CN102853691A - 一种热补偿转移换热器和包含该换热器的热泵热水机 - Google Patents

Abstract

一种热补偿转移换热器和包含该换热器的热泵热水机，涉及一种利用热泵的流体加热器及其配件，包括壳体、换热管、工质入口、工质出口、进水口和出水口，热补偿转移换热器是半容积式换热器，低频紊流换热管是由外管和内管组成的套筒管，内管为麻花状螺旋管，其内外表面均带有凹凸螺旋扭转的峰谷结构，外管的内壁贴近内管外壁的凸起螺旋，形成具有螺旋状工质通道的盘绕管结构；同时具备管壳结构、套筒管结构和盘绕管结构。通过增加热补偿转移换热器，利用电磁阀对工质循环管路进行工作模式切换，提高热泵热水器的制热量和运行性能，避免因液态工质进入压缩机造成液击，或者因工质循环量过低造成压缩机润滑不足的事故，改善机组的运行安全性和稳定性。

Description

一种热补偿转移换热器和包含该换热器的热泵热水机

技术领域

本发明涉及一种利用热泵的流体加热器及其配件，尤其涉及一种热补偿转移换热器和包含该换热器的热泵热水机。

背景技术

空气源热泵机组除了具有环保、节能的特点外，还有系统简单、初始投资低、维护方便、调节灵活等特点，因此已经得到了大面积的推广应用。中国实用新型专利“一种低温补气空气源热泵热水器”（中国实用新型专利号：ZL201120113835.X，授权公告号：CN201983513U）公开了一种低温补气空气源热泵热水器，包括水箱、套管换热器、所述套管换热器一侧通过管道连接有压缩机，所述套管换热器另一侧通过管道依次连接有高压储液器和干燥过滤器，其特征在于：所述干燥过滤器通过管道连接有经济器，所述经济器与干燥过滤器相对一侧通过管道并联连接有第一电磁阀和第二电磁阀，所述第二电磁阀通过管道连接有第二膨胀阀。该实用新型中提供一种能够在外界超低温环境、水箱内高水温的恶劣工况下，保证进入第二膨胀阀之前的制冷剂充分冷凝为液体，而非汽液混合物，从而使第二膨胀阀稳定工作，提高蒸发压力，保障系统稳定运行，保障机组的寿命。但是，空气源热泵热水机在冬季运行时，因为环境空气温度低，换果效果差，导致蒸发压力低、吸气温度低，机组的制热量低、能效低；而夏季高温运行时，因为蒸发效果好，导致压缩机排气温度和排气压力高，吸气压力也易超过压缩机吸气阀片的设计压力，压缩机的寿命受到很大影响。中国实用新型专利“宽域气候智能适应型空气源热泵热水机”（中国实用新型专利号：ZL200920075446.5，授权公告号：CN201637104U）公开了一种宽域气候智能适应型空气源热泵热水机，即在系统中增加一个换热器，所述的换热器的输入端与两个并联的第一电磁阀和第二电磁阀相连，换热器的输出端与两个并联的第三电磁阀和第四电磁阀相连，所述的热泵热水机的翅片蒸发器与第五电磁阀相接，第五电磁阀的两端分别与第一电磁阀和第三电磁阀相连,所述的热泵热水机的水冷冷凝器的一端与第六电磁阀相连，第六电磁阀的两端分别与第二电磁阀和第四电磁阀相连。利用电磁阀对制冷剂管路进行夏季和冬季运行模式切换。该实用新型虽然公开了增加一个换热器提高了机组冬季和夏季的性能的技术方案，但是并未解决不同工况下不同热力学状态的工质之间的热能高效转移换热的技术问题。

发明内容

本发明的目的是要提供一种热补偿转移换热器，用于空气源热泵热水机，解决热泵机组在冬季因蒸发压力过低导致能效降低，夏季因温度过高容易造成超压影响压缩机寿命的技术问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种热补偿转移换热器，用于热泵热水机系统，包括壳体、换热管、工质入口、工质出口、进水口和出水口，所述的工质入口和工质出口连接到热泵热水机的工质循环回路，所述的进水口和出水口连接到热泵热水机的热媒水回路，其特征在于：

