CN106196720B - 加热泵热水供给装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种加热泵热水供给装置及其控制方法，本发明的实施例的加热泵热水供给装置，其包括：第一制冷剂循环系统，循环有第一制冷剂，并包括第一压缩机、室外热交换机及第一膨胀装置；第二制冷剂循环系统，循环有第二制冷剂，并包括第二压缩机及第二膨胀装置；水制冷剂热交换机，其中被所述第一压缩机压缩后的第一制冷剂及被所述第二压缩机压缩后的第二制冷剂流入于所述水制冷剂热交换机；入水流路，其结合于所述水制冷剂热交换机的一侧，并且供给水流入于所述入水流路；以及出水流路，其结合于所述水制冷剂热交换机的另一侧，并用以排出在所述水制冷剂热交换机中进行热交换后的水。

Description

加热泵热水供给装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种加热泵热水供给装置及其控制方法。
背景技术
一般来说，将加热泵热水供给装置理解为是利用加热泵执行热水供给，以供给高温的出水或进行室内地板制热的装置。上述加热泵能够对制冷剂的压缩、冷凝、膨胀及蒸发的冷冻循环进行驱动。
另外，可在外气温度相对较低时，较多地利用上述加热泵热水供给装置。并且，根据外气温度的范围，所需的出水温度将会不同。
作为一例，在冬天等外气温度很低的季节，用户可能会要求较高的出水温度，而春天或秋天等外气温度相对较高的季节，用户可能会要求较低的出水温度。即，根据外气温度，加热泵热水供给装置所要承担的负载会发生变化。
但是，根据现有技术的加热泵热水供给装置，由于与外气温度无关地始终以相同的冷冻循环进行运转，因而加热泵热水供给装置的运转效率降低。
关于加热泵热水供给装置的在先文献如下。
1.申请号(申请日)：韩国专利申请号KR 10-2010-0010583(2010年2月4日)
2.发明名称：加热泵热水供给装置
发明内容
本发明为了解决如上所述的问题而提出，本发明的目的在于提供一种改善了运转效率的加热泵热水供给装置及其控制方法。
本发明的实施例的加热泵热水供给装置，其包括：第一制冷剂循环系统，循环有第一制冷剂，并包括第一压缩机、室外热交换机及第一膨胀装置；第二制冷剂循环系统，循环有第二制冷剂，并包括第二压缩机及第二膨胀装置；水制冷剂热交换机，其中被所述第一压缩机压缩后的第一制冷剂及被所述第二压缩机压缩后的第二制冷剂流入于所述水制冷剂热交换机；入水流路，其结合于所述水制冷剂热交换机的一侧，并且供给水流入于所述入水流路；以及出水流路，其结合于所述水制冷剂热交换机的另一侧，并用以排出在所述水制冷剂热交换机中进行热交换后的水。
并且，所述水制冷剂热交换机包括：第一流入部，其用以引导所述第一制冷剂流入；以及第一流出部，其用以排出在所述水制冷剂热交换机中进行热交换后的第一制冷剂。
并且，所述水制冷剂热交换机还包括：第二流入部，其用以引导被所述第二压缩机压缩后的第二制冷剂流入；以及第二流出部，其用以使通过所述第二流入部流入的第二制冷剂进行热交换后被排出。
并且，本发明的加热泵热水供给装置还包括引导管，所述引导管用以使从所述第二流出部排出的制冷剂再次流入到所述水制冷剂热交换机。
并且，所述第二膨胀装置设置于所述引导管。
并且，所述水制冷剂热交换机还包括：第三流入部，其连接于所述引导管，并且所述第二制冷剂流入于所述第三流入部；以及第三流出部，其用以使通过所述第三流入部流入的第二制冷剂进行热交换后被排出。
并且，所述水制冷剂热交换机还包括：第四流入部，其连接于所述入水流路，并用以引导所述供给水流入；以及第四流出部，其连接于所述出水流路，并用以使通过所述第四流入部流入的水进行热交换后被排出。
并且，本发明的加热泵热水供给装置还包括旁通管，所述旁通管从所述引导管分支而成，并向所述室外热交换机侧延伸。
并且，本发明的加热泵热水供给装置还包括旁通阀，所述旁通阀设置于所述旁通管，并用以使所述引导管中流动的第二制冷剂选择性地向所述室外热交换机侧流动。
