CN104034031B - 热泵热水机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵热水机。所述热泵热水机包括：依次连接的压缩机、冷凝器和蒸发器；水箱，具有出水口和进水口；水泵，连接在水箱的出水口和热水出水管之间；第一阀门，连接在冷水进水管和冷凝器的水侧入口之间；第二阀门，连接在水箱的进水口和管网循环水管之间；第三阀门，一端连接于第一阀门和冷凝器的水侧入口之间，另一端连接于水泵下游的热水出水管；冷凝器的水侧出口与水箱的进水口通过水管连通。本发明的热泵热水机只需要一个水泵就能实现循环加热、管网回水以及供应热水等多个功能，从而降低材料成本和安装成本。另外，本发明的热泵热水机还包括化霜流路，其可以避免除霜过程中有冷水进入水箱的情况发生，保证水箱温度恒定。

Description

热泵热水机

技术领域

本发明涉及热泵设备领域，尤其涉及一种热泵热水机。

背景技术

循环加热式和静态加热式空气源热泵热水机需要被加热的水多次进出热泵才能达到设定温度，而对于一次加热式(直热式)热泵热水机，冷水流过热水机一次就达到设定终止温度。因此，相比循环加热式和静态加热式空气源热泵热水机，一次加热式(直热式)热泵热水机不会在用户用水过程中发生大的水温变化，可以保证用户用水舒适性。现有的热泵热水机主要用于商用场合，还需要实现管网回水功能，因此需要三个独立的水泵，即水箱水循环加热水泵、管网回水泵及热水供水泵。因此，现有的热泵热水机的结构较为复杂，并且水泵等材料成本及安装成本均较高。

因此，本领域需要一种结构简单、成本较低且同时能够实现水箱水循环加热、管网水回水加热以及热水供水等多个功能的热泵热水机。

现有热泵热水机在除霜时多数是从冷凝器吸热，从而会降低冷凝器内水的温度，将会导致有冷水进入热水储水箱，导致水箱温度降低，影响使用。

因此，本领域需要一种除霜时不向热水储水箱进冷水的热泵热水机，保证水箱温度不降低，提高用户使用舒适度。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提供一种结构简单、成本较低且同时能够实现水箱水循环加热、管网水回水加热以及热水供水等多个功能的热泵热水机。此外，本热泵热水机由于特殊的化霜流路设计，可以保证化霜时无冷水进入水箱，保证水箱温度恒定。

为实现上述目的，本发明提出一种热泵热水机，所述热泵热水机包括：

依次连接的压缩机、冷凝器和蒸发器，构成一个热泵循环；

水箱，具有出水口和进水口；

水泵，连接在所述水箱的出水口和热水出水管之间；

第一阀门，连接在冷水进水管和所述冷凝器的水侧入口之间；

第二阀门，连接在所述水箱的进水口和管网循环水管之间；

第三阀门，一端连接于所述第一阀门和所述冷凝器的水侧入口之间，另一端连接于所述水泵下游的所述热水出水管；

所述冷凝器的水侧出口与所述水箱的进水口通过水管连通。

通过上述结构，本发明的热泵热水机只需要一个水泵就能实现循环加热、管网回水以及供应热水等多个功能，从而降低材料成本和安装成本。

在一个优选实施例中，所述热泵热水机还包括化霜流路，所述化霜流路设置为与所述冷凝器并联，用于为所述蒸发器除霜。采用热气旁通除霜，在机组化霜时冷媒不经过冷凝器，从而保证在化霜时不会降低进入水箱的水温。在一个更优选的实施例中，冷媒单向阀设置在所述冷凝器和所述蒸发器之间，所述化霜流路包括依次连接的化霜电磁阀、化霜节流部件、化霜支路，所述化霜电磁阀的另一端连接于所述冷媒单向阀和所述蒸发器之间的连接管，所述化霜支路的另一端与所述压缩机的回气管相连接。

在一个优选实施例中，所述第一阀门为单向电磁阀，所述第二阀门为电磁阀，所述第三阀门为电动球阀。

在一个优选实施例中，还包括控制器，所述控制器连接至所述水泵、所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门，并被配置为调整所述水泵、所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门的开启和关闭。便于实现自动控制。

