CN101949586B

CN101949586B - 二次搬运热泵加热系统及加热方法

Info

Publication number: CN101949586B
Application number: CN 201010292605
Authority: CN
Inventors: 苏宇贵
Original assignee: 苏宇贵
Current assignee: Guangzhou M. Universe Cooling-Air Technology Development Co., Ltd.
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: CN101949586A

Abstract

本发明公开了一种二次搬运热泵加热系统及加热方法，该加热系统包括压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器、节流元件、第一储热水箱及第二储热水箱，压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器、节流元件之间通过换热工质连接管连接而形成换热工质循环回路，第一换热器与第一储热水箱之间形成第一换热结构，第二换热器与第二储热水箱之间形成第二换热结构。本发明加热时更稳定可靠，适用范围更广。

Description

二次搬运热泵加热系统及加热方法

技术领域

本发明属于热泵热水器领域，具体涉及一种二次搬运热泵加热系统及加热方法。

背景技术

热泵热水机由于高效节能，全年运行费用少，只相当于太阳能热水系统的65％；且热泵热水器采用水、电分离的设计，杜绝末端漏电现象；占地面积小，适用范围广；可根据季节不同灵活设定出水温度，运行更节能；不受阴、雨、雪等恶劣天气的影响，一天二十四小时全天候使用；且压缩机具有欠电压保护，过电流、过热保护，高低压力保护，安全性高，压缩机能长期在制热工况下工作。由于以上优点，越来越受到消费者的欢迎。

然而，空气源热泵热水机的压缩机在冷凝温度55℃时已经处于满负荷状态，要从初始水温的15℃(低温机9℃)加热到出水温度的55℃，显然机组的冷凝温度需保持在55℃以上。即使在南方地区使用，有些地方冬季的初始水温往往还要低于9℃，由此压缩机电机的超载可见一斑。另一方面，由于现有热泵热水器结构的限制，现有的热泵热水器大多在南方地区使用，也影响到热泵热水器的适用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种二次搬运热泵加热系统及加热方法，本发明加热时更稳定可靠，适用范围更广。

其技术方案如下：

一种二次搬运热泵加热系统，包括第一换热器、压缩机、第二换热器、第三换热器、节流元件、第一储热水箱及第二储热水箱，第一换热器、压缩机、第二换热器、第三换热器、节流元件之间通过换热工质连接管依次串联连接而形成换热工质循环回路，第一换热器与第一储热水箱之间形成第一换热结构，第二换热器与第二储热水箱之间形成第二换热结构；还包括第一旁通管及第二旁通管，第一旁通管、第二旁通管分别与所述第三换热器、第二换热器并联，第一旁通管一端连接在所述第三换热器与第二换热器之间，另一端连接在所述第三换热器与节流元件之间，第二旁通管一端连接在第三换热器与第二换热器之间，另一端连接在第二换热器与压缩机之间；在第一旁通管、第二旁通管上分别设有第一控制阀、第二控制阀；所述节流元件设于第一旁通管与所述第三换热器相并联的连接点与第一换热器之间；还包括有四通阀，该四通阀的四个端口分别与所述压缩机的高压端、低压端、第一换热器、第二换热器相通。

前述技术方案进一步细化的技术方案可以是：

所述第一换热器及第二换热器均为水侧换热器，第一换热器的水侧通过第一连接水管与所述第一储热水箱连接，第二换热器的水侧通过第二连接水管与所述第二储热水箱连接，在第一连接水管、第二连接水管上分别设有第一水泵、第二水泵。

所述第一换热器及第二换热器分别置于所述第一储热水箱、第二储热水箱中，并分别与所述第一储热水箱、第二储热水箱形成所述第一换热结构、第二换热结构。

在所述第一储热水箱及第二储热水箱上均设有补水口，在所述第二储热水箱上设有出水口。

所述第三换热器为风冷换热器或水侧换热器。

本发明所述热泵热水器的工作过程是：

A、压缩机启动，换热工质在第一换热器及第三换热器之间进行循环，第三换热器中的换热工质蒸发并吸收外界的热量，第一换热器中的换热工质冷凝并释放热量，由第一换热器对第一储热水箱中的水进行加热，使第一储热水箱中的水温升高；B、通过控制阀改变换热工质的流向，在压缩机的作用下，换热工质在第一换热器及第二换热器之间进行循环，第一换热器中的换热工质蒸发并吸收第一储热水箱中水的热量，第二换热器中的换热工质冷凝并释放热量，由第二换热器对第二储热水箱进行加热，使第二储热水箱中的水温升高。