并且，本发明的加热泵热水供给装置还包括用以检测外气温度的外气温度检测部，基于所述外气温度检测部所检测出的外气温度是否高于设定温度，来决定进行所述第一制冷剂循环系统的单独运转或第一、第二制冷剂循环系统的同时运转。
并且，所述第一制冷剂循环系统的运转压力范围比所述第二制冷剂循环系统的运转压力范围更低。
并且，所述第一制冷剂包含R410a，所述第二制冷剂包含R134a。
根据本发明的另一方面的加热泵热水供给装置的控制方法，所述加热泵热水供给装置包括设有第一压缩机的第一制冷剂循环系统及设有第二压缩机的第二制冷剂循环系统，所述控制方法包括：开启加热泵热水供给装置，并输入设定出水温度的骤，以及识别外气温度是否在设定温度以上的步骤；当所述外气温度在设定温度以上时，仅驱动所述第一压缩机，当所述外气温度小于设定温度时，同时驱动所述第一压缩机和所述第二压缩机。
并且，本发明的加热泵热水供给装置的控制方法还包括在仅驱动所述第一压缩机的过程中，基于水制冷剂热交换机的出水水温和所述第一制冷剂循环系统的冷凝温度，来决定是否追加驱动所述第二压缩机的步骤。
并且，本发明的加热泵热水供给装置的控制方法还包括基于所述水制冷剂热交换机的出水水温和所设定的出水温度，来控制所述第一压缩机或第二压缩机的频率的步骤。
根据本发明的又一方面的加热泵热水供给装置，其包括：第一压缩机，其用以压缩第一制冷剂；第二压缩机，其用以压缩第二制冷剂；水制冷剂热交换机，其中被所述第一压缩机压缩后的制冷剂和被第二压缩机压缩后的制冷剂流入于所述水制冷剂热交换机，并且在所述水制冷剂热交换机中供给水和第一、第二制冷剂之间进行热交换；以及，膨胀装置，其设置于所述水制冷剂热交换机的出口侧，并用以使在所述水制冷剂热交换机中被冷凝的第二制冷剂减压，其中，所述水制冷剂热交换机还包括流入部，被所述膨胀装置减压后的第二制冷剂流入于所述流入部。
并且，所述水制冷剂热交换机的内部包括：第一冷凝流路，其中流动有所述第一制冷剂；第二冷凝流路，其中流动有被所述第二压缩机压缩后的第二制冷剂；蒸发流路，其中流动有被所述膨胀装置减压后的第二制冷剂；以及，水流路，其中流动有所述供给水。
并且，所述水制冷剂热交换机还包括：流出部，其用以排出所述第二制冷剂；以及，引导管，其从所述流出部向所述流入部延伸，并设置有所述膨胀装置。
并且，本发明的加热泵热水供给装置还包括：第一膨胀装置，其用以使在所述水制冷剂热交换机中被冷凝后的第一制冷剂减压；以及，室外热交换机，其用以使被所述第一膨胀装置减压后的制冷剂蒸发。
并且，本发明的加热泵热水供给装置还包括：旁通管，其从所述引导管分支而成并向所述室外热交换机延伸，与所述室外热交换机可接触地配置。
根据本实施例，可根据外气温度而选择性地执行加热泵热水供给装置的中温运转或高温运转，从而能够改善运转效率。
详细说，当外气温度在设定温度以上时，所要求的出水温度低且装置的运转负载不大，因此，可仅驱动第一压缩机来执行第一制冷剂和供给水的热交换(中温运转)。
与此相比，当外气温度小于设定温度时，所要求的出水温度高且装置的运转负载大，因此，可同时驱动第一、第二压缩机来执行第一、第二制冷剂和供给水的热交换(高温运转)。
并且，在中温运转时，可仅启动第一压缩机并运转循环，因此，与第一、第二压缩机均被启动的情况相比，能够更迅速地实现循环的稳定化。
并且，在高温运转时，在第二制冷剂循环系统中被冷凝的制冷剂可供给到第一制冷剂循环系统的室外热交换机，因此，能够延迟所述室外热交换机的结霜。
并且，水制冷剂热交换机中可包括板式热交换机，因此，能够改善第一、第二制冷剂和供给水之间的热交换效率。
附图说明
图1是示出本发明的实施例的加热泵热水供给装置的结构的系统图。
图2是示出本发明的实施例的水制冷剂热交换机的结构的立体图。
图3是概略示出本发明的实施例的水制冷剂热交换机的内部流路的情形的示意图。
图4是示出本发明的实施例的加热泵热水供给装置的结构的框图。
图5是示出本发明的实施例的加热泵热水供给装置的控制方法的流程图。
