1所示的 是一個(gè)典型的空氣壓縮循環(huán)系統(tǒng)，其工作原理如下首先用壓縮機(jī)1對(duì)制冷劑加壓，使其變 成高溫高壓的氣體，高溫高壓的氣體流經(jīng)制熱的熱交換器(冷凝器)2時(shí)通過(guò)水冷或風(fēng)冷的 方式釋放熱量，以產(chǎn)生熱水或?yàn)榉块g供熱等，然后，高壓低溫的制冷劑經(jīng)過(guò)一個(gè)可控制制冷 劑流量的膨脹閥4進(jìn)入到一個(gè)制冷的熱交換器(蒸發(fā)器)3，制冷劑蒸發(fā)吸熱，為房間制冷或 為冷庫(kù)、冰箱等制冷。蒸發(fā)后的制冷劑重新回到壓縮機(jī)1中，以開(kāi)始新的循環(huán)。在該系統(tǒng)中， 壓縮機(jī)所消耗的能源只是將熱量進(jìn)行轉(zhuǎn)移，制冷時(shí)產(chǎn)生的熱量被合理地用于制熱，從而可 大大降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗。但是，此類系統(tǒng)的一個(gè)主要缺陷是，制冷或制熱的模式無(wú)法獨(dú)立 運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)中一個(gè)熱交換器無(wú)需工作時(shí)，壓縮機(jī)即停止工作，從而使整個(gè)系統(tǒng)停止工作。美國(guó)專利US5495723公開(kāi)了一種“可用作熱水器的空調(diào)單元”(CONVERTIBLE AIR CONDITIONING UNIT USABLE AS WATER HEATER)，其技術(shù)方案是在房間空調(diào)器的室外機(jī)(冷 凝器)上通過(guò)一個(gè)三通閥旁通一個(gè)水冷的熱交換器，以便在為房間制冷的同時(shí)供應(yīng)熱水，這 樣，當(dāng)沒(méi)有熱水需求時(shí)，可維持房間空調(diào)器的正常工作。但是該系統(tǒng)中的房間空調(diào)器無(wú)需工 作時(shí)，壓縮機(jī)只能停止工作，從而無(wú)法繼續(xù)提供熱水。此外，由于在整個(gè)系統(tǒng)中制冷劑的流 動(dòng)管路不是單純的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，室外機(jī)和旁通的熱交換器中始終有一個(gè)是不工作的，因此其 管路內(nèi)儲(chǔ)存的制冷劑在不工作時(shí)是不參加系統(tǒng)的循環(huán)的，從而造成不同運(yùn)行工況下參與循 環(huán)的制冷劑流量的波動(dòng)，進(jìn)而影響系統(tǒng)的熱交換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的熱泵型熱交換系統(tǒng)所存在的制冷和制熱的模式 不能獨(dú)立工作、以及管路內(nèi)的制冷劑流量波動(dòng)大從而影響系統(tǒng)熱交換效率的問(wèn)題，提供一 種高能效的集成式熱交換系統(tǒng)，其制冷和制熱的各模式可獨(dú)立運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種集成式熱交換系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、若干熱交換器、膨脹閥、儲(chǔ)液器以及控制系統(tǒng)運(yùn)行模式的控制器，所述熱交換系統(tǒng)還包 括一個(gè)用于控制制冷劑流向、用電磁控制的四通換向閥，該四通換向閥包括一個(gè)入口、一個(gè) 出口、變向口 A和變向口 B，所述壓縮機(jī)的出氣口通過(guò)一個(gè)制熱的熱交換器后與入口相連， 出口通過(guò)一個(gè)制冷的熱交換器后與壓縮機(jī)的吸氣口相連，四通換向閥的入口在控制器的控 制下可選擇地與變向口 A或變向口 B連通，與此相對(duì)應(yīng)地，出口則可選擇地與變向口 B或變 向口 A連通，并在變向口 A和變向口 B之間用管道依次串接儲(chǔ)液器、膨脹閥和調(diào)節(jié)用熱交換 器以構(gòu)成一個(gè)內(nèi)部回路。本發(fā)明通過(guò)一個(gè)電磁四通換向閥將整個(gè)系統(tǒng)分為外部回路和內(nèi)部 回路，內(nèi)部回路上的熱交換器主要用于和外部回路上的熱交換器進(jìn)行工作匹配，其通過(guò)電 磁四通換向閥的切換，使內(nèi)部回路上的調(diào)節(jié)用熱交換器在制冷和制熱兩種工作模式之間切 換，這樣，當(dāng)制熱的熱交換器或制冷的熱交換器中的一個(gè)無(wú)需工作時(shí)，調(diào)節(jié)用熱交換器即可 切換到相應(yīng)的制冷或制熱模式，從而確保系統(tǒng)中各模式能獨(dú)立地正常工作。進(jìn)一步地，無(wú)論 內(nèi)部回路的制冷劑流向如何切換，整個(gè)系統(tǒng)的管路始終是串聯(lián)模式，也就是說(shuō)，管路上各處 的制冷劑流量是相同的，從而避免出現(xiàn)部分制冷劑不參與工作循環(huán)的現(xiàn)象，使整個(gè)系統(tǒng)的 制冷劑流量保持均衡一致，有利于提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和熱交換效率。更進(jìn)一步地，當(dāng)調(diào) 節(jié)用熱交換器處于高壓一側(cè)時(shí)，管路的高壓一側(cè)具有兩個(gè)熱交換器，運(yùn)行中調(diào)節(jié)用熱交換 器的管路內(nèi)會(huì)充滿了較多液態(tài)的制冷劑，而當(dāng)系統(tǒng)的工作模式切換時(shí)，調(diào)節(jié)用熱交換器處 于低壓一側(cè)，會(huì)帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題。第一此時(shí)管路的低壓一側(cè)具有兩個(gè)熱交換器，而高壓一側(cè) 只有一個(gè)熱交換器，因此高壓冷凝換熱后制冷劑冷凝成液體后，在高壓一側(cè)存液空間與工 作模式轉(zhuǎn)換前相比大幅度減少，這樣造成液態(tài)冷媒在高壓一側(cè)制熱的熱交換器(冷凝器)里 蓄積，使得冷凝器里面的有效冷凝換熱面積大幅度下降，從而使得換熱效率急劇下降，進(jìn)而 造成系統(tǒng)壓縮機(jī)排氣壓力急劇上升而產(chǎn)生高壓保護(hù)停機(jī)。第二 當(dāng)調(diào)節(jié)用熱交換器從高壓 切換到低壓的時(shí)候，該熱交換器在高壓側(cè)運(yùn)行時(shí)存下的大量液態(tài)制冷劑，可能在短時(shí)間內(nèi) 不能完全蒸發(fā)，從而造成壓縮機(jī)吸氣口出現(xiàn)液態(tài)制冷劑。當(dāng)調(diào)節(jié)用熱交換器從低壓轉(zhuǎn)換到 高壓一側(cè)時(shí)，也會(huì)帶來(lái)第三個(gè)問(wèn)題，當(dāng)該熱交換器在低壓側(cè)時(shí)，低壓一側(cè)有兩個(gè)熱交換器， 而高壓側(cè)只有1個(gè)，轉(zhuǎn)換到高壓側(cè)后高壓一側(cè)有兩個(gè)熱交換器，而低壓側(cè)只有一個(gè)，為了使 得系統(tǒng)在高低壓兩側(cè)的制冷劑充注空間保持較好的一致性，需要有一個(gè)能在高低壓之間調(diào) 節(jié)制冷劑充注空間的設(shè)備。本發(fā)明的內(nèi)部回路上，膨脹閥可采用雙向式膨脹閥，其一側(cè)與 調(diào)節(jié)用熱交換器連接，另一側(cè)與儲(chǔ)液器相連，儲(chǔ)液器不僅可使進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑盡可能 為液態(tài)，以提高蒸發(fā)器的吸熱效果，并且還可以解決上述提到的第一和第三個(gè)問(wèn)題，在調(diào)節(jié) 用熱交換器從高壓切換到低壓時(shí)儲(chǔ)存高壓一側(cè)管路內(nèi)冷凝換熱后的液態(tài)的制冷劑，使得制 熱的熱交換器(冷凝器)的換熱面積得到保證，避免出現(xiàn)壓縮機(jī)因出氣口的壓力過(guò)高而保護(hù) 性停機(jī)，并有利于提高冷凝器的換熱效率，確保系統(tǒng)平穩(wěn)地工作。