所述的热补偿转移换热器是半容积式换热器，所述的换热管盘绕为螺旋状，置于所述壳体内部的下半部，形成管壳式的半容积式换热结构；

所述的换热管本身采用由外管和内管组成的套筒管，内管和外管之间留有工质通道，内管的内部为热媒水通道；

所述外管的两端分别连接到所述的工质入口和工质出口；

所述内管的一端连接到通往壳体外部的进水口，内管的另一端为置于壳体内部靠近底部的开口端；内管的内部为热媒水通道，热媒水通道通过所述的开口端连通壳体内部的贮水腔；所述的贮水腔连通设置在靠近壳体顶部并通往壳体外部出水口。

本发明提供的热补偿转移换热器的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的换热管为低频紊流换热管，所述的低频紊流换热管是由外管和内管组成的套筒管，所述的内管为麻花状螺旋管，所述麻花状螺旋管的内外表面均带有凹凸螺旋扭转的峰谷结构，所述外管的内壁贴近内管外壁的凸起螺旋，形成具有螺旋状工质通道的盘绕管结构；所述的热补偿转移换热器同时具备管壳结构、套筒管结构和盘绕管结构。

本发明提供的热补偿转移换热器的一种改进的技术方案，其特征在于所述的热补偿转移换热器采用热利用平衡处理结构，所述的热补偿转移换热器还包括内筒和汽液分离器；所述的内筒置于壳体内的上半部，壳体的上半部和内筒之间形成的空间，构成热利用平衡处理结构的主换热腔；所述的换热管盘绕为螺旋状，置于所述的主换热腔内；所述的汽液分离器包括汽分筒体、汽分入口和汽分出口，置于壳体内的下半部；所述汽分筒体的外周与所述壳体的下半部之间形成的空间，构成热利用平衡处理结构的副换热腔；所述的换热管的内部为热媒水通道，换热管的两端分别通过所述的进水口和出水口，连接到热媒水循环回路；所述主换热腔的上部连接通到置于壳体外部的工质入口，所述主换热腔的下部通过工质通道孔与副换热腔连通，所述副换热腔底部连通到置于壳体外部的工质出口。

本发明提供的热补偿转移换热器的进一步改进的技术方案，其特征在于所述汽分筒体的外周设有螺旋翅片，所述壳体的内壁贴近汽分筒体外周的螺旋翅片，形成具有盘绕管结构的副换热腔。

本发明的另一个目的是要提供一种包含上述热补偿转移换热器的空气源热泵热水机，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种包含热补偿转移换热器的热泵热水机，包括工质循环回路和热水循环回路；所述的工质循环回路包括压缩机、四通阀、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和汽液分离器，所述的热水循环回路包括主循环水泵和保温水箱，其特征在于：

所述的热泵热水器还包括上述热补偿转移换热器，以及单向阀、辅循环水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一三通阀和第二三通阀；所述的第一电磁阀串联在从冷凝器至膨胀阀之间的高压管路中，所述的第二电磁阀串联在从蒸发器至汽液分离器之间的低压管路中；

所述热补偿转移换热器的工质入口通过所述的第一三通阀，可选择地连通第一电磁阀或第二电磁阀的入口侧；所述热补偿转移换热器的工质出口通过所述的第二三通阀，可选择地连通第一电磁阀或第二电磁阀的出口侧；

所述的热补偿转移换热器设有热媒水循环回路，所述的热媒水循环回路从保温水箱开始，经由辅循环水泵和单向阀连接到热补偿转移换热器的进水口，再通过热补偿转移换热器的出水口回到保温水箱；所述热补偿转移换热器的进水口，通过第三电磁阀连接到外部冷水进水管路。

本发明所述的包含热补偿转移换热器的热泵热水机的一种优选的技术方案，其特征在于所述的热补偿转移换热器采用热利用平衡处理结构，从工质入口进入热补偿转移换热器的高温工质，经过主换热腔与换热管中的热媒水换热后，通过所述的副换热腔，与经汽分入口进入汽液分离器的低温工质进行再次换热，一方面，使经由汽分出口进入压缩机的工质升温充分汽化，以保证进入压缩机的工质为过热气体，防止液态工质进入压缩机造成液击故障，另一方面，使经由工质出口进入蒸发器的工质进一步降温，以提高蒸发器从空气源中吸收热能的效率。

本发明所述的包含热补偿转移换热器的热泵热水机的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的汽液分离器置于热补偿转移换热器的壳体内，构成所述热利用平衡处理结构的一部分。