图6A、图6B是示出本发明的实施例的加热泵热水供给装置的中温运转及高温运转时的制冷剂的P-H线图的图表。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的具体实施例进行说明。但是，本发明的思想并不限定于所揭示的实施例，理解本发明的思想的本领域的技术人员可在相同的思想范围内容易地提示出其它实施例。
图1是示出本发明的实施例的加热泵热水供给装置的结构的系统图，图2是示出本发明的实施例的水制冷剂热交换机的结构的立体图，图3是概略示出本发明的实施例的水制冷剂热交换机的内部流路的情形的示意图。
参照图1，在本发明的实施例的加热泵热水供给装置10包括：循环有第一制冷剂的第一制冷剂循环系统及循环有第二制冷剂的第二制冷剂循环系统。
上述第一制冷剂循环系统包括：第一压缩机110，其用以压缩第一制冷剂；室外热交换机130；以及，流动切换部120，其用以将被上述压缩机压缩后的制冷剂引导到室外热交换机130或水制冷剂热交换机300。
上述第一压缩机110可包括可调节频率的变频(invertor)压缩机。
被上述第一压缩机110压缩后的制冷剂可根据上述流动切换部120的控制装置而流动到上述室外热交换机130或水制冷剂热交换机300。将上述水制冷剂热交换机300理解为是上述第一制冷剂循环系统的一结构要素。
上述第一制冷剂循环系统还包括：第一膨胀装置140，其可使在上述室外热交换机130或水制冷剂热交换机300中进行冷凝后的制冷剂膨胀；以及，第一气液分离器105，其设于上述第一压缩机110的吸入侧，并用以分离出制冷剂中的气相制冷剂。从上述第一气液分离器105中分离出的气相制冷剂可被吸入到上述第一压缩机110。
作为一例，上述第一膨胀装置140包括可调节开度的电子膨胀阀(ElectronicExpansion Valve，EEV)。
在本实施例中，为了进行热水供给而驱动加热泵循环，因此，上述第一制冷剂循环系统可被构成为，被上述第一压缩机110压缩后的制冷剂在上述水制冷剂热交换机300中被冷凝，并在上述第一膨胀装置140中进行膨胀后，在上述室外热交换机130中蒸发。在上述室外热交换机130中被蒸发的制冷剂可经由上述第一气液分离器105再次被吸入到上述第一压缩机110。
上述第二制冷剂循环系统包括：第二压缩机210，其用以压缩第二制冷剂；水制冷剂热交换机300，其用以使被上述第二压缩机210压缩后的制冷剂冷凝及蒸发；以及，第二膨胀装置245，其用以使在上述水制冷剂热交换机300中被冷凝后的制冷剂膨胀。作为一例，上述第二膨胀装置245包括可调节开度的电子膨胀阀(Electronic Expansion Valve，EEV)。
在上述第二膨胀装置245中进行膨胀后的制冷剂可再次流入到上述水制冷剂热交换机300，并与上述第一、第二制冷剂及所供给的水进行热交换。
详细说，上述第二制冷剂循环系统还包括：引导管240，其用以使从上述水制冷热交换机300排出的冷凝制冷剂再次流入到上述水制冷剂热交换机300。
上述引导管240可从上述水制冷热交换机300的第二流出部335延伸，并连接于第三流入部341。并且，上述第二膨胀装置245可设置于上述引导管240。
上述加热泵热水供给装置10还包括：入水流路410，其与上述水制冷剂热交换机300连接并用以供水；以及，出水流路420，其用以排出在上述水制冷剂热交换机300中进行热交换后的水。作为一例，通过上述入水流路410流入到上述水制冷剂热交换机300的水被上述第一制冷剂或第二制冷剂加热，并通过上述出水流路420排出。
上述加热泵热水供给装置10还包括：旁通管(bypass)250，其用以引导被冷凝的第二制冷剂供给到上述第一制冷剂循环系统的室外热交换机130侧。上述旁通管250从用以排出在上述水制冷剂热交换机300中被冷凝后的制冷剂的出口侧管向上述室外热交换机130侧延伸。
上述室外热交换机130包括：制冷剂管，其中流动有第一制冷剂；以及，热交换翅片，其结合于上述制冷剂管并用以增大热交换面积。上述旁通管250以能够与上述室外热交换机130的至少一部分的制冷剂管相接触的方式设置，作为一例，与最下端的制冷剂管相接触地设置。
由此，上述旁通管250中流动的高温的第二制冷剂向室外热交换机130提供热量，以执行延迟或防止上述室外热交换机130结霜的功能。
