模塊化空氣源熱泵一機多能能源中心的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種模塊化空氣源熱泵一機多能能源中心，包括水箱模塊、換熱艙模塊、主機模塊和室內換熱末端模塊，水箱模塊由儲熱水箱、換熱器和熱水循環泵集成于鈑金件箱體中；換熱艙模塊由冷水換熱器、供水泵、膨脹水箱、電磁閥集成于鈑金件箱體中；主機模塊由一臺或多臺空氣能外機組組成；室內換熱末端模塊由一個或多個換熱末端；控制器匹配連接主機模塊、室內換熱末端模塊的電氣部分以及電磁閥控制水箱模塊、換熱艙模塊以及組合形成的五種工作模式的切換和運行。本發明有效避免傳統熱泵水箱內盤管長期與水接觸污染生活用水問題和氟循環機舒適度差、冷熱量分布不均、水循環機溫度低時管路凍結問題，結構緊湊，節約空間，安全易操作。
【專利說明】模塊化空氣源熱泵一機多能能源中心
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種模塊化空氣源熱泵多能能源中心，屬于新能源【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著國民生活品味和質量要求標準的提高，現代家庭不僅僅滿足對住宅采暖、制冷、淋浴的基本需求，更舒適、更美觀、高集成、系統多元化的產品需求日益成為趨勢。由于空氣源熱泵產品節能低耗、無污染，受到政府的大力支持和廣大消費者的喜愛，空氣源熱泵行業進入廣闊的發展期。目前市場中，空氣能產品主要分為分體式和整體式，分體式結構簡單，安裝方便，價格低廉，受到廣大用戶的青睞。分體式熱泵熱水器又分為靜態加熱式和循環加熱式兩種。靜態加熱式水箱內置盤管或者外盤進行熱量交換。內盤管因長期時間與水接觸后產生結垢，可造成盤管腐蝕、制冷劑泄漏，進而污染生活用水；采用外盤管加熱存在熱阻大，換熱效果差，制造加工困難等問題。循環加熱式水箱內沒有盤管，主機和水箱通過水管連接，但溫度較低時存在管路凍結問題。分體式熱泵空調分為水循環和氟循環兩種，氟循環機管路中的氟與室內溫差較大，冷熱量分布不均，舒適度差；水循環機中的水與室內溫差較小，冷熱量分布均勻，舒適度好，但冬季溫度低時，水泵和管路存在凍結問題。由于地理位置和氣候條件的差異，熱泵機型的應用相應也存在差異，并且不同家庭對空氣源熱泵采暖、制冷、制熱水需求也不同，行業內一般將三種功能具備的空氣源熱泵機組成為三聯供熱泵或者空調熱水一體機等，但目前市場上這些產品是基于將空調功能與熱水功能集成一體的設計概念，在客戶端安裝連接管路時需要外設膨脹水箱和循環水泵，有的甚至需要增加使用大型緩沖儲能水箱，既浪費了客戶房間內大量寶貴空間，又影響了室內的美觀布局。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的缺陷，提供一種基于模塊化結構設計的空氣源熱泵一機多能能源中心。
