前段時間在一個技術群内和大家交流，有朋友說他們公司準備做全熱回收的風冷熱泵機組。他問大家有沒有做過，他想借鑒和比較市面上不同的方案作參考。

随後，群裡有人說，麥克維爾做過此類産品，并上傳了麥克維爾的産品專利。于是就有人截了專利上的流程圖，還叫那位朋友直接用此方案就好了。

本着“尊重權威但不迷信權威” 的态度，我稍微看了一下流程圖，發現有一點點問題。

麥克維爾的産品專利為《CN201320863387-一種全熱回收機組-實用新型》，其中的流程圖如下。

1、熱源側風冷換熱器；2、壓縮機；3、負荷側水冷換熱器；4、熱回收器；5、儲液器；6、過濾器；D1、D2、D3均為單向閥；EXVH、 EXVC、EXVD均為電子膨脹閥；A1-A4、B1-B4均為四通閥接口

根據專利描述及流程圖，将各個循環通路整理如下：

制冷：2-A4-A1-B4-B1-1-D1-5-6-EXVC-3-B3-B2-2

伴随通路：4-A3-A2-2

制冷 熱水：2-A4-A3-4-D3-5-6- EXVC-3-B3-B2-2

伴随通路：1-B1-B4-A1-A2-2（B1-B4對于四通閥為逆向流）

制熱：2-A4-A1-B4-B3-3-D2-5-6-EXVH-1-B1-B2-2

伴随通路：4-A3-A2-2

熱水：2-A4-A3-4-D3-5-6-EXVH-1-B1-B2-2

伴随通路：3-B3-B4-A1-A2-2（B3-B4對于四通閥為逆向流）

除霜：2-A4-A1-B4-B1-1-D1-5-6- EXVD-4-A3-A2-2

伴随通路：3-B3-B2-2

上面所說的“伴随通路”是指，在不同模式下，除了參與換熱循環的流程外，還有另外一條相通的制冷劑線路。

如果隻看各個模式下的流程通路，并沒有什麼問題，問題就出在伴随通路上。

當系統從“制冷”模式切換到“制冷 熱水”模式時，熱源側風冷換熱器1和壓縮機2的吸氣口相通。切換前，熱源側風冷換熱器1作為冷凝器，其内為高溫高壓的飽和制冷劑，切換後，由于和壓縮機吸氣口相通，壓力迅速降低，仍然是飽和狀态，被吸入壓縮機，可能會造成壓縮機的液擊。

當系統從“制冷 熱水”模式切換到“制冷”模式時，熱回收器4和壓縮機2的吸氣口相通。同樣也會出現上面說的問題。

當系統從“熱水”模式切換到“制熱”模式、從“制熱”模式切換到“熱水”模式，以及切換到“除霜”模式，都有同樣的問題。

要想解決這個問題，需要截斷伴随通路或在壓縮機吸氣管上添加一個氣液分離器。鑒于此類系統切換頻繁，系統制冷劑流量波動較大，我建議同時截斷伴随通路和添加氣液分離器。

由于專利圖紙流程看着不是很習慣，我根據其流程整理了一份流程圖，并分别在兩個四通閥和回氣的連接管上加了兩個電磁閥，同時在壓縮機回氣管上加了一個氣液分離器。

電磁閥的控制邏輯，根據切換和通路的需要，有時常開，有時常閉，有時還先開一段時間，待四通閥切換後再關閉。

麥克維爾的這個專利用了三個電子膨脹閥，成本較高，控制繁瑣。

我将系統流程做了以下改進，如下圖所示。下面所有的流程圖中，過濾器等非必要類配件在圖中省略。

我們一起來看看上圖這些閥件的使用原則。

雙四通閥的使用是為了保證各個模式運行時，制冷劑循環始終隻經過三個換熱器中的兩個，我把它稱之為全熱回收的并聯系統。

電磁閥SD1、SD2的使用是為了保證各個模式運行時，伴随通路被截斷，防止切換時先前參與循環的換熱器内的高溫高壓的制冷劑液體被吸入切換後的壓縮機内，造成液擊。

所有的單向閥，都是為了保證各個模式下流路的正常通斷。

使用電磁閥SD3而不是使用單向閥，這是為什麼呢？

單向閥D1、D2和電磁閥SD3在所有的模式運行時都處于冷凝器的出口，儲液器的進口。當系統運行從一種模式切換到另一種模式時，不參與系統運行的那個換熱器在切換前是冷凝器。如果該換熱器在切換前運行的模式下，壓力高于切換後的系統冷凝器的壓力，制冷劑就會遷移到系統中。