并且，在上述旁通管250还可设置有旁通阀255，其用以选择性地开闭上述旁通管250。作为一例，上述旁通阀255包括可实现开启/关闭控制的电磁阀(Solenoid Valve)。
当加热泵热水供给装置10执行高温运转时，即，当第一、第二制冷剂循环系统一起运转时，上述第一制冷剂循环系统的运转压力范围可比上述第二制冷剂循环系统的运转压力范围更低。作为一例，上述第一制冷剂循环系统的低压PS2低于上述第二制冷剂循环系统的低压P’S2，上述第一制冷剂循环系统的高压P’d2低于上述第二制冷剂循环系统的高压Pd2(参照图6B)。
因此，上述第一制冷剂循环系统可称为“低阶循环”，上述第二制冷剂循环系统可称为“高阶循环”。
这样的第一、第二制冷剂循环系统的运转压力的差异可能是因为第一制冷剂和第二制冷剂由相异的制冷剂所构成。作为一例，上述第一制冷剂包含R410a(一种制冷剂)，上述第二制冷剂包含R134a(一种制冷剂)。
参照图2及图3，上述水制冷剂热交换机300可包括板式热交换机(Plate heatexchanger)。
详细说，上述水制冷剂热交换机300包括：热交换机本体301；以及结合于上述热交换机本体301的多个流入部321、331、341、351及多个流出部325、335、345、355。
上述热交换机本体301包括相互隔开间隔层积的多个板310。上述板310由薄板构成，上述多个板310之间隔开的空间形成上述第一制冷剂、第二制冷剂或水流动的流路。
上述多个流入部321、331、341、351包括：上述第一制冷剂循环系统的第一制冷剂所流入(Ain)的第一流入部321；以及上述第二制冷剂循环系统的第二制冷剂所流入的第二制冷剂流入部331、341。
上述多个第二制冷剂流入部331、341包括：被上述第二压缩机210压缩后的制冷剂所流入(Bin)的第二流入部331；以及被上述第二膨胀装置240减压后的制冷剂所流入(Cin)的第三流入部341。
上述多个321、331、341、351还包括：第四流入部351，其连接于上述入水流路410，并用以引导所供给的水的流入(Din)。
上述多个流出部325、335、345、355包括：第一流出部325，其用以使通过上述第一流入部321流入的第一制冷剂进行热交换后被排出(Aout)；以及，多个第二制冷剂排出部335、345，其用以排出上述第二制冷剂。
上述多个第二制冷剂排出部335、345包括：第二流出部335，其用以使通过上述第二流入部331流入的第二制冷剂进行热交换后被排出(Bout)；以及，第三流出部345，其用以使通过上述第三流入部341流入的第二制冷剂进行热交换后被排出(Cout)。
上述多个流出部325、335、345、355还包括：第四流出部355，其连接于上述出水流路420，并用以引导在上述水制冷剂热交换机300中进行热交换后的水排出(Dout)到上述出水流路420。
上述水制冷热交换机300包括相互进行热交换的四个流路。上述四个流路可形成于相互隔开间隔的多个板310之间的空间。
详细说，上述四个流路包括：第一流路361，其从上述第一流入部321向上述第一流出部325延伸，并且其中流动有第一制冷剂。
并且，上述四个流路还包括：第二流路362，其从上述第二流入部331向上述第二流出部335延伸，并且其中流动有被上述第二压缩机210压缩后的第二制冷剂；以及，第三流路363，其从上述第三流入部341向上述第三流出部345延伸，并且其中流动有背上述第二膨胀装置240减压后的第二制冷剂。
上述四个流路还包括：第四流路364，其从上述第四流入部351向上述第四流出部355延伸，并且其中流动有水。
在上述第一流路361中流动的第一制冷剂可借由第二制冷剂及水被冷凝，因此可称为“第一冷凝流路”。并且，在上述第二流路362中流动的第二制冷剂可借由上述第一、第二制冷剂及水被冷凝，因此可称为“第二冷凝流路”。
在上述第三流路363中流动的第二制冷剂可借由上述第一、第二制冷剂及水被蒸发，因此可称为“蒸发流路”，上述第四流路364可称为“水流路”。
