CN108895712A - 一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及暖通空调领域，特别是涉及一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统。包括喷气增焓压缩机、冷凝器、经济器、风冷蒸发器、气液分离器、高温蓄热水箱、低温蓄热水箱以及多个电磁阀和水阀，其中，高温蓄热水箱包括翅片管、外壳、进口端和出口端。高温蓄热水箱与冷凝器并联设置，冷凝器、经济器、低温蓄热水箱依次串联设置。该系统在环境温度较高时利用水储存多余的制热量，在环境温度较低时，分能级利用水中的热量，实现合理用能，提高系统的能效比；高温蓄热水箱不仅分层效果好、而且结构简单，易于加工制作。

Description

一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统

技术领域

本发明涉及暖通空调领域，特别是涉及一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统。

背景技术

空气源热泵是以室外空气中所储存的低温热量作为低温热源，利用制冷剂从中取热，经压缩机做功后向室内供热的装置，由于其节能、环保、初投资低、维护管理方便等优点而得到了广泛的应用。但其在寒冷尤其是严寒地区使用时，由于室外空气温度较低（一般低于-10℃），导致制冷剂的蒸发温度较低，压缩机的吸气流量较小，最终导致机组的制热量大幅度衰减，无法满足建筑物的热负荷，除此以外，由于压缩比的增大，还会导致排气温度过高，机组无法正常运行以及失油、能效比低等一系列问题，致使空气源热泵在寒冷及严寒地区使用受限，亟需研究人员给予解决。

目前有关改善空气源热泵低温运行特性的技术主要有如下几种：

（1）多机并联：采用多台压缩机并联运行，在低温工况下，用增加压缩机运行台数的方法，提高机组的供热能力。

（2）变频技术：电动机的旋转速度取决于电动机的极数和频率，而压缩机的输气量与电动机的转速成正比，在低温工况下，通过提高交流电的频率来提高压缩机的输气量，目前该技术已得到广泛应用。

（3）喷液旁通：旁通部分低温液体来冷却吸气温度，从而降低排气温度，保证机组稳定运行。

（4）加大室外换热器的面积和风量：在低温工况下，让变频风机高速运转，可以提高制冷剂的蒸发温度，从而提高压缩机的吸气流量，提高机组的制热量，但风机转速提高后噪声较大，影响用户体验，增加室外换热器的面积会增加室外机的占地面积，给安装带来不便，同时增加成本。

（5）喷气增焓（双级压缩）：在压缩机的适当位置开设一个喷气口，从冷凝器出来的制冷剂分两路，一路经过节流后的中压中温制冷剂吸收另一路没有节流的高温高压制冷剂的热量汽化后通过喷气口进到压缩机中，用于冷却正在压缩的制冷剂气体，从而降低压缩机的排气温度，同时提高机组的制热量，这也是现在技术最为成熟、应用最为广泛的一种低温运行技术。

（6）空气能和太阳能结合：为了改善空气温度较低的缺点，部分学者将太阳能引入到空气源热泵系统中来，在低温工况下，优先使用太阳能或太阳能和空气能联合作为机组的低温热源，来提高机组的制热量。但由于太阳能的经济性较差，难以大面积推广使用，大多数研究都是停留在实验室阶段。

（7）蓄热技术和空气源热泵系统结合：利用蓄热材料将机组在供热时多余的热量储存起来，等到低温时再将热量释放出来作为机组的部分低温热源，来改善机组制热量不足的问题或用于除霜。研究表明，该技术能够使得机组在低温运行时依然具有较高的能效比，大幅提高了供热季节的能效比，但研究所用的蓄热材料大都是化学相变材料，其成本高低、是否稳定可靠（如存在腐蚀性）都无法得知，所以该技术方案尚不成熟，目前还主要停留在实验室阶段。

（8）复叠式热泵循环：通过冷凝—蒸发器将两个单级压缩系统衔接起来，形成复叠工作的循环，在低温工况下，低温级系统的冷凝器作为高温级系统的蒸发器，以提高高温级系统的蒸发温度。由于使用两套系统，所以该系统较为复杂，成本较高。

（9）单、双级耦合热泵循环：该循环系统通过中间水环路将两个单级热泵系统连接起来，当室外环境温度高于切换温度时，系统按空气/水热泵单级运行；当室外环境温度低于切换温度时，系统按空气/水+水/水热泵的双级耦合热泵方式运行，该系统解决了复叠式循环难以反向运行的问题，但其系统却更为复杂，对控制要求较高。

