CN102252361A - 带有热泵的热水供应装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种带有热泵的热水供应装置。在该热水供应装置中，用压缩机排出的高温制冷剂来实现热水供应。同样，根据热水供应负荷和冷却/加热负荷来调节热水供应侧制冷剂的量和冷却/加热侧制冷剂的量。因此，热水供应性能和加热性能可以被进一步提高。

Description

带有热泵的热水供应装置

技术领域

本发明涉及一种带有热泵以供应热水的热水供应装置。

背景技术

通常热水供应装置利用加热源来对水加热，并把经过加热的水供应给用户。在此情况下，可以把使用热泵对水加热并将经过加热的水供应给用户的装置称为带有热泵的热水供应装置。

带有热泵的热水供应装置包括用于供应水的供水通道、用于存储通过供水通道供应的水的存水部件、用于对供应水加热的加热源以及用来将经过加热的水供应给用户的排水通道。

热泵包括压缩制冷剂的压缩机、将压缩机排出的制冷剂冷凝的冷凝器、使通过冷凝器的制冷剂膨胀的膨胀器、使通过膨胀器的膨胀后的制冷剂蒸发的蒸发器以及连接压缩机、冷凝器、膨胀器和蒸发器从而形成制冷循环的制冷剂管。

当制冷剂在热泵中流动时，制冷剂会吸收蒸发器中的热量，在冷凝器中排放热量。制冷剂将热量传送到热水供应装置中的水，使得热水供应装置可以执行热水供应操作。

发明内容

本发明提出一种带有热泵的热水供应装置，其中根据热水供应负荷和冷却/加热负荷来优化热水供应性能和加热性能。带有热泵的热水供应装置包括：主制冷剂回路，包括压缩机、室内热交换器、膨胀器以及室外热交换器从而形成制冷循环；以及热水供应热交换器，与所述主制冷剂回路连接，用于使用从所述压缩机排出的高温制冷剂来执行热水供应，其中，所述热水供应热交换器用作第一冷凝器，用于将所述压缩机的排出侧制冷剂首先冷凝，所述室内热交换器或所述室外热交换器用作第二冷凝器，用于将所述压缩机的排出侧制冷剂第二次冷凝；其中当同时执行热水供应操作和冷却/加热操作时，流入热水供应热交换器的热水供应侧制冷剂的量和从旁路绕过热水供应热交换器直接流入室内热交换器或者室外热交换器的冷却/加热侧制冷剂的量是根据热水供应负荷和冷却/加热负荷来调节的。因此，根据本发明，根据热水供应负荷和冷却/加热负荷，可以优化热水供应性能和加热性能。

附图说明

图1是根据第一实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。

图2是根据第一实施例的带有热泵的热水供应装置的控制框图。

图3的流程图示出了根据一实施例，带有热泵的热水供应装置同时工作在热水供应模式和加热模式下的控制流程。

图4的流程图示出了根据一实施例，带有热泵的热水供应装置工作在热水供应优先模式下的控制流程。

图5是根据第二实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。

图6是根据第三实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。

图7是根据第四实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。

图8是根据第五实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。

图9的流程图示出了根据第五实施例，根据带有热泵的热水供应装置的热水供应侧制冷剂的量和加热/冷却侧制冷剂的量，将热水排出侧制冷剂引入或者从旁路进入室内热交换器的控制流程。

图10是根据第六实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。

图11是根据第七实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。

具体实施方式

现在详细描述本文公开的几个实施例，在附图中图示出了这些实施例的例子。

参照构成说明书的一部分的附图，在下文详细描述优选实施例，附图通过示意方式示出了可以实施本发明的具体的优选实施例。本文非常详细地描述了这些实施例，以使得本领域技术人员能够实施本发明。还应理解，可以采用其它的实施例，在不偏离本发明的精神或范围条件下，可以改变逻辑结构、机械、电气以及化学的特征。为了避免引入不需要为了使得本领域技术人员能够实施本发明而进行说明的细节，本文的描述中省去了本领域技术人员已知的某些信息。因此，不应该局限地理解下文的详细描述，本发明的范围仅由所附权利要求书来确定。说明书附图中类似的部件用类似的附图标记标示。

图1是根据第一实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。

参照图1，带有热泵的热水供应装置1包括主制冷剂回路10和热水供应热交换器121，该主制冷剂回路10包括压缩机101、室内热交换器102、膨胀器103、室外热交换器104以形成制冷循环，在热水供应热交换器121中使用压缩机101排出的高温制冷剂来执行热水供应操作。

主制冷剂回路10还包括：冷却/加热切换部105和主制冷剂管道11，冷却/加热切换部105选择性地切换压缩机101排出的制冷剂的流动方向，使制冷剂可以流向室内热交换器102或者流向室外热交换器104，主制冷剂管道11将压缩机101、冷却/加热切换部105、室内热交换器102、膨胀器103和室外热交换器104彼此连接在一起。

这里，可以通过冷却/加热切换部105切换制冷剂的流动方向，从而实现室内冷却空气调节或者室内加热空气调节。也就是说，可以通过加热室内空气的加热操作或者冷却室内空气的冷却操作，来实现主制冷剂回路10的空气调节操作。

而且，主制冷剂管道11包括压缩机排出侧管道111、室内热交换器连接管道112、室内热交换器-膨胀器连接管道113、室外热交换器-膨胀器连接管道114、室外热交换器连接管道115以及压缩机流入侧管道116。压缩机101排出的制冷剂流入压缩机排出侧管道111，室内热交换器连接管道112将冷却/加热切换部105连接到室内热交换器102，室内热交换器-膨胀器连接管道113将室内热交换器102连接到膨胀器103，室外热交换器-膨胀器连接管道114将室外热交换器104连接到膨胀器103，室外热交换器连接管道115将室外热交换器104连接到冷却/加热切换部105，通过冷却/加热切换部105的制冷剂在压缩机流入侧管道116中引入到压缩机101中。

更详细地讲，当带有热泵的热水供应装置1执行加热操作时，压缩机排出侧管道111与室内热交换器连接管道112连通，室外热交换器连接管道115通过冷却/加热切换部105与压缩机流入侧管道116连通。制冷剂从压缩机101排出后，依次通过室内热交换器102、膨胀器103和室外热交换器104，然后再次进入到压缩机101中。因此，室内热交换器102可以作为冷凝器。也就是说，由于制冷剂是在室内热交换器102中冷凝从而加热室内空气的，所以可实现室内加热。