同時(shí)高壓一側(cè)有一個(gè)熱 交換器和儲(chǔ)液器，低壓一側(cè)有兩個(gè)熱交換器，平衡了整個(gè)系統(tǒng)高、低壓兩側(cè)的制冷劑充注空 間；而當(dāng)調(diào)節(jié)用熱交換器從低壓切換到高壓時(shí)，儲(chǔ)液器也同時(shí)從高壓切換到低壓，使得高壓 一側(cè)有兩個(gè)熱交換器，低壓一側(cè)有一個(gè)熱交換器和儲(chǔ)液器，系統(tǒng)高低壓兩側(cè)制冷劑充注空 間也保持相對(duì)均衡的布局。 作為優(yōu)選，所述制熱的熱交換器帶有水泵以及儲(chǔ)能用的熱水箱，在制熱的熱交換 器管路上同軸設(shè)有連接熱水箱的循環(huán)水管，并通過(guò)水泵在循環(huán)水管中產(chǎn)生與制熱的熱交換 器管路中制冷劑的流動(dòng)方向相反的循環(huán)水流。由于熱水供應(yīng)是建筑物內(nèi)的熱交換系統(tǒng)長(zhǎng)期的需求，因此，設(shè)置制熱的熱交換器為水冷方式以提供熱水，可減少調(diào)節(jié)用熱交換器工作在 制熱模式，進(jìn)而減少調(diào)節(jié)用熱交換器在兩種工作模式之間頻繁切換，有利于維持整個(gè)系統(tǒng) 工作的穩(wěn)定性和持續(xù)性，并最大限度地提高能量的利用率。此外，如果水流和制冷劑的流動(dòng) 方向一致，則水管后段的水溫逐步上升，而制冷劑的溫度逐步下降，兩者的溫差逐步縮小， 從而使散熱冷凝效果變差，循環(huán)水流的流動(dòng)方向與制冷劑的流動(dòng)方向相反，則可使水流和 制冷劑之間維持合適的溫差，進(jìn)而有利于提高制熱的熱交換器管路的冷凝散熱效果。作為優(yōu)選，所述循環(huán)水管呈豎直的螺旋狀，其上端為出水口，下端為進(jìn)水口，在下 端的進(jìn)水口處設(shè)有旁通的泄流回路。當(dāng)制熱的熱交換器無(wú)需提供熱水而調(diào)節(jié)用熱交換器處 于制熱工作模式時(shí)，水泵停止工作，制熱的熱交換器變成單純的管路，由于循環(huán)水管為直向 的螺旋狀結(jié)構(gòu)，因此水管內(nèi)的水依靠自身重力的作用可從旁通的泄流回路泄空，避免循環(huán) 水管內(nèi)靜止的水升溫過(guò)高而造成故障。作為優(yōu)選，所述制熱的熱交換器的制熱功率與制冷的熱交換器的制冷功率相匹 配。由于熱水的需求通常是間斷性的，其波動(dòng)較大，并且熱水是可儲(chǔ)存的，因此，將制熱的熱 交換器的制熱功率與制冷的熱交換器的制冷功率相匹配，在確保制冷需求的前提下提供穩(wěn) 定的熱水供應(yīng)，使系統(tǒng)在制冷和制熱之間盡可能平衡，減少調(diào)節(jié)用熱交換器的工作時(shí)間，既 有利于提高系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性，同時(shí)有利于減小整個(gè)系統(tǒng)的功率，并降低能耗。作為優(yōu)選，所述調(diào)節(jié)用熱交換器與制冷的熱交換器、制熱的熱交換器中換熱面積 較大的熱交換器具有相同工況下相當(dāng)?shù)膿Q熱功率。從而確保制冷、制熱的熱交換器均可正 常地獨(dú)立運(yùn)行。作為優(yōu)選，在壓縮機(jī)的吸氣口一側(cè)設(shè)有氣液分離器。當(dāng)調(diào)節(jié)用熱交換器從高壓一 側(cè)切換到低壓一側(cè)時(shí)，其管路內(nèi)積存的制冷劑可能無(wú)法在制冷的熱交換器中完全蒸發(fā)，氣 液分離器可避免液態(tài)的制冷劑大量進(jìn)入壓縮機(jī)，從而確保壓縮機(jī)的正常工作。