本发明所述的包含热补偿转移换热器的热泵热水机的一种改进的技术方案，所述的热泵热水机设置夏季运行模式、春秋季运行模式和冬季运行模式，其特征在于：

夏季运行模式：

当进入夏季运行模式时，所述的热泵热水机接收到开机信号后，开启主循环水泵、第二电磁阀和第三电磁阀，同时，关闭第一电磁阀和辅循环水泵；

第一三通阀选择连通到第一电磁阀的入口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质入口连通到冷凝器的出口，第二三通阀选择连通到第一电磁阀的出口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质出口连通到膨胀阀的入口；

夏季运行模式下的工质循环回路为：压缩机－＞四通阀－＞冷凝器－＞第一三通阀－＞热补偿转移换热器－＞第二三通阀－＞膨胀阀－＞蒸发器－＞第二电磁阀－＞四通阀－＞汽液分离器－＞压缩机；

冷凝器出口的高温高压的工质，通过热补偿转移换热器，与通过第三电磁阀进入的冷水进行热交换降温，从而保证进入膨胀阀之前的制冷剂完全为液态，不会出现气堵故障，同时，所述的热补偿转移换热器还作为小型储液器用于调节冷凝侧的工质循环量，以保证合适的工质循环量；

b）春秋季运行模式：

当进入春秋季运行模式时，所述的热泵热水机接收到开机信号后，开启主循环水泵、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，同时，关闭辅循环水泵；

第一三通阀选择连通到第一电磁阀的入口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质入口连通到冷凝器的出口，第二三通阀选择连通到第一电磁阀的出口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质出口连通到膨胀阀的入口；

春秋季运行模式下的工质循环回路包括主循环回路和辅助支路，所述的主循环回路为：压缩机－＞四通阀－＞冷凝器－＞第一电磁阀－＞膨胀阀－＞蒸发器－＞第二电磁阀－＞四通阀－＞汽液分离器－＞压缩机；

所述的辅助支路并联在第一电磁阀的两端，起始于冷凝器的出口，终止于膨胀阀的入口：冷凝器的出口－＞第一三通阀－＞热补偿转移换热器－＞第二三通阀－＞膨胀阀的入口；

冷凝器出口的高温高压的工质的一部分，通过辅助支路中的热补偿转移换热器与通过第三电磁阀进入的冷水进行热交换降温，同时，所述的热补偿转移换热器还作为小型储液器用于调节冷凝侧的工质循环量，以保证合适的工质循环量；

c）冬季运行模式：

当进入冬季运行模式时，所述的热泵热水机接收到开机信号后，开启主循环水泵、辅循环水泵和第一电磁阀，同时，关闭第二电磁阀和第三电磁阀；

第一三通阀选择连通到第二电磁阀的入口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质入口连通到蒸发器的出口，第二三通阀选择连通到第二电磁阀的出口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质出口经由四通阀连通到汽液分离器的入口；

冬季运行模式下的工质循环回路为：压缩机－＞四通阀－＞冷凝器－＞第一电磁阀－＞膨胀阀－＞蒸发器－＞第一三通阀－＞热补偿转移换热器－＞第二三通阀－＞四通阀－＞汽液分离器－＞压缩机；

所述的辅循环水泵把保温水箱中的热水送入热补偿转移换热器的热媒水循环回路，蒸发器出口的工质，通过热补偿转移换热器从热媒水吸热升温，从而保证机组从空气中吸热的效率，并且提高压缩机回油性能，同时，所述的热补偿转移换热器还作为小型储液器用于储存部分未蒸发的液态工质，防止液态工质进入压缩机造成液击故障，并保证合适的工质循环量。

本发明的有益效果是：

1、本发明的热补偿转移换热器和包含该换热器的热泵热水机，通过在系统中增加一个热补偿转移换热器，并利用电磁阀对工质循环管路进行不同季节的工作模式切换，提高热泵热水器的制热量和运行性能，可以避免因液态工质进入压缩机造成液击，或者因工质循环量过低造成压缩机润滑不足而损坏的事故，从而保障机组的寿命，改善机组的运行安全性和稳定性。