而且，当带有热泵的热水供应装置1执行冷却操作时，压缩机排出侧管道111与室外热交换器连接管道115连通，室内热交换器连接管道112通过冷却/加热切换部105与压缩机流入侧管道116连通。从压缩机101排出的制冷剂依次通过室外热交换器104、膨胀器103、室内热交换器102，然后进入压缩机101中。因此，室内热交换器102可以作为蒸发器。也就是说，因为在室内热交换器102中制冷剂蒸发，从而冷却室内空气，因此，可以实现室内冷却。

在压缩机流入侧管道116上安装储液器，以防止液态制冷剂流入到压缩机101中。并且，在压缩机排出侧管道111上安装油隔离器107，以便将压缩机101排出的制冷剂中含有的油分离出来，并将油回收到压缩机101的流入侧。

通过在室内空气和制冷剂之间交换热量，室内热交换器102执行室内冷却或者加热。在室内热交换器102的外围侧安装有室内风扇108，以便将室内空气循环到室内热交换器102中。

而且，在室外热交换器104中，制冷剂经过热交换，因此冷凝或蒸发。室外热交换器104可以包括空气冷却类型的热交换器或者水冷却类型的热交换器，空气冷却类型的热交换器是在室外空气和制冷剂之间进行热交换，水冷却类型的热交换器是在冷却水和制冷剂之间进行热交换。在下文中，以包括空气冷却类型的热交换器的室外热交换器为例来进行描述。在此情况下，可以在室外热交换器104的外围侧安装室外风扇109，以便将室外空气吹入到室外热交换器104中。

在制冷循环中，膨胀器103设置在室内热交换器102和室外热交换器104之间。膨胀器103可以使在室内热交换器102或室外热交换器104中经过冷凝的制冷剂膨胀。

热水供应通道12与主制冷剂回路10连接，用于使流入主制冷剂回路10的制冷剂从旁路进入热水供应热交换器121中。热水供应通道12包括热水流入侧管道122和热水排出侧管道123，热水流入侧管道122引导主制冷剂回路10的制冷剂，具体是引导压缩机101排出的制冷剂，热水排出侧管道123将通过热水供应热交换器121的制冷剂引导到主制冷剂回路10中，具体是引导到冷却/加热切换部105中。在制冷循环中，热水流入侧管道122和热水排出侧管道123与主制冷剂管道11连接，并且相应地位于压缩机101和冷却/加热切换部105之间。更详细地讲，热水流入侧管道122的一端与压缩机排出侧管道111连接，另一端与热水供应热交换器121连接。而且，热水排出侧管道123的一端与热水供应热交换器121连接，另一端与压缩机排出侧管道111连接。

热水供应热交换器121包括制冷剂通道和水通道，过热的制冷剂通过制冷剂通道，水通过水通道以供应热水。热水供应热交换器121可以包括双管类型的热交换器，其中同轴但半径不同的两个管子形成制冷剂通道和水通道。而且，热水供应热交换器121可以包括平板类型的热交换器，其中，制冷剂通道和水通道交替设置，制冷剂通道和水通道之间设置有热传递部件。。

热水供应热交换器121通过热水供应管道124连接到热水供应箱125。热水供应管道124引导水，从而使水在热水供应热交换器121和热水供应箱125之间循环流动。在热水供应管道124上安装泵126，以迫使水在热水供应管道124内循环流动。而且，热水供应箱125存储水，以便供应给用户。水供应通道127和排水通道128连接到热水供应箱125。通过水供应通道127，水从外部进入热水供应箱125。排水通道128把热水供应箱125内的水排出，从而将水供应给用户。

这里，可以把热水供应箱125配置成在热水供应热交换器121中将水加热之后，将引入到热水供应箱125中的水通过排水通道128直接供应给用户。而且，在热水供应箱125内部安装热水供应盘管，该热水供应盘管与热水供应管道124连接。在热水供应热交换器121中加热过的水在流过热水供应盘管时会加热热水供应箱125中的水。而且，可以通过热水供应盘管加热水供应通道127中供应的水，之后水通过排水通道128供应给用户。

带有热泵的热水供应装置1还包括流速调节部13，该流速调节部13用来调节进入热水供应热交换器121中的制冷剂的量和从旁路绕过热水供应热交换器121的制冷剂的量。流速调节部13可以调节从压缩机101排出沿主制冷剂回路10流动的制冷剂的量和从旁路绕过热水供应热交换器121的制冷剂的量。

流速调节部13包括冷却/加热侧流速调节部131和热水供应侧流速调节部132，冷却/加热侧流速调节部131安装在压缩机排出侧管道111上，热水供应侧流速调节部132安装在热水流入侧管道122上。冷却/加热侧流速调节部131安装到主制冷剂管道11上，在制冷循环中，对应于热水供应通道12的两端之间。

这里可以线性调节冷却/加热侧流速调节部131和热水供应侧流速调节部132的打开程度。因此，可以根据冷却/加热侧流速调节部131的打开程度和热水供应侧流速调节部132的打开程度之间的比例，来线性改变进入热水供应热交换器121的制冷剂的量(即热水供应侧的制冷剂的量)和从旁路绕过热水供应热交换器121进入主制冷剂回路10的制冷剂的量(即冷却/加热侧的制冷剂的量)。

例如，当热水供应负荷比冷却/加热负荷大时，至少可以增大冷却/加热侧流速调节部131的打开程度，或者降低热水供应侧流速调节部的打开程度。因此，可以相对增加引入到热水供应侧的制冷剂的量。而且，当冷却/加热负荷比热水供应负荷大时，由于增大了热水供应侧流速调节部132的打开程度，和/或降低了冷却/加热侧流速调节部131的打开程度，所以可以相对增加进入到冷却/加热侧的制冷剂的量。

当然，冷却/加热侧流速调节部131可以是完全闭合的，或者热水供应侧流速调节部132可以是完全闭合的，这样可以使压缩机101排出侧的制冷剂完全进入热水供应热交换器121中，或者从旁路绕过热水供应热交换器121，直接进入冷却/加热侧。