[0004]為解決這一技術問題，本發明提供了一種模塊化空氣源熱泵一機多能能源中心，包括水箱模塊、換熱艙模塊、主機模塊和室內換熱末端模塊，所述水箱模塊由集成水箱和連接管路構成，集成水箱由儲熱水箱、換熱器、熱水循環泵、熱水管和冷水管路集成于一個鈑金件箱體中構成；所述換熱艙模塊包括水冷換熱器、供水泵、膨脹水箱、控制器、電磁閥A、電磁閥B和管接頭，所述冷水換熱器、供水泵、膨脹水箱、電磁閥A、電磁閥B和管接頭集成于一個鈑金件外殼箱體中，形成換熱艙模塊；所述主機模塊由根據實際需要設置的一臺或多臺空氣能外機組及連接管路組成，空氣能外機組內置四通閥；所述室內換熱末端模塊包括一個或多個換熱末端；所述水箱模塊、換熱艙模塊、主機模塊和室內換熱末端模塊通過閥控制的管路連接，所述控制器匹配連接主機模塊、室內換熱末端模塊的電氣部分以及所述電磁閥A、電磁閥B來控制水箱模塊、換熱艙模塊以及二者組合形成的多種模式的切換和運行；所述空氣能外機組制熱水和制冷/熱功能切換通過電磁閥A、電磁閥B的開啟和關閉來實現，制冷和制熱功能的切換通過空氣能外機組內的四通閥換向實現。
[0005]所述儲熱水箱設有水箱保溫棉，儲熱水箱上部設有容納部，換熱器和熱水循環泵設置在容納部內，所述熱水循環泵安裝在冷水管路中，該換熱器內部分為管程和殼程，殼程內是水路，管程內是氟路，兩種流體在換熱器逆向流動換熱。熱水管和冷水管與換熱器殼程進出口對接，該換熱器的管程進出口連接空氣能外機組進出口。
[0006]所示換熱末端包括臥式風機盤管、及與換熱艙模塊連接的水管路，臥式風機盤管并聯連接，換熱末端可以根據匹配房間個數進行選擇。
[0007]一種由水箱模塊、主機模塊參與構成熱水系統，室外連接一臺空氣能外機組。
[0008]一種由換熱艙模塊、主機模塊、室內換熱末端模塊參與構成的制冷/熱系統，室外連接一臺空氣能外機組。
[0009]一種由水箱模塊、換熱艙模塊、主機模塊、室內換熱末端模塊共同參與的綜合系統，室外連接兩臺空氣能外機組，該系統有五種工作模式:制熱水模式、制冷模式、制熱模式、制熱水+制冷模式、制熱水+制熱模式，制熱水功能與制冷/熱功能通過管路電磁閥A、電磁閥B切換，系統優先滿足制熱水需求。
[0010]有益效果:本發明模塊化的結構設計以及可組合使用的特點可以有效避免傳統熱泵水箱內盤管長期與水接觸產生的結垢、腐蝕、制冷劑泄漏污染生活用水問題，同時，有效避免氟循環機舒適度差，冷熱量分布不均，水循環機溫度低時管路凍結問題。整個系統結構緊湊，節約空間，縮短了整體的循環管路，節約材料，各個模塊結構方形外觀設計，美觀性提高，搬運方便，并且根據不同地域、不同需求、不同工況合理選擇合適的模塊進行組裝，使用方便，安全易操作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的結構示意圖；
[0012]圖2為本發明的模塊化熱水系統結構示意圖；
[0013]圖3為本發明的模塊化制冷/熱系統結構示意圖。
[0014]圖中:1水箱模塊、II換熱艙模塊、III主機模塊、IV室內換熱末端模塊、I空氣能外機組、2集成水箱，3儲熱水箱、4換熱末端、5電磁閥A、6電磁閥B、7熱水循環泵、8供水泵、9控制器、10水冷換熱器、11換熱器、12膨脹水箱。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖及實施例對本發明做具體描述。
[0016]圖1所示為本發明的結構示意圖。
[0017]本發明包括水箱模塊1、換熱艙模塊I1、主機模塊III和室內換熱末端模塊IV。
[0018]所述水箱模塊I由集成水箱2和連接管路構成。
[0019]所述集成水箱2包括儲熱水箱3、水箱保溫棉、換熱器11、熱水循環泵7、配置在儲熱水箱3上的熱水管和冷水管、鈑金件箱體，所述儲熱水箱3、水箱保溫棉、換熱器11、熱水循環泵7、配置在儲熱水箱3上的熱水管和冷水管集成于一個鈑金件箱體中構成集成水箱2，亦即水箱模塊I。
