CN102563784A - 热泵交互操作热水供给装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热泵交互操作热水供给装置，该装置根据外部空气温度或目标水温可确定是只激活第一冷却剂沿其循环的第一冷却剂循环回路还是激活第一冷却剂循环回路和第二冷却剂沿其循环的第二冷却剂循环回路，从而提供最佳的性能。

Description

热泵交互操作热水供给装置
相关申请的交叉引用
本申请要求享有在2010年12月30日递交的韩国专利申请第10-2010-0139325号的优先权，该申请的全部内容通过参考合并于此。
技术领域
本发明的实施例涉及一种热泵交互操作(interoperating)热水供给装置，更具体地涉及一种当第一和第二冷却剂分别被第一和第二压缩机循环时，对于每种模式，通过根据外部空气温度或目标水温来确定是只激活第一冷却剂沿其循环的第一冷却剂循环回路还是激活第一冷却剂循环回路和第二冷却剂沿其循环的第二冷却剂循环回路，可控制第一和第二压缩机的运行以显示最佳性能的热泵交互操作热水供给装置。
背景技术
一般来说，热泵压缩、冷凝、膨胀和蒸发冷却剂(coolant)来加热或冷却室内空间。
热泵可分为常规空调和复式空调，每个常规空调都具有室内单元和连接至该室内单元的室外单元，每个复式空调都具有多个室内单元和连接至所述多个室内单元的室外单元。热泵包括用于供应热水的热水供给单元以及用于通过热水来加热房间的房间加热单元。
图1是示出根据现有技术的热泵交互操作热水供给装置的气动回路图(pneumatic circuit diagram)，其中热泵交互操作热水供给装置利用双源冷却剂循环(dual-source coolant cycle)来加热水。
参见图1，传统的热泵交互操作热水供给装置包括在房间加热模式运行期间用于压缩第一冷却剂的第一压缩机5、用于冷凝由第一压缩机5压缩的第一冷却剂的第一热交换器10、用于膨胀由第一热交换器10冷凝的第一冷却剂的第一膨胀器15、以及用于蒸发由第一膨胀器15膨胀的第一冷却剂的第二热交换器20。通过第一压缩机5引致的第一冷却剂的流动被称为第一冷却剂循环单元I。
为了实现双源冷却循环(dual-source cooling cycle)，传统的热泵交互操作热水供给装置包括在房间加热模式运行期间用于压缩第二冷却剂的第二压缩机25、用于冷凝由第二压缩机25压缩的第二冷却剂的第三热交换器30、用于膨胀由第三热交换器30冷凝的第二冷却剂的第二膨胀器35、以及用于蒸发由第二膨胀器35膨胀的第二冷却剂的第四热交换器10。通过第二压缩机25引致的第二冷却剂的流动被称为第二冷却剂循环单元II。
第一热交换器10和第四热交换器10具有相同的构造。在房间加热模式运行期间，通过第一或第四热交换器10，第一冷却剂循环单元I的第一冷却剂被冷凝，且第二冷却剂循环单元II的第二冷却剂被蒸发。因此，对于具有不同特性(或者规格)的第一和第二冷却剂以彼此交叉(crossing each other)的方式执行热交换来获得更高性能的循环被称为双源冷却循环，这是众所周知的。
传统的热泵交互操作热水供给装置通过与外部空气进行热交换来获得第一冷却剂循环单元中第二热交换器的蒸发潜热(evaporation latent heat)，并且从穿过第三热交换器时与第二冷却剂进行热交换的使用水(used water)来获得第二冷却剂循环单元中第三热交换器的冷凝潜热(condensation latentheat)。
通过利用双源冷却循环的原理，传统的热泵交互操作热水供给装置具有能够获得更高温度的使用水的优点。然而，传统的热泵交互操作热水供给装置只能获得在第一和第二压缩机运行后产生的高温度使用水，而不是具有用户所需温度的使用水。此外，即使外部空气温度是高的或者用户所需目标水温是低的，传统的热泵交互操作热水供给装置也会运行第二压缩机，因此，使热泵交互操作热水供给装置的整体性能下降。
发明内容
本发明的实施例提供一种热泵交互操作热水供给装置，所述装置对于每种模式，通过根据外部空气温度或目标水温来确定是只激活(activate)第一冷却剂沿其循环的第一冷却剂循环回路还是激活第一冷却剂循环回路和第二冷却剂沿其循环的第二冷却剂循环回路，可控制第一和第二压缩机的运行以显示出最佳性能。
根据本发明的一个实施例，提供一种热泵交互操作热水供给装置，包括：第一冷却剂循环回路，通过压缩第一冷却剂的第一压缩机使所述第一冷却剂循环；第二冷却剂循环回路，通过压缩第二冷却剂的第二压缩机使所述第二冷却剂循环；以及使用水循环回路，排放与所述第一冷却剂和所述第二冷却剂的其中之一进行了热交换的使用水；其中，根据外部空气温度、所述使用水的目标水温和室内温度的其中之一来确定是只运行所述第一冷却剂循环回路还是运行所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路这两者。