作為優(yōu)選，所述調(diào)節(jié)用熱交換器為風(fēng)冷式或其他二級(jí)冷媒冷卻式。由于調(diào)節(jié)用熱 交換器的作用在于當(dāng)系統(tǒng)的一個(gè)制冷或制熱模式無(wú)需工作時(shí)，其可與另一個(gè)模式進(jìn)行平衡 以保證系統(tǒng)的各模式能獨(dú)立工作，因此調(diào)節(jié)用熱交換器工作時(shí)所放出或吸收的熱量是無(wú)需 儲(chǔ)存的，采用風(fēng)冷式有利于簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際情況，所述調(diào)節(jié)用熱交換器也可其 他二級(jí)冷媒冷卻式。綜上所述，本發(fā)明具有如下有益效果(1)系統(tǒng)內(nèi)各模式可獨(dú)立工作，從而滿足人 們?cè)诓煌瑫r(shí)期對(duì)制熱和制冷的不同需求；(2)系統(tǒng)內(nèi)所有的制冷劑均同時(shí)參與循環(huán)，保證 了不同工況下制冷劑流量的穩(wěn)定，有利于提高系統(tǒng)的效率；(3)用儲(chǔ)液器平衡系統(tǒng)工作模 式切換時(shí)高低壓兩側(cè)制冷劑的充注空間，確保壓縮機(jī)的正常工作，并保證高壓側(cè)制冷劑有 充分的換熱面積。


圖1是現(xiàn)有的集成式熱交換系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖2是本發(fā)明采用雙向儲(chǔ)液器時(shí)的管路示意圖； 圖3是本發(fā)明中制熱的熱交換器上循環(huán)水管的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明采用單向儲(chǔ)液器時(shí)的管路示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。在如圖2所示的實(shí)施例中，本發(fā)明的一種集成式熱交換系統(tǒng)，其主要是用于建筑 物的熱水供應(yīng)、房間的制冷或制熱、冰箱和冷庫(kù)的制冷，其基本的構(gòu)成包括壓縮機(jī)1、三個(gè)熱 交換器、膨脹閥4、儲(chǔ)液器5、電磁控制的四通換向閥6以及控制系統(tǒng)運(yùn)行模式的控制器(圖 中未示出)，其中一個(gè)熱交換器為制熱的熱交換器2，其采用水冷方式以提供熱水，從而成為 系統(tǒng)的一個(gè)冷凝器，另一個(gè)為制冷的熱交換器3，其主要用于房間的制冷，從而成為系統(tǒng)的 一個(gè)蒸發(fā)器，而第三個(gè)熱交換器為調(diào)節(jié)用熱交換器7，其可在制冷與制熱模式之間切換，該 調(diào)節(jié)用熱交換器采用風(fēng)冷式，當(dāng)然也可根據(jù)實(shí)際情況采用其他二級(jí)冷媒冷卻式。四通換向 閥上設(shè)有一個(gè)入口 61、一個(gè)出口 62、變向口 A63和變向口 B64，四通換向閥的入口在控制器 的控制下可選擇地與變向口 A或變向口 B連通，與此相對(duì)應(yīng)地，出口則可選擇地與變向口 B 或變向口 A連通。 壓縮機(jī)的出氣口用管路與制熱的熱交換器連接，制熱的熱交換器再與四通換向閥 的入口相連，四通換向閥的出口用管路與制冷的熱交換器連接，制冷的熱交換器再與壓縮 機(jī)的吸氣口相連。而在變向口 A上用管路連接一個(gè)雙向的儲(chǔ)液器，然后再依次連接一個(gè)雙 向式膨脹閥和調(diào)節(jié)用熱交換器，最后用管路連接到變向口 B，從而在變向口 A和變向口 B之 間形成一個(gè)內(nèi)部回路。