CN105605772A - 一种热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种热泵热水器，主要解决现有的阶梯加热的热泵热水器成本较高的问题。其包括蒸发器、压缩机以及并联连接的多路冷凝支路，其特征在于：所述并联连接的多路冷凝支路与蒸发器、压缩机组成制冷剂循环回路；其中每路所述冷凝支路包括串联连接的冷凝器和节流组件；所述压缩机用于向每路冷凝支路中的冷凝器供应压缩后的制冷剂；还包括多个水换热器，每个所述冷凝器分别与其中的一个水换热器进行热交换，所述多个水换热器通过水管串联连接。本发明的热水器多路冷凝支路共用一个蒸发器，成本低，结构简单，制热效率高。

Description

一种热泵热水器

技术领域

本发明涉及热水器领域，具体涉及一种热泵热水器。

背景技术

现有的空气源热泵热水器采用的是蒸汽压缩式制冷循环原理，利用高温冷凝侧放出的热量来加热热水,热泵系统中通常只有一个压缩机，对应地，也只能形成一个冷凝温度。这种单冷凝温度加热热水的方式用于直热式热泵热水器时，缺点尤为明显。国标GB/T23137-2008中规定一次加热式(即直热式)热泵热水器名义工况为：进水温度为15℃，出水温度为55℃，环境温度为20℃。为了使出水温度维持在55℃以上，热泵热水器中的冷凝温度必须保持在55℃以上。也就是说，即使加热15℃进水也要使用55℃以上的冷凝温度。这种大温差传热引起了很大的不可逆差，从而导致系统的能效极低。

此外公告号为JP2012-189238的日本专利公开了另一种技术方案。它使用两套热泵系统依次给进水加热。温度较低的进水(如15℃)首先流过一套单级压缩热泵系统，单级系统中冷凝温度较低(如45℃)，在水温较低时使用较低冷凝温度来给热水加热可以具有较高的能效。进水从单级系统流出后，水温上升至一定程度(如40℃)，接着再经过一套双级压缩热泵系统，使用较高的冷凝温度(如60℃)进一步将出水温度提高至要求的温度(如55℃)。该专利中使用的是R32制冷剂，第二级加热热水时使用的是带经济器的双级压缩系统，这种做法有利于提高机组的性能及降低排气温度。

对于一般的单冷凝温度型直热式空气源热泵热水器，由于其冷凝温度一定要比出水温度高，具有能效低的缺点。在对于上述的日本专利，其使用了两套系统，利用双冷凝温度对热水进行阶梯加热，提高了制热水的能效,但由于其使用的是两套独立的热泵系统，导致成本较高，占用空间较大，且效率偏低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种热泵热水器，能够以较低的成本实现阶梯加热。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种热泵热水器，包括蒸发器、压缩机以及并联连接的多路冷凝支路，所述并联连接的多路冷凝支路与蒸发器、压缩机组成制冷剂循环回路；其中每路所述冷凝支路包括串联连接的冷凝器和节流组件；所述压缩机用于向每路冷凝支路中的冷凝器供应压缩后的制冷剂；还包括多个水换热器，每个所述冷凝器分别与其中的一个水换热器进行热交换，所述多个水换热器通过水管串联连接。

优选的，在前述的热泵热水器中，所述压缩机为多个，分别设于每路冷凝支路中。

优选的，在前述的热泵热水器中，所述压缩机为单体多缸并联压缩机，其包括多个并联的排气口，每个排气口与一路冷凝支路相连接。

优选的，在前述的热泵热水器中，所述多路冷凝支路包括第一冷凝支路和第二冷凝支路；其中所述第一冷凝支路包括串联连接的第一冷凝器和第一节流组件；所述第二冷凝支路包括依次串联的双级压缩机、冷凝器、第二节流组件、闪蒸器和第三节流组件，所述闪蒸器的补气出口和所述双级压缩机的补气进口相连接；所述多个水换热器包括分别与所述第一冷凝器和第二冷凝器换热的第一水换热器和第二水换热器，所述第一水换热器和第二水换热器串联连接。

优选的，在前述的热泵热水器中，所述节流组件为电子膨胀阀。

优选的，在前述的热泵热水器中，所述水换热器为套管换热器或板式换热器。

优选的，在前述的热泵热水器中，所述蒸发器采用翅片管换热器。

优选的，在前述的热泵热水器中，所述压缩机为定频压缩机或变频压缩机。

优选的，在前述的热泵热水器中，所述蒸发器为一个。

本发明的有益效果是：

1.本申请方案中，通过多路冷凝支路对水进行阶梯加热的同时，多路冷凝支路共用一个蒸发器，降低了成本。

2.本申请方案结构简单，效率高。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明的热泵热水器的实施方式一的结构图。

