第３７卷第２５期 ・１２０・ ２ ０ １ １年９月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３７ ＮＯ．２５ Ｓｅｐ． ２０１１ 文章编号：１００９－６８２５（２０１ １）２５－０１２０—０２ 一种多功能热泵空调系统原理与应用★ 邢筱叶 郭浩波刘 雄 摘要：提出了一种新的多功能热泵空调系统，解决了现有技术方案所存在的制冷量与生活热水量之间的互相制约问 题，使多功能热泵空调系统能够将制冷、冷凝热回收、生活热水生产、供暖有机地结合在一起。 关键词：多功能，热泵，原理，应用 中图分类号：ＴＵ８３１．３ 文献标识码：Ａ １ 概述 ａ．当加热器５出口制冷剂温度低于室外空气温度时（全热回 １０开启；电子膨胀阀６关闭，８全开；电子 随着制冷、供暖、生活热水需求的逐步普遍化，当今建筑能耗 收）。电磁阀９，１１关闭，用于控制通过用户侧换热器４的制冷剂 问题日益突出，热泵技术作为一种高效能环境友好的技术在建筑 膨胀阀７正常节流工作， 节能中正扮演着一个越来越重要的角色。在民用建筑中，多功能 流量；热源侧换热器３不工作，处于低压状态。工作流程为：１一ｌ２—１５—５—１０—２—７—４—１２—１。 空调热泵热水系统的应用逐渐引起了人们的关注。然而目前现 有的热回收式系统普遍存在着冷热量互相制约、功能少、效率低 一ｂ．当加热器５出口制冷剂温度高于室外空气温度时（部分热 ９开启；电子膨胀阀 的问题。针对现有热回收式系统所存在的缺陷，本文作者提出了 回收或称为显热回收）。电磁阀１０，１１关闭，８关闭；电子膨胀阀７正常节流工作，用于控制通过用户 种新技术方案，该方案除了具备现有技术方案所具有的所有功 ６全开，制冷所产生的冷凝热一部分在加热器 能以外，还具有按用户需要同时制冷兼热水功能；在此功能下，用 侧换热器４的制冷剂流量；另一部分通过热源侧换热器３排入室外空气。 户可以根据需要同时制冷和生产热水，实现了制冷量和热水量之 ５用于生产热水，间的同时调节，解决了现有技术方案制冷量与热水量之间的 互相制约问题。本文将介绍该新技术方案的工作原理及应用。 工作流程为：Ｉ－－，．１２－－－，１５－－－－５—＋６—３一ｌ３－－＊９—２—７—＋４一ｌ２一ｌ。 ２系统工作原理 如图１所示是本文所述新技术方案的基本流程图，当以室外 空气作为低温热源时，该多功能热泵空调系统具有９种功能。各 功能下的工作流程分别如下所述： １）单独制冷。 热源侧换热器３用于向室外空气散热，用户侧换热器４用于 制冷；电磁阀１０关闭，９，１１开启；电子膨胀阀６全开，８关闭；电子 膨胀阀７正常节流工作，用于控制通过用户侧换热器４的制冷剂 流量。 工作流程为：ｌ—ｌ２—１５一ｌ１—＋６—３一ｌ３ —２—７—．４—１２一ｌ。 ２）制冷兼热回收。 换热器；４一用户侧换热嚣；５一加热 器；６ ８一电子膨胀阀；９￣１１一电磁 注：１（ｘ卜生活热水单元；１ｌ０＿一室 内单元；ｌ２Ｏ一室外单元 闽；ｌ２＿￣Ｎ；Ｉ３ １６－－－￣ｒｇ－／ｌｉｉ］ 图１新技术方案的基本流程图 图２多联式多 功能热泵空调系统流程图 ３）夏季单独制热水。 加热器５用于生产热水，热源侧换热器３用于从室外空气中 加热器５用于回收冷凝热生产热水，用户侧换热器４用于制 冷；本功能根据加热器５出口制冷剂的温度是否低于室外空气温 吸热，用户侧换热器４不工作；电磁阀９，１１关闭，１０开启；电子膨 度，有两个不同的工作流程： 胀阀７关闭、８全开；电子膨胀阀６正常节流工作，用于控制通过热 缆芯线之间的绝缘电阻，如绝缘电阻小于１００ ＭＩ２，要通知生产厂 参考文献： 家进行检查。检查主线端头的相位标记与分支线相位标记应对 ［１］建筑业ｌ０项新技术［Ｚ］．２０１０． 应，检查无误方可通电。 ［２］ＧＢ ５０３０３－２００２，建筑电气工程施工质量验收规范［ｓ］ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｐｒｅ－ｂｒａｎｃｈｉｎｇ ｃａｂｌｅ ＳＨＥＮ Ｊｉｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｌｉｇｈｔ ｏｆ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍａｊｏｒ ａｎｄ ｂｒａｎｃｈｉｎｇ ｃａｂｌｅ ａｎｄ ｂｒｎｃｈｉａｎｇ ｌｉｎｅ ｃａｂｌｅ ｊｕｎｃｔｉｏｎ，ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｐｒｅ—ｂｒａｎｃｈｉｎｇ ｃａｂｌｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｔｙｐｅ ｓｅｃｔｉｏｎ，ｐａｃｋｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐｒｅ・ｂｒａｎｃｈｉｎｇ ｃａｂｌｅ，ｗｉｔｈ ａ ｖｉｅｗ ｔｏ ｇｕｉｄｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｅ—ｂｒａｎｃｈｉｎｇ ｃａｂｌｅ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｙｐｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ 收稿日期：２０１１－０４－２３ ★：陕西省教育厅专项基金项目（项目编号：２０１０ＪＫ６４６） 作者简介：邢筱叶（１９８５．），女，西安建筑科技大学环境与市政工程学院硕士研究生，陕西西安７１００５５ 郭浩波（１９６９一），男，高级工程师，新时代（西安）设计研究院有限公司，陕西西安７１００５５ 刘 雄（１９６３一），男，副教授，西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安７１００５５ 爹 ７１ 年２９５ 源侧换热器３的制冷剂流量。 邢筱叶等：一种多功能热泵空调系统原理与应用 ・ｌ２１・ 源侧换热器３的制冷剂流量，该循环能够按用户的需要同时制冷 工作流程为：１—１２—１５—５—６—３—１３—８—１２—１。 ４）按用户需要同时制冷兼热水。 和生产热水，实现了冷热量的同时调节，故在实际工程中，不 依靠辅助热源，采用该种多功能热泵空调系统就可以满足建筑物 用户侧换热器４用于制冷，热源侧换热器３用于从室外空气 的制冷、供暖和生活热水需求。 中吸热，两部分热量都用于加热器５生产生活热水；电磁阀９，１１ ３应用 关闭，１Ｏ开启；电子膨胀阀８全开；电子膨胀阀６，７都正常节流工 如图１所示的多功能热泵空调系统能够将制冷、冷凝热回 作，分别用于控制通过热源侧换热器３和用户侧换热器４的制冷 收、生活热水生产、供暖有机地结合在一起，主要用于同时有制 剂流量。 冷、制热和生活热水需求的住宅和公共建筑。如图２所示是它用 Ｌ．６—３—１３—８．＿Ｊ 工作流程为：１—１２—１５—５—１Ｏ一２—７—４●１２—１。 ５）单独供暖。 用户侧换热器４用于供暖，热源侧换热器３用于从室外空气 中吸热，加热器５不工作；电磁阀９关闭，ｌ０，ｌｌ开启；电子膨胀阀 ７全开、８关闭；电子膨胀阀６正常节流工作，用于控制通过热源 侧换热器３的制冷剂流量。 工作流程为：１—１２—４—７—２—１Ｏ一６—３—１６一ｌ２—１。 作多联式热泵空调系统时的基本流程图，整个系统分成三个组成 单元：生活热水单元１００、室内单元１１０和室外单元１２０。所述生 活热水单元１００由至少一组加热器５组成，室内单元１１０由至少 两组用户侧换热器４以及与其相配对的节流机构７组成，室外单 元１２０由系统中除生活热水单元１００和室内单元１１０以外的其他 部分组成。使用过程中，加热器５可以根据需要自由选择安装在 室内或者室外。 ６）供暖兼热回收。 用户侧换热器４用于供暖，热源侧换热器３用于从室外空气 ４结语 本文提出了一种新的多功能热泵空调系统，它实现了冷热量 之间的同时调节，使得多功能热泵空调系统能够将制冷、冷 凝热回收、生活热水生产、供暖有机地结合在一起，不仅解决了现 中吸热，同时当贮液器２中制冷剂液体温度高于加热器５入口水 温时，可以采用此功能，利用加热器５中的水回收制冷剂液体显 热，并使制冷剂液体过冷；电磁阀１０，１１关闭，９开启；电子膨胀阀 ７全开、８关闭；电子膨胀阀６正常节流工作，用于控制通过热源 侧换热器３的制冷剂流量。 有多功能热泵空调系统所存在的技术瓶颈，而且在住宅和公共建 筑中，相对于现有的制冷、供暖和生产热水使用模式，还具有节能 和低成本的双重优势，因此，将极大地推动多功能热泵空调系统 在住宅和公共建筑中的应用。 参考文献： ［１ ｌ Ｊｉｅ Ｊｉ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｍｕｌｔｉ．ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｈｅａｔ．ｐｕｍｐ ｓｙｓ． 工作流程为：１—１２—．４—．７—．２—．９—１４－－＊５—６—３—１６—１２—１。 ７）冬季单独制热水。 加热器５用于生产热水，热源侧换热器３用于从室外空气中 吸热，用户侧换热器４不工作；电磁阀９，１１关闭，１０开启；电子膨 胀阀７关闭、８全开；电子膨胀阀６正常节流工作，用于控制通过 热源侧换热器３的制冷剂流量。 工作流程为：１—１２—８—１４—５—６—３—１６—１２—１。 ｔｅｒｎ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ，２００５（８０）：３０７－３２６． ［２］ 王伟，马最良．