[0020]所述儲熱水箱3上部設有容納部，換熱器11和熱水循環泵7設置在容納部內，所述熱水循環泵7安裝在冷水管路中，所述換熱器11內部分為管程和殼程，殼程內是水路，管程內是氟路，兩種流體在換熱器11逆向流動換熱，熱水管和冷水管與換熱器11殼程進出口對接，換熱器11的管程進出口連接空氣能外機組I進出口。
[0021]水箱模塊I主要用于制取普通的生活熱水，模塊化設計不僅僅解決了傳統盤管換熱所帶來的問題，同時，由于儲熱水箱3、熱水循環泵7和換熱器11內置，解決熱水循環泵7和管路凍結問題，另一方面，由于循環管路的縮短，水力損失減少，有效降低儲熱水箱3內的水的分層，提高了整個換熱效率。所述換熱艙模塊II包括水冷換熱器10、供水泵8、膨脹水箱12、控制器9、電磁閥A5、電磁閥B6、管接頭和鈑金件外殼箱體，所述冷水換熱器10、供水泵8、膨脹水箱12、電磁閥A5、電磁閥B6和管接頭集成于一個鈑金件外殼箱體中，相當于置于室內，有效解決了冬季供水泵和水管路凍結問題。
[0022]所述的換熱艙模塊II主要用于制冷、采暖，可以與一臺空氣能外機組I連接，也可以與兩臺空氣能外機組I連接，根據實際需要合理選擇空氣能外機組I數量，應用范圍更廣，選擇性更強。
[0023]所述主機模塊III即空氣能外機組1，根據實際需要，合理設置一臺或多臺空氣能外機組I。
[0024]所述空氣能外機組I內置四通閥。
[0025]所述室內換熱末端模塊IV包括一個或多個換熱末端4，換熱末端4可以根據匹配房間個數進行選擇。
[0026]所示換熱末端4包括臥式風機盤管、及與換熱艙模塊II連接的水管路，所有臥式風機盤管并聯連接。
[0027]所述水箱模塊1、換熱艙模塊11、主機模塊III和室內換熱末端模塊IV通過閥控制的管路連接。
[0028]所述控制器9匹配連接主機模塊II1、室內換熱末端模塊IV的電氣部分、以及所述換向閥、電磁閥A5及電磁閥B6，控制水箱模塊1、換熱艙模塊II以及二者組合形成的多種模式的切換和運行；所述空氣能外機組I制熱水和制冷/熱功能切換通過電磁閥A5、電磁閥B6的開啟和關閉來實現，制冷和制熱功能的切換通過空氣能外機組I內的四通閥換向實現。
[0029]下面通過實施例來說明其工作原理和使用方法:
[0030]實施例一
[0031]當用戶只有熱水需求，并且室外連接一臺空氣能外機組I時，只需水箱模塊1、主機模塊III構成一個熱水系統(如圖2所示)。
[0032]具體運行方式為:熱水循環泵7開啟，空氣能外機組I開啟，換熱器11作為該制熱循環的高壓端產生高溫高壓的制冷劑蒸汽，儲熱水箱3內的水通過熱水循環泵7從換熱器11內獲取熱量后水溫升高，滿足熱水需求。
[0033]實施例二
[0034]當用戶有制冷(熱)需求，并且室外連接一臺空氣能外機組I時，由換熱艙模塊
I1、主機模塊II1、換熱末端模塊IV構成的制冷/熱系統(如圖3所示)。
[0035]具體運行方式為:供水泵8打開，空氣能外機組I開啟，水冷換熱器10作為該循環的低/高壓端產生低溫低壓/高溫高壓的制冷劑蒸汽，換熱末端4通過供水泵8驅使管路中的水通過水冷換熱器10獲取冷/熱量，釋放到環境中，實現制冷/熱功能。制冷、制熱的切換通過空氣能外機組I的四通閥的換向實現。
[0036]實施例三