热泵交互操作热水供给装置还包括级联热交换器，其中，所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路部分地彼此交叉(cross each other)，使得在房间加热运行期间，所述第一冷却剂被所述使用水循环回路首次冷凝，然后与所述第二冷却剂进行热交换以被第二次冷凝，并且所述第二冷却剂与所述第一冷却剂进行热交换以被蒸发。
热泵交互操作热水供给装置还包括：第一热交换器，布置在所述第一冷却剂循环回路上，其中，在房间加热运行期间，通过允许所述第一冷却剂与流经所述使用水循环回路的使用水进行热交换，所述第一热交换器首次冷凝所述第一冷却剂；以及第二热交换器，布置在所述第二冷却剂循环回路上，其中，在房间加热运行期间，通过允许所述第二冷却剂与流经所述使用水循环回路的使用水进行热交换，所述第二热交换器首次冷凝所述第二冷却剂；其中，根据所述使用水的目标水温，所述使用水循环回路允许所述使用水与通过所述第一热交换器和所述第二热交换器或者所述第一热交换器或所述第二热交换器中的任一个的所述第一冷却剂和所述第二冷却剂或者所述第一冷却剂或所述第二冷却剂中的任一个进行热交换。
使用水的目标水温包括第一预设水温范围和第二预设水温范围，其中，假设所述第一预设水温范围低于所述第二预设水温范围，当所述使用水的目标水温在所述第一预设水温范围内时，只运行所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路中的所述第一冷却剂循环回路，使得所述使用水只与所述第一热交换器的所述第一冷却剂进行热交换。
使用水的目标水温包括第一预设水温范围和第二预设水温范围，其中，假设所述第一预设水温范围低于所述第二预设水温范围，当所述使用水的目标水温在所述第二预设水温范围内时，只运行所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路中的所述第二冷却剂循环回路，使得所述使用水只与所述第二热交换器的所述第二冷却剂进行热交换，或者所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路两者都运行，使得所述使用水与所述第一热交换器的所述第一冷却剂进行热交换，然后与所述第二热交换器的所述第二冷却剂进行热交换。
使用水的目标水温包括第一预设水温范围和第二预设水温范围，其中，假设所述第一预设水温范围高于所述第二预设水温范围，当所述使用水的目标水温在所述第一预设水温范围内时，只运行所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路中的所述第一冷却剂循环回路，使得所述使用水只与所述第一热交换器的所述第一冷却剂进行热交换。
使用水的目标水温包括第一预设水温范围和第二预设水温范围，其中，假设所述第一预设水温范围高于所述第二预设水温范围，当所述使用水的目标水温在所述第二预设水温范围内时，只运行所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路中的所述第二冷却剂循环回路，使得所述使用水只与所述第二热交换器的所述第二冷却剂进行热交换，或者所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路两者都运行，使得所述使用水与所述第一热交换器的所述第一冷却剂进行热交换，然后与所述第二热交换器的所述第二冷却剂进行热交换。
热泵交互操作热水供给装置还包括：第一压缩机，压缩所述第一冷却剂并使所述第一冷却剂循环；以及第二压缩机，压缩所述第二冷却剂并使所述第二冷却剂循环；其中，设置第一预设外部空气温度范围或所述第一预设水温范围，使得当所述第一压缩机和所述第二压缩机在相同的水温和相同的外部空气温度下运行时，所述第一压缩机显示出更高的运行性能。
只运行所述第一压缩机，使得在房间冷却运行期间或者在除霜运行期间，只运行所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路中的所述第一冷却剂循环回路。
使用水循环回路包括配置为使得所述使用水穿过所述第一热交换器的第一使用水回路、配置为使得所述使用水穿过所述第二热交换器的第二使用水回路、以及在所述第一使用水回路和所述第二使用水回路中打开和关闭所述使用水的流动的阀。
在房间加热模式运行期间，当所述第一冷却剂循环回路运行时，所述阀打开所述第一使用水回路，而当所述第二冷却剂循环回路运行时，所述阀只打开所述第二使用水回路或者打开所述第一使用水回路和所述第二使用水回路这两者。