在下文，将参照附图详细描述根据一实施例的带有热泵的热水供应装置1的制冷剂流动。

首先，参照图1描述带有热泵的热水供应装置1执行加热操作时的制冷剂流。压缩机101排出的制冷剂依次通过冷却/加热切换部105、室内热交换器102、膨胀器103和室外热交换器104，之后通过冷却/加热切换部105再次进到压缩机101中。这时，由于制冷剂在室内热交换器102中冷凝的同时加热了室内空气，所以可以实现室内加热。

当带有热泵的热水供应装置1执行冷却操作时，压缩机101排出的制冷剂依次通过冷却/加热切换部105、室外热交换器104、膨胀器103和室内热交换器102，之后通过冷却/加热切换部105再次进入压缩机101中。此时，由于制冷剂在室内热交换器102中蒸发同时使室内空气冷却，因此可以实现室内冷却。

而且，当带有热泵的热水供应装置1执行除霜操作时，主制冷剂回路10中的制冷剂反向循环，而且可实现连续的热水供应。更详细地讲，除霜操作期间的制冷剂流对应于带有热泵的热水供应装置1加热操作期间的制冷剂流的反向循环。即，带有热泵的热水供应装置1执行除霜操作时的制冷剂流相当于带有热泵的热水供应装置1执行冷却操作的情况。

不管主制冷剂回路10中制冷剂的流动方向如何，都可以将压缩机101排出的制冷剂中的至少一部分引入热水供应热交换器121中。即，不管带有热泵的热水供应装置1为冷却操作或者除霜操作，都可以连续实现热水供应。

在加热操作或者冷却操作期间可以把从压缩机101排出的制冷剂中的一部分制冷剂引入到热水供应热交换器121中，从而同时实现热水供应和加热操作，或者同时实现热水供应和冷却操作。而且，可以调节冷却/加热侧流速调节部131和热水供应侧流速调节部132的打开程度，从而改变进入热水供应热交换器121中的制冷剂的量，和不经过热水供应热交换器121而进入到冷却/加热切换部105中的制冷剂的量。即，在热水供应和加热同步操作期间，或者在热水供应和冷却同步操作期间，可以改变热水供应效果、加热效果以及冷却效果。

此处，当冷却/加热侧流速调节部打开至少一部分时，热水供应热交换器121可作为一种减温器，在其中，压缩机101排出的高温过热制冷剂与用于热水供应的水进行热交换，并冷凝以实现热水供应。

带有热泵的热水供应装置1包括室外单元14、室内单元15以及供应热水的热水供应单元16，室外单元14设置在室外空间，室内单元15设置在室内空间。

压缩机101、冷却/加热切换部105、室外热交换器104以及室外风扇109安装在室外单元14中。膨胀器103、室内热交换器102以及室内风扇108安装在室内单元15中。热水供应热交换器121、热水供应泵126以及热水供应箱125安装在热水供应单元16中。而且，也可以把冷却/加热侧流速调节部131和热水供应侧流速调节部132安装在室外单元14中。

现参照附图详细描述根据一实施例的带有热泵的热水供应装置的控制流程。

图2是根据一实施例的带有热泵的热水供应装置的控制框图。图3的流程图示出了根据一实施例，带有热泵的热水供应装置同时工作在热水供应模式和加热模式下的控制流程。图4的流程图示出了根据一实施例，带有热泵的热水供应装置工作在热水供应优先模式下的控制流程。

参照图2，带有热泵的热水供应装置1包括热水温度检测部171、冷却/加热温度检测部172、输入部173以及控制部175。热水温度检测部171用于检测热水温度，冷却/加热温度检测部172用于检测加热/冷却温度，输入部173用于输入各种操作信号，控制部175用于根据热水温度检测部171、冷却/加热温度检测部172和输入部173发送的信号，控制热水供应侧流速调节部132和冷却/加热侧流速调节部131的操作。

这里，热水温度表示热水客体的温度，冷却/加热温度表示冷却/加热客体的温度。例如，热水温度可以是通过排水通道128供给用户的排水温度，冷却/加热温度可以是室内温度。热水温度检测部171、冷却/加热温度检测部172和输入部173发送的信号可以是与热水温度、冷却/加热温度以及通过输入部173输入的信号对应的信号。

接着，参照图3来描述带有热泵的热水供应装置1同时工作在热水供应模式和加热模式下的控制流程。首先，在带有热泵的热水供应装置1工作期间，输入用于同步操作模式的信号(操作S11)，把热水供应侧制冷剂流速调节得大于加热侧制冷剂流速(操作S12)。

详细讲，在输入用于同步操作模式的信号时，用于调节热水供应侧制冷剂流速的热水供应侧流速调节部132的打开程度，被调节成大于用于调节加热侧制冷剂流速的冷却/加热侧流速调节部131的打开程度。即，当带有热泵的热水供应装置1在同步操作模式下工作时，首先热水供应侧制冷剂流速大于加热侧制冷剂流速。因此，在同步操作模式下，首先热水供应能力要大于冷却/加热能力。

接着，检测热水温度和加热温度(操作S13)。在当前热水温度高于目标热水温度并且当前加热温度高于目标加热温度时(操作S14)，如果没有输入模式切换信号或者操作停止信号(操作S15)，检测热水温度和加热温度(操作S13)。这里，目标热水温度和目标加热温度表示预先设置为对用户而言相对热水供应客体和加热客体足够高温度的目标温度值。

然而，在当前热水温度低于目标热水温度，并且当前加热温度低于目标加热温度时(操作S16)，增大压缩机101的操作比率(操作S17)。

然而，在当前热水温度低于目标热水温度，并且当前加热温度高于目标加热温度时(操作S18)，增大热水供应侧制冷剂流速，并降低加热侧制冷剂流速(操作S19)。即，增大热水供应侧流速调节部132的打开程度，降低冷却/加热侧流速调节部131的打开程度。

然而，在当前加热温度低于目标加热温度，并且当前热水温度高于目标热水温度时(操作S18)，增大加热侧制冷剂流速，并降低热水供应侧制冷剂流速(操作S20)。即，增大冷却/加热侧流速调节部131的打开程度，减小热水供应侧流速调节部132的打开程度。

