复合冷却热泵机组及控制方法与流程

本发明涉及空调领域，尤其涉及一种复合冷却热泵机组及控制方法。

背景技术：

1、暖通空调及高效换热领域，常用换交换形式主要有风冷、液冷及蒸发冷，理论换热效率依次为蒸发冷、液冷、风冷。在风冷的基础上开式喷淋液体蒸发吸热以强化换热，蒸发冷需要使用到空气与水两种介质，换热效率较风冷与液冷高。以更小的体积更少的材料获得更高的换热效率，是暖通空调设备永恒主题。

2、与风冷、液冷、蒸发冷对应的暖通空调设备有风冷热泵机组、水冷热泵机组及蒸发冷热泵机组。

3、风冷热泵机组应用灵活，使用简便，一般适用中小冷热量需求场合，但其能效比较差，能效比一般在3.0～3.5；

4、水冷热泵机组需要搭配冷却塔及其附属系统器件使用，使用繁杂，一般适用于大型冷量需求场合，设备自身能效比较高，按系统进行等效计算能耗，对应系统能效比较风冷高，能效比一般在4.0-5.5，通常不应用在冬季制热场景；

5、蒸发冷热泵具有风冷热泵的应用灵活使用用简便性，一般适用于中等冷热量需求场合，制冷运行能效比高，制冷能效比一般在5.0～5.5，但在制热运行时，能效比较低，制热能效比约在3.0。

6、因此，现有技术还有待改进和发展。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的在于提供一种复合冷却热泵机组，其旨在解决传统风冷热泵机组夏季制冷能效耗能高问题的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明提供的方案是：

3、一种复合冷却热泵机组，包括压缩机、四通阀、第一换热器、第二换热器、第三换热器、节流装置、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、制冷阀、制热阀、喷淋装置、水泵、比例调节阀和集水箱；所述四通阀设置有d口、c口、s口和e口，所述第二换热器包括换热芯体，所述换热芯体包括呈蛇形状弯曲的复合冷却换热管，所述复合冷却换热管包括外管、内管和定位环，所述内管设置有液冷腔，所述内管安装在所述外管内，且所述内管和所述外管通过所述定位环同轴连接，所述内管与所述外管之间形成有冷媒腔，所述定位环上设置有通孔，所述通孔与所述冷媒腔连通；所述四通阀的d口与所述压缩机的输出端连接，c口与所述第三换热器连接，s口与所述压缩机的回油端连接，e口与所述第一换热器的连接，所述第一换热器的输出端通过所述第五控制阀与所述节流装置连接，所述节流装置的输出端通过所述第一控制阀与所述第一换热器连接、通过所述第二控制阀与所述第二换热器的冷媒腔的第一接口连接以及通过所述第三控制阀与所述第三换热器连接，所述第二换热器的冷媒腔的第一接口还通过所述第四控制阀与所述节流装置连接，所述第二换热器的冷媒腔的第二接口通过所述制冷阀与所述第三换热器连接，并通过所述制热阀与c口连接，所述喷淋装置设置在所述第二换热器的上方，所述集水箱设置在所述第二换热器的下方，所述水泵的一端与所述第二换热器的液冷腔的第一接口连接，另一端通过所述比例调节阀与所述第二换热器的液冷腔的第二接口连接。

4、优选地，所述外管的内侧壁设置有第一凸起部，所述内管的外侧壁设置有第二凸起部。

5、优选地，所述第一凸起部为内螺纹，所述第二凸起部为外螺纹。

6、优选地，所述定位环设置有两个，两个所述定位环分别位于所述内管的两端部，并嵌套在所述内管上。

7、优选地，所述换热芯体还包括导液板，所述复合冷却换热管包括直线段和用于连接相邻两层所述直线段的弯曲连接段，所述导液板设于相邻两层所述直线段之间，所述导液板与所述直线段线接触，所述弯曲连接段设于所述导液板外。

8、优选地，所述第一换热器为壳管式换热器，所述第三换热器为管翅式换热器，所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述第三控制阀、所述第四控制阀和所述第五控制阀均为单向阀。

9、优选地，所述集水箱内设置有填料层。

10、优选地，所述压缩机与所述四通阀之间还设置有油分离装置，所述节流装置与所述第五控制阀之间设置有过滤装置。

11、优选地，还包括散热风机，所述散热风机设置在所述第三换热器的散热侧。

12、本发明的第二个目的在于提供一种，复合冷却热泵机组的控制方法，所述控制方法用于实现如上所述的复合冷却热泵机组的工作控制，所述控制方法包括：

13、根据请求指令运行制冷模式或制热模式；

14、当运行制冷模式时，接通所述四通阀的d-c口与e-s口，打开所述制冷阀、所述第一控制阀和所述第四控制阀，关闭所述制热阀、所述第二控制阀、所述第三控制阀和所述第五控制阀，所述压缩机排出的高温高压冷媒经所述四通阀的d-c口进入所述第三换热器预冷，并经所述第三换热器预冷散热后形成高压中温冷媒，所述高压中温冷媒进入第二换热器，被冷却成高压低温液态，高压低温液态流进所述节流装置后形成低压低温液体，所述低压低温液体在第一换热器中吸热蒸发成过热蒸气，经所述四通阀的e-s口后返回所述压缩机，所述第一换热器中的冷冻水介质被吸热后降温完成冷冻水制取；