從“制冷 熱水”模式切換到“制冷”模式和從“熱水”模式切換到“制熱”模式，均會出現熱水側換熱器内的制冷劑遷移到系統中。

為防止制冷劑遷移，于是就在熱水側換熱器出口和儲液器進口之間裝了電磁閥SD3。

也許你會說，不是有儲液器嗎，遷移的制冷劑不是可以進入儲液器内，熱水側換熱器出口和儲液器進口之間用一個單向閥就能搞定。

首先，遷移的制冷劑量很難确切的計算，為了滿足制冷劑遷移，可能會加大儲液器的整個體積，那麼機組外形會有所加大或内部空間減小。而且儲液器容積越大，系統的過冷度損失越嚴重。（具體分析我在《空調制冷産品設計時，儲液器放在什麼位置最合适》一文中有說明）同時制冷劑的遷移也會造成系統一定的波動。

如果你非得用單向閥也是可以的。

那麼單向閥D1、D2是不是也需要換成電磁閥呢？

在系統處于停機狀态，開始啟動任何模式時，由于停機整個系統的壓力已經平衡，不參與運行的換熱器初始壓力一定小于此時冷凝器的壓力，制冷劑不會遷移。

從“制冷”模式初次切換到“制冷 熱水”模式，由于熱水是循環加熱，切換初期，熱水側換熱器的壓力不會太高，此次熱源側的制冷劑會遷移到系統中。

同樣，從“制熱”模式初次切換到“熱水”模式，由于熱水是循環加熱，切換初期，熱水側換熱器的壓力不會太高，此次負荷側的制冷劑會遷移到系統中。

以上兩種遷移的情況隻發生在初次切換，并非頻繁出現，對系統的波動影響不大，依舊使用單向閥。

單向閥D3、D4、、D5在所有的模式運行時都處于膨脹閥出口，蒸發器的進口。

在系統處于停機狀态，開始啟動任何模式時，由于停機整個系統的壓力已經平衡，不參與運行的換熱器初始壓力一定大于此時膨脹閥出口的壓力，制冷劑不會遷移。

當系統運行過程中模式切換時，不參與系統運行的那個換熱器在切換前是冷凝器，壓力一定大于此時膨脹閥出口的壓力，制冷劑也不會遷移。

單向閥D3、D4、、D5的使用可以滿足制冷劑不發生遷移。

現在的電子膨脹閥可以滿足雙向流，電磁閥也可以做到雙向流，可以将上圖改為如下所示。

其中儲液器為雙向流，兩管都插入底部。

如果是水源熱回收系統，可以取消逆向除霜的流程，系統更加簡單。

上面使用的雙四通閥系統中，在“熱水”模式下出現了B1-B4逆向流的情況，針對此種情況我在《熱回收機組換熱器并聯系統》一文中是通過在第二四通閥進口管B4前加了一個單向閥，同時将B1和B4相連，并在此管段上加了一個單向閥。

解決這個逆向流問題，也可以将連接在B4口的先導閥毛細管改裝到系統排氣管上，第二四通閥可以在“熱水”模式下換向，流向由B1-B4變為B1-B2。具體做法我在《還你一個不一樣的四通閥（二）》中有說明。

麥克維爾的專利上說，三通閥需要停機切換。他所說的應該是直接電磁驅動的三通閥。現在市面上有由四通閥改造而成三通閥，換向原理和四通閥一樣。如果四通閥在運行中切換沒有問題，三通閥也沒有問題。其換向原理和特點我在《你真的了解制冷系統用三通換向閥嗎》一文中有詳細說明。

那我們來看一下如果用三通閥，系統會是什麼樣呢？

根據上圖整理，各個循環通路如下：

制冷：1-A1-A2-B1-B2-2-D1-5-EXV-D3-3-B3-B4-6-1

制冷 熱水：1-A1-A3-4-SD1-5-EXV-D3-3-B3-B4-6-1

熱水：1-A1-A3-4-SD1-5-EXV-D4-2-B2-B4-6-1

制熱：1-A1-A2-B1-B3-3-D2-5-EXV-D4-2-B2-B4-6-1

那麼，化霜是不是用制冷循環呢。當然不合适，除霜時制冷劑要從負荷側中吸取熱量用于除霜，這就造成供熱溫度急劇波動，因而影響了空調系統的舒适性。用熱水的逆向化霜更合适，熱水一般都有蓄熱裝置，而且需求不是連貫性的，本身的水溫很高，用于化霜産生的溫降不影響熱水的使用。

那麼就需要添加一支流路用于化霜。

如上圖所示，添加了管路和閥件。

化霜：1-A1-A2-B1-B2-2-D1-5-EXV-D5-4-SD2-B3-B4-6-1

如果是水冷系統，就不需要除霜管路，系統更加簡單。系統流程圖和未加除霜管路的一樣。

根據以上分析，可以看出，一個三通閥加一個四通閥的系統相對于雙四通閥系統，管路簡單，控制簡單，更适合做全熱回收并聯系統。

最後，我想聲明一下，我寫這篇文章，并不是認為麥克維爾的技術不好，而是想告訴大家，做技術必須要有質疑精神，不可以盲目的相信權威。

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