上述第一至第四流路361、362、363、364可分别被分支而成为多个流路或被合并。
对本实施例的加热泵热水供给装置10的作用进行说明。
首先，在第一制冷剂循环系统的情况下，被第一压缩机110压缩后的第一制冷剂可通过第一流入部321流入到上述水制冷剂热交换机300内部的第一流路361，并与上述水制冷剂热交换机300中流动的第二制冷剂及水进行热交换，即，与第二至第四流路362、363、364进行热交换而被冷凝。
上述被冷凝的第一制冷剂通过上述第一流出部325从上述水制冷剂热交换机300排出，并被上述第一膨胀装置140减压后，在上述室外热交换机130中被蒸发。并且，被蒸发的第一制冷剂再次被吸入到上述第一压缩机110。这样的循环可反复进行。
另外，在第二制冷剂循环系统的情况下，被第二压缩机210压缩后的第二制冷剂可通过第二流入部331流入到上述水制冷剂热交换机300内部的第二流路362，并与上述水制冷剂热交换机300中流动的第一、第二制冷剂及水进行热交换，即，与第一、第三、第四流路362、363、364进行热交换而被冷凝。
上述被冷凝的第二制冷剂通过上述第二流出部335从上述水制冷剂热交换机300排出，并被上述第二膨胀装置240减压后，通过上述第三流入部341再次流入到上述水制冷剂热交换机300。上述流入的第二制冷剂可流动于上述第三流路363，并与上述第一、第二、第四流路361、362、364中流动的第一、第二制冷剂及水进行热交换而被蒸发。
上述被蒸发的第二制冷剂吸入到上述第二压缩机210。这样的循环可反复进行。
另外，在外气温度在设定温度以下的情况下，上述第一制冷剂循环系统的室外热交换机130中结霜的可能性变高。因此，在此情况下将开放上述旁通阀255。作为一例，可按照设定周期来控制旁通阀255的开闭。随着上述旁通阀255被开放，从上述第二流出部335排出的第二制冷剂中的至少一部分的制冷剂可流动到上述旁通管250。
上述旁通管250可从上述引导管240分支并向上述室外热交换机130延伸。
并且，由于上述旁通管250与构成上述室外热交换机130的制冷剂管接触，上述旁通管250的热量可传递到上述室外热交换机130。由此，可延迟或防止上述室外热交换机130结霜。
另外，为了进行热水供给而供给的水通过上述入水流路410及第四流入部351流入到上述水制冷剂热交换机300。上述流入的水可与上述第一至第三流路361、362、363中流动的第一、第二制冷剂进行热交换而被加热。上述被加热的水可通过上述第四流出部355及出水流路420排出。并且，上述被排出的水作为一例储存于蓄热水槽等中。
图4是示出本发明的实施例的加热泵热水供给装置的结构的框图。
参照图4，本发明的实施例的加热泵热水供给装置10包括：外气温度检测部510，其用以检测外气温度；以及，控制部500，其基于上述外气温度检测部510所识别出的外气温度，决定执行上述第一制冷剂循环系统的单独运转(中温运转)或是执行上述第一、第二制冷剂循环系统同时运转(高温运转)。
上述加热泵热水供给装置10还包括：出水温度输入部520，其可设定所需的出水温度；以及，出水温度检测部530，其用以检测实际出水的水温。上述出水温度检测部530可设置于上述第四流出部355或出水流路420。
基于通过上述出水温度输入部520所输入的设定出水温度及上述出水温度检测部530所识别出的实际出水温度信息，上述控制部500可控制上述第一压缩机110或第二压缩机210的频率。
作为一例，当上述实际出水温度低于上述设定出水温度时，上述控制部500可增大上述第一压缩机110或第二压缩机210的频率。与之相比，当上述实际出水温度达到上述设定出水温度或其以上时，上述控制部500可保持或减小上述第一压缩机110或第二压缩机210的频率。
并且，上述加热泵热水供给装置10还包括：冷凝温度检测部540，其可检测出第一制冷剂循环系统的冷凝温度。上述冷凝温度检测部540可包括温度传感器或压力传感器。
作为一例，上述温度传感器可设置于上述第一流路361或第一流出部325侧，用以通过检测上述水制冷剂热交换机300中的第一制冷剂的温度。并且，上述压力传感器可设置于上述水制冷剂热交换机300的出口侧的管，用以检测第一制冷剂循环系统的高压。当制冷剂为液态或二相状态时，可根据压力值而决定温度值，因此，上述压力传感器所检测出的压力值可被换算为冷凝温度值。
