一种多功能热泵机组的制作方法

本发明涉及能源供应领域，更具体地，涉及一种多功能热泵机组。

背景技术：

1、热泵是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，是实现双碳目标的重要技术手段。按热源种类划分，热泵主要分为风冷热泵、水冷热泵、蒸发冷热泵。热泵机组能实现的功能主要包括：供冷、供热、供生活热水、供冷的同时供生活热水、同时供冷供热。但是现有的热泵机组无法同时实现上述五种功能，例如热回收型热泵机组，可以实现夏季供冷、冬季供热，夏季供冷的同时供生活热水的功能，但是该热泵不能单独供生活热水，生活热水系统需要另外单独满负荷配置热源，因此对于有多种需求的项目，需要配置多种类型的热泵，系统复杂。另外热回收型热泵机组回收的生活热水温度不会太高，全热回收型热泵的生活热水温度通常在50℃左右，部分热回收型热泵的生活热水温度在45℃左右甚至更低，不满足生活热水使用需求。目前市场上还出现了一种复叠式热泵机组，可以提供更高温度的热水甚至蒸汽，扩大了热泵的应用场景。复叠式热泵设有两个或多个独立的热泵循环系统，第一级循环从低温热源中吸收热量，储存在中温热源中，下一级循环系统从中温热源中吸收热量，转移到高温热源中，从而提高了热源的温度。但是复叠式热泵也有缺点，复叠式热泵与传统热泵不兼容，复叠式热泵无法提供中间温度的热水，例如地板供暖系统只需要不超过50℃的热水，需要另外采用普通热泵供热，因此对于有多种供热温度需求的项目，也需要配置多种类型的热泵，系统复杂，热泵系统的兼容性很差。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种多功能热泵机组，能同时实现多种供热供冷功能，还能代替复叠式热泵的功能，那将极大的简化热泵系统的应用技术手段，还可以实现热泵的标准化生产，推动热泵技术的应用。

2、本发明提供的一种多功能热泵机组，包括风冷换热器1、第一水冷换热器2、第二水冷换热器3、压缩机4、膨胀阀5、第一四通换向阀6、第二四通换向阀10、冷冻水泵7、热水泵8、热水箱9及冷媒管路上的阀门11～16；以上各设备通过冷媒管、生活热水循环管、冷热水管进行连接：第一四通换向阀6的两个对向接口分别连接压缩机4的进口和出口，另外两个对向接口分别连接风冷换热器1和第一水冷换热器2，并在风冷换热器1和第一四通换向阀6之间的冷媒管上设置阀门15，在第一四通换向阀6和第一水冷换热器2之间的冷媒管上设置阀门11；第二四通换向阀10的两个对向接口分别连接膨胀阀5的进口和出口，另外两个对向接口分别连接风冷换热器1和第一水冷换热器2，并在四通换向阀10和风冷换热器1之间的冷媒管上设置阀门16，在第二四通换向阀10和第一水冷换热器2之间的冷媒管上设置阀门12；压缩机4的出口冷媒管上分出支冷媒管连接第二水冷换热器3，并在支冷媒管上设置阀门13；膨胀阀5的入口冷媒管上分出支冷媒管连接第二水冷换热器3，并在支冷媒管上设置阀门14；第一水冷换热器2的进出口上连接冷冻水回水管和冷冻水供水管，在冷冻水供水管上或冷冻水回水管上安装冷冻水泵7，第二水冷换热器3与热水箱9之间连接生活热水供水管和生活热水回水管，在生活热水供水管上或生活热水回水管上安装热水泵8。

3、本发明提供的一种多功能热泵机组，通过管路优化和阀门的切换，可以同时实现供冷、供热、供生活热水、供冷的同时供生活热水、同时供冷供热这五种功能。该发明结合水路优化，还可以实现高温供热功能、多种热水温度供热功能、同时供热和供生活热水功能、同时多种热水温度供热+供生活热水功能。该热泵机组同时配合闪蒸器使用，还可以实现供应蒸汽功能。

4、本发明提供的一种多功能热泵机组是一种标准化的产品，同时结合一种标准化的应用技术措施，满足了大部分建筑、大部分气候分区的用热需求，且节能减碳效果显著，因此该技术有广泛的应用前景，将成为实现双碳目标的重要技术手段。