在增加压缩机101的操作比率，或者改变热水供应侧制冷剂流速和加热侧制冷剂流速之后，如果没有输入模式切换信号或者操作停止信号(操作S15)，则再次检测热水温度和加热温度(操作S13)。

即，根据上述过程，当带有热泵的热水供应装置1执行同步热水供应操作和加热操作时，首先要保持热水供应侧制冷剂流速大于加热侧制冷剂流速，然后，可以根据热水供应负荷和加热负荷的变化，充分改变热水供应能力和加热能力。

例如，在当前热水温度低于目标热水温度，并且当前加热温度超过目标加热温度时，热水供应负荷大于加热负荷。因此，需要使热水供应能力大于加热能力。根据带有热泵的热水供应装置1，在这种情况下，由于热水供应侧制冷剂流速大于加热侧制冷剂流速，所以热水供应能力大于加热能力。因此，当前热水温度可以更轻易地达到目标热水温度。

在当前加热温度低于目标加热温度，并且当前热水温度超过目标热水温度时，加热侧制冷剂流速大于热水供应侧制冷剂流速。因此，由于加热能力大于热水供应能力，所以当前加热温度可以更容易地达到目标热水温度。

而且，在当前热水温度低于目标热水温度，并且当前加热温度低于目标加热温度时，热水供应负荷大于加热负荷。因此，需要增大热水供应能力和加热能力。根据带有热泵的热水供应装置1，在这种情况下，由于压缩机101的操作比率增加，以同步增加热水供应侧制冷剂流速和加热侧制冷剂流速，并进一步增加压缩机101的排出侧制冷剂的温度，所以热水供应能力和加热能力都可以得到改善。因此，当前热水温度和当前加热温度可以更容易地分别达到目标热水温度和目标加热温度。

参照图4，在带有热泵的热水供应装置1工作期间，输入用于操作热水供应优先模式的信号(操作S32)，检测热水温度(操作S32)。

当目标热水温度和当前热水温度之间的温差小于参考温差时(操作S33)，如果没有输入模式切换信号或者操作停止信号(操作S34)，再次检测热水温度(操作S32)。

然而，当目标热水温度和当前热水温度之间的差大于参考温差时(操作S33)，拦截冷却/加热侧制冷剂流(操作S35)。即，从旁路绕过热水供应热交换器121直接进入冷却/加热切换部105中的制冷剂流被拦截。另一方面，压缩机101排出的全部制冷剂通过热水供应热交换器121，然后进入主制冷剂回路10，即冷却/加热侧。

接着，再次检测热水温度(操作S36)。如果目标热水温度和当前热水温度之间的温差大于参考温差(操作S37)，则重复执行操作S36和S37中的检测热水温度并将目标热水温度和当前热水温度之间的温差与参考温差进行比较的这些步骤。

然而，当目标热水温度和当前热水温度之间的温差小于参考温差时(操作S37)，带有热泵的热水供应装置1返回冷却/加热侧制冷剂流被拦截之前的状态(操作S38)。如果没有输入模式切换信号和操作停止信号(操作34)，则再次检测热水温度(操作S32)。

下面举例来描述热水供应优先模式。在带有热泵的热水供应装置1的同步热水供应操作和加热操作期间，如果带有热泵的热水供应装置1的操作切换到热水供应优先模式，当目标热水温度和当前热水温度之间的温差小于参考温差时，连续执行同步热水供应操作和加热操作。然而，在热水供应操作和加热操作期间，当用户使用热水供应箱125中存储的水时，水从外部进入热水供应箱125中，降低了排水温度，即热水温度。这时，如果当前热水温度在一定范围内下降，在该范围内目标热水温度和当前热水温度之间的温差小于参考温差，则连续执行现在的热水供应操作和加热操作。

然而，当热水温度降低，因此目标热水温度和当前热水温度之间的温差大于参考温差时，由于即使执行单一热水供应操作，通过热水供应热交换器121的制冷剂也能进入室内热交换器102中，因此，可以连续执行加热。这样，由于压缩机101排出的全部制冷剂都通过热水供应热交换器121，所以可以使热水供应能力最大化。

当执行单一热水供应操作以增加热水温度，并且目标热水温度和当前热水之间的温差的降低值在参考温差范围内时，带有热泵的热水供应装置1的操作再次返回同步热水供应和加热操作模式。而且，连续确认热水温度是否降低而使得目标热水温度和当前热水温度之间的温差大于参考温差。

在带有热泵的热水供应装置1的同步热水供应操作和冷却操作期间，当带有热泵的热水供应装置1被切换到热水供应优先模式的情况下，目标热水温度和当前热水温度之间的温差大于参考温差。因此，执行单一热水供应操作后，带有热泵的热水供应装置1的操作再次返回，带有热泵的热水供应装置1的操作返回同步热水供应模式和冷却操作模式。

这里，参考温差表示目标热水温度和当前热水温度之间的温差，是一个用于确定是否需要单一热水供应操作的标准。

更详细地讲，当目标热水温度和当前热水温度之间的温差很小时，当前热水温度可以相对快速达到目标热水温度，即使带有热泵的热水供应装置1的全部能力分布在热水供应操作和加热操作上也如此。然而，在目标热水温度和当前热水温度之间的温差很大的情况下，当带有热泵的热水供应装置1的全部能力分布在热水供应操作和加热操作时，当前热水温度要达到目标热水温度则需要非常多的时间。

在这种情况下，带有热泵的热水供应装置1暂时执行单一热水供应操作，带有热泵的热水供应装置1的全部能力可以相对集中在热水供应操作上。因此，当前热水温度可以快速、容易地达到目标热水温度。

这里，目标热水温度和当前热水温度之间的温差是参考温差，目标热水温度是一个标准，用来确定带有热泵的热水供应装置1的全部能力是分布在热水供应操作和加热操作上，还是集中在热水供应操作上。

根据上述过程，优点是热水供应能力和加热能力可以根据热水供应负荷的变化而被优化。

更详细地讲，相比由于不同因素造成的热水温度的变化，用户使用热水时造成的热水温度变化相对较大。即，在带有热泵的热水供应装置1使用期间，热水供应负荷相对加热负荷发生更显著的变化。