制熱的熱交換器帶有水泵8以及儲(chǔ)能用的熱水箱(圖中未示出)，如圖3所示，在制 熱的熱交換器管路外套設(shè)有連接熱水箱的循環(huán)水管9，并通過(guò)水泵在循環(huán)水管中產(chǎn)生與制 熱的熱交換器管路中制冷劑的流動(dòng)方向相反的循環(huán)水流，循環(huán)水管為呈直向的螺旋狀，其 下端為進(jìn)水口 91，上端為出水口 92，同時(shí)在進(jìn)水口處旁通設(shè)置一條泄流回路(圖中未示出)， 在該泄流回路上設(shè)置一個(gè)由控制器控制的電磁閥，熱水箱中的熱水可用于熱水供應(yīng)，也可 作為房間制熱的熱源。當(dāng)然循環(huán)水管的結(jié)構(gòu)形式還可有多種變化，如可采用平板式結(jié)構(gòu)，同 時(shí)使循環(huán)水管呈之字形排列，以方便在水泵不工作時(shí)將循環(huán)水管內(nèi)的水排空。制冷的熱交換器同樣帶有一個(gè)水泵以及儲(chǔ)能用的冷水箱(圖中未示出)，在制冷的 熱交換器管路外套設(shè)有連接冷水箱的循環(huán)水管，并通過(guò)水泵在循環(huán)水管中產(chǎn)生與制冷的 熱交換器管路中制冷劑的流動(dòng)方向相反的循環(huán)水流，冷水箱中的冷水可作為房間制冷的冷 源。本發(fā)明的集成式熱交換系統(tǒng)在工作時(shí)，從壓縮機(jī)出氣口噴出的高溫高壓氣態(tài)制冷 劑首先進(jìn)入制熱的熱交換器，如果這時(shí)需供應(yīng)熱水，控制器使制熱的熱交換器上的水泵開(kāi) 啟從而使制熱的熱交換器成為系統(tǒng)的冷凝器，循環(huán)水管內(nèi)的循環(huán)水流吸收制冷劑的熱量， 從而使制冷劑冷凝呈低溫液態(tài)狀，熱水箱內(nèi)的水在循環(huán)吸熱過(guò)程中逐步變成熱水。從制熱的熱交換器中流出的低溫液態(tài)制冷劑進(jìn)入四通換向閥的入口，此時(shí)，如果 房間有制冷的需求，則調(diào)節(jié)用熱交換器無(wú)需工作，控制器使其風(fēng)機(jī)停止工作，因而調(diào)節(jié)用熱 交換器成為單純的連接管路，四通換向閥在控制器的控制下，其入口與變向口 A連通，而出 口則與變向口 B連通，因此，制冷劑從入口進(jìn)入后從變向口 A流出，然后經(jīng)儲(chǔ)液器、膨脹閥、 調(diào)節(jié)用熱交換器后流回變向口 B，再?gòu)某隹诹鞒?，并?jīng)過(guò)制冷的熱交換器流回壓縮機(jī)。制冷劑在經(jīng)過(guò)膨脹閥后轉(zhuǎn)為低壓液態(tài)狀，并進(jìn)入到制冷的熱交換器中，此時(shí)，控制器使制冷的熱 交換器的水泵開(kāi)啟，從而使制冷的熱交換器成為系統(tǒng)的蒸發(fā)器，水泵使冷水箱內(nèi)的水在循 環(huán)水管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，制冷劑吸收循環(huán)水管內(nèi)循環(huán)水流的熱量而蒸發(fā)為低壓氣態(tài)狀，并最終 經(jīng)管路流回到壓縮機(jī)內(nèi)，循環(huán)水管內(nèi)循環(huán)水流則變成冷水，其作為房間制冷用的冷源。由于 制熱的熱交換器的制熱功率與制冷的熱交換器的制冷功率相匹配，因而調(diào)節(jié)用熱交換器無(wú) 需工作，其僅是作為單純的連接管路。如果此時(shí)房間無(wú)制冷的需求，則控制器使制冷的熱交 換器上的水泵停止運(yùn)行，因而制冷的熱交換器成為單純的連接管路，同時(shí)，控制器使調(diào)節(jié)用 熱交換器上的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，此時(shí)調(diào)節(jié)用熱交換器工作于制冷模式，以便與制熱的熱交換器進(jìn) 行平衡。當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有熱水的需求時(shí)，控制器使制熱的熱交換器的水泵停止工作。