在一个优选实施例中，所述热泵热水机还包括设置于所述水箱中的水位开关。这样可以检测水箱中的水位，但低于设定水位时所述热泵热水机可以自动进入直热产水模式。

在一个优选实施例中，所述热泵热水机还包括设置于所述水箱中的水箱温度传感器，用于检测所述水箱中的水温。当水箱中的水温低于循环设定温度时所述热泵热水机可以自动进入循环保温模式。

在一个优选实施例中，所述热泵热水机还包括设置于管网循环水管中的温度传感器，用于检测所述管网循环水管中的水温。当管网循环水管中的水温低于回水设定温度时所述热泵热水机可以自动进入管网回水模式。

在一个优选实施例中，所述水箱为开式水箱。所述开式水箱与大气连通，内部是常压，具有结构简单、成本低廉的优点。

附图说明

本发明的优点和特征通过如下的参照附图描述的实施例会变得显而易见，在附图中：

图1示出了本发明的一具体实施例的热泵热水机的示意图。

附图标记列表：

100：热泵热水机；

1：压缩机； 2：四通阀； 3：冷凝器； 3a：冷凝器的水侧入口；

3b：冷凝器的水侧出口； 4：节流部件； 5：冷媒单向阀；

6：化霜电磁阀； 7：化霜节流部件；8：蒸发器； 9：化霜支路；

10：水箱； 10a：出水口； 10b：进水口

11：水位开关； 12：水箱温度传感器；

13：冷水进水管； 14：进水压力开关； 15：进水单向电磁阀

16：走水电子膨胀阀； 17：水泵； 18：水流开关； 19：出水单向阀；

20：出水压力开关； 21：热水出水管； 22：循环加热电动球阀；

23：管网循环电磁阀； 24：管网循环水管。

具体实施方式

本领域技术人员应理解，以下对本发明的实施例的具体描述仅仅为了充分公开本发明，而不应理解为限制本发明的范围；本发明的范围由权利要求书限定。

本发明的热泵热水机包括：依次连接的压缩机、冷凝器和蒸发器，构成一个热泵循环；水箱，具有出水口和进水口；水泵，连接在所述水箱的出水口和热水出水管之间；第一阀门，连接在冷水进水管和所述冷凝器的水侧入口之间；第二阀门，连接在所述水箱的进水口和管网循环水管之间；第三阀门，一端连接于所述第一阀门和所述冷凝器的水侧入口之间，另一端连接于所述水泵下游的所述热水出水管；所述冷凝器的水侧出口与所述水箱的进水口通过水管连通。

通过上述结构，本发明的热泵热水机只需要一个水泵就能实现循环加热、管网回水以及供应热水等多个功能，从而降低材料成本和安装成本。

图1示出了本发明的一具体实施例的热泵热水机的示意图。热泵热水机100包括热泵和水箱10。所述热泵具有依次连接的压缩机1、四通阀2、冷凝器3、节流部件4和蒸发器8。水箱10具有保温功能，包括出水口10a和进水口10b。优选地，水箱10可以为开式水箱，与大气连通，内部是常压。而循环加热式和静态加热式热泵热水机使用的承压式水箱。相比承压式水箱，开式水箱具有结构简单、成本低廉等优点。进水压力开关14、进水单向电磁阀15和走水电子膨胀阀16依次连接在冷水进水管13和冷凝器3的水侧入口3a。例如，冷水进水管13可以连接至自来水龙头，在自来水的供水压力下，将冷水供应至冷凝器3。冷凝器3的水侧出口3b与水箱10的进水口10b液体连通,用于将被加热的水供应至水箱10。这样可以实现热泵热水机100的直热产水功能，下面会进行详细描述。水泵17、水流开关18、出水单向阀19和出水压力开关20依次连接在出水口10a和热水出水管21之间。使用水泵17可以实现供应热水功能，下面会进行详细描述。管网循环电磁阀23连接在水箱进水口10b与管网循环水管24之间。使用水泵17可以实现管网回水功能，下面会进行详细描述。循环加热电动球阀22的一端连接于走水电子膨胀阀16和冷凝器3的水侧入口3a之间的连接管，另一端连接于水流开关18和出水单向阀19之间的连接管。使用水泵17可以实现循环加热功能，下面会进行详细描述。