根据带有热泵的热水供应装置1，当热水供应负荷显著增加时，即热水温度显著降低时，由于执行单一热水供应操作，使带有热泵的热水供应装置1的全部能力相对集中到热水供应操作上，因此热水温度可以快速、容易地达到目标热水温度。

当热水温度达到目标热水温度时，由于带有热泵的热水供应装置1的操作自动返回执行单一热水供应操作之前所处的状态，因此可以根据热水负荷和加热负荷的变化优化热水供应能力和加热能力。

下文将参照附图，详细描述根据第二实施例的带有热泵的热水供应装置。该实施例与第一实施例的不同之处在于热水排出侧的制冷剂是根据加热操作或者冷却操作而直接进入室内热交换器或者室外热交换器。在本实施例中，对于与第一实施例相同的结构和控制方法，将引用第一实施例中的描述。

图5是根据第二实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。

参照图5，在本实施例中，带有热泵的热水供应装置2包括室内侧导管281和室外侧导管282，室内侧导管281将流入热水排出侧管道223的制冷剂引导到室内热交换器连接管道212中，室外侧导管282将流入热水排出侧管道223的制冷剂引导到室外热交换器连接管道215中。带有热泵的热水供应装置2还包括热水供应侧流动切换部280，用于选择性地将流入热水排出侧管道223的制冷剂的流动方向切换到室内侧导管281中，或切换到室外侧导管282中。

热水供应侧流动切换部280与热水排出侧管道223、室内侧导管281和室外侧导管282连接。并且，根据加热操作或者冷却操作，热水供应侧流动切换部280将热水排出侧制冷剂引导到室内侧导管281或者室外侧导管282中。

室内侧导管281的一端与热水供应侧流动切换部280连接，另一端与室内热交换器连接管道212连接。室外侧导管282的一端与热水供应侧流动切换部280连接，另一端与室外热交换器连接管道215连接。

现在描述根据本实施例的制冷剂流。首先，在加热操作情况下，热水排出侧的制冷剂沿室内侧导管281和室内热交换器连接管道212直接进入室内热交换器202中。这里，热水供应侧流动切换部280保持使热水排出侧管道223与室内侧导管281连通的状态。

并且，在冷却操作情况下，热水排出侧的制冷剂沿室外侧导管282和室内热交换器连接管道215直接进入室外热交换器204中。这里，热水供应侧流动切换部280保持使热水排出侧管道223和室外侧导管282连通的状态。

根据本实施例，制冷剂流过热水供应热交换器221(即热水供应侧)，不经过冷却/加热切换部205，进入到室外热交换器202或者室外热交换器204中，因此由于通过冷却/加热切换部205而产生的压力损失可以最小化。

下面将参照附图，详细描述根据第三实施例的带有热泵的热水供应装置。该实施例与第一实施例的不同之处在于根据加热操作或者冷却操作，热水排出侧制冷剂从旁路绕过室内热交换器或者直接进入室外热交换器中。在本实施例中，对于与第一实施例相同的结构和控制方法，将引用第一实施例中的描述。

图6是根据第三实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。

参照图6，在本实施例中，带有热泵的热水供应装置3包括室内侧导管381和室外侧导管382，室内侧导管381将流入热水排出侧管道323的制冷剂引导到室内热交换器302-膨胀器连接管道313，室外侧导管382将流入热水排出侧管道323的制冷剂引导到室外热交换器连接管道315中。带有热泵的热水供应装置3还包括热水供应侧流动切换部380，用于选择性地使流入热水排出侧管道323的制冷剂的流动方向切换到室内侧导管381，或室外侧导管382。

热水供应侧流动切换部380与热水排出侧管道323、室内侧导管381以及室外侧导管382连接。并且，根据加热操作或者冷却操作，热水供应侧流动切换部380将热水排出侧制冷剂引导到室内侧导管381或者室外侧导管382中。

室内侧导管381的一端与热水供应侧流动切换部380连接，另一端与室内热交换器302-膨胀器连接管道313连接。室外侧导管382的一端与热水供应侧流动切换部380连接，另一端与室外热交换器连接管道315连接。

在本实施例中，室内侧导管381和膨胀器303安装在室外单元34中。不过膨胀器303也可以安装在室内单元35中，室内侧导管381将室外单元34和室内单元35连接起来。

现在描述根据本实施例的制冷剂流。首先，在加热操作情况下，热水排出侧的制冷剂沿室内侧导管381进入室内热交换器302-膨胀器连接管道313中。并且，热水排出侧的制冷剂与通过室内热交换器302冷凝后的制冷剂一起进入膨胀器303中。即，热水排出侧的制冷剂从旁路绕过室内热交换器302。这里，热水供应侧流动切换部380保持使热水排出侧管道323与室内侧导管381连通的状态。

并且，在冷却操作情况下，热水排出侧的制冷剂沿室外侧导管382和室内热交换器连接管道315直接进入室外热交换器304中。这里，热水供应侧流动切换部380保持使热水排出侧管道323与室外侧导管382连通的状态。

根据本实施例，在加热操作期间，制冷剂通过热水供应热交换器321(即热水供应侧)，可以从旁路绕过室内热交换器302而进入到膨胀器303中。即，由于从压缩机301排出、直接进入室内热交换器302的加热侧制冷剂，与通过热水供应热交换器321并同时冷却-凝结的制冷剂分开，所以，进入室内热交换器302的制冷剂的温度可以进一步升高。因此，室内热交换器302的室内加热性能可以更进一步提升。

在冷却操作期间，通过热水供应热交换器321(即热水供应侧)的制冷剂可以从压缩机301中排出，通过室外热交换器304而冷凝，当冷却侧制冷剂通过热水供应热交换器321直接进入室外热交换器304时，首先冷凝的冷凝剂也一起进入室外热交换器304。因此，由于制冷剂在室外热交换器304中蒸发产生的热量可以进一步增加，因此，室内热交换器302的性能可以进一步提升。

并且，在冷却操作期间，由于通过热水供应侧的制冷剂可以从旁路绕过冷却/加热切换部305而直接进入室外热交换器304中，因此由于通过冷却/加热切换部305产生的制冷剂压力损失可以最小化。