根据本发明的实施例，热泵交互操作热水供给装置可根据外部空气温度或目标水温来确定是只激活第一冷却剂沿其循环的第一冷却剂循环回路还是激活第一冷却剂循环回路和第二冷却剂沿其循环的第二冷却剂循环回路，从而提供最佳的性能。
附图说明
通过参照以下详细描述并结合附图进行考虑，将使本发明的实施例变得显而易见，其中：
图1是示出根据现有技术的热泵交互操作热水供给装置的气动回路图，其中，热泵交互操作热水供给装置利用双源冷却剂循环来加热水；
图2是示出根据本发明的一个实施例的热泵交互操作热水供给装置的气动回路图，其中，热水供给是利用双源冷却剂循环来执行的；
图3是示出根据本发明的一个实施例的热泵交互操作热水供给装置的气动回路图；
图4示出在图3的房间加热模式运行期间当外部空气的温度是高的并且使用水的目标水温是低的时冷却剂的流动；
图5示出在图3的房间加热模式运行期间当外部空气的温度是低的并且使用水的目标水温是高的时冷却剂的流动；
图6示出在图3的房间冷却模式运行和除霜模式运行期间冷却剂的流动；以及
图7是示出根据本发明的一个实施例的热泵交互操作热水供给装置的性能的图示。
具体实施方式
以下，将参照附图描述本发明的实施例。
图2是示出根据本发明的一个实施例的热泵交互操作热水供给装置的气动回路图，其中，热水供给是利用双源冷却剂循环来执行的。
参见图2，热泵交互操作热水供给装置包括在房间加热模式运行期间用于压缩第一冷却剂的第一压缩机105、用于冷凝由第一压缩机105压缩的第一冷却剂的第一热交换器110、用于膨胀由第一热交换器110冷凝的第一冷却剂的第一膨胀器130、以及用于蒸发由第一膨胀器130膨胀的第一冷却剂的第二热交换器140。
以下，将通过第一压缩机105引致的第一冷却剂经过第一热交换器110、第一膨胀器130以及第二热交换器140的流动称为第一冷却剂循环回路III。
热泵交互操作热水供给装置还包括在房间加热模式运行期间用于压缩第二冷却剂的第二压缩机125、用于冷凝由第二压缩机125压缩的第二冷却剂的第三热交换器160、用于膨胀由第三热交换器160冷凝的第二冷却剂的第二膨胀器135、以及用于蒸发由第二膨胀器135膨胀的第二冷却剂的第四热交换器120。
以下，将通过第二压缩机125引致的第二冷却剂经过第三热交换器160、第二膨胀器135以及第四热交换器120的流动称为第二冷却剂循环回路IV。
第一和第二冷却剂具有不同的特性(或者不同的规格)。例如，第一冷却剂可以是R-410A，而第二冷却剂可以是在高于R-410A的温度/压力下执行蒸发/冷凝操作的R-134a。
因此，将通过使具有不同特性的冷却剂彼此热交换来产生更高的冷凝热或更低的蒸发热从而提高系统整体效率的循环称为双源冷却剂冷却循环或级联循环(cascade cycle)。
配置热泵交互操作热水供给装置，使得由第一冷却剂循环回路III的第一热交换器110冷凝的第一冷却剂与通过第二冷却剂循环回路IV的第四热交换器120的第二冷却剂交叉循环(cross-circulated)。因此，第一冷却剂被再次冷凝且第二冷却剂被蒸发，从而提供了与级联循环相同的效果。
以下，为了便于描述，将起级联循环的轴心作用的热交换器(例如第二冷却剂循环回路IV的第四热交换器120)称为级联热交换器120。第一冷却剂循环回路III和第二冷却剂循环回路IV共同包括级联热交换器120，其在第一和第二冷却剂之间执行热交换，使得第一和第二冷却剂被冷凝或蒸发。
热泵交互操作热水供给装置还包括水循环回路150、150a和150b，其将水与分别在第一和第二冷却剂循环回路中冷凝的第一和第二冷却剂其中之一热交换，并排放所述水。
在热泵交互操作热水供给装置中，根据外部空气的温度或使用水的目标温度来控制是运行第一压缩机105还是运行第二压缩机125。
根据实施例，在比第二冷却剂相对较低的温度范围和较低的压力范围内冷凝和蒸发由第一压缩机105压缩的第一冷却剂。根据实施例，在比第一冷却剂相对较高的温度范围和较高的压力范围内冷凝和蒸发由第二压缩机125压缩的第二冷却剂。
在这种配置中，第一冷却剂被第一热交换器110首次冷凝，然后当穿过级联热交换器120时被再次冷凝，以产生第二冷却剂被蒸发时所必需的蒸发潜热。第二冷却剂被第二膨胀器135膨胀，然后当穿过级联热交换器120时被蒸发，以产生第一冷却剂被再次冷凝时所必需的冷凝热。
如图2所示，配置使用水循环回路150以穿过第一热交换器110，使得可以利用第一热交换器110的第一冷却剂被冷凝时产生的冷凝热来生成热水；并且配置使用水循环回路150以穿过第三热交换器160，使得可以利用第二冷却剂被冷凝时产生的冷凝热来生成热水。
为了便于描述，就使用水循环回路150而言，也可以将第一热交换器110称为“第一用途热交换器(first usage heat exchanger)110”，因为第一热交换器110在低目标水温下加热水；以及也可以将第三热交换器160称为“第二用途热交换器160”，因为第三热交换器160在高目标水温下加热水。