技术特征：

1.一种多功能热泵机组，其特征在于，包括第一种结构形式，所述第一种结构形式包括风冷换热器(1)、第一水冷换热器(2)、第二水冷换热器(3)、压缩机(4)、膨胀阀(5)、第一四通换向阀(6)、第二四通换向阀(10)、冷冻水泵(7)、热水泵(8)、热水箱(9)及冷媒管路上的阀门(11)～16，各设备通过冷媒管、生活热水循环管和冷热水管进行连接：第一四通换向阀(6)的两个对向接口分别连接压缩机(4)的进口和出口，另外两个对向接口分别连接风冷换热器(1)和第一水冷换热器(2)，并在风冷换热器(1)和第一四通换向阀(6)之间的冷媒管上设置阀门(15)，在第一四通换向阀(6)和第一水冷换热器(2)之间的冷媒管上设置阀门(11)；第二四通换向阀(10)的两个对向接口分别连接膨胀阀(5)的进口和出口，另外两个对向接口分别连接风冷换热器(1)和第一水冷换热器(2)，并在第二四通换向阀(10)和风冷换热器(1)之间的冷媒管上设置阀门(16)，在第二四通换向阀(10)和第一水冷换热器(2)之间的冷媒管上设置阀门(12)；压缩机(4)的出口冷媒管上分出支冷媒管连接第二水冷换热器(3)，并在支冷媒管上设置阀门(13)；膨胀阀(5)的入口冷媒管上分出支冷媒管连接第二水冷换热器(3)，并在支冷媒管上设置阀门(14)，第一水冷换热器(2)的进出口上连接冷冻水回水管和冷冻水供水管，在冷冻水供水管上或冷冻水回水管上安装冷冻水泵(7)，第二水冷换热器(3)与热水箱(9)之间连接生活热水供水管和生活热水回水管，在生活热水供水管上或生活热水回水管上安装热水泵(8)。

2.根据权利要求1所述的多功能热泵机组，其特征在于，所述风冷换热器(1)能够由水冷换热器、蒸发冷换热器或光伏光热一体化换热器代替，风冷换热器应用于风冷热泵系统，水冷换热器应用于地源热泵等水冷热泵系统，蒸发冷换热器应用于蒸发冷热泵系统，光伏光热一体化换热器用于生活热水或供热系统；第一水冷换热器(2)能够由风冷换热器代替；第二水冷换热器(3)能够由蒸发冷换热器代替。

3.根据权利要求2所述的多功能热泵机组，其特征在于，所述多功能热泵机组还包括第二种结构形式，所述第二种结构形式在第一种结构形式的基础上，将第二四通换向阀(10)调整为阀门(17)，在膨胀阀(5)的两端分别分出一根支冷媒管连接水冷换热器(2)，并在每一根支冷媒管上分别设置阀门(17)和阀门(12)。

4.根据权利要求1所述的多功能热泵机组，其特征在于，所述多功能热泵机组还包括第三种结构形式，所述第三种结构形式在第一种结构形式的基础上，由12个阀门(18)，代替第一四通换向阀(6)、第二四通换向阀(10)和阀门(11)～(16)，其中，压缩机(4)、膨胀阀(5)的两端分别连接1个母管，合计4个母管，每一个母管上分出3个支管，每一个支管上分别设置阀门(18)，合计12个支管及阀门(18)，压缩机(4)的1个入口支管与膨胀阀(5)的1个入口支管合为一组，共计3组入口支管，编号a、b、c，每组入口支管连接一个换热器，压缩机(4)的1个出口支管与膨胀阀(5)的1个出口支管合为一组，共计3组出口支管，编号a’、b’、c’，每组出口支管连接一个换热器，三组换热器可以根据需求，灵活切换成蒸发器或冷凝器运行，所述换热器为风冷换热器(1)、第一水冷换热器(2)和第二水冷换热器(3)。

5.根据权利要求1～4任一项所述的多功能热泵机组，其特征在于，通过管路优化和阀门的切换，所述多功能热泵机组能够同时实现供冷、供热、供生活热水、供冷的同时供生活热水、同时供冷供热这五种功能。