下面，参照附图详细描述根据第四实施例的带有热泵的热水供应装置。该实施例与第一实施例的不同之处在于根据加热操作或者冷却操作，热水排出侧制冷剂从旁路绕过室内热交换器，或者直接进入冷却/加热切换部中。在本实施例中，对于与第一实施例相同的结构和控制方法，将引用第一实施例中的描述。

图7是根据第四实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。

参照图7，在本实施例中，带有热泵的热水供应装置4包括室内侧导管481和室外侧导管482，室内侧导管481将流入热水排出侧管道423的制冷剂引导到室内热交换器402-膨胀器连接管道413中，室外侧导管482将流入热水排出侧管道423的制冷剂引导到压缩机401的排出侧管道411。带有热泵的热水供应装置4还包括热水供应侧流动切换部480，用于选择性地将流入热水排出侧管道423的制冷剂的流动方向切换到室内侧导管481或者室外侧导管482。

热水供应侧流动切换部480与热水排出侧管道423、室内侧导管481以及室外侧导管482连接。并且，根据加热操作或者冷却操作，热水供应侧流动切换部480将热水排出侧制冷剂引导到室内侧导管481或者室外侧导管482中。

室内侧导管481的一端与热水供应侧流动切换部480连接，另一端与室内热交换器402-膨胀器连接管道413连接。室外侧导管482的一端与热水供应侧流动切换部480连接，另一端与压缩机401的排出侧管道411连接。即，室外侧导管482直接将热水排出侧制冷剂引入到冷却/加热切换部405中。

在本实施例中，室内侧导管481和膨胀器403安装在室外单元44中。不过膨胀器403也可以安装在室内单元45中，室内侧导管481将室外单元44和室内单元45连接起来。

现在描述根据本实施例的制冷剂流。首先，在加热操作情况下，热水排出侧的制冷剂沿室内侧导管481进入室内热交换器402-膨胀器连接管道413中。并且，热水排出侧的制冷剂与通过室内热交换器402冷凝后的制冷剂一起引入到膨胀器403中。即，热水排出侧的制冷剂从旁路绕过室内热交换器402。这里，热水供应侧流动切换部480保持使热水排出侧管道423与室内侧导管481连通的状态。

并且，在冷却操作情况下，热水排出侧的制冷剂沿室外侧导管482和压缩机401的排出侧管道411直接进入冷却/加热切换部405中。这里，热水供应侧流动切换部480保持使热水排出侧管道423与室外侧导管482连通的状态。

根据本实施例，在加热操作期间，通过热水供应热交换器421(即热水供应侧)的制冷剂，可以从旁路绕过室内热交换器402而进入到膨胀器403中。即，由于从压缩机401排出、直接进入到室内热交换器402的加热侧制冷剂，与通过热水供应热交换器421并同时冷却-凝结的制冷剂是分开引入室内热交换器402的，所以，进入室内热交换器402中的制冷剂的温度可以进一步升高。因此，室内热交换器402的室内加热性能可以更进一步提升。

在冷却操作期间，通过热水供应热交换器421(即热水供应侧)的制冷剂可以从压缩机401中排出，并且经由冷却/加热切换部405通过室外热交换器404而冷凝，当冷却侧制冷剂通过热水供应热交换器421直接进入室外热交换器404时，首先冷凝的冷凝剂也一起进入室外热交换器404。因此，由于制冷剂在室外热交换器404中蒸发产生的热量可以进一步增加，因此，室内热交换器402中的冷却性能可以进一步提升。

下面，参照附图详细描述根据第五实施例的带有热泵的热水供应装置。该实施例与第一实施例的不同之处在于，热水排出侧制冷剂在冷却操作期间是直接进入室外热交换器中的，而在加热操作期间是直接进入到室内热交换器或者从旁路绕过室内热交换器的。在本实施例中，对于与第一实施例相同的结构和控制方法，将引用第一实施例中的描述。

图8是根据第五实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。图9的流程图示出了根据第五实施例，根据带有热泵的热水供应装置的热水供应侧制冷剂的量和加热/冷却侧制冷剂的量，将热水排出侧制冷剂引入或者从旁路进入室内热交换器的控制流程。

参照图8，在本实施例中，带有热泵的热水供应装置5包括室内侧导管581和582，和室外侧导管585，室内侧导管581和582将流入热水排出侧管道523的制冷剂引导到室内热交换器连接管道512或者室内热交换器-膨胀器503连接管道513中，室外侧导管585将流入热水排出侧管道523的制冷剂引导到压缩机501的排出侧管道511。带有热泵的热水供应装置5还包括热水供应侧流动切换部580，用于选择性地将流入热水排出侧管道523的制冷剂的流动方向切换到室内侧导管581和582或者室外侧导管585。

热水供应侧流动切换部580与热水排出侧管道523、室内侧导管581和582以及室外侧导管585连接。并且，根据加热操作或者冷却操作，热水供应侧流动切换部580将热水排出侧制冷剂引导到室内侧导管581和582或者室外侧导管585。

室内侧导管581和582包括室内侧流入管道581和室内侧旁路管道582，室内侧流入管道581将制冷剂引导到室内热交换器连接管道512，室内侧旁路管道582将制冷剂引导到室内热交换器-膨胀器503连接管道513。室内侧流入管道581的一端和室内侧旁路管道582的一端彼此接合，并与热水供应侧流动切换部580连接，室内侧流入管道581的另一端和室内侧旁路管道582的另一端分别与室内热交换器连接管道512、室内热交换器-膨胀器503的连接管道513连接。即，室内侧导管581和582可以直接引导热水排出侧制冷剂，将热水排出侧制冷剂引入室内热交换器502或者从旁路绕过室内热交换器502。

室内侧流入阀583设置在室内侧流入管道581中，室内侧旁路阀584设置在室内侧旁路管道582中，室内侧流入阀583用于拦截流入室内侧流入管道581的制冷剂流，室内侧旁路阀584用于拦截流入室内侧旁路管道582的制冷剂流。即，室内侧流入阀583选择性地拦截引入到室内热交换器502的制冷剂流，室内侧旁路阀584选择性拦截通过热水供应侧从旁路绕过室内热交换器502的制冷剂流。

而且，室外侧导管585的一端与热水供应侧流动切换部580连接，另一端与室外热交换器连接管道515连接。即，室外侧导管585直接将热水排出侧制冷剂引导到冷却/加热切换部505。