因此，利用在低目标水温下使用第一用途热交换器110和第二用途热交换器160来加热水的原理，或者在高目标水温下使用第一用途热交换器110和第二用途热交换器160来加热水的原理，对热泵交互操作热水供给装置可提供各种运行模式。
虽然已经结合图2描述了在热泵交互操作热水供给装置的房间加热模式运行期间，为了正常的房间加热模式运行，第一冷却剂循环回路III和第二冷却剂循环回路IV都被运行，但也可以根据外部空气的温度或使用水的目标温度来提供其它各种运行模式。
具体地，外部空气的温度范围可分为需要热泵交互操作热水供给装置的房间冷却模式运行的范围、需要热泵交互操作热水供给装置的房间加热模式运行的范围、以及需要热泵交互操作热水供给装置的除霜模式(defrost mode)运行的范围。当外部空气处于对应于各个运行模式的预设温度范围内时，可执行相应的运行模式。
由于热泵交互操作热水供给装置利用级联循环，因此需要房间加热模式运行的范围可分为第一预设外部空气温度范围(参见图7的“A”)和第二预设外部空气温度范围(参见图7的“B”)，在该第一预设外部空气温度范围中，只运行第一压缩机105以只激活第一冷却剂循环回路III；该第二预设外部空气温度范围比第一预设外部空气温度范围相对较低，其中，第二压缩机125与第一压缩机105一起运行以将第一冷却剂循环回路III和第二冷却剂循环回路IV都激活。
图3是示出根据本发明的一个实施例的热泵交互操作热水供给装置的气动回路图。图4示出在图3的房间加热模式运行期间当外部空气的温度是高的并且使用水的目标水温是低的时冷却剂的流动。图5示出在图3的房间加热模式运行期间当外部空气的温度是低的并且使用水的目标水温是高的时冷却剂的流动。图6示出在图3的房间冷却模式运行和除霜模式运行期间冷却剂的流动。图7是示出根据本发明的一个实施例的热泵交互操作热水供给装置的性能的图示。
参见图3，热泵交互操作热水供给装置包括第一冷却剂循环回路III，所述第一冷却剂循环回路III包括：第一压缩机105，用于压缩第一冷却剂；第一切换阀107，用于将由第一压缩机105压缩的第一冷却剂切换至第一用途热交换器110或室外热交换器140，其中，第一用途热交换器110和室外热交换器140用于冷凝由第一切换阀107切换的第一冷却剂并蒸发由第一膨胀器130膨胀的第一冷却剂；级联热交换器120，用于接收由第一用途热交换器110冷凝的第一冷却剂，同时冷凝第一冷却剂来执行与第二冷却剂的热交换以再次冷凝第一冷却剂；以及第一膨胀器130，用于在通过第一用途热交换器110和室外热交换器140蒸发第一冷却剂之前膨胀第一冷却剂。室外热交换器140具有与结合图2描述的第二热交换器相同的构造。
在房间加热模式运行期间，热泵交互操作热水供给装置的第一冷却剂循环回路III通过第一切换阀107被切换，使得由第一压缩机105压缩的高压高温第一冷却剂被直接(immediately)引入到第一用途热交换器110中；在房间冷却模式运行期间，第一冷却剂循环回路III通过第一切换阀107被切换，使得高压高温第一冷却剂被立刻(shortly)引入到室外热交换器140中。
接着，在房间加热模式运行期间，第一用途热交换器110执行冷凝操作。将在第一用途热交换器110的冷凝操作期间产生的热用作热源，来加热配置为循环通过第一用途热交换器110的使用水循环回路150的水。
在房间冷却模式运行期间，室外热交换器140执行冷凝操作。在室外热交换器140的冷凝操作期间产生的热被排放到外部空间。在第一用途热交换器110是空气冷却热交换器的情况下，为了房间冷却，将第一用途热交换器110布置在室内以在蒸发操作时从室内空气吸热。在第一用途热交换器110是水冷却热交换器的情况下，为了单独的目的(separate purpose)，可降低使用水的温度。
热泵交互操作热水供给装置包括第二冷却剂循环回路IV，所述第二冷却剂循环回路IV包括：第二压缩机125，用于压缩第二冷却剂；第二切换阀127，用于将由第二压缩机125压缩的第二冷却剂切换至第二用途热交换器160或级联热交换器120，其中，第二用途热交换器160和级联热交换器120用于冷凝由第二切换阀127切换的第二冷却剂并蒸发由第二膨胀器135膨胀的第二冷却剂；以及第二膨胀器135，用于在通过第二用途热交换器160和级联热交换器120蒸发第二冷却剂之前膨胀第二冷却剂。
虽然已经使用与图2不同的附图标记来表示第二用途热交换器160，但是第二用途热交换器160可以与图2的第三热交换器160相同或基本相同。因此，关于图3，使用附图标记“160”来表示第二用途热交换器。