在所述B步骤中，如果第一储热水箱中的水温下降到设定温度，则再次重复上述A、B步骤。即对第二储热水箱中的水进行重复加热。

具体工作过程如下：

A、关闭第一控制阀、打开第二控制阀，压缩机运行，第一换热器及第三换热器工作，换热工质在压缩机的作用下，经压缩机高压端并依次流经四通阀、第一换热器、节流元件、第三换热器、第二控制阀、四通阀，最终从压缩机低压端流回至压缩机，第三换热器中的换热工质蒸发并吸收外界(如空气或海水，其温度为T1)中的热量，换热工质在第一换热器中冷凝后温度升高，温度较高的换热工质与水换热，使第一储热水箱中的水温升高(第一储热水箱中的水温升高为T2)。

B、打开第一控制阀、关闭第二控制阀，并通过四通阀改变换热工质的流向，第三换热器停止工作，换热工质在压缩机的作用下，经压缩机高压端并依次流经四通阀、第二换热器、第一控制阀、节流元件、第一换热器、四通阀，最终从压缩机低压端流回至压缩机，换热工质在第一换热器中蒸发并吸收第一储热水箱中的热量，换热工质在第二换热器中冷凝并释放热量，该第二换热器与第二储热水箱中的水进行换热，并将第二储热水箱中的水加热(第二储热水箱中的水温升高至T3)。

当第一储热水箱中的水温下降到设定温度，则系统转换至A步骤运行，通过多次加热，最终使水温升高至需要的温度，避免一次加热而带来的热泵热水器超载现象，提高热泵热水器运行的可靠性，使热泵热水器可在更低的环境中使用，扩大了热泵热水器的适用范围。

需说明的是，前述第一换热器、第二换热器及第三换热器仅仅是对不同换热器的区分，并不代表特定的顺序；同理，第一储热水箱、第二储热水箱、第一旁通管及第二旁通管也仅仅是对不同部件的区分。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构图；

图2是本发明实施例二的结构图；

图3是本发明实施例三的结构图。

附图标记说明：

1、压缩机，2、第一换热器，3、第二换热器，4、第三换热器，5、节流元件，6、第一储热水箱，7、第二储热水箱，8、换热工质连接管，9、第一连接水管，10、第二连接水管，11、第一水泵，12、第二水泵，13、补水口，14、出水口，15、四通阀，16、第一旁通管，17、第二旁通管，18、第一控制阀，19、第二控制阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

实施例一

如图1所示，一种二次搬运热泵加热系统，包括第一换热器2、压缩机1、第二换热器3、第三换热器4、节流元件5、第一储热水箱6及第二储热水箱7，第一换热器2、压缩机1、第二换热器3、第三换热器4、节流元件5之间通过换热工质连接管8连接而形成换热工质循环回路，第一换热器2与第一储热水箱6之间形成第一换热结构，第二换热器3与第二储热水箱7之间形成第二换热结构。

第一换热器2及第二换热器3均为水侧换热器，第三换热器4为风冷换热器，第一换热器2的水侧通过第一连接水管9与第一储热水箱6连接，第二换热器3的水侧通过第二连接水管10与第二储热水箱7连接，在第一连接水管9、第二连接水管10上分别设有第一水泵11、第二水泵12；在第一储热水箱6及第二储热水箱7上均设有补水口13，在第二储热水箱7上设有出水口14。

还包括有四通阀15，该四通阀15的四个端口分别与压缩机1的高压端、低压端、第一换热器2、第二换热器3相通；第一换热器2、第三换热器4及第二换热通过换热工质连接管8串联连接，还包括第一旁通管16及第二旁通管17，第一旁通管16、第二旁通管17分别与第三换热器4、第二换热器3并联，在第一旁通管16、第二旁通管17上分别设有第一控制阀18、第二控制阀19；节流元件5设于第一旁通管16与第三换热器4相并联的连接点与第一换热器2之间。

本实施例的工作过程如下：

关闭第一控制阀18、打开第二控制阀19，压缩机1运行，第一换热器2及第三换热器4工作，换热工质在压缩机1的作用下，经压缩机1高压端并依次流经四通阀15、第一换热器2、节流元件5、第三换热器4、第二控制阀19、四通阀15，最终从压缩机1低压端流回至压缩机1，第三换热器4中的换热工质蒸发并吸收外界(如外界空气，其温度为T1)中的热量，换热工质在第一换热器2中冷凝后温度升高，温度较高的换热工质与水换热，使第一储热水箱6中的水温升高(第一储热水箱6中的水温升高为T2)。

