一种风冷热泵全热回收机组及控制方法

技术领域

本发明涉及制冷系统领域，特别是一种风冷热泵全热回收机组及控制方法。

背景技术

风冷热泵机组在制冷的同时，大量的冷凝热量直接排向大气，造成能量的浪费，因此冷凝热制取热水实现能量的再利用受到越来越多的重视和推广。风冷热泵机组的冷凝热回收一般分为全热回收和部分热回收，全热回收是指在风冷热泵机组制冷环节，在实现制冷的同时，将制冷剂冷凝过程放出的热量100%进行利用，制备热水，实现冷凝热量的回收利用。常用的风冷热泵全热回收机组设计通常为在普通的机组基础上增加一个热回收换热器与风冷换热器并联，通过电磁阀切换风冷换热器和热回收换热器的工作状态实现冷凝热回收利用。但这一过程中无论切换到风冷换热器运行还是热回收换热器运行，停止运行的另一个换热器中的制冷剂将积存在换热器中，使参与循环的制冷剂减少，影响系统的可靠运行。

发明内容

本发明针对现有的风冷热泵全热回收机组冷凝热回收时参与循环的制冷剂减少，不能全部参与循环制冷工作，提供一种风冷热泵全热回收机组及控制方法。

本发明的技术方案具体为：

一种风冷热泵全热回收机组，包括通过管道依次连接的气液分离器、压缩机、风冷换热器、储液器、膨胀阀、水侧换热器，所述风冷换热器并联有热回收换热器，所述压缩机和风冷换热器之间依次设有第一四通阀和第二四通阀，所述第一四通阀的第二接口与水侧换热器的出口连接，所述第一四通阀的第三接口与气液分离器入口连接，所诉第二四通阀的第二接口与热回收换热器的入口连接，所述第二四通阀的第三接口连接在第一四通阀第三接口与气液分离器入口之间，所述第一四通阀用于制冷和制热模式的切换，所述第二四通阀用于风冷换热器和热回收换热器的切换；所述风冷换热器出口与膨胀阀的出口相连通，所述储液器的入口与水侧换热器的入口相连通；风冷换热器出口处设置有第一电磁阀，热回收换热器出口处设置有第二电磁阀，水侧换热器入口处设置有第三电磁阀，第一四通阀第三接口处设置有第四电磁阀，第二四通阀第三接口处设置有第五电磁阀。

所述第一四通阀的第一接口与压缩机出口连接，第四接口与第二四通阀的第一接口连接，所述第二四通阀的第四接口与风冷换热器的入口连接。

所述风冷换热器出口处的管路分开为第一管路和第二管路，第一管路与储液器的入口连通，第一管路上设置第三单向阀，第二管路与膨胀阀的出口连通，第二管路上设置有第一单向阀，第三单向阀与储液器的入口之间还连接有第三管路，第一单向阀和膨胀阀的出口之间还连接有第四管路，第三管路的另一端与第四管路的另一端汇合后与水侧换热器的入口连通，第三管路上设置有第四单向阀，第四管路上设置有第二单向阀。

所述风冷换热器处设置有风机。

所述风冷换热器内设置有第一压力传感器，所述热回收散热器内设置有第二压力传感器，所述水侧换热器内设置有第三压力传感器，所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器与机组控制器电连接。

一种风冷热泵全热回收机组的控制方法，包括：

切换工作模式，所述工作模式包括制冷模式、制热模式、制冷+制热水模式、制热水模式；

抽吸停止工作的换热器中的制冷剂；

关闭停止工作的换热器流路。

当要切换到制冷模式时，具体方法为：

切换到制冷模式，第一四通阀、第二四通阀断电，打开第一电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀，关闭第二电磁阀；

控制机组运行预设的时间，将热回收换热器中的制冷剂抽吸完全；

关闭第五电磁阀。

当要切换到制热模式时，具体方法为：

切换到制热模式，第一四通阀通电，第二四通阀断电，打开第一电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀，关闭第二电磁阀；

控制机组运行预设的时间，将热回收换热器中的制冷剂抽吸完全；

关闭第五电磁阀。

当要切换到制冷+制热水模式时，具体方法为：

切换到制热+制热水模式，第一四通阀断电，第二四通阀通电，打开第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀，关闭第一电磁阀；