6.根据权利要求5所述的多功能热泵机组，其特征在于，当所述多功能热泵机组实现单独供冷时，切换第一四通换向阀(6)和第二四通换向阀(10)，使第一水冷换热器(2)作为蒸发器、风冷换热器(1)作为冷凝器使用；阀门(11)、阀门(12)、阀门(15)、阀门(16)开启，阀门(13)、阀门(14)关闭，第一水冷换热器(2)、冷冻水泵(7)及其供回水管运行，第二水冷换热器(3)、热水箱(9)、热水泵(8)及其供回水管不运行，风冷换热器(1)运行，此时热泵机组在进行供冷，热量通过风冷换热器(1)排至室外。

7.根据权利要求5所述的多功能热泵机组，其特征在于，当所述多功能热泵机组实现单独供热时，切换第一四通换向阀(6)和第二四通换向阀(10)，使第一水冷换热器(2)作为冷凝器、风冷换热器(1)作为蒸发器使用；阀门(11)、阀门(12)、阀门(15)、阀门(16)开启，阀门(13)、阀门(14)关闭，第一水冷换热器(2)、冷冻水泵(7)及其供回水管运行，第二水冷换热器(3)、热水箱(9)、热水泵(8)及其供回水管不运行，风冷换热器(1)运行；此时热泵机组在进行供热，热量通过风冷换热器(1)从室外吸收进来。

8.根据权利要求5所述的多功能热泵机组，其特征在于，当所述多功能热泵机组实现单独供生活热水时，切换第一四通换向阀(6)和第二四通换向阀(10)，第二水冷换热器(3)作为冷凝器、风冷换热器(1)作为蒸发器使用；阀门(13)、阀门(14)、阀门(15)、阀门(16)开启，阀门(11)、阀门(12)关闭，第一水冷换热器(2)、冷冻水泵(7)及其供回水管不运行，第二水冷换热器(3)、热水箱(9)、热水泵(8)及其供回水管运行，风冷换热器(1)运行，此时热泵机组在进行供生活热水，热量通过风冷换热器(1)从室外吸收进来。

9.根据权利要求5所述的多功能热泵机组，其特征在于，当所述多功能热泵机组实现供冷的同时供生活热水或者实现同时供冷供热时时，切换第一四通换向阀(6)和第二四通换向阀(10)，使第二水冷换热器(3)作为冷凝器、第一水冷换热器(2)作为蒸发器使用；阀门(11)、阀门(12)、阀门(13)、阀门(14)开启，阀门(15)、阀门(16)关闭；第一水冷换热器(2)、冷冻水泵(7)及其供回水管运行，第二水冷换热器(3)、热水箱(9)、热水泵(8)及其供回水管运行，风冷换热器(1)不运行，此时热泵机组在进行供冷的同时供生活热水或空调热水，热量从冷冻水中转移到生活热水中或空调热水中。

10.根据权利要求1～4任一项所述的多功能热泵机组，其特征在于，所述风冷换热器(1)采用光伏光热一体化换热器替代，同时增加一组蒸发冷换热器(26)，光伏光热一体化换热器与蒸发冷换热器(26)切换使用，作为蒸发器使用时，开启光伏光热一体化换热器，关闭蒸发冷换热器(26)；作为冷凝器使用时，开启蒸发冷换热器(26)，关闭光伏光热一体化换热器；

技术总结本发明提供一种多功能热泵机组，包括风冷换热器、两个水冷换热器、压缩机、膨胀阀、两个四通换向阀、冷冻水泵、热水泵、热水箱及冷媒管路上的阀门。通过管路优化和阀门的切换，可以同时实现供冷、供热、供生活热水、供冷的同时供生活热水、同时供冷供热这五种功能，该发明结合水路优化，可以实现高温供热功能，可以满足多种热水温度供热、同时供热和供生活热水、同时多种热水温度供热+供生活热水的需求。该热泵机组同时配合闪蒸汽使用，也可以用于供应蒸汽。满足了大部分建筑、大部分气候分区的用能需求，有利于冷热源设备的标准化生产和标准化应用，因此该技术有广泛的应用前景，将成为实现双碳目标的重要技术手段。技术研发人员：张再鹏,潘际淼,陈焰华,雷建平,汪庆军,孙威受保护的技术使用者：中信建筑设计研究总院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18