在一优选实施例中，热泵热水机100还可以包括化霜流路，所述化霜流路设置为与冷凝器3并联，用于为蒸发器8除霜。冷媒单向阀5可以设置在冷凝器3和蒸发器8之间。所述化霜流路可以包括依次连接的化霜电磁阀6、化霜节流部件7、化霜支路9，化霜电磁阀9的另一端连接于冷媒单向阀5和蒸发器8之间的连接管，化霜支路9的另一端与压缩机1的回气管相连接。这样可以采用热气旁通除霜实现热泵的除霜功能，下面会进行详细描述。在热泵除霜时冷媒不经过冷凝器，从而保证在化霜时不会降低进入水箱的水温。应理解，也可以采用其他除霜方式，例如逆循环除霜。采用逆循环除霜时，通过四通阀2的动作，热泵从制热运行模式切换到制冷运行模式。压缩机排出的高温高压气体进入蒸发器，湿气表面温度升高，将霜层融化除掉。然而，这种除霜方式在除霜时冷凝器作为蒸发器，表面温度会降低，当恢复制热后，较长一段时间不会出热水。

在其它优选实施例中，热泵热水机100还可以包括设置于水箱10中的水位开关11。这样可以检测水箱10中的水位，但低于设定水位时热泵热水机100可以自动进入直热产水模式。

在其它优选实施例中，热泵热水机100还可以包括设置于水箱10中的水箱温度传感器12。这样可以检测水箱温度，当水箱温度低于循环设定温度时热泵热水机100可以自动进入循环保温模式。在管网循环水管24中还可以设有管网温度传感器(未示出)。这样可以检测管网温度，当管网温度低于回水设定温度时热泵热水机100可以自动进入管网回水模式。

热泵热水机100还包括控制器(未示出)。该控制器通常会包括一个或多个处理器，以及存储有所述处理器执行的例行程序的存储器。所述处理器可以是任意合适类型，包括微处理器、现场可编程门阵列、专用和通用计算机的处理器等等。类似地，所述存储器可包括随机存储器、闪存、只读存储器，或任何其他合适类型。尽管未示出，但所述控制器还包括用于接收(例如水位开关11、水箱温度传感器12、管网温度传感器、进水压力开关14、水流开关18、出水压力开关20等)感测信号的输入/输出电路，以及用于为阀系(化霜电磁阀6、进水单向电磁阀15、循环加热电动球阀22、管网循环电磁阀23等)、电机(压缩机1、水泵17)等等输出控制信号的接口电路，或者所述电路与用于接收感测信号的输入/输出电路，以及用于为阀系、电机等等输出控制信号的接口电路相关联。当然，所述控制器还可以电连接至压缩机1的电动机，控制其开停。

下面将详细描述本发明的热泵热水机100的工作原理。热泵热水机100具有直热产水、循环保温、供应热水、管网回水、热泵除霜等多种工作模式。

1.直热产水模式

当水箱10中的水位开关11检测到水位低于设定水位一定位置(例如下一格时，此模式下热泵开启，进水压力开关14、进水单向电磁阀15开启，冷水从冷水进水管13在自来水的压力下进入冷凝器3进行加热(例如40～60℃)后，从水箱10的进水口10b进入水箱10。直到水位开关11检测到水位达到预定水位(例如第四格)时，停止直热产水。

2.循环保温模式

当水箱10中的水箱温度传感器12检测到水箱温度低于循环设定温度(例如30～48℃)时，则开启循环保温模式。此模式下热泵开启，进水单向电磁阀15、管网循环电磁阀23均闭合，循环加热电动球阀22开启，水泵17开启，此时水箱10中的水从出水口10a通过水泵17经水流开关18、循环加热电动球阀22从冷凝器3的水侧入口3a进入冷凝器3被加热(例如温升为5℃左右)，经冷凝器3的水侧出口3b，从进水口10b进入水箱10。直到水箱温度达到设定温度，停止热泵。