控制机组运行预设的时间，将风冷换热器中的制冷剂抽吸完全；

关闭第五电磁阀。

当要切换到制热水模式时，具体方法为：

切换到制热水模式，第一四通阀断电，第二四通阀通电，打开第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀，关闭第三电磁阀；

控制机组运行预设的时间，将水侧换热器中的制冷剂抽吸完全；

关闭第四电磁阀。

相对于现有技术，本发明所述的风冷热泵全热回收机组及控制方法，通过控制第一四通阀的断电或通电，实现压缩机出口与风冷换热器或热回收换热器两种冷凝器入口连通，或者压缩机出口与水侧换热器入口连通两种模式的切换，其中，第一四通阀断电状态下，压缩机出口与风冷换热器或热回收换热器入口连通时为制冷模式，第一四通阀通电状态下压缩机出口与水侧换热器入口连通时为制热模式；通过控制第二四通阀的通电或断电，实现了风冷换热器和热回收换热器两种冷凝器之间的切换，其中，第二四通阀断电状态下，风冷换热器工作，热回收换热器不工作，此时只有制冷或制热模式，不制取热水，第二四通阀通电状态下，热回收换热器工作，风冷换热器不工作，此时可以制取热水。

当风冷换热器工作，热回收换热器不工作时，通过控制第五电磁阀，打开第五电磁阀，使得热回收换热器、气液分离器、压缩机管路相通，通过压缩机的压缩抽吸作用，可以将热回收换热器中留存的制冷剂以及冷冻油等抽吸到气液分离器中，继续参与到制冷剂循环中，当热回收换热器工作，风冷换热器不工作时，通过第三电磁阀的设置，打开第三电磁阀，使得风冷换热器、水侧换热器、气液分离器、压缩机管路相通，通过压缩机的压缩抽吸作用，将风冷换热器中留存的制冷剂以及冷冻油等抽吸到水侧换热器中，继续参与到制冷剂循环中，因此相对于现有技术，不论切换到风冷换热器或者热回收换热器工作，都能够保证停止工作的换热器中留存的制冷剂重新参与到制冷剂循环中，保证了全部的制冷剂发挥制冷效果，确保了系统的可靠运行。

附图说明

图1是本发明风冷热泵全热回收机组的制冷模式运行状态示意图。

图2是本发明风冷热泵全热回收机组的制热模式运行状态示意图。

图3是本发明风冷热泵全热回收机组的制冷+制热水模式运行状态示意图。

图4是本发明风冷热泵全热回收机组的制热水模式运行状态示意图。

其中，1是压缩机；2是第一四通阀；3是第二四通阀；4是风冷换热器；5是风机；6是热回收换热器；7是储液器；8是膨胀阀；9是水侧换热器；10是气液分离器；11是第四电磁阀；12是第五电磁阀；13是第一电磁阀；15是第三电磁阀；16是第二电磁阀；17是热回收换热器进水口；18是热回收换热器出水口；19是水侧换热器进水口；20是水侧换热器出水口；21是第一单向阀；22是第二单向阀；23是第三单向阀；24是第四单向阀。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

如图1-4所示，本发明提供了一种风冷热泵全热回收机组及控制方法，包括压缩机1、第一四通阀2、第二四通阀3、风冷换热器4、热回收换热器6、储液器7、膨胀阀8、水侧换热器9、气液分离器10，风冷换热器4和热回收换热器6均为冷凝器，热回收换热器6包括热回收换热器进水口17和热回收换热器出水口18，用于将冷凝热再利用制备热水供使用，需制备成热水的生活用水从热回收换热器进水口17进入到热回收换热器6中，然后从热回收换热器出水口18流出，流经热回收换热器6时，通过热传递将冷凝热热量传递给水，加热制备热水，以供使用；水侧换热器9为室内制冷端，水侧换热器9包括水侧换热器进水口19和水侧换热器出水口20，机组循环水从水侧换热器进水口19进入到水侧换热器9中，与制冷剂进行热传递之后称为冷水，从水侧换热器出水口20流出流到需要冷却的位置，形成循环冷却水，不断制冷，制冷剂和循环水的管路为两个相互独立的管路，通过热传递给循环水降温。