在房间加热模式运行期间，热泵交互操作热水供给装置的第二冷却剂循环回路IV通过第二切换阀127被切换，使得由第二压缩机125压缩的高压高温第二冷却剂被直接引入到第二用途热交换器160中；在房间冷却模式运行期间，第二冷却剂循环回路IV通过第二切换阀127被切换，使得高压高温第二冷却剂被立刻引入到级联热交换器120中。
由于第二冷却剂在比第一冷却剂更高的温度/更高的压力下被压缩/蒸发，因此，像房间冷却模式运行那样导致第二冷却剂被直接引入到级联热交换器120中的第二冷却剂循环回路IV可能不适合于第二冷却剂。如果第二冷却剂被第一冷却剂所代替，并且第一冷却剂被可在比第一冷却剂更低的温度/更低的压力下被压缩/蒸发的冷却剂所代替，那么房间冷却模式运行循环的操作可能是相对有用的。
将更加详细地描述用于热泵交互操作热水供给装置的每种运行模式的冷却剂的流动。
如图4所示，假设外部空气的温度在第一预设外部空气温度范围内，其中，热泵交互操作热水供给装置不需要用于房间加热的大的负载值(参见图7的“A”)，则在输入(entrance)房间加热模式运行信号时，只打开第一压缩机105使得只有第一冷却剂循环回路III被激活，并且关闭第二压缩机125使得第二冷却剂循环回路IV保持不被激活(remain inactivated)。
例如，如果外部空气的温度对应于需要用于房间加热的负载值，所述负载值是对于房间加热模式运行所需的，而不是用于激活第二冷却剂循环回路IV，则不需要运行第二压缩机125。在这种情况下，仅第一压缩机105的运行就可以为用户提供最佳的房间加热性能。
在热泵交互操作热水供给装置中，需要用于房间加热的负载值的确定不依赖于外部空气的温度。例如，也可以根据通过使用水循环回路加热的水的目标温度来确定需要用于房间加热的负载值。
例如，如果用户需要的目标水温在低的温度范围(例如，第一预设水温-参见图7的“A”)内，则不需要激活第二用途热交换器来排放高温使用水。因此，只激活第一冷却剂循环回路III而第二冷却剂循环回路IV未被激活，其类似于在如上所述的第一预设外部空气温度范围的运行-就好像是单一(single)房间加热模式运行。
当施加相同外部空气温度和相同的使用水温度时，单一房间加热模式运行在性能方面将第一压缩机105与第二压缩机125彼此进行比较，并且只激活利用显示出更高性能的一个压缩机的冷却剂循环回路，因此，提高了整体的运行效率(参见图7)。
下面，如图5所示，假设在热泵交互操作热水供给装置中外部空气温度具有需要用于房间加热的大的负载值，例如，在低的外部空气温度范围中，诸如寒冷区域(参见图7的“B”)，如果输入房间加热模式运行信号，则热泵交互操作热水供给装置打开第一压缩机105和第二压缩机125，使得第一冷却剂循环回路III和第二冷却剂循环回路IV都被激活。
也就是说，如果外部空气温度对应于外部空气温度低于第一预设外部温度的区域B，则热泵交互操作热水供给装置允许用户在房间中具有较高的目标水温，以使房间保持较高的温度。由于第二冷却剂循环回路IV配置如上，热泵交互操作热水供给装置在打开第一压缩机105和第二压缩机125的所谓的级联房间加热运行模式中运行，使得第一冷却剂循环回路III和第二冷却剂循环回路IV都被激活。
虽然通过热泵交互操作热水供给装置在外部空气温度低于第一预设外部空气温度(即，如上所述的区域B)的情况下执行级联房间加热模式运行，但即使对于超过第一预设水温的区域，级联房间加热模式同样适用。
例如，即使当外部空气温度在第一预设外部空气温度范围内，如果用户需要高于第一预设水温的水温，则在如上所述的级联房间加热模式下运行热泵交互操作热水供给装置会是更有效的。
可以将外部空气温度低于第一预设外部空气温度范围且高于第一预设水温范围的区域(这是在级联房间加热模式下运行热泵交互操作热水供给装置的条件)设定为当第一压缩机105和第二压缩机125具有相同的外部空气温度和相同的水温时，通过比较第一压缩机105和第二压缩机125的运行性能来确定的区域，其中，在所述区域中，当第一压缩机105和第二压缩机125都运行而不是只有第一压缩机105运行时，可实现更高的性能。
将第一压缩机105被打开时所述装置的整体性能相对于外部空气温度和目标水温呈线性的地方(即，参见图7的A)与第一压缩机105和第二压缩机125都打开时所述装置的整体性能相对于外部空气温度和目标水温呈线性的地方(即，参见图7的B)进行比较。根据比较结果，可以控制热泵交互操作热水供给装置在显示出更高整体性能的区域中运行。热泵交互操作热水供给装置的控制在图7中体现为“C”。
此外，如图6所示，假设外部空气温度需要热泵交互操作热水供给装置的房间冷却模式运行(例如，在夏季需要房间冷却时)，在输入房间冷却模式运行信号时，热泵交互操作热水供给装置打开第一压缩机105以只激活第一冷却剂循环回路III，并关闭第二压缩机125以保持第二冷却剂循环回路IV不被激活。