上述控制部可基于上述冷凝温度检测部540所检测出的第一温度值和上述出水温度检测部530所检测出的实际出水的第二温度值，以判断出上述第一制冷剂循环系统的能力。
作为一例，基于上述设定出水温度和实际出水温度信息，在第一制冷剂循环系统的运转过程中，当检测出上述第一温度值比上述第二温度值大设定值以上时，则识别为是仅以上述第一制冷剂循环系统的单独运转也足以充分提升出水温度，因此，上述控制部500将不会命令上述第二制冷剂循环系统同时运转。
与之相比，当检测出上述第一温度值没能比上述第二温度值大设定值以上时，则识别为是仅以上述第一制冷剂循环系统的单独运转将无法充分提升出水温度，因此，上述控制部500将命令上述第二制冷剂循环系统同时运转。
图5是示出本发明的实施例的加热泵热水供给装置的控制方法的流程图。
参照图5，加热泵热水供给装置10被开启(ON)，并可通过出水温度输入部520输入设定出水温度。并且，可检测外气温度(步骤S11、12)。
识别上述外气温度是否在设定温度以上(步骤S13)。当上述外气温度在设定温度以上时，即，当上述外气温度形成相对较高的温度时，生成高温出水的必要性将降低，因此，上述控制部500控制上述热水供给装置10执行中温运转。
当执行上述热水供给装置10的中温运转时，会仅使第一制冷剂循环系统进行运转。详细说，上述第一压缩机110被驱动，被上述第一压缩机110压缩后的第一制冷剂流入到上述水制冷剂热交换机300的第一流入部321。
流入至上述第一流入部321的第一制冷剂流动于上述第一流路361，并与上述第四流路364中流动的水进行热交换。在此，上述水可以是通过上述入水流路410及第四流入部351所供给并流动于上述水制冷剂热交换机300的媒介。
在上述第一制冷剂和水的热交换的过程中，上述第一制冷剂被冷凝，上述水可被加热。并且，被加热的水可通过上述第四流出部355及出水流路420排出到外部。
并且，上述被冷凝的第一制冷剂通过上述第一流出部325从上述水制冷剂热交换机300排出，并被上述第一膨胀装置140减压后，在上述室外热交换机130中被蒸发。并且，上述被蒸发的第一制冷剂经由上述第一气液分离器105吸入到上述第一压缩机110。这样的第一制冷剂循环系统可反复进行(步骤S14)。
并且，在上述第一制冷剂循环系统的运转过程中，可通过上述冷凝温度检测部540检测冷凝温度，并通过上述出水温度检测部530检测出水温度。并且，可识别出上述冷凝温度和出水温度的差值。当然，上述冷凝温度可被形成为比上述出水温度大。
当上述差值在设定值以上时，可能会被识别为是仅以上述第一制冷剂循环系统的运转也可实现对所供给的水的加热，因此，将继续执行上述第一制冷剂循环系统的运转。
并且，这样的第一制冷剂循环系统的运转可执行至上述出水温度检测部530所检测出的出水温度达到上述设定出水温度为止。并且，上述控制部500可基于上述检测出的出水温度和上述设定出水温度之间的差值，以控制上述第一压缩机110的运转频率。
作为一例，当上述差值达到设定差值以上时，可将上述第一压缩机110的运转频率增大至基准频率以上。与之相比，当上述差值小于设定差值时，可使上述第一压缩机110的运转频率保持为基准频率或减小至上述基准频率以下。在此，上述基准频率是比上述第一压缩机110的最大频率小的频率，其可以是预先设定的频率(步骤S16、S17)。
另外，在步骤S13中，当上述外气温度小于设定温度时，即，当上述外气温度形成相对较低的温度时，生成高温出水的必要性将提高，上述控制部500控制上述热水供给装置10执行高温运转。
当执行上述热水供给装置10的高温运转时，第一制冷剂循环系统及第二制冷剂循环系统可同时进行运转。详细说，上述第一压缩机110及第二压缩机210被驱动。并且，被上述第一压缩机110压缩后的第一制冷剂流入到上述水制冷剂热交换机300的第一流入部321，被上述第二压缩机210压缩后的第二制冷剂流入到上述水制冷剂热交换机300的第二流入部331。