2、本发明使用的热补偿转移换热器采用半容积技术，可以使热媒水在壳体内部停留延长换热时间，从而提高出水温度和热交换效果。

3、本发明使用的热补偿转移换热器采用低频紊流换热技术，使管程与壳程同时处于螺旋管流动运动，促进了湍流程度，提高了传热效率，使总传热系数较常规换热器高40%。

4、本发明使用的热补偿转移换热器采用低频紊流换热技术，使介质流经螺旋管流动时，在管内外产生明显扰动，同时在介质作用下可产生低频率微动，具有较强的自洁作用，不易结垢；同时，换热管的波峰与波谷的结构设计还使其具有热应力自动补偿功能。

附图说明

图1是本发明的热补偿转移换热器的结构示意图，

图2是本发明的热补偿转移换热器的结构的俯视结构C－C剖视图，

图3是本发明的热补偿转移换热器的低频紊流换热管的局部放大图，

图4是本发明的热补偿转移换热器的换热管的立体结构示意图，

图5是采用热利用平衡处理结构的热补偿转移换热器的结构示意图，

图6是热利用平衡处理结构的副换热腔的局部放大图，

图7是本发明的包含热补偿转移换热器的热泵热水机系统原理图。

以上图中的各部件的标号：1-压缩机，2-四通阀，3-冷凝器，4-热补偿转移换热器，5-膨胀阀，6-蒸发器，7-汽液分离器，8-第一电磁阀，9-第二电磁阀，10-第一三通阀，11-第二三通阀12-主循环水泵，13-保温水箱，14-单向阀，15-辅循环水泵，16-第三电磁阀，401-工质入口，402-工质出口，403-主换热腔，404-工质通道孔，405-副换热腔，406-工质通道，411-进水口，412-出水口，413-开口端，414-贮水腔，415-热媒水通道，41-壳体，42-换热管，421-外管，422-内管，43-内筒，701-汽分入口，702-汽分出口，71-汽分筒体，711-螺旋翅片，703-过滤网。

具体实施方式

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。

本发明的热补偿转移换热器如图1所示，包括壳体41、换热管42、工质入口401、工质出口402、进水口411和出水口412，所述的工质入口401和工质出口402连接到热泵热水机的工质循环回路，所述的进水口411和出水口412连接到热泵热水机的热媒水回路，参见图7所示的包含热补偿转移换热器4的热泵热水机。

在图1所示的实施例中，热补偿转移换热器4是半容积式换热器，换热管42盘绕为螺旋状（参见图4），置于壳体41内部的下半部，形成管壳式的半容积式换热结构。

换热管42本身采用由外管421和内管422组成的套筒管，内管422和外管421之间留有工质通道406，内管422的内部为热媒水通道415，参见图3。

外管421的两端分别连接到工质入口401和工质出口402，参见图1和图4。

内管422的一端连接到通往壳体41外部的进水口411，内管422的另一端为置于壳体41内部靠近底部的开口端413；内管422的内部为热媒水通道415，热媒水通道415通过所述的开口端413连通壳体41内部的贮水腔414；贮水腔414连通设置在靠近壳体41顶部并通往壳体外部出水口412，参见图1和图2。

根据图1至图4所示的本发明提供的热补偿转移换热器的实施例，换热管42为低频紊流换热管，如图3中的局部放大图所示，低频紊流换热管由外管421和内管422组成的套筒管，内管422为麻花状螺旋管，麻花状螺旋管的内外表面均带有凹凸螺旋扭转的峰谷结构，外管421的内壁贴近内管422外壁的凸起螺旋，形成具有螺旋状的工质通道406的类似盘绕管的结构，因此，本发明的热补偿转移换热器同时具备管壳结构、套筒管结构和盘绕管结构。

本发明提供的热补偿转移换热器的另一个实施例如图5所示，热补偿转移换热器4采用热利用平衡处理结构，热补偿转移换热器4还包括内筒43和汽液分离器7；内筒43置于壳体41内部的上半部，壳体41的上半部和内筒43之间形成的空间，构成热利用平衡处理结构的主换热腔403；换热管42盘绕为螺旋状，置于主换热腔403内；汽液分离器7包括汽分筒体71、汽分入口701和汽分出口702，置于壳体41内的下半部；汽分筒体71的外周与壳体41的下半部之间形成的空间，构成热利用平衡处理结构的副换热腔405。在该实施例中，换热管42的内部为热媒水通道415，换热管42的两端分别通过进水口411和出水口412，连接到热泵热水机的热媒水循环回路；主换热腔403的上部连接通到置于壳体41外部的工质入口401，主换热腔403的下部通过工质通道孔404与副换热腔405连通，副换热腔405底部连通到置于壳体41外部的工质出口402。