在前述单一模式运行下，在房间冷却模式运行期间，热泵交互操作热水供给装置通过关闭第二压缩机125从而不激活第二冷却剂循环回路IV的原因是因为就第二冷却剂的规格而言，第二冷却剂不适合用于房间冷却模式运行，且第二压缩机125的运行在一定程度上还可能导致整体性能的下降。
在热泵交互操作热水供给装置中，使用水循环回路150包括：从入口部(inlet portion)分出(branch)使得使用水穿过第一用途热交换器110的第一使用水回路150a；以及从入口部分出使得使用水穿过第二用途热交换器160的第二使用水回路150b。
三通阀170可以被设置在入口部以打开/关闭使用水的流动或者将使用水切换至第一使用水回路150a或第二使用水回路150b。
可以控制三通阀170的打开和关闭以积极地(actively)适应用户所需使用水的目标水温。
例如，如果用户所需目标水温在第一预设水温范围内，则三通阀170打开以使使用水穿过第一使用水回路150a，使得只有第一使用水回路150a被激活而不考虑第二压缩机125是否运行。在这种情况下，三通阀170关闭第二使用水回路150b，使得即使当第二压缩机125运行以激活第二冷却剂循环回路IV时，第二使用水回路150b也不被激活。
作为另一个实例，如果用户所需目标水温超过第一预设水温范围，即，当所谓的级联房间加热模式工作(其中第一压缩机105和第二压缩机125都运行)时，三通阀170打开以激活第一使用水回路150a和第二使用水回路150b，使得使用水穿过第一使用水回路150a和第二使用水回路150b。
然而，只有当第一使用水和第二使用水彼此分离使得第一使用水用于加热地板加热单元(未示出)而第二使用水用于热水供给时，这种关于第一压缩机105和第二压缩机125的运行的控制以及三通阀170的运行的控制的二元化(dualization)才是有利的，而当第一使用水和第二使用水被放在一起用于单一的使用水时是没有益处的-在后者的情况中，只通过控制第一压缩机105和第二压缩机125便可以充分地实现所需目的。
至此已经参照附图描述了热泵交互操作热水供给装置的实施例。总之，根据用户所需外部空气温度和目标水温，可以在各种运行模式下运行热泵交互操作热水供给装置。所述热泵交互操作热水供给装置包括在不同的蒸发压力或冷凝压力下，通过第一和第二冷却剂分别执行蒸发/冷凝的第一冷却剂循环回路III和第二冷却剂循环回路IV，并且需要以第一压缩机105和第二压缩机125提供更高性能的方式运行。本发明的实施例建议可实现最佳性能的配置。
发明人的实验表明，该热泵交互操作热水供给装置与现有的热水供给装置相比可提高大约20％的性能。
然而，应该注意的是，本发明不限于前述实施例。例如，虽然实施例中已经描述了使用两种不同的冷却剂，但是也可以采用三种或三种以上的冷却剂。
已经参照示例性实施例描述了本发明。对本领域普通技术人员而言显而易见的是，可对本发明进行各种修改，而不脱离本发明的广义精神和范围。此外，虽然在上下文中已经描述了本发明在特定的环境下实施并且用于特定的应用，然而本领域普通技术人员应该意识到，本发明的实用性不限于此且本发明可以被有益地利用在任何环境和实施中。因此，前述说明和附图应被视为示例说明性而非限制性的。

Claims (11)

1.一种热泵交互操作热水供给装置，包括：
第一冷却剂循环回路，通过压缩第一冷却剂的第一压缩机使所述第一冷却剂循环；
第二冷却剂循环回路，通过压缩第二冷却剂的第二压缩机使所述第二冷却剂循环；以及
使用水循环回路，排放与所述第一冷却剂和所述第二冷却剂的其中之一进行了热交换的使用水，其中，根据外部空气温度、所述使用水的目标水温和室内温度的其中之一来确定是只运行所述第一冷却剂循环回路还是运行所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路这两者。
2.根据权利要求1所述的热泵交互操作热水供给装置，还包括：
级联热交换器，其中，所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路部分地彼此交叉，使得在房间加热运行期间，所述第一冷却剂被所述使用水循环回路首次冷凝，然后与所述第二冷却剂进行热交换以被第二次冷凝，并且所述第二冷却剂与所述第一冷却剂进行热交换以被蒸发。
3.根据权利要求1所述的热泵交互操作热水供给装置，还包括：
第一热交换器，布置在所述第一冷却剂循环回路上，其中，在房间加热运行期间，通过允许所述第一冷却剂与流经所述使用水循环回路的使用水进行热交换，所述第一热交换器首次冷凝所述第一冷却剂；以及
第二热交换器，布置在所述第二冷却剂循环回路上，其中，在房间加热运行期间，通过允许所述第二冷却剂与流经所述使用水循环回路的使用水进行热交换，所述第二热交换器首次冷凝所述第二冷却剂；其中，根据所述使用水的目标水温，所述使用水循环回路允许所述使用水通过所述第一热交换器和所述第二热交换器或者所述第一热交换器或所述第二热交换器中的任一个与所述第一冷却剂和所述第二冷却剂或者所述第一冷却剂或所述第二冷却剂中的任一个进行热交换。