在本实施例中，室内侧导管581和582和膨胀器503安装在室外单元54中。不过膨胀器503也可以安装在室内单元55中，室内侧导管581和582将室外单元54和室内单元55连接起来。

现在描述根据本实施例的制冷剂流。首先，在加热操作情况下，热水排出侧的制冷剂沿热水排出侧管道523通过热水供应侧流动切换部580，进入室内侧导管581和582。这里，热水供应侧流动切换部580保持使热水排出侧管道523与室内侧导管581和582连通的状态。

而且，进入室内侧导管581和582的制冷剂可以沿室内侧流入管道581进入室内热交换器502，并沿室内侧旁路管道582从旁路绕过室内热交换器502。更详细地讲，在室内侧旁路阀584闭合、室内侧流入阀583打开的状态下，热水排出侧制冷剂直接进入室内热交换器502中。并且，在室内侧流入阀583闭合、室内侧旁路阀584打开的状态下，热水排出侧制冷剂从旁路绕过室内热交换器502。

在进入到室内侧导管581和582中的制冷剂被直接引入室内热交换器502的情况下，制冷剂可以与从压缩机501排出直接流向室内热交换器502的加热侧制冷剂一起进入室内热交换器502中。而且，在进入到室内侧导管581和582的制冷剂从旁路绕过室内热交换器502的情况下，制冷剂可以与通过室内热交换器502同时冷凝的制冷剂一起进入到膨胀器503中。

在冷却操作情况下，热水排出侧的制冷剂沿室外侧导管585和室外热交换器连接管道515直接进入室外热交换器504中。这里，热水供应侧流动切换部580保持使热水排出侧管道523与室外侧导管585连通的状态。

参照图9，在加热操作期间，根据热水供应侧制冷剂流速和加热侧制冷剂流速之间的比率，通过热水供应热交换器521(即热水供应侧)的制冷剂的流动方向可以选择性切换到将制冷剂直接引入室内热交换器502或者从旁路绕过室内热交换器502。

更详细地讲，当带有热泵的热水供应装置5执行加热操作时，检测热水供应侧制冷剂流速和加热侧制冷剂流速(操作41)。这里，例如可以用热水供应流速调节部532和加热侧流速调节部531的打开程度，来检测热水供应侧制冷剂流速和加热侧制冷剂流速。

将热水供应侧制冷剂流速与加热侧制冷剂流速相比较，当热水供应侧制冷剂流速与加热侧制冷剂流速的比率高于参考比率时(操作42)，室内侧旁路阀584关闭，室内侧流入阀583打开。因此，热水排出侧制冷剂可以进入室内热交换器(操作S43)。

然而，当热水供应侧制冷剂流速与加热侧制冷剂流速的比率低于参考比率时(操作S42)，室内侧流入阀583关闭，室内侧旁路阀584打开。因此，热水排出侧制冷剂可以从旁路绕过室内热交换器502(操作S44)。

接着，如果没有输入模式切换信号或者操作停止信号(操作S45)，再次检测热水供应侧制冷剂流速和加热侧制冷剂流速(操作S41)。

根据本发明，可以根据操作状态优化热水供应能力和加热能力。

更详细地讲，在带有热泵的热水供应装置5执行加热操作的情况下，当热水供应侧制冷剂流速相对大于加热侧制冷剂流速时，加热侧制冷剂流速可能会相对降低，导致加热能力降低。然而，在本实施例中，由于通过热水供应侧的制冷剂是进入室内热交换器502的，所以可以增大通过室内热交换器502的制冷剂流速，来补偿室内加热能力。

另一方面，当热水供应侧制冷剂流速相对小于加热侧制冷剂流速时，通过热水供应侧的制冷剂从旁路绕过室内热交换器502。因此，由于加热侧制冷剂是在加热侧制冷剂与热水供应侧制冷剂分开的状态下进入室内热交换器502的，所以进入到室内热交换器502的制冷剂温度可以升高。因此，室内加热能力可以进一步提升。

在冷却操作期间，通过热水供应热交换器521(即热水供应侧)的制冷剂可以从压缩机501中排出，经由冷却/加热切换部505通过室外热交换器504而冷凝，一起进入室外热交换器504的还有首先冷凝的制冷剂，而直接进入到室外热交换器504的冷却侧制冷剂流过热水供应热交换器521。因此，由于制冷剂在室外热交换器504中蒸发产生的热量可以进一步增加，因此，室内热交换器502的冷却性能可以进一步提升。

下面，参照附图详细描述根据第六实施例的带有热泵的热水供应装置。该实施例与第一实施例的不同之处在于，在室内热交换器和室外热交换器之间流动的制冷剂被注入压缩机中。在本实施例中，对于与第一实施例相同的结构和控制方法，将引用第一实施例中的描述。

图10是根据第六实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。

参照图10，带有热泵的热水供应装置6包括用于将室内热交换器602和室外热交换器604之间流动的制冷剂注入到压缩机601中的结构。

更详细地讲，根据本实施例的压缩机601配备有多级压缩机，包括低端压缩部681和中间压缩部682，低端压缩部681主要压缩制冷剂，通过低端压缩部681的制冷剂与注入的制冷剂一起在中间压缩部682中被压缩。

在本实施例中，带有热泵的热水供应装置6包括分相器683和注射管684，在室内热交换器602中冷凝、流入室外热交换器604的制冷剂，或者在室外交换器604中冷凝、流入室内交换器602的制冷剂，在分相器683中被分离成汽态制冷剂和液态制冷剂，注射管684将分相器603分离出的汽态制冷剂引导到中间压缩部682。

根据本实施例，由于在室内热交换器602和室外热交换器604之间流动的制冷剂可以被注入到压缩机601中，所以可以增大流入室外热交换器604的制冷剂的量，从而提高加热能力。特别是，当带有热泵的热水供应装置6安装于极度寒冷地区时，制冷剂在室外热交换器中蒸发产生的热量会减低，从而降低整体加热能力。然而，如上所述，可以注入制冷剂以补偿加热能力。

可以根据环境温度，还可以提供用来选择性关闭注射管684的注射阀，以选择性将制冷剂注入压缩机601。例如，当外部温度大于参考温度时，注射阀保持关闭状态。并且，当环境温度低于参考温度时，注射阀保持打开状态。