15、当运行制热模式时，接通所述四通阀的d-e口与c-s口，打开所述制热阀、所述第二控制阀、所述第三控制阀和所述第五控制阀，关闭所述制冷阀、所述第一控制阀和所述第四控制阀，所述压缩机排出的高温高压冷媒经所述四通阀的d-e口进入所述第一换热器冷却成高压低温不饱和液体，所述高压低温不饱和液体经所述第五控制阀进入节流装置变成低压低温液态冷媒；所述低压低温液态冷媒分成两路，一路经所述第二控制阀进入所述第二换热器吸热，另一路经所述第三控制阀进入所述第三换热器吸热，所述低压低温液态冷媒吸收空气中的热量蒸发成过热蒸气后，经所述四通阀的c-s口返回压缩机。

16、本发明提供的复合冷却热泵机组通过设置具有复合冷却换热管的第二换热器，并合理布置压缩机、第一换热器、第二换热器和第三换热器的位置，以及结合四通阀、节流装置、控制阀、喷淋装置和水泵实现制冷模式和制热模式的切换，可以同时实现夏季制冷优于风冷、液冷及蒸发冷效果，冬季制热优于风冷热泵效果，冬季制热远优于蒸发冷效果，解决了传统风冷热泵机组夏季制冷能效差耗能高问题；此外，第二换热器的复合冷却换热管采用管中套管结构，其包括外管、内管和定位环，内管与外管之间形成的冷媒腔走冷媒为相变换热，外管外壁为光壁走水为蒸发冷换热，内管的液冷腔走水为液冷换热，从而能够集合液冷与蒸发冷两种换热器功能与优点，实现冷媒与空气、冷媒与液体间的热交换，不论是制冷还是制热均能高效进行。

技术特征：

1.一种复合冷却热泵机组，其特征在于，包括压缩机、四通阀、第一换热器、第二换热器、第三换热器、节流装置、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、制冷阀、制热阀、喷淋装置、水泵、比例调节阀和集水箱；

2.如权利要求1所述的复合冷却热泵机组，其特征在于，所述外管的内侧壁设置有第一凸起部，所述内管的外侧壁设置有第二凸起部。

3.如权利要求2所述的复合冷却热泵机组，其特征在于，所述第一凸起部为内螺纹，所述第二凸起部为外螺纹。

4.如权利要求1所述的复合冷却热泵机组，其特征在于，所述定位环设置有两个，两个所述定位环分别位于所述内管的两端部，并嵌套在所述内管上。

5.如权利要求1所述的复合冷却热泵机组，其特征在于，所述换热芯体还包括导液板，所述复合冷却换热管包括直线段和用于连接相邻两层所述直线段的弯曲连接段，所述导液板设于相邻两层所述直线段之间，所述导液板与所述直线段线接触，所述弯曲连接段设于所述导液板外。

6.如权利要求1所述的复合冷却热泵机组，其特征在于，所述第一换热器为壳管式换热器，所述第三换热器为管翅式换热器，所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述第三控制阀、所述第四控制阀和所述第五控制阀均为单向阀。

7.如权利要求1所述的复合冷却热泵机组，其特征在于，所述集水箱内设置有填料层。

8.如权利要求1所述的复合冷却热泵机组，其特征在于，所述压缩机与所述四通阀之间还设置有油分离装置，所述节流装置与所述第五控制阀之间设置有过滤装置。

9.如权利要求1所述的复合冷却热泵机组，其特征在于，还包括散热风机，所述散热风机设置在所述第三换热器的散热侧。

10.一种复合冷却热泵机组的控制方法，其特征在于，所述控制方法用于实现如权利要求1-9任一项所述的复合冷却热泵机组的工作控制，所述控制方法包括：

技术总结本发明适用于空调领域，公开了复合冷却热泵机组及控制方法，复合冷却热泵机组包括压缩机、四通阀、第一换热器、第二换热器、第三换热器、节流装置、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、制冷阀、制热阀、喷淋装置、水泵、比例调节阀和集水箱，第二换热器的复合冷却换热管采用管中套管结构，其包括外管、内管和定位环，内管与外管之间形成的冷媒腔走冷媒为相变换热，外管外壁为光壁走水为蒸发冷换热，内管的液冷腔走水为液冷换热，该机组合理布置压缩机、第一换热器、第二换热器和第三换热器的位置，以及结合四通阀、节流装置、控制阀、喷淋装置和水泵实现制冷模式和制热模式的切换，不论是制冷还是制热均能高效进行。技术研发人员：王亮添,唐力,徐杰,张娜娜受保护的技术使用者：广东申菱环境系统股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30