流入至上述第一流入部321的第一制冷剂流动于上述第一流路361，并与上述第二至第四流路362、363、364中流动的第二制冷剂及水进行热交换。并且，流入至上述第二流入部331的第二制冷剂流动于上述第二流路362，并与上述第一、第三、第四流路361、363、364中流动的第一、第二制冷剂及水进行热交换。
上述第二流路362中流动的第二制冷剂通过上述第二流出部335从上述水制冷剂热交换机300排出，且流经上述引导管240并在上述第二膨胀装置245中进行膨胀。并且，上述膨胀后的第二制冷剂通过上述第三流入部341流入到上述水制冷剂热交换机300。
通过上述第三流入部341流入的第二制冷剂流动于第三流路363，并与上述第一、第二、第四流路361、362、364中流动的第一、第二制冷剂及水进行热交换。
在上述水制冷剂热交换机300的内部，在第一至第四流路361、362、363、364的热交换过程中，上述第一制冷剂和上述第二流路362的第二制冷剂可被冷凝，上述第三流路363的第二制冷剂可被蒸发。并且，水可被加热并通过上述第四流出部355及出水流路420排出到外部。
上述被冷凝的第一制冷剂通过上述第一流出部325从上述水制冷剂热交换机300排出，并被上述第一膨胀装置140减压后，在上述室外热交换机130中被蒸发。并且，上述被蒸发的第一制冷剂经由上述第一气液分离器105吸入到上述第一压缩机110。这样的第一制冷剂循环系统可反复进行。
并且，上述被蒸发的第二制冷剂可经由上述第二气液分离器205被吸入到上述第二压缩机210。这样的第二制冷剂循环系统可反复进行(步骤S18、S19)。
并且，这样的第一、第二制冷剂循环系统的运转可执行至上述出水温度检测部530所检测出的出水温度达到上述设定出水温度为止。并且，上述控制部可基于上述检测出的出水温度和上述设定出水温度之间的差值，以控制上述第一压缩机110及第二压缩机210的运转频率。
作为一例，当上述差值达到设定差值以上时，可使上述第一压缩机110及第二压缩机210中的至少一个压缩机的运转频率增大至基准频率以上。
与之相比，当上述差值小于设定差值时，可使上述第一压缩机110及第二压缩机210中的至少一个压缩机的运转频率保持为基准频率或减小至上述基准频率以下。在此，上述基准频率是比上述第一压缩机110或第二压缩机210的最大频率小的频率，其可以是预先设定的频率。
并且，可根据设定周期来开放上述旁通阀255。随着上述旁通阀255被开放，从上述第二流出部335排出并流动于上述引导管240的第二制冷剂中的至少一部分制冷剂可流动到上述旁通管250，上述旁通管250的制冷剂可向上述室外热交换机130供给热量，从而延迟或防止结霜(步骤S20)。
另外，在步骤S16中，当冷凝温度和出水温度之差小于设定值时，则识别为是仅以上述第一制冷剂循环系统的运转无法满足对所供给的水的加热。因此，将执行上述第二制冷剂循环系统的追加运转，即，执行步骤S18以下的热水供给装置10的高温运转。
如上所述，基于外气温度以决定热水供给装置的中温运转或高温运转，并且即使是执行中温运转的过程中，也可基于冷凝温度和出水温度的差值而切换为高温运转，因此，能够改善热水供给装置运转的效率。
图6A、图6B是示出本发明的实施例的加热泵热水供给装置的中温运转及高温运转时的制冷剂的P-H线图的图表。
图6A示出加热泵热水供给装置10的中温运转时第一制冷剂循环系统的P-H线图。作为一例，上述第一制冷剂循环系统中循环的第一制冷剂是R410a，上述第一制冷剂循环系统的低压和高压间的压差形成Pds1。
上述第一制冷剂循环系统的低压表示第一压缩机110的吸入压力Ps1，上述第一制冷剂循环系统的高压表示第一压缩机110的排出压力Pd1。
考虑到R410a的物理性质，上述Pd1较难形成足够高的压力，考虑到第一压缩机110的压缩比，上述Pds1不易具有足够大的值。因此，当进行上述第一制冷剂循环系统的单独运转时，执行加热泵热水供给装置10的中温运转。