[0037]當用戶的戶型面積比較大，室外連接兩臺空氣能外機組1，即空氣能外機組一和空氣能外機組二，由水箱模塊1、換熱艙模塊I1、主機模塊II1、室內換熱末端模塊IV共同參與的系統，該系統有五種工作模式:制熱水模式、制冷模式、制熱模式、制熱水+制冷模式、制熱水+制熱模式。制熱水功能與制冷/熱功能通過管路電磁閥A5、電磁閥B6切換，系統優先滿足制熱水需求。
[0038]1.當用戶只需制取設定溫度熱水時，主要是水箱模塊I與主機模塊III參與運行。
[0039]具體運行方式為:熱水循環泵7開啟，空氣能外機組一開啟進入制熱模式，空氣能外機組二關閉，電磁閥A 5關閉，電磁閥B6打開，換熱器11作為該制熱循環的高壓端產生高溫高壓的制冷劑蒸汽，儲熱水箱3內的水通過熱水循環泵7從換熱器11內獲取熱量后水溫升高，滿足熱水需求。
[0040]2.當用戶只有制冷/熱需求時，參與的模塊是換熱艙模塊I1、主機模塊II1、換熱末端模塊IV。
[0041]具體運行方式為:供水泵8打開，電磁閥B6關閉，空氣能外機組開啟(當需求量大時，空氣能外機組一和空氣能外機組二均開啟；需求量少時，空氣能外機組一開啟)，水冷換熱器10作為該循環的低/高壓端產生低溫低壓/高溫高壓的制冷劑蒸汽，換熱末端通過供水泵8驅使管路中的水通過水冷換熱器10獲取冷/熱量，釋放到環境中，實現制冷/熱功能，制冷、制熱的切換通過空氣能外機組的四通閥的換向實現。
[0042]3.當用戶既有制冷/熱又有熱水需求時，水箱模塊1、換熱艙模塊I1、主機模塊
II1、換熱末端模塊IV共同參與工作(如圖1所示)。
[0043]圖1所示為本發明的結構示意圖。
[0044]具體運行方式為:首先滿足熱水需求，然后滿足制冷/熱需求。制熱水模式時同實施例三之1，制冷(熱)模式同實施例三之2。
[0045]空氣能外機組一可以實現制熱水和制冷(熱)功能的切換，通過電磁閥A5、電磁閥B6的開啟和關閉來實現制熱水和制冷(熱)功能的切換，；空氣能外機組二只能實現制冷(熱)功能，通過空氣能外機組二內的四通閥換向實現制冷或制熱功能的切換。
[0046]圖1中，冷水換熱器換熱包括兩子組，其中一子組通過一位于換熱器11熱流體側連接管路上的換向閥接出而與水冷換熱器10互斥使用權，另一子組熱流體側連接第二空氣能外機組。空氣能外機組被分組，一方面解決單臺驅動能力偏弱的問題，另一方面通過分組以整合不同的應用，應用形式更多，起到節能降耗的作用。
[0047]圖1中的虛線表示控制器9與所控制對象的連接，這種連接在控制對象選定時，其連接即為確定，根據具體需求，實現模塊化結構設計的熱泵一機多能能源中心模式切換和運行的控制。
[0048]圖1中，所示的換熱末端4設有3片，根據房間的不同，可以選擇多一點或者少一點，匹配廳室的個數進行選擇。
[0049]本發明模塊化的結構設計以及可組合使用的特點可以有效避免傳統熱泵水箱內盤管長期與水接觸產生的結垢、腐蝕、制冷劑泄漏污染生活用水問題，同時，有效避免氟循環機舒適度差，冷熱量分布不均，水循環機溫度低時管路凍結問題。整個系統結構緊湊，節約空間，縮短了整體的循環管路，節約材料，各個模塊結構方形外觀設計，美觀性提高，搬運方便，并且根據不同地域、不同需求、不同工況合理選擇合適的模塊進行組裝，使用方便，安全易操作。
[0050]本發明上述實施方案，只是舉例說明，不是僅有的，所有在本發明范圍內或等同本發明的范圍內的改變均被本發明包圍。
【權利要求】