压缩机1的出口与第一四通阀2的第一接口A连通，第一四通阀2的第四接口D与第二四通阀3的第一接口P连通，第二四通阀3的第四接口R与风冷换热器4的入口连通，风冷换热器4的出口与储液器7的入口连通，储液器7的出口与膨胀阀8的入口连通，膨胀阀8的出口与水侧换热器9的入口连通，水侧换热器9的出口与第一四通阀2的第二接口B连通，第一四通阀2的第三接口C与气液分离器10连通的入口，气液分离器10的出口与压缩机1的入口连通，形成完整的循环回路。

热回收换热器6与风冷换热器4并联，热回收换热器6的入口与第二四通阀3的第二接口Q连通，热回收换热器6的出口与储液器7的入口连通；第二四通阀3的第三接口S连接在第一四通阀2的第三接口C与气液分离器10之间；风冷换热器4的出口处设置有第一电磁阀13，热回收换热器6的出口处设置有第二电磁阀16，水侧换热器9的入口处设置有第三电磁阀15，第一四通阀2的第三接口C处设置有第四电磁阀11，第二四通阀3的第三接口S处设置有第五电磁阀12。

风冷换热器4出口处引出的管路分开为两条通路，一条第一管路L1与储液器7的入口连通，且第一管路L1上设置第三单向阀23，制冷剂只能从风冷换热器4往储液器7方向流动，另一条第二管路L2与膨胀阀8的出口连通，且第二管路L2上设置有第一单向阀21，制冷剂只能从膨胀阀8的出口往风冷换热器4的出口方向流动；第三单向阀23与储液器7的入口之间还连接有第三管路L3，第一单向阀21和膨胀阀8的出口之间还连接有第四管路L4，第三管路L3的另一端与第四管路L4的另一端汇合后与水侧换热器9的入口连通，第三管路L3上设置有第四单向阀24，制冷剂只能从水侧换热器9向储液器7的入口方向流动，第四管路L4上设置有第二单向阀22，制冷剂只能从膨胀阀8出口向水侧换热器9的入口方向流动，单向阀的设置用于调节制冷制热两种模式下制冷剂的运行方向。

第一四通阀2用于制冷制热两种模式的切换，在断电状态下，第一四通阀2的第一接口A和第四接口D连通，形成第一四通阀2断电第一通路，第二接口B与第三接口C连通，形成第一四通阀2断电第二通路，此时压缩机1的出口与风冷换热器4或热回收换热器6的入口连通，处于制冷模式；通电状态下，第一四通阀2的第一接口A与第二接口B连通，形成第一四通阀2通电第一通路，第三接口C与第四接口D连通，形成第一四通阀2通电第二通路，此时压缩机1的出口与水侧换热器9连通，处于制热模式。第二四通阀3用于风冷换热器4和热回收换热器6的切换，在制冷模式下，断电状态时，第二四通阀3的第一接口P和第四接口R连通，形成第二四通阀断电第一通路，第二接口Q和第三接口S连通，形成第二四通阀断电第二通路，通电状态下第二四通阀3的第一接口P和第二接口Q连通，形成第二四通阀3的通电第一通路，第三接口S和第四接口R连通，形成第二四通阀3的通电第二通路。对第一四通阀2和第二四通阀3进行通电和断电状态的切换，进而可以实现制冷、制热、制冷+制热水、制热水不同模式的切换。

进一步的，风冷换热器4处设置有风机5，提高了风冷换热器4的换热效率。

进一步的，风冷换热器4内可以设置第一压力传感器，热回收散热器6内可以设置第二压力传感器，水侧换热器9内可以设置第三压力传感器，第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器与机组控制器电连接。