此時(shí)，制熱 的熱交換器成為單純的連接管路，控制器使四通換向閥切換到入口與變向口 B連接，而出 口與變向口 A連接，并且開(kāi)啟調(diào)節(jié)用熱交換器的風(fēng)機(jī)以及制冷的熱交換器的水泵，此時(shí)，從 壓縮機(jī)的出氣口出來(lái)的高溫高壓氣態(tài)的制冷劑經(jīng)過(guò)制熱的熱交換器后從四通換向閥的入 口進(jìn)入，然后從變向口 B流出，并依次經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)用熱交換器、膨脹閥、儲(chǔ)液器后流回到變向 口 A，最后從出口流出，并經(jīng)過(guò)制冷的熱交換器后流回到壓縮機(jī)。由于此時(shí)的調(diào)節(jié)用熱交換 器處于膨脹閥前的高壓一側(cè)，因此其工作模式被切換到制熱模式，從而與制冷的熱交換器 進(jìn)行平衡。高溫高壓氣態(tài)的制冷劑在經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)用熱交換器后被冷凝成低溫高壓的液態(tài)制冷 劑，調(diào)節(jié)用熱交換器成為系統(tǒng)的冷凝器，制冷劑在經(jīng)過(guò)膨脹閥降壓后，再通過(guò)儲(chǔ)液器并進(jìn)入 到制冷的熱交換器中吸熱蒸發(fā)，從而確保系統(tǒng)的制冷系統(tǒng)能獨(dú)立地運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有制冷的需求時(shí)，控制器使制冷的熱交換器的水泵停止工作，此時(shí)，制冷 的熱交換器成為單純的連接管路，控制器使四通換向閥切換到入口與變向口 A連接，而出 口與變向口 B連接，并且開(kāi)啟調(diào)節(jié)用熱交換器的風(fēng)機(jī)以及制熱的熱交換器的水泵，此時(shí)，從 壓縮機(jī)的出氣口出來(lái)的高溫高壓氣態(tài)的制冷劑經(jīng)過(guò)制熱的熱交換器冷凝后從四通換向閥 的入口進(jìn)入，然后從變向口 A流出，并依次經(jīng)過(guò)儲(chǔ)液器、膨脹閥、調(diào)節(jié)用熱交換器后流回到 變向口 B，最后從出口流出，并經(jīng)過(guò)制冷的熱交換器后流回到壓縮機(jī)。由于此時(shí)的調(diào)節(jié)用熱 交換器處于膨脹閥后的低壓一側(cè)，因此其工作模式被切換到制冷模式，從而與制熱的熱交 換器進(jìn)行平衡。低溫高壓液態(tài)的制冷劑經(jīng)過(guò)膨脹閥降壓后，在調(diào)節(jié)用熱交換器中吸熱蒸發(fā)， 調(diào)節(jié)用熱交換器成為系統(tǒng)的蒸發(fā)器，從而確保系統(tǒng)的制熱系統(tǒng)能獨(dú)立地運(yùn)行。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，本發(fā)明的調(diào)節(jié)用熱交換器需在高壓和低壓之間來(lái)回切換，當(dāng) 調(diào)節(jié)用熱交換器處于系統(tǒng)的高壓一側(cè)時(shí)，高壓一側(cè)具有兩個(gè)熱交換器，而低壓一側(cè)只有一 個(gè)熱交換器，因此高壓一側(cè)具有較多的制冷劑充注空間；而當(dāng)調(diào)節(jié)用熱交換器從系統(tǒng)的高 壓一側(cè)切換到低壓一側(cè)時(shí)，高壓側(cè)只有一個(gè)熱交換器，而低壓側(cè)則有兩個(gè)熱交換器，此時(shí)高 壓一側(cè)的制冷劑充注空間會(huì)有一個(gè)突變性地減少，因此，在調(diào)節(jié)用熱交換器從高壓一側(cè)切 換到低壓一側(cè)的最初一段時(shí)間內(nèi)，低壓一側(cè)大量的液態(tài)制冷劑可能沒(méi)有完全蒸發(fā)就直接進(jìn) 入壓縮機(jī)吸氣口。