在图5和图6所示的本发明提供的热补偿转移换热器的实施例中，汽分筒体71的外周设有螺旋翅片711，壳体41的内壁贴近汽分筒体71外周的螺旋翅片711，形成具有类似盘绕管结构的副换热腔405。

在本实施例中，从冷凝器3出来的高压工质进入到热利用平衡处理结构的管壳式换热器内，冷水走管程，工质走壳程，工质和冷水进行热交换，部分冷凝热释放到冷水，实现工质的再冷，保证了进膨胀阀5之前的工质处于过冷状态；而冷水获取工质中的热量变成热水流出，和冷水热交换过的工质通过工质通道孔流到热利用平衡处理结构的汽液分离器7的副换热腔405内，工质沿着汽分筒体71外周的螺旋翅片711流动，并且与蒸发器6排出、通过汽分入口701进入到汽液分离器7内部的低温工质再次进行热交换，使汽液分离器7内部的低温工质再热，焓值增加，保证进压缩机的工质成为过热气体，从而防止压缩机发生液击现象。

图7所示为本发明的一种包含上述热补偿转移换热器的空气源热泵热水机的实施例，包括工质循环回路和热水循环回路；所述的工质循环回路包括压缩机1、四通阀2、冷凝器3、膨胀阀5、蒸发器6和汽液分离器7，所述的热水循环回路包括主循环水泵12和保温水箱13，还包括本发明的热补偿转移换热器4，以及单向阀14、辅循环水泵15、第一电磁阀8、第二电磁阀9、第三电磁阀16、第一三通阀10和第二三通阀11；第一电磁阀8串联在从冷凝器3至膨胀阀5之间的高压管路中，第二电磁阀9串联在从蒸发器6至汽液分离器7之间的低压管路中；

热补偿转移换热器4的工质入口401通过第一三通阀10，可选择地连通第一电磁阀8或第二电磁阀9的入口侧；热补偿转移换热器4的工质出口402通过第二三通阀11，可选择地连通第一电磁阀8或第二电磁阀9的出口侧；

热补偿转移换热器4设有热媒水循环回路，所述的热媒水循环回路从保温水箱13开始，经由辅循环水泵15和单向阀14连接到热补偿转移换热器4的进水口411，再通过热补偿转移换热器4的出水口412回到保温水箱13；热补偿转移换热器4的进水口411，通过第三电磁阀16连接到外部冷水进水管路。

在该采用图5所示的热利用平衡处理结构的实施例中，图7所示的汽液分离器7实际上是置于热补偿转移换热器4的壳体41内，构成图5所示的热利用平衡处理结构的一部分。

根据本发明所述的包含热补偿转移换热器的热泵热水机的另一个实施例，热补偿转移换热器4采用图5所示的热利用平衡处理结构，从工质入口401进入热补偿转移换热器4的高温工质，经过主换热腔403与换热管42中的热媒水换热后，通过副换热腔405，与经汽分入口701进入汽液分离器7的低温工质进行再次换热，一方面，使经由汽分出口702进入压缩机1的工质升温充分汽化，以保证进入压缩机1的工质为过热气体，防止液态工质进入压缩机1造成液击故障，另一方面，使经由工质出口402进入蒸发器6的工质进一步降温，以提高蒸发器6从空气源中吸收热能的效率。

根据图7所示的本发明所述的包含热补偿转移换热器的热泵热水机的实施例，所述的热泵热水机设置夏季运行模式、春秋季运行模式和冬季运行模式，其特征在于：

夏季运行模式：

当进入夏季运行模式时，所述的热泵热水机接收到开机信号后，开启主循环水泵12、第二电磁阀9和第三电磁阀16，同时，关闭第一电磁阀8和辅循环水泵15；

第一三通阀10选择连通到第一电磁阀8的入口侧，也就是令热补偿转移换热器4的工质入口401连通到冷凝器3的出口，第二三通阀11选择连通到第一电磁阀8的出口侧，也就是令热补偿转移换热器4的工质出口402连通到膨胀阀5的入口；

夏季运行模式下的工质循环回路为：压缩机1-＞四通阀2-＞冷凝器3-＞第一三通阀10－＞热补偿转移换热器4－＞第二三通阀11－＞膨胀阀5－＞蒸发器6－＞第二电磁阀9－＞四通阀2－＞汽液分离器7－＞压缩机1；