一种风冷热泵全热回收机组的控制方法，应用于上面所述的风冷热泵全热回收机组，控制方法包括：

步骤1，切换工作模式，所述工作模式包括制冷模式、制热模式、制冷+制热水模式、制热水模式；

步骤2，抽吸停止工作的换热器中的制冷剂；

步骤3，关闭停止工作的换热器流路。

具体的，制冷模式下：

风冷换热器4、水侧换热器9工作，热回收换热器6不工作。制冷模式下，如图1所示，第一四通阀2和第二四通阀3都断电，第一电磁阀13、第三电磁阀15、第四电磁阀11打开，第五电磁阀12先处于打开状态，第二电磁阀16关闭，此时第一四通阀2的第一接口A和第四接口D连通，形成第一四通阀2断电第一通路，第二接口B与第三接口C连通，形成第一四通阀2断电第二通路，第二四通阀3的第一接口P和第四接口R连通，形成第二四通阀断电第一通路，第二接口Q和第三接口S连通，形成第二四通阀断电第二通路，制冷剂的运行方向为压缩机1→第一四通阀2第一接口A→第一四通阀2第四接口D→第二四通阀3第一接口P→第二四通阀3第四接口R→风冷换热器4→第一电磁阀13→第三单向阀23→储液器7→膨胀阀8→第二单向阀22→第三电磁阀15→水侧换热器9→第一四通阀2第二接口B→第一四通阀2第三接口C→第四电磁阀11→气液分离器10→压缩机1。制冷状态下，当第五电磁阀12打开时，形成热回收换热器6→第二四通阀3第二接口Q→第二四通阀3第三接口S→第五电磁阀12→气液分离器10→压缩机1连通通路，在压缩机1的压缩抽吸作用下，留存在热回收换热器6中的制冷剂以及冷冻油等通过抽吸作用抽吸到气液分离器10中，从而使得原本留存在热回收换热器6中的制冷剂能够继续参与到制冷剂的循环运行中，保证了制冷剂全部参与制冷，确保机组制冷系统运行可靠。机组根据预设的运行时间，待停止工作的热回收换热器6中的制冷剂全部进入到气液分离器10中以后，关闭第五电磁阀12，将热回收换热器6流路封闭。

具体的，制热模式下：

风冷换热器4、水侧换热器9工作，热回收换热器6不工作。制热模式下，如图2所示，第一四通阀2通电，第二四通阀3断电，第一电磁阀13、第三电磁阀15、第四电磁阀11打开，第二电磁阀16关闭，第五电磁阀12先处于打开状态，此时第一四通阀2的第一接口A与第二接口B连通，形成第一四通阀2通电第一通路，第三接口C与第四接口D连通，形成第一四通阀2通电第二通路，第二四通阀3的第一接口P和第四接口R连通，形成第二四通阀断电第一通路，第二接口Q和第三接口S连通，形成第二四通阀断电第二通路，制冷剂运行方向为压缩机1→第一四通阀2第一接口A→第一四通阀2第二接口B→水侧换热器9→第三电磁阀15→第四单向阀24→储液器7→膨胀阀8→第一单向阀21→第一电磁阀13→风冷换热器4→第二四通阀3第四接口R→第二四通阀3第一接口P→第一四通阀2第四接口D→第一四通阀2第三接口C→第四电磁阀11→气液分离器10→压缩机1。制热模式下，当第五电磁阀12打开时，形成热回收换热器6→第二四通阀3第二接口Q→第二四通阀3第三接口S→第五电磁阀12→气液分离器10→压缩机1连通通路，在压缩机1的压缩抽吸作用下，留存在热回收换热器6中的制冷剂以及冷冻油等通过抽吸作用抽吸到气液分离器10中，从而使得原本留存在热回收换热器6中的制冷剂能够继续参与到制冷剂的循环运行中，保证了制冷剂全部参与制冷，确保机组制冷系统运行可靠。机组根据预设的运行时间，待停止工作的热回收换热器6中的制冷剂全部进入到气液分离器10中以后，关闭第五电磁阀12，将热回收换热器6流路封闭。