图2是本发明的热泵热水器的实施方式二的结构图。

图3是本发明的热泵热水器的实施方式三的结构图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

实施方式一

实施方式一涉及一种热泵热水器，其结构具体如图1中所示，其包括蒸发器11、第一压缩机12，第一水制冷剂热交换器13、第一节流组件14、第二压缩机17，第二水制冷剂热交换器16、第二节流组件15。其中第一水制冷剂热交换器13包括第一冷凝器和与第一冷凝器进行热交换的第一水换热器，第二水制冷剂热交换器16包括第二冷凝器和与第二冷凝器进行热交换的第二水换热器(图中未示出)。第一压缩机12的排气端与第一冷凝器、第一节流组件14的第一端串联连接组成第一冷凝支路，第二压缩机17的排气端与第二冷凝器、第二节流组件15的第一端串联连接组成第二冷凝支路，第二压缩机17的进气端与第一压缩机12的进气端并联后连接蒸发器11的第一端，第一节流组件14的第二端和第二节流组件15的第二端并联后连接蒸发器11的第二端。并联的第一冷凝支路和第二冷凝支路与蒸发器组成制冷剂回路。第一水换热器第一端接进水管A，第二端通过水管连接第二水换热器，第二水换热器的第二端连接出水管B。

热水器运行时，第一压缩机12，第二压缩机17同时开启。制冷剂在蒸发器11蒸发后分离成两路，第一路依次经过第一压缩机12，第一冷凝器，第一节流组件14；第二路经过第二压缩机17，第二冷凝器，第二节流组件15；两路制冷剂经过节流组件节流后混合，并同时回到蒸发器11中蒸发吸热，制冷剂完成一个制热水循环。

在水路侧，低温水首先进入第一水换热器、在第一水换热器中换热变成中温水，中温水接着流入第二水换热器，在第二水换热器中继续换热，将中温水进一步加热至高温热水。

两路制冷剂分别在第一冷凝器、第二冷凝器中冷凝，由于两个冷凝器的进水温度不同，在第一水换热器中形成低冷凝温度，在第二水换热器中形成了高冷凝温度。系统分别使用一高一低两个冷凝温度给热水加热，这种阶梯加热的方式避免了大温差传热带来不可逆损失，提高了经济性能。

实施方式二

实施方式二涉及一种热泵热水器，其结构具体如图2中所示，其包括第一压缩机22，第一水制冷剂热交换器23、第一节流组件24、蒸发器21、第二压缩机27，第二水制冷剂热交换器26、第二节流组件25，还包括闪蒸器28和第三节流组件29。其中第一水制冷剂热交换器23包括第一冷凝器和与第一冷凝器进行热交换的第一水换热器(图中未示出)，第二水制冷剂热交换器26包括第二冷凝器和与第二冷凝器进行热交换的第二水换热器。第一压缩机22的排气端与第一冷凝器、第一节流组件24的第一端串联连接组成第一冷凝支路，第二压缩机27的排气端与第二冷凝器、第二节流组件25、闪蒸器28、第三节流组件29的第一端串联连接组成第二冷凝支路，实施方式二中的第二压缩机27采用双级压缩机，闪蒸器28的补气出口与第二压缩机27的补气进口相连通；第一压缩机22的进气端与第二压缩机27的进气端并联后连接蒸发器21的第一端，第三节流组件29的第二端和第一节流组件24的第二端并联后连接蒸发器21的第二端。并联的第一冷凝支路和第二冷凝支路与蒸发器21组成制冷剂回路。第一水换热器第一端接进水管A，第二端通过水管连接第二水换热器，第二水换热器的第二端连接出水管B。

该实施方式二中，第一冷凝支路中制冷剂循环方式与实施方式一中的第一冷凝支路相同；第二冷凝支路中的制冷剂经第二节流组件25节流后，一部分制冷剂在闪蒸器28中蒸发闪发成气体，进入第二压缩机27的补气口，另一部分经第三节流组件29继续节流至蒸发器21中吸热蒸发，再进入第一压缩机22和第二压缩机27的低压级吸气口。