打开第一控制阀18、关闭第二控制阀19，并通过四通阀15改变换热工质的流向，第三换热器4停止工作，换热工质在压缩机1的作用下，经压缩机1高压端并依次流经四通阀15、第二换热器3、第一控制阀18、节流元件5、第一换热器2、四通阀15，最终从压缩机1低压端流回至压缩机1，换热工质在第一换热器2中蒸发并吸收第一储热水箱6中水的热量，换热工质在第二换热器3中冷凝并释放热量，该第二换热器3与第二储热水箱7中的水进行换热，并将第二储热水箱7中的水加热(第二储热水箱7中的水温升高至T3)。

当第一储热水箱6中的水温下降到设定温度，则系统转换至A步骤运行，通过多次加热，最终使水温升高至需要的温度，避免一次加热而带来的热泵热水器超载现象，提高热泵热水器运行的可靠性，使热泵热水器可在更低的环境中使用，扩大了热泵热水器的适用范围。

实施例二

如图2所示，本实施例中，所述第三换热器4为水侧换热器，该水侧换热用于吸收外界水源(如海水、地下水)中的热量，其原理与实施例一相同，此处不再赘述。

实施例三

如图3所示，本实施例中，第一换热器2及第二换热器3分别置于第一储热水箱6、第二储热水箱7中，并分别与第一储热水箱6、第二储热水箱7形成第一换热结构、第二换热结构。其原理与实施例一相同，此处不再赘述。

以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims

1.一种二次搬运热泵加热系统，其特征在于，包括第一换热器、压缩机、第二换热器、第三换热器、节流元件、第一储热水箱及第二储热水箱，第一换热器、压缩机、第二换热器、第三换热器、节流元件之间通过换热工质连接管依次串联连接而形成换热工质循环回路，第一换热器与第一储热水箱之间形成第一换热结构，第二换热器与第二储热水箱之间形成第二换热结构；还包括第一旁通管及第二旁通管，第一旁通管、第二旁通管分别与所述第三换热器、第二换热器并联，第一旁通管一端连接在所述第三换热器与第二换热器之间，另一端连接在所述第三换热器与节流元件之间，第二旁通管一端连接在第三换热器与第二换热器之间，另一端连接在第二换热器与压缩机之间；在第一旁通管、第二旁通管上分别设有第一控制阀、第二控制阀；所述节流元件设于第一旁通管与所述第三换热器相并联的连接点与第一换热器之间；还包括有四通阀，该四通阀的四个端口分别与所述压缩机的高压端、低压端、第一换热器、第二换热器相通。

2.如权利要求1所述二次搬运热泵加热系统，其特征在于，所述第一换热器及第二换热器均为水侧换热器，第一换热器的水侧通过第一连接水管与所述第一储热水箱连接，第二换热器的水侧通过第二连接水管与所述第二储热水箱连接，在第一连接水管、第二连接水管上分别设有第一水泵、第二水泵。

3.如权利要求1所述二次搬运热泵加热系统，其特征在于，所述第一换热器及第二换热器分别置于所述第一储热水箱、第二储热水箱中，并分别与所述第一储热水箱、第二储热水箱形成所述第一换热结构、第二换热结构。

4.如权利要求1所述二次搬运热泵加热系统，其特征在于，在所述第一储热水箱及第二储热水箱上均设有补水口，在所述第二储热水箱上设有出水口。

5.如权利要求1所述二次搬运热泵加热系统，其特征在于，所述第三换热器为风冷换热器或水侧换热器。

6.一种二次搬运热泵加热方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、压缩机启动，换热工质在第一换热器及第三换热器之间进行循环，第三换热器中的换热工质蒸发并吸收外界的热量，第一换热器中的换热工质冷凝并释放热量，由第一换热器对第一储热水箱中的水进行加热，使第一储热水箱中的水温升高；

B、通过控制阀改变换热工质的流向，在压缩机的作用下，换热工质在第一换热器及第二换热器之间进行循环，第一换热器中的换热工质蒸发并吸收第一储热水箱中水的热量，第二换热器中的换热工质冷凝并释放热量，由第二换热器对第二储热水箱进行加热，使第二储热水箱中的水温升高。

7.如权利要求6所述二次搬运热泵加热方法，其特征在于，在所述B步骤中，如果第一储热水箱中的水温下降到设定温度，则再次重复上述A、B步骤。