具体的，制冷+制热水模式下：

制冷+制热水模式为全热回收模式，在机组制冷的同时，将冷凝过程放出的热量全部进行利用，通过热回收换热器6制备生活热水使用，实现冷凝热量的回收利用。此模式下，热回收换热器6、水侧换热器9工作，风冷换热器4停止工作。制冷+制热水模式下，如图3所示，第一四通阀2断电，第二四通阀3通电，第一电磁阀13关闭，第二电磁阀16、第三电磁阀15、第四电磁阀11打开，第五电磁阀先处于打开状态，此时第一四通阀2的第一接口A和第四接口D连通，形成第一四通阀2断电第一通路，第二接口B与第三接口C连通，形成第一四通阀2断电第二通路，第二四通阀3的第一接口P和第二接口Q连通，形成第二四通阀3的通电第一通路，第三接口S和第四接口R连通，形成第二四通阀3的通电第二通路，制冷剂的运行方向为压缩机1→第一四通阀2第一接口A→第一四通阀2第四接口D→第二四通阀3第一接口P→第二四通阀3第二接口Q→热回收换热器6→第二电磁阀16→储液器7→膨胀阀8→第二单向阀22→第三电磁阀15→水侧换热器9→第一四通阀2第二接口B→第一四通阀2第三接口C→第四电磁阀11→气液分离器10→压缩机1。制冷+制热水模式下，当第五电磁阀12处于打开状态下，形成风冷换热器4→第二四通阀3第四接口R→第二四通阀3第三接口S→第五电磁阀12→气液分离器10→压缩机1连通通路，在压缩机1的压缩抽吸作用下，留存在风冷换热器4中的制冷剂以及冷冻油等通过压缩机的抽吸作用抽吸到气液分离器10中，从而使得原本留存在风冷换热器4中的制冷剂能够继续参与制冷剂循环运行中，保证了制冷剂全部参与制冷，确保机组制冷系统运行可靠。机组根据预设的运行时间，待停止工作的风冷换热器4中的制冷剂全部被抽吸到气液分离器10中后，关闭第五电磁阀12，将风冷换热器4流路封闭。

具体的，制热水模式下：

制热水模式下，机组不再制冷或制热，仅制备热水。风冷换热器4、热回收换热器6工作，水侧换热器9停止工作。制热水模式下，如图4所示，第一四通阀2断电，第二四通阀3通电，第一电磁阀13、第二电磁阀16、第五电磁阀12打开，第三电磁阀15关闭，第四电磁阀11先处于打开状态，此时第一四通阀2的第一接口A和第四接口D连通，形成第一四通阀2断电第一通路，第二接口B与第三接口C连通，形成第一四通阀2断电第二通路，第二四通阀3的第一接口P和第二接口Q连通，形成第二四通阀3的通电第一通路，第三接口S和第四接口R连通，形成第二四通阀3的通电第二通路，制冷剂运行方向为压缩机1→第一四通阀2第一接口A→第一四通阀2第四接口D→第二四通阀3第一接口P→第二四通阀3第二接口Q→热回收换热器6→第二电磁阀16→储液器7→膨胀阀8→第一单向阀21→第一电磁阀13→风冷换热器4→第二四通阀3第四接口R→第二四通阀3第三接口S→第五电磁阀12→气液分离器10→压缩机1。制热水模式下，当第四电磁阀11处于打开状态下，形成水侧换热器9→第一四通阀2第二接口B→第一四通阀2第三接口C→第四电磁阀11→气液分离器10→压缩机1的连通通路，在压缩机1的压缩抽吸作用下，留存在水侧换热器9中的制冷剂以及冷冻油等通过压缩机持续的抽吸作用抽吸到气液分离器10中，从而使得原本留存在水侧换热器9中的制冷剂能够继续参与到制冷剂循环运行中，保证了制冷剂全部参与制冷，确保机组制冷系统运行可靠。机组根据预设的运行时间，待停止工作的水侧换热器9中的制冷剂全部进入到气液分离器10中以后，关闭第四电磁阀11，将水侧换热器9流路封闭。

进一步的，对于制冷模式、制热模式、制冷+制热水模式、制热水模式，机组可以不预设一定的运行时间再关闭相应的电磁阀，而是通过在风冷换热器4和热回收换热器6中设置的压力传感器，通过测量得到的风冷换热器4和热回收散热器6、水侧换热器9中的压力值大小，当压力值减小到不再变化，则换热器中的制冷剂抽吸完成，机组控制器关闭相应的电磁阀。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。而且，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理的精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型都在本说明书的范围内。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。