冷凝器出口的高温高压的工质，通过热补偿转移换热器4，与通过第三电磁阀16进入的冷水进行热交换降温，从而保证进膨胀阀5前的制冷剂完全为液态，不会出现气堵故障，同时，所述的热补偿转移换热器4还作为小型储液器用于调节冷凝侧的工质循环量，以保证合适的工质循环量。

夏季运行模式的工作过程为：压缩机1排出的高温高压制冷剂到四通阀2后，到冷凝器3进行冷凝，出来的液态制冷剂经过第一三通阀10，到热补偿转移换热器4，此时高温高压的制冷剂和冷水进行热交换后，通过第二三通阀11，到膨胀阀5进行节流，再到蒸发器6从空气中吸收热量后，经过第二电磁阀9回到四通阀2，再通过汽液分离器7回到压缩机1，进行往复循环。

b）春秋季运行模式：

当进入春秋季运行模式时，所述的热泵热水机接收到开机信号后，开启主循环水泵12、第一电磁阀8、第二电磁阀9和第三电磁阀16，同时，关闭辅循环水泵15；

第一三通阀10选择连通到第一电磁阀8的入口侧，也就是令热补偿转移换热器4的工质入口401连通到冷凝器3的出口，第二三通阀11选择连通到第一电磁阀8的出口侧，也就是令热补偿转移换热器4的工质出口402连通到膨胀阀5的入口；

春秋季运行模式下的工质循环回路包括主循环回路和辅助支路，所述的主循环回路为：压缩机1－＞四通阀2－＞冷凝器－＞第一电磁阀8－＞膨胀阀5－＞蒸发器6－＞第二电磁阀9－＞四通阀2－＞汽液分离器7－＞压缩机1；

所述的辅助支路并联在第一电磁阀8的两端，起始于冷凝器3的出口，终止于膨胀阀5的入口：冷凝器3的出口－＞第一三通阀10－＞热补偿转移换热器4－＞第二三通阀11－＞膨胀阀5的入口；

冷凝器3出口的高温高压的工质的一部分，通过辅助支路中的热补偿转移换热器4与通过第三电磁阀16进入的冷水进行热交换降温，同时，所述的热补偿转移换热器4还作为小型储液器用于调节冷凝侧的工质循环量，以保证合适的工质循环量。

春秋季运行模式的工作过程为：压缩机1排出的高温高压制冷剂到四通阀2后，到冷凝器3进行冷凝，出来的液态制冷剂分成两路，一路经过第二电磁阀8，另一路经过第一三通阀10，到热补偿转移换热器4，通过第二三通阀11，两路制冷剂汇集到膨胀阀5进行节流，再到蒸发器6从空气中吸收热量后，经过第二电磁阀9回到四通阀2，再通过汽液分离器7回到压缩机1，进行往复循环。

c）冬季运行模式：

当进入冬季运行模式时，所述的热泵热水机接收到开机信号后，开启主循环水泵12、辅循环水泵15和第一电磁阀8，同时，关闭第二电磁阀9和第三电磁阀16；

第一三通阀10选择连通到第二电磁阀9的入口侧，也就是令热补偿转移换热器4的工质入口401连通到蒸发器6的出口，第二三通阀11选择连通到第二电磁阀9的出口侧，也就是令热补偿转移换热器4的工质出口402经由四通阀2连通到汽液分离器7的入口；

冬季运行模式下的工质循环回路为：压缩机1－＞四通阀2－＞冷凝器3－＞第一电磁阀8－＞膨胀阀5－＞蒸发器6－＞第一三通阀10－＞热补偿转移换热器4－＞第二三通阀11－＞四通阀2－＞汽液分离器7－＞压缩机1；

辅循环水泵15把保温水箱13中的热水送入热补偿转移换热器4的热媒水循环回路，蒸发器6出口的工质，通过热补偿转移换热器4从热媒水吸热升温，从而保证机组从空气中吸热的效率，并且提高压缩机回油性能，同时，所述的热补偿转移换热器4还作为小型储液器用于储存部分未蒸发的液态工质，防止液态工质进入压缩机造成液击故障，并保证合适的工质循环量。