4.根据权利要求3所述的热泵交互操作热水供给装置，其中，所述使用水的目标水温包括第一预设水温范围和第二预设水温范围，其中，假设所述第一预设水温范围低于所述第二预设水温范围，当所述使用水的目标水温在所述第一预设水温范围内时，只运行所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路中的所述第一冷却剂循环回路，使得所述使用水只与所述第一热交换器的所述第一冷却剂进行热交换。
5.根据权利要求3所述的热泵交互操作热水供给装置，其中，所述使用水的目标水温包括第一预设水温范围和第二预设水温范围，其中，假设所述第一预设水温范围低于所述第二预设水温范围，当所述使用水的目标水温在所述第二预设水温范围内时，只运行所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路中的所述第二冷却剂循环回路，使得所述使用水只与所述第二热交换器的所述第二冷却剂进行热交换，或者所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路两者都运行，使得所述使用水与所述第一热交换器的所述第一冷却剂进行热交换，然后与所述第二热交换器的所述第二冷却剂进行热交换。
6.根据权利要求3所述的热泵交互操作热水供给装置，其中，所述使用水的目标水温包括第一预设水温范围和第二预设水温范围，其中，假设所述第一预设水温范围高于所述第二预设水温范围，当所述使用水的目标水温在所述第一预设水温范围内时，只运行所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路中的所述第一冷却剂循环回路，使得所述使用水只与所述第一热交换器的所述第一冷却剂进行热交换。
7.根据权利要求3所述的热泵交互操作热水供给装置，其中，所述使用水的目标水温包括第一预设水温范围和第二预设水温范围，其中，假设所述第一预设水温范围高于所述第二预设水温范围，当所述使用水的目标水温在所述第二预设水温范围内时，只运行所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路中的所述第二冷却剂循环回路，使得所述使用水只与所述第二热交换器的所述第二冷却剂进行热交换，或者所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路两者都运行，使得所述使用水与所述第一热交换器的所述第一冷却剂进行热交换，然后与所述第二热交换器的所述第二冷却剂进行热交换。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的热泵交互操作热水供给装置，还包括：
第一压缩机，压缩所述第一冷却剂并使所述第一冷却剂循环；以及
第二压缩机，压缩所述第二冷却剂并使所述第二冷却剂循环；其中，设置第一预设外部空气温度范围或所述第一预设水温范围，使得当所述第一压缩机和所述第二压缩机在相同的水温和相同的外部空气温度下运行时，所述第一压缩机显示出更高的运行性能。
9.根据权利要求8所述的热泵交互操作热水供给装置，其中，只运行所述第一压缩机，使得在房间冷却运行期间或者在除霜运行期间，只运行所述第一冷却剂循环回路和所述第二冷却剂循环回路中的所述第一冷却剂循环回路。
10.根据权利要求3至7中任一项所述的热泵交互操作热水供给装置，其中，所述使用水循环回路包括配置为使得所述使用水穿过所述第一热交换器的第一使用水回路、配置为使得所述使用水穿过所述第二热交换器的第二使用水回路、以及在所述第一使用水回路和所述第二使用水回路中打开和关闭所述使用水的流动的阀。
11.根据权利要求10所述的热泵交互操作热水供给装置，其中，在房间加热模式运行期间，当所述第一冷却剂循环回路运行时，所述阀打开所述第一使用水回路，而当所述第二冷却剂循环回路运行时，所述阀只打开所述第二使用水回路或者打开所述第一使用水回路和所述第二使用水回路这两者。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106352581A (zh) * 2016-10-27 2017-01-25 天津商业大学 排气冷却热回收载热融霜的复叠制冷系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013050036A1 (en) * 2011-10-07 2013-04-11 Danfoss A/S Method of coordinating operation of compressors