高壓一側(cè)管路和換熱器的制冷劑充注空間不足，容易導(dǎo)致冷凝液態(tài)制冷 劑迅速將制熱的熱交換器管路充滿，從而造成制熱的熱交換器的冷凝換熱面積不足，同時(shí)， 壓縮機(jī)的出氣口壓力急劇上升，嚴(yán)重時(shí)造成壓縮機(jī)的運(yùn)行障礙。本發(fā)明通過(guò)在四通換向閥 的變向口 A與膨脹閥之間設(shè)置雙向的儲(chǔ)液器，一方面可確保系統(tǒng)在任何工況下進(jìn)入到系統(tǒng) 蒸發(fā)器中的制冷劑為液態(tài)，從而有利于提高蒸發(fā)制冷的效率，另一方面可平衡系統(tǒng)運(yùn)行模式在進(jìn)行上述切換時(shí)高、低壓兩側(cè)管路中的制冷劑充注空間。當(dāng)調(diào)節(jié)用熱交換器處于低壓 一側(cè)時(shí)，處于高壓一側(cè)的儲(chǔ)液器起到增加高壓一側(cè)制冷劑充注空間的作用，高壓一側(cè)過(guò)多 的液態(tài)制冷劑可通過(guò)儲(chǔ)液器儲(chǔ)存。而當(dāng)調(diào)節(jié)用熱交換器再次切換到系統(tǒng)高壓一側(cè)時(shí)，儲(chǔ)液 器會(huì)同時(shí)切換到低壓一側(cè)，此時(shí)儲(chǔ)液器可補(bǔ)償?shù)蛪阂粋?cè)制冷劑充注空間，使高、低壓兩側(cè)的 制冷劑充注空間得以平衡。當(dāng)然，如圖2所示，本發(fā)明的集成式熱交換系統(tǒng)還可在壓縮機(jī)的吸氣口前設(shè)置一 個(gè)氣液分離器10，這樣可確保進(jìn)入到壓縮機(jī)內(nèi)的制冷劑呈低溫低壓的氣態(tài)，進(jìn)一步提高壓 縮機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。以上所述是本發(fā)明的一個(gè)基本形式，其中的四通換向閥、儲(chǔ)液器等結(jié)構(gòu)，以及熱交 換器的冷卻方式等都可以有多種變化形式，但仍然沒(méi)有脫離本發(fā)明的基本原理。例如，儲(chǔ)液 器可采用單向式，同時(shí)在儲(chǔ)液器和膨脹閥之間增加相應(yīng)的單向閥51，并在單向閥與四通換 向閥的出口之間設(shè)置旁通的電磁閥52，具體可參見(jiàn)圖4。當(dāng)儲(chǔ)液器位于系統(tǒng)的高壓一側(cè)時(shí)， 旁通的電磁閥關(guān)閉，制冷劑從四通換向閥的入口進(jìn)入后從變向口 A流出，然后經(jīng)儲(chǔ)液器、膨 脹閥、調(diào)節(jié)用熱交換器后流回變向口 B，再?gòu)某隹诹鞒霾⑦M(jìn)入到制冷用熱交換器中，系統(tǒng)高 壓一側(cè)多余的制冷劑可儲(chǔ)存在儲(chǔ)液器中；而當(dāng)儲(chǔ)液器位于系統(tǒng)低壓一側(cè)時(shí)，則將旁通的電 磁閥打開(kāi)，此時(shí)制冷劑從四通換向閥的入口進(jìn)入后從變向口 B流出，然后經(jīng)調(diào)節(jié)用熱交換 器、膨脹閥、旁通的電磁閥后直接流入制冷的熱交換器中，流回變向口 A。在調(diào)節(jié)用熱交換器 被切換到系統(tǒng)的低壓一側(cè)時(shí)，高壓一側(cè)只有一個(gè)制熱的熱交換器，儲(chǔ)液器可起到補(bǔ)充和平 衡制冷劑充注空間的作用；當(dāng)調(diào)節(jié)用熱交換器被切換到系統(tǒng)的高壓一側(cè)時(shí)，系統(tǒng)高壓一側(cè) 具有兩個(gè)熱交換器，制冷劑充注空間增加，此時(shí)，儲(chǔ)液器內(nèi)的制冷劑可經(jīng)過(guò)單向閥、旁通的 電磁閥進(jìn)入制冷的熱交換器，以補(bǔ)充系統(tǒng)低壓一側(cè)的制冷劑。
權(quán)利要求