冬季运行模式的工作过程为：压缩机1排出的高温高压制冷剂到四通阀2后，到冷凝器3进行冷凝，出来的液态制冷剂经过第一电磁阀8，到膨胀阀5进行节流，再到蒸发器6从空气中吸收热量后，经过第一三通阀10，到热补偿转移换热器4，通过第二三通阀11，回到四通阀2，再通过汽液分离器7回到压缩机1，进行往复循环。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种热补偿转移换热器，用于热泵热水机系统，包括壳体、换热管、工质入口、工质出口、进水口和出水口，所述的工质入口和工质出口连接到热泵热水机的工质循环回路，所述的进水口和出水口连接到热泵热水机的热媒水回路，其特征在于：

所述的热补偿转移换热器是半容积式换热器，所述的换热管盘绕为螺旋状，置于所述壳体内部的下半部，形成管壳式的半容积式换热结构；

所述的换热管本身采用由外管和内管组成的套筒管，内管和外管之间留有工质通道，内管的内部为热媒水通道；

所述外管的两端分别连接到所述的工质入口和工质出口；

所述内管的一端连接到通往壳体外部的进水口，内管的另一端为置于壳体内部靠近底部的开口端；内管的内部为热媒水通道，热媒水通道通过所述的开口端连通壳体内部的贮水腔；所述的贮水腔连通设置在靠近壳体顶部并通往壳体外部出水口。

2.根据权利要求1所述的热补偿转移换热器，其特征在于所述的换热管为低频紊流换热管，所述的低频紊流换热管是由外管和内管组成的套筒管，所述的内管为麻花状螺旋管，所述麻花状螺旋管的内外表面均带有凹凸螺旋扭转的峰谷结构，所述外管的内壁贴近内管外壁的凸起螺旋，形成具有螺旋状工质通道的盘绕管结构；所述的热补偿转移换热器同时具备管壳结构、套筒管结构和盘绕管结构。

3.根据权利要求1或2所述的热补偿转移换热器，其特征在于所述的热补偿转移换热器采用热利用平衡处理结构，所述的热补偿转移换热器还包括内筒和汽液分离器；所述的内筒置于壳体内的上半部，壳体的上半部和内筒之间形成的空间，构成热利用平衡处理结构的主换热腔；所述的换热管盘绕为螺旋状，置于所述的主换热腔内；所述的汽液分离器包括汽分筒体、汽分入口和汽分出口，置于壳体内的下半部；所述汽分筒体的外周与所述壳体的下半部之间形成的空间，构成热利用平衡处理结构的副换热腔；所述的换热管的内部为热媒水通道，换热管的两端分别通过所述的进水口和出水口，连接到热媒水循环回路；所述主换热腔的上部连接通到置于壳体外部的工质入口，所述主换热腔的下部通过工质通道孔与副换热腔连通，所述副换热腔底部连通到置于壳体外部的工质出口。

4.根据权利要求3所述的热补偿转移换热器，其特征在于所述汽分筒体的外周设有螺旋翅片，所述壳体的内壁贴近汽分筒体外周的螺旋翅片，形成具有盘绕管结构的副换热腔。

5.一种包含热补偿转移换热器的热泵热水机，包括工质循环回路和热水循环回路；所述的工质循环回路包括压缩机、四通阀、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和汽液分离器，所述的热水循环回路包括主循环水泵和保温水箱，其特征在于：

所述的热泵热水器还包括权利要求1至4之任一权利要求所述的热补偿转移换热器，以及单向阀、辅循环水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一三通阀和第二三通阀；所述的第一电磁阀串联在从冷凝器至膨胀阀之间的高压管路中，所述的第二电磁阀串联在从蒸发器至汽液分离器之间的低压管路中；

所述热补偿转移换热器的工质入口通过所述的第一三通阀，可选择地连通第一电磁阀或第二电磁阀的入口侧；所述热补偿转移换热器的工质出口通过所述的第二三通阀，可选择地连通第一电磁阀或第二电磁阀的出口侧；

所述的热补偿转移换热器设有热媒水循环回路，所述的热媒水循环回路从保温水箱开始，经由辅循环水泵和单向阀连接到热补偿转移换热器的进水口，再通过热补偿转移换热器的出水口回到保温水箱；所述热补偿转移换热器的进水口，通过第三电磁阀连接到外部冷水进水管路。