空调冷凝热回收热水供应系统方案研究 ［Ｊ］，哈尔滨工业大学学报，２００４，３６（１１）：１５３１．１５３３． ８）同时供暖兼热水。 用户侧换热器４用于供暖，加热器５用于生产热水，热源侧 换热器３用于从室外空气中吸热；电磁阀９，１１关闭，ｌ０开启；电 子膨胀阀６正常节流工作，用于控制通过热源侧换热器３的制冷 剂流量；而电子膨胀阀７和８正常工作，作为调节阀分别用于调 节通过用户侧换热器４和加热器５的制冷剂流量，控制热水加热 量和房间供热量。 ［３］ 江辉民，王 洋，马最良，等．家用空调冷凝热回收热水供应 系统的实验分析［Ｊ］．流体机械，２００６，３４（２）：６４—６７． ［４ ｌ Ｈｕｉｍｉｎ Ｊｉａｎｇ．Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌａ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ａ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｉｒ ｅｏｎｄｉ． ｔｉｏｎｅｒ ｗｉｔｈ ａ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ（ＡＣＤＨＷＳ）［Ｊ］．Ｅｎｅｒ－ ｇＹ，２００６（３１）：１７８９－１８０３． ［５］ 江辉民，马最良，姚杨，等．小型空调器冷凝热回收技术的 研究现状与应用分析［Ｊ］．暖通空调，２００５，３５（１０）：２９－３５． ［６］ 李舒宏，武文斌，张小松．多功能热泵空调热水器的实验研 工作流程为：１—１２—４—７—２一ｌ０＿＋６—３—１６—１２—１。 Ｌ＋８—１４—５ ｊ 究［Ｊ］．流体机械，２００５，３３（９）：４８－５０． 『７ Ｉ Ｇｕａｎｇｃａｉ Ｇｏｎｇ．Ａ ｎｅｗ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ａｉｒ．ｃｏｎｄｉ． ９）冬季除霜。 其工作流程与单独制冷功能相同。 在上述各功能中，按用户需要同时制冷兼热水功能是图１所 ｔｉｏｎｉｎｇ／Ｈｅａｔ－ｐｕｍｐ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２００８（２８）：２３６０—２３７０． ［８］ 樊高定．一种直热式冷暖空调热水三用机的研究［Ｊ］．流体 机械，２ｏ０７，３５（７）：４７－５１． 示方案区别于现有技术方案的根本点。当多功能热泵空调系统 在该功能下工作时，一方面回收用户侧换热器４制冷所产生的冷 凝热，另一方面以热泵的形式利用热源侧换热器３从室外空气中 ［９］ 刘 雄．制冷剂流向转换装置及装置的应用：中国，２００７１０． ３０５３７６．３［Ｐ］．２００７－１２－２４． ［１Ｏ］ 刘雄．制冷剂流向转换装置及使用该装置的设备：国际 专利，ＰＣＴ／ＣＮ２００８／００１９３８『Ｐ１．２００８．１１－２７． 吸热，两部分热量在加热器５中都用于生产热水。因此，工作时， 通过分别调节电子膨胀阀６和７，控制流经用户侧换热器４和热 Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ＸＩＮＧ Ｘｉａｏ－ｙｅ ＧＵＯ Ｈａｏ・ｂｏ ＬＩＵ Ｘｆｏｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａ ｎｅｗ ｍｕｈｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｓｏｌｖｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｍｕｔｕａｌ ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｒｇａｎｉｃａｌｌｙ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ，ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ．ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖ． ｅｒｙ，ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｅａｔｉｎｇ ａｌｌ ｔｏｇｅｔｈｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ，ｈｅａｔ ｐｕｍｐ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