1.一種模塊化空氣源熱泵一機多能能源中心，其特征在于:包括水箱模塊(I)、換熱艙模塊(II)、主機模塊(III)和室內換熱末端模塊(IV)，所述水箱模塊(I)由集成水箱(2)和連接管路構成，集成水箱(2)由儲熱水箱(3)、換熱器(11)、熱水循環泵(7)、熱水管和冷水管路集成于一個鈑金件箱體中構成；所述換熱艙模塊(II)包括水冷換熱器(10)、供水泵(8)、膨脹水箱(12)、控制器(9)、電磁閥A(5)、電磁閥B(6)和管接頭，所述冷水換熱器(10)、供水泵(8)、膨脹水箱(12)、電磁閥A(5)、電磁閥B(6)和管接頭集成于一個鈑金件外殼箱體中，形成換熱艙模塊(II);所述主機模塊(III)由根據實際需要設置的一臺或多臺空氣能外機組(I)及連接管路組成，空氣能外機組(I)內置四通閥；所述室內換熱末端模塊(IV)包括一個或多個換熱末端(4);所述水箱模塊(I)、換熱艙模塊(II)、主機模塊(III)和室內換熱末端模塊(IV)通過閥控制的管路連接，所述控制器(9)匹配連接主機模塊(III)、室內換熱末端模塊(IV)的電氣部分以及所述電磁閥A(5)、電磁閥B(6)來控制水箱模塊(I)、換熱艙模塊(II)以及二者組合形成的多種模式的切換和運行；所述空氣能外機組(I)制熱水和制冷/熱功能切換通過電磁閥A(5)、電磁閥B(6)的開啟和關閉來實現，制冷和制熱功能的切換通過空氣能外機組(I)內的四通閥換向實現。
2.根據權利要求1所述的模塊化空氣源熱泵一機多能能源中心，其特征在于:所述儲熱水箱(3)設有水箱保溫棉，儲熱水箱(3)上部設有容納部，換熱器(11)和熱水循環泵(7)設置在容納部內，所述熱水循環泵(7)安裝在冷水管路中，所述換熱器(11)內部分為管程和殼程，殼程內是水路，管程內是氟路，兩種流體在換熱器(11)逆向流動換熱，熱水管和冷水管與換熱器(11)殼程進出口對接，換熱器(11)的管程進出口連接空氣能外機組(I)進出口。
3.根據權利要求1所述的模塊化空氣源熱泵一機多能能源中心，其特征在于:所示換熱末端(4)包括臥式風機盤管、及與換熱艙模塊(II)連接的水管路，臥式風機盤管并聯連接，換熱末端(4)可以根據匹配房間個數進行選擇。
4.根據權利要求1、2或3所述的模塊化空氣源熱泵一機多能能源中心，其特征在于:由水箱模塊(I)、主機模塊(III)參與構成熱水系統，室外連接一臺空氣能外機組(I)。
5.根據權利要求1、2或3所述的模塊化空氣源熱泵一機多能能源中心，其特征在于:由換熱艙模塊(II)、主機模塊(III)、室內換熱末端模塊(IV)參與構成的制冷/熱系統，室外連接一臺空氣能外機組(I)。
6.根據權利要求1、2或3所述的模塊化空氣源熱泵一機多能能源中心，其特征在于:由水箱模塊(I)、換熱艙模塊(II)、主機模塊(III)、室內換熱末端模塊(IV)共同參與的綜合系統，室外連接兩臺空氣能外機組(I)，該系統有五種工作模式:制熱水模式、制冷模式、制熱模式、制熱水+制冷模式、制熱水+制熱模式，制熱水功能與制冷/熱功能通過管路電磁閥A (5)、電磁閥B (6)切換，系統優先滿足制熱水需求。
【文檔編號】F25B29/00GK104501457SQ201510011818
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月9日 優先權日:2015年1月9日
【發明者】劉磊, 谷風寶, 葛利忠, 張艷喬, 田敬宇, 支星星, 岳虹 申請人:力諾瑞特（上海）新能源有限公司