6.根据权利要求5所述的包含热补偿转移换热器的热泵热水机，其特征在于所述的热补偿转移换热器采用热利用平衡处理结构，从工质入口进入热补偿转移换热器的高温工质，经过主换热腔与换热管中的热媒水换热后，通过所述的副换热腔，与经汽分入口进入汽液分离器的低温工质进行再次换热，一方面，使经由汽分出口进入压缩机的工质升温充分汽化，以保证进入压缩机的工质为过热气体，防止液态工质进入压缩机造成液击故障，另一方面，使经由工质出口进入蒸发器的工质进一步降温，以提高蒸发器从空气源中吸收热能的效率。

7.根据权利要求5所述的包含热补偿转移换热器的热泵热水机，其特征在于所述的汽液分离器置于热补偿转移换热器的壳体内，构成所述热利用平衡处理结构的一部分。

8.根据权利要求5、6或7所述的包含热补偿转移换热器的热泵热水机，所述的热泵热水机设置夏季运行模式、春秋季运行模式和冬季运行模式，其特征在于：

a）夏季运行模式：当进入夏季运行模式时，所述的热泵热水机接收到开机信号后，开启主循环水泵、第二电磁阀和第三电磁阀，同时，关闭第一电磁阀和辅循环水泵；第一三通阀选择连通到第一电磁阀的入口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质入口连通到冷凝器的出口，第二三通阀选择连通到第一电磁阀的出口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质出口连通到膨胀阀的入口；

夏季运行模式下的工质循环回路为：压缩机－＞四通阀－＞冷凝器－＞第一三通阀－＞热补偿转移换热器－＞第二三通阀－＞膨胀阀－＞蒸发器－＞第二电磁阀－＞四通阀－＞汽液分离器－＞压缩机；

冷凝器出口的高温高压的工质，通过热补偿转移换热器，与通过第三电磁阀进入的冷水进行热交换降温，从而保证进入膨胀阀之前的制冷剂完全为液态，不会出现气堵故障，同时，所述的热补偿转移换热器还作为小型储液器用于调节冷凝侧的工质循环量，以保证合适的工质循环量；

b）春秋季运行模式：当进入春秋季运行模式时，所述的热泵热水机接收到开机信号后，开启主循环水泵、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，同时，关闭辅循环水泵；

第一三通阀选择连通到第一电磁阀的入口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质入口连通到冷凝器的出口，第二三通阀选择连通到第一电磁阀的出口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质出口连通到膨胀阀的入口；

春秋季运行模式下的工质循环回路包括主循环回路和辅助支路，所述的主循环回路为：压缩机－＞四通阀－＞冷凝器－＞第一电磁阀－＞膨胀阀－＞蒸发器－＞第二电磁阀－＞四通阀－＞汽液分离器－＞压缩机；

所述的辅助支路并联在第一电磁阀的两端，起始于冷凝器的出口，终止于膨胀阀的入口：冷凝器的出口－＞第一三通阀－＞热补偿转移换热器－＞第二三通阀－＞膨胀阀的入口；

冷凝器出口的高温高压的工质的一部分，通过辅助支路中的热补偿转移换热器与通过第三电磁阀进入的冷水进行热交换降温，同时，所述的热补偿转移换热器还作为小型储液器用于调节冷凝侧的工质循环量，以保证合适的工质循环量；

c）冬季运行模式：当进入冬季运行模式时，所述的热泵热水机接收到开机信号后，开启主循环水泵、辅循环水泵和第一电磁阀，同时，关闭第二电磁阀和第三电磁阀；第一三通阀选择连通到第二电磁阀的入口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质入口连通到蒸发器的出口，第二三通阀选择连通到第二电磁阀的出口侧，也就是令热补偿转移换热器的工质出口经由四通阀连通到汽液分离器的入口；

冬季运行模式下的工质循环回路为：压缩机－＞四通阀－＞冷凝器－＞第一电磁阀－＞膨胀阀－＞蒸发器－＞第一三通阀－＞热补偿转移换热器－＞第二三通阀－＞四通阀－＞汽液分离器－＞压缩机；

所述的辅循环水泵把保温水箱中的热水送入热补偿转移换热器的热媒水循环回路，蒸发器出口的工质，通过热补偿转移换热器从热媒水吸热升温，从而保证机组从空气中吸热的效率，并且提高压缩机回油性能，同时，所述的热补偿转移换热器还作为小型储液器用于储存部分未蒸发的液态工质，防止液态工质进入压缩机造成液击故障，并保证合适的工质循环量。

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