可理解为是，当上述热水供给装置10的中温运转时，用以形成上述第一制冷剂循环系统的低压的第一制冷剂从通过室外热交换机130的外气中吸收热量Q1in，并且用以形成高压的第一制冷剂向水释放热量Q1out。
与之相比，图6B示出加热泵热水供给装置10高温运转时的第一、第二制冷剂循环系统的P-H线图。作为一例，上述第一制冷剂循环系统中循环的第一制冷剂是R410a，上述第二制冷剂循环系统中循环的第二制冷剂是R134a。
借由两个制冷剂循环的组合，上述加热泵热水供给装置10可构成级联(cascade)系统，上述第一、第二制冷剂循环系统的低压和高压间的压差形成Pds2。
上述第一、第二制冷剂循环系统的低压表示第一压缩机110的吸入压力Ps2，上述第一、第二制冷剂循环系统的高压表示第二压缩机210的排出压力Pd2。
考虑到R134a的物理性质，上述Pd2相比于上述Pd1可形成高的压力，考虑到上述第一、第二压缩机110、210所组合形成的压缩比，上述Pds2相比于上述Pds1可具有大的值。因此，当上述第一、第二制冷剂循环系统同时运转时，可执行加热泵热水供给装置10的高温运转。
可理解为是，当上述热水供给装置10高温运转时，用以形成上述第一、第二制冷剂循环系统的低压的第一制冷剂从通过室外热交换机130的外气中吸收热量Q2in，并且用以形成高压的第二制冷剂向水释放热量Q2out。
借由如上所述的加热泵热水供给装置10的结构及作用，能够改善系统效率。

Claims (8)

1.一种加热泵热水供给装置，包括：
第一制冷剂循环系统，循环有第一制冷剂，并包括第一压缩机、室外热交换机及第一膨胀装置；
第二制冷剂循环系统，循环有第二制冷剂，并包括第二压缩机及第二膨胀装置；
水制冷剂热交换机，其中被所述第一压缩机压缩后的第一制冷剂及被所述第二压缩机压缩后的第二制冷剂流入于所述水制冷剂热交换机；
入水流路，其结合于所述水制冷剂热交换机的一侧，并且供给水流入于所述入水流路；以及
出水流路，其结合于所述水制冷剂热交换机的另一侧，并用以排出在所述水制冷剂热交换机中进行热交换后的水，
所述水制冷剂热交换机包括：
第一流入部，其用以引导在所述第一压缩机压缩后的所述第一制冷剂流入；
第一流出部，其用以排出在所述水制冷剂热交换机中进行热交换后的第一制冷剂；
第二流入部，其用以引导在所述第二压缩机压缩后的第二制冷剂流入；以及
第二流出部，其用以使通过所述第二流入部流入的第二制冷剂进行热交换后被排出，
所述加热泵水供给装置还包括：
引导管，所述引导管用以使从所述第二流出部排出的制冷剂再次流入到所述水制冷剂热交换机；
旁通管，所述旁通管从所述引导管分支而成，并向所述室外热交换机侧延伸。
2.根据权利要求1所述的加热泵热水供给装置，其中，所述第二膨胀装置设置于所述引导管。
3.根据权利要求1所述的加热泵热水供给装置，其中，所述水制冷剂热交换机还包括：
第三流入部，其连接于所述引导管，并且所述第二制冷剂流入于所述第三流入部；以及
第三流出部，其用以使通过所述第三流入部流入的第二制冷剂进行热交换后被排出。
4.根据权利要求1所述的加热泵热水供给装置，其中，所述水制冷剂热交换机还包括：
第四流入部，其连接于所述入水流路，并用以引导所述供给水流入；以及
第四流出部，其连接于所述出水流路，并用以使通过所述第四流入部流入的水进行热交换后被排出。
5.根据权利要求1所述的加热泵热水供给装置，还包括旁通阀，所述旁通阀设置于所述旁通管，并用以使所述引导管中流动的第二制冷剂选择性地向所述室外热交换机侧流动。
6.根据权利要求1所述的加热泵热水供给装置，
还包括用以检测外气温度的外气温度检测部，
基于所述外气温度检测部所检测出的外气温度是否高于设定温度，来决定进行所述第一制冷剂循环系统的单独运转或第一、第二制冷剂循环系统的同时运转。
7.根据权利要求1所述的加热泵热水供给装置，其中，所述第一制冷剂循环系统的运转压力范围比所述第二制冷剂循环系统的运转压力范围更低。
8.根据权利要求1所述的加热泵热水供给装置，其中，所述第一制冷剂包含R410a，所述第二制冷剂包含R134a。
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