3.供应热水模式

当用户打开用水末端时，出水压力开关20检测到热水出水管21中的压力下降，此时水泵17开启，进水单向电磁阀15、循环加热电动球阀22、管网循环电磁阀23均闭合，水箱10中的热水从出水口10a流出，这样就可以实现供应热水功能。当所有用水末端关闭，出水压力开关20检测到热水出水管21中的压力增大，达到一定值时，水泵17停止，从而停止供应热水。

4.管网回水模式

当管网中的水温低于回水温度下限(例如40～48℃)时，循环加热电动球阀22闭合、管网循环电磁阀23开启、水泵17开启，热水被供应至管网中，凉水管网循环电磁阀23从水箱10的进水口10b进入水箱10。当管网中的水温高于回水温度上限(例如45～50℃)时，管网循环电磁阀23闭合、水泵17闭合，停止管网回水。

5.热泵除霜模式

当热泵进入除霜模式时，化霜电磁阀6开启。压缩机1排出的高温高压气体经过四通阀2进入蒸发器8，经化霜电磁阀6、化霜节流部件7、化霜支路9，回到压缩机1的回气管(见图1中虚线箭头指示的路线)。在除霜模式下，化霜流路与冷凝器3并联，由于冷媒单向阀5的存在，从蒸发器8出来的冷媒不会进入冷凝器3。图1中的实现箭头指示的是热泵进入制热模式时的冷媒循环。在制热模式下，化霜流路与蒸发器8并联，但是由于此时化霜电磁阀6关闭，从冷凝器3出来的冷媒不会进入化霜流路。

以上描述了本发明的具体实施例。在本发明的范围内，可以对上述实施例进行各种改进、修改。例如，可以采用多种方式组合本发明的特征。

Claims (9)

1.一种热泵热水机，其特征在于，包括：

依次连接的压缩机、冷凝器和蒸发器，构成一个热泵循环；

水箱，具有出水口和进水口；

水泵，通过管路连接在所述水箱的出水口和热水出水管之间；

第一阀门，连接在冷水进水管和所述冷凝器的水侧入口之间；

第二阀门，连接在所述水箱的进水口和管网循环水管之间；

第三阀门，一端连接于所述第一阀门和所述冷凝器的水侧入口之间，另一端连接于所述水泵下游的所述热水出水管；

所述冷凝器的水侧出口与所述水箱的进水口通过水管连通。

2.根据权利要求1所述的热泵热水机，其特征在于，所述热泵热水机还包括化霜流路，所述化霜流路设置为与所述冷凝器并联，用于为所述蒸发器除霜。

3.根据权利要求2所述的热泵热水机，其特征在于，冷媒单向阀设置在所述冷凝器和所述蒸发器之间，所述化霜流路包括依次连接的化霜电磁阀、化霜节流部件、化霜支路，所述化霜电磁阀的另一端连接于所述冷媒单向阀和所述蒸发器之间的连接管，所述化霜支路的另一端与所述压缩机的回气管相连接。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的热泵热水机，其特征在于，所述第一阀门为单向电磁阀，所述第二阀门为电磁阀，所述第三阀门为电动球阀。

5.根据权利要求4所述的热泵热水机，其特征在于，还包括控制器，所述控制器连接至所述水泵、所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门，并被配置为调整所述水泵、所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门的开启和关闭。

6.根据权利要求4所述的热泵热水机，其特征在于，还包括设置于所述水箱中的水位开关。

7.根据权利要求4所述的热泵热水机，其特征在于，还包括设置于所述水箱中的温度传感器，用于检测所述水箱中的水温。

8.根据权利要求4所述的热泵热水机，其特征在于，还包括设置于管网循环水管中的温度传感器，用于检测所述管网循环水管中的水温。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的热泵热水机，其特征在于，所述水箱为开式水箱。