第二冷凝支路使用双级压缩补气系统，能够在室外环境温度较低、冷凝温度较高时仍提供较大的制冷剂循环流量，降低压缩机排气温度，有效提升系统的性能。

实施方式三

实施方式三涉及一种热泵热水器，其结构具体如图3中所示，其包括单体多缸并联压缩机31，压缩机31中的多个气缸共用一个吸气口而有多个排气口；还包括第一水制冷剂热交换器321、第二水制冷剂热交换器322、第三水制冷剂热交换器323，每个水制冷剂热交换器均包括冷凝器和与冷凝器进行热交换的水换热器。优选的，如图3中所示，压缩机31具有第一气缸311，第二气缸312和第三气缸313，第一气缸311，第二气缸312和第三气缸313的出气口分别连接三条冷凝支路。第一冷凝支路中，第一气缸311的出气口、第一冷凝器321、第一节流组件331的第一端依次连接；第二冷凝支路中，第二气缸312的出气口、第二冷凝器322、第一节流组件332的第一端依次连接；第三冷凝支路中，第三气缸313的出气口、第三冷凝器323、第三节流组件333的第一端依次连接；第一节流组件331、第二节流组件332、第二节流组件333的第二端并联后连接蒸发器34的第一端，蒸发器34的第二端与单体多缸并联压缩机31的吸气口相连接。第一水换热器第一端接进水管A，第二端通过水管依次连接第二水换热器和第三水换热器，第三水换热器的第二端连接出水管B。

实施方式三中，单体多缸并联压缩机31的每路排气口出来的制冷剂均流向各自的冷凝器，低温热水依次流过各个水换热器进行换热，形成了不同的冷凝温度。沿热水流动方向，冷凝温度与待加热热水的温差ΔT基本保持不变，避免了大温差传热带来的不经济性。

在前述的三个实施方式中，多路冷凝支路共用一个蒸发器，在实现阶梯加热，能更好的适应低温环境的同时，系统结构简单，成本低，运行效率高。

优选的，上述实施方式中的压缩机可以是定频也可以是变频，制热水出口水温可以通过调节水流量及压缩机的频率进行调节。

优选的，上述实施方式中使用的节流组件均为电子膨胀阀，可以随工况自动调节，使系统始终工作在最佳状态下。

优选的，上述实施方式中的水换热器使用套管换热器或板式换热器，内部热水以强制对流方式流过。

优选的，上述实施方式中的蒸发器为翅片管换热器。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，示例实施例被提供，以使本公开是全面的，并将其范围充分传达给本领域技术人员。很多特定细节(例如特定部件、设备和方法的示例)被给出以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白，不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同的形式被实施，并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。

当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如，“之间”与“直接在之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

Claims (9)

1.一种热泵热水器，包括蒸发器、压缩机以及并联连接的多路冷凝支路，其特征在于：所述并联连接的多路冷凝支路与蒸发器、压缩机组成制冷剂循环回路；其中每路所述冷凝支路包括串联连接的冷凝器和节流组件；所述压缩机用于向每路冷凝支路中的冷凝器供应压缩后的制冷剂；还包括多个水换热器，每个所述冷凝器分别与其中的一个水换热器进行热交换，所述多个水换热器通过水管串联连接。

2.如权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于：所述压缩机为多个，分别设于每路冷凝支路中。

3.如权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于：所述压缩机为单体多缸并联压缩机，其包括多个并联的排气口，每个排气口与一路冷凝支路相连接。

4.如权利要求2所述的热泵热水器，其特征在于：所述多路冷凝支路包括第一冷凝支路和第二冷凝支路；其中所述第一冷凝支路包括串联连接的第一冷凝器和第一节流组件；所述第二冷凝支路包括依次串联的双级压缩机、冷凝器、第二节流组件、闪蒸器和第三节流组件，所述闪蒸器的补气出口和所述双级压缩机的补气进口相连接；所述多个水换热器包括分别与所述第一冷凝器和第二冷凝器换热的第一水换热器和第二水换热器，所述第一水换热器和第二水换热器串联连接。

5.如权利要求1-4中任一项所述的热泵热水器，其特征在于：所述节流组件为电子膨胀阀。

6.如权利要求1-4中任一项所述的热泵热水器，其特征在于：所述水换热器为套管换热器或板式换热器。

7.如权利要求1-4中任一项中所述的热泵热水器，其特征在于：所述蒸发器采用翅片管换热器。

8.如权利要求1-4中任一项中所述的热泵热水器，其特征在于：所述压缩机为定频压缩机或变频压缩机。

9.如权利要求1-4中任一项中所述的热泵热水器，其特征在于：所述蒸发器为一个。