一種集成式熱交換系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)(1)、若干熱交換器、膨脹閥(4)、儲(chǔ)液器(5)以及控制系統(tǒng)運(yùn)行模式的控制器，其特征是，所述熱交換系統(tǒng)還包括一個(gè)用于控制制冷劑流向、用電磁控制的四通換向閥(6)，該四通換向閥包括一個(gè)入口(61)、一個(gè)出口(62)、變向口A(63)和變向口B(64)，所述壓縮機(jī)的出氣口通過(guò)一個(gè)制熱的熱交換器(2)后與入口相連，出口通過(guò)一個(gè)制冷的熱交換器(3)后與壓縮機(jī)的吸氣口相連，四通換向閥的入口在控制器的控制下可選擇地與變向口A或變向口B連通，與此相對(duì)應(yīng)地，出口則可選擇地與變向口B或變向口A連通，并在變向口A和變向口B之間用管道依次串接儲(chǔ)液器、膨脹閥和調(diào)節(jié)用熱交換器(7)以構(gòu)成一個(gè)內(nèi)部回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式熱交換系統(tǒng)，其特征是，所述制熱的熱交換器帶有水 泵(8)以及儲(chǔ)能用的熱水箱，在制熱的熱交換器管路上同軸設(shè)有連接熱水箱的循環(huán)水管 (9)，并通過(guò)水泵在循環(huán)水管中產(chǎn)生與制熱的熱交換器管路中制冷劑的流動(dòng)方向相反的循 環(huán)水流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成式熱交換系統(tǒng)，其特征是，所述循環(huán)水管呈豎直的螺旋 狀，其上端為出水口(92)，下端為進(jìn)水口(91)，在下端的進(jìn)水口處設(shè)有旁通的泄流回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的集成式熱交換系統(tǒng)，其特征是，所述制熱的熱交換器 的制熱功率與制冷的熱交換器的制冷功率相匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的集成式熱交換系統(tǒng)，其特征是，所述調(diào)節(jié)用熱交換器 與制冷的熱交換器、制熱的熱交換器中換熱面積較大的熱交換器具有相同工況下相當(dāng)?shù)膿Q 熱功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的集成式熱交換系統(tǒng)，其特征是，在壓縮機(jī)的吸氣口一 側(cè)設(shè)有氣液分離器(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的集成式熱交換系統(tǒng)，其特征是，所述調(diào)節(jié)用熱交換器 為風(fēng)冷式或其他二級(jí)冷媒冷卻式。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種集成式熱交換系統(tǒng)，其包括四通換向閥，該四通換向閥包括一個(gè)入口、一個(gè)出口、變向口A和變向口B，壓縮機(jī)的出氣口通過(guò)一個(gè)制熱的熱交換器后與入口相連，出口通過(guò)一個(gè)制冷的熱交換器后與壓縮機(jī)的吸氣口相連，四通換向閥的入口在控制器的控制下可選擇地與變向口A或變向口B連通，與此相對(duì)應(yīng)地，出口則可選擇地與變向口B或變向口A連通，并在變向口A和變向口B之間用管道依次串接儲(chǔ)液器、膨脹閥和調(diào)節(jié)用熱交換器以構(gòu)成一個(gè)內(nèi)部回路。上述系統(tǒng)內(nèi)所有的制冷劑均同時(shí)參與循環(huán)，并通過(guò)儲(chǔ)液器平衡系統(tǒng)工作模式切換時(shí)高低壓兩側(cè)制冷劑的充注空間，適用于建筑物內(nèi)的集中供熱、制冷。
文檔編號(hào)F25B13/00GK101936613SQ20101024254
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者李洲 申請(qǐng)人:李洲