KR102039543B1 (ko) * 2019-02-18 2019-11-15 주식회사 마노아 빙축 및 난방 및 고온수 일체형 히트 펌프 시스템 및 이를 이용한 방법
CN111550943A (zh) * 2020-04-26 2020-08-18 珠海格力电器股份有限公司 一种二次节流双冷凝制冷系统、空调器和控制方法
CN114576696B (zh) * 2020-11-30 2024-01-16 艾欧史密斯(中国)热水器有限公司 供暖温度控制方法及其供暖设备、系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1780476A1 (en) * 2004-07-01 2007-05-02 Daikin Industries, Ltd. Hot-water supply device
KR20080097511A (ko) * 2007-05-02 2008-11-06 오원길 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기
CN101464056A (zh) * 2009-01-09 2009-06-24 广州恒星冷冻机械制造有限公司 一种复叠式空气源高温热泵热水机组
CN101871690A (zh) * 2010-06-24 2010-10-27 东南大学 单双级水源热泵热水机耦合装置及方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4391104A (en) * 1982-01-15 1983-07-05 The Trane Company Cascade heat pump for heating water and for cooling or heating a comfort zone
JPS6252376A (ja) * 1985-08-29 1987-03-07 シャープ株式会社 ヒ−トポンプ給湯装置
JPH0652139B2 (ja) 1986-05-15 1994-07-06 三菱重工業株式会社 ヒ−トポンプ装置
JPH01212862A (ja) * 1988-02-19 1989-08-25 Fujitsu General Ltd 給湯システム
JPH04254156A (ja) * 1990-12-27 1992-09-09 Kansai Electric Power Co Inc:The ヒートポンプ式給湯装置
CN100535542C (zh) * 2002-02-12 2009-09-02 松下电器产业株式会社 热泵式热水供应装置
JP5197576B2 (ja) * 2007-03-27 2013-05-15 三菱電機株式会社 ヒートポンプ装置
JP5711448B2 (ja) * 2009-02-24 2015-04-30 ダイキン工業株式会社 ヒートポンプシステム
KR101175516B1 (ko) * 2010-05-28 2012-08-23 엘지전자 주식회사 히트펌프 연동 급탕장치
KR20120136854A (ko) * 2011-06-10 2012-12-20 삼성전자주식회사 급수장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1780476A1 (en) * 2004-07-01 2007-05-02 Daikin Industries, Ltd. Hot-water supply device
KR20080097511A (ko) * 2007-05-02 2008-11-06 오원길 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기
CN101464056A (zh) * 2009-01-09 2009-06-24 广州恒星冷冻机械制造有限公司 一种复叠式空气源高温热泵热水机组
CN101871690A (zh) * 2010-06-24 2010-10-27 东南大学 单双级水源热泵热水机耦合装置及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106352581A (zh) * 2016-10-27 2017-01-25 天津商业大学 排气冷却热回收载热融霜的复叠制冷系统

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Publication number Publication date
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