下面，参照附图详细描述根据第七实施例的带有热泵的热水供应装置。该实施例与第一实施例的不同之处在于，根据加热操作或者冷却操作，热水排出侧制冷剂直接进入室内热交换器或者室外热交换器。在本实施例中，对于与第一实施例相同的结构和控制方法，将引用第一实施例中的描述。

图11是根据第七实施例的带有热泵的热水供应装置的示意图。

参照图11，在本实施例中，带有热泵的热水供应装置7包括室内侧导管781和室外侧导管782，室内侧导管781将流入热水排出侧管道723的制冷剂引导到室内热交换器连接管道712，室外侧导管782将流入热水排出侧管道723的制冷剂引导到室外热交换器连接管道715。带有热泵的热水供应装置7还包括热水供应侧流动切换部780，用于将流入热水排出侧管道723的制冷剂的流动方向切换为室内侧导管781或者室外侧导管782。

热水供应侧流动切换部780与热水排出侧管道723、室内侧导管781和室外侧导管782连接。而且，根据加热操作或者冷却操作，热水供应侧流动切换部780将热水排出侧制冷剂引导到室内侧导管781或者室外侧导管782。

室内侧导管781的一端与热水供应侧流动切换部780连接，另一端与室内热交换器连接管道712连接。室外侧导管782的一端与热水供应侧流切换部780连接，另一端与室外热交换器连接管道715连接。

现在描述根据本实施例的制冷剂流。首先，在加热操作情况下，热水排出侧的制冷剂沿室内侧导管781和室内热交换器连接管道712直接进入室内热交换器702中。这里，热水供应侧流动切换部780保持使热水排出侧管道723与室内侧导管781连通的状态。

并且，在冷却操作情况下，热水排出侧的制冷剂沿室外侧导管782和室内热交换器连接管道715直接进入室外热交换器704中。这里，热水供应侧流切换部780保持使热水排出侧管道723与室外侧导管782连通的状态。

根据本实施例，由于通过热水供应热交换器(即热水供应侧)的制冷剂不通过冷却/加热切换部，而进入室外热交换器702或者室外热交换器704，因此由于通过冷却/加热切换部705而产生的压力损失可以最小化。

Claims (10)

1.一种带有热泵的热水供应装置，该热水供应装置包括：

主制冷剂回路，包括压缩机、室内热交换器、膨胀器以及室外热交换器从而形成制冷循环；以及

热水供应热交换器，与所述主制冷剂回路连接，用于使用从所述压缩机排出的高温制冷剂来执行热水供应；

其中，所述热水供应热交换器用作第一冷凝器，用于将所述压缩机的排出侧制冷剂首先冷凝，所述室内热交换器或所述室外热交换器用作第二冷凝器，用于将所述压缩机的排出侧制冷剂第二次冷凝；

其中当同时执行热水供应操作和冷却/加热操作时，流入所述热水供应热交换器的热水供应侧制冷剂的量和从旁路绕过所述热水供应热交换器直接流入所述室内热交换器或者所述室外热交换器的冷却/加热侧制冷剂的量是根据热水供应负荷和冷却/加热负荷来调节的。

2.根据权利要求1所述的热水供应装置，还包括：

热水供应侧流速调节部，对制冷剂的流动方向而言，设置在所述热水供应热交换器的上游，用于调节所述热水供应侧制冷剂的量；以及

冷却/加热侧流速调节部，对制冷剂的流动方向而言，设置在所述室内热交换器和所述室外热交换器的上游，用于调节所述冷却/加热侧制冷剂的量；

其中，所述热水供应侧流速调节部和所述冷却/加热侧流速调节部的打开程度，是根据热水温度和冷却/加热温度而线性调节的。

3.根据权利要求1所述的热水供应装置，其中，当所述热水供应负荷超过参考负荷时，增大所述热水供应侧制冷剂的量并降低所述冷却/加热侧制冷剂的量，或者增大所述压缩机的操作比率。

4.根据权利要求1所述的热水供应装置，其中当所述冷却/加热负荷超过参考负荷时，增大所述冷却/加热侧制冷剂的量并降低所述热水供应侧制冷剂的量，或者增大所述压缩机的操作比率。

5.根据权利要求1所述的热水供应装置，其中，当同时执行热水供应操作和冷却/加热操作时，所述热水供应侧制冷剂的量大于所述冷却/加热侧制冷剂的量。

6.根据权利要求1所述的热水供应装置，其中，当同时执行热水供应操作和冷却/加热操作时，在满足热水供应负荷的情况下，所述冷却/加热侧制冷剂的量大于所述热水供应侧制冷剂的量。

7.根据权利要求1所述的热水供应装置，其中，当执行加热操作的除霜操作时，所述主制冷剂回路执行反向循环的制冷剂流，并连续执行热水供应。

8.根据权利要求1所述的热水供应装置，其中，所述压缩机配备有多级压缩机，包括低端压缩部和中间压缩部，通过所述低端压缩部的制冷剂在所述中间压缩部中被压缩，并且

所述热水供应装置包括：

分相器，用于将所述室内热交换器或者所述室外热交换器中冷凝的制冷剂分离成汽态制冷剂和液态制冷剂；以及

注射管，用于将所述分相器分离出来的汽态制冷剂引导到所述中间压缩部中。

9.根据权利要求1所述的热水供应装置，还包括冷却/加热切换部，用于选择性地将所述压缩机的排出侧制冷剂的流动方向切换到所述室内热交换器或者所述室外热交换器，

其中，通过所述热水供应侧热交换器的制冷剂在加热操作期间进入所述冷却/加热切换部，在冷却操作期间进入所述制冷循环中的所述室内热交换器和所述室外热交换器之间。

10.根据权利要求1所述的热水供应装置，还包括加热/冷却切换部，用于选择性地将所述压缩机的排出侧制冷剂的流动方向切换到所述室内热交换器或所述室外热交换器，

其中，通过所述热水供应热交换器的制冷剂在加热操作期间进入所述制冷循环中的所述冷却/加热切换部和所述室内热交换器之间，在冷却操作期间进入所述制冷循环中的所述冷却/加热切换部和所述室外热交换器之间。

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