以上几种解决技术方案归纳起来主要分为两大类，一类是改善压缩机的运行特性，另一类是改善空气温度过低的问题。综合以上解决技术方案的优点，再结合能量分级利用原理，笔者提出一种“大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统”，该系统是利用水将热泵供热时多余的热量储存起来，蓄热结束后的水温约为60℃，在环境温度很低时，高温热水（40℃~60℃之间）先用于供热；当水箱里的水温低于40℃时，停止供热，中温热水（20℃~40℃）作为喷气路的辅助热源，用于增加喷气路的制冷剂流量；当水箱里的水温低于20℃时，低温热水（0℃~20℃）再作为机组的低温热源，这样就可以让机组一直保持高效运行，而且蓄热时水温从0℃升到60℃，不仅蓄热密度大、蓄热器的成本低，而且系统运行稳定可靠，易于推广使用。

发明内容

为解决空气源热泵在低温运行时制热量不足、无法正常运行（排气温度过高、失油）的问题，本发明提供一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统。为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，包括喷气增焓压缩机、冷凝器、第一节流阀、第二节流阀、经济器、风冷蒸发器、气液分离器、高温蓄热水箱、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第九电磁阀、第十电磁阀、第十一电磁阀、第十二电磁阀、第一水阀、第二水阀、第三水阀、第四水阀，其中冷凝器内包括制冷剂通道和热水通道，用于换热，经济器内包括冷却盘管并存有液态和气态制冷剂，冷却盘管浸没在液态和气态制冷剂中，高温蓄热水箱内设有间壁式换热器用于制冷剂和热水的换热，该系统能够利用水储存多余的制热量，在温度较低时根据热水温度由高至低分能级将其释放出来，提高系统在低温下的能效比以及蓄热水箱的蓄热密度。

所述的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，高温蓄热水箱包括翅片管、外壳、热水进口端和热水出口端。

所述的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，翅片管由竖直的翅片和水平蛇形盘管组成，水平蛇形盘管上设有制冷剂的入口和出口，外壳设置在翅片管的外面并密封，将翅片管包裹在里面，翅片管前后左右四个面与外壳紧密接触，翅片管上下两个面与外壳不接触，留有一定的距离，翅片管与外壳的间隙充满水，热水进口端设置在外壳侧面的最底部，热水出口端设置在外壳侧面的最上部，当有冷水从热水进口端进到蓄热水箱里时，相应的蓄热水箱上部的热水就会从热水出口端流出。

所述的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，翅片管上面的部分翅片与外壳的顶部紧密接触，与热水出口端距离最近的翅片与外壳的顶部紧密接触，翅片管下面的部分翅片与外壳的底部紧密接触，与热水进口端距离最近的翅片与外壳的底部紧密接触，与外壳顶部接触的翅片与外壳底部接触的翅片相互交错，形成竖直蛇形折返式热水流道。

所述的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，喷气增焓压缩机的排气口同时和第一电磁阀的入口端和第二电磁阀的入口端连通，第一电磁阀的出口端同时与第十一电磁阀的入口端和高温蓄热水箱内制冷剂通道的入口端连通，高温蓄热水箱内制冷剂通道的出口端同时与第三电磁阀的入口端和第四电磁阀的入口端连通，第三电磁阀的出口端同时与第二电磁阀的出口端和冷凝器内制冷剂通道的入口端连通，冷凝器内制冷剂通道的出口端同时与第十电磁阀的入口端和第一节流阀的入口端连通，第一节流阀的出口端与经济器内的液态制冷剂连通，经济器内的气态制冷剂同时和第四电磁阀的出口端和第六电磁阀的入口端连通，第十电磁阀的出口端与经济器内冷却盘管的入口端连通，冷却盘管的出口端同时与第七电磁阀的入口端和第二节流阀的入口端连通，第五电磁阀的入口端同时与第六电磁阀的出口端与第七电磁阀的出口端连通，第九电磁阀的入口端同时与第五电磁阀的出口端、第十一电磁阀的出口端和第十二电磁阀的出口端连通，第九电磁阀的出口端与喷气增焓压缩机的喷气口连通，第二节流阀的出口端与风冷蒸发器的入口端连通，风冷蒸发器的出口端同时与第十二电磁阀的入口端和气液分离器的入口端连通，气液分离器的出口端与喷气增焓压缩机的吸气口连通，采暖回水同时与第二水阀的入口端和第四水阀的入口端连通，第二水阀的出口端与冷凝器内热水通道的入口端连接，热水通道的出口端与第一水阀的入口端连通，采暖房间同时与第三水阀的出口端和第一水阀的出口端连通，第四水阀的出口端与高温蓄热水箱内热水通道的入口端连通，热水通道的出口端与第三水阀的入口端连通。

所述的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，该系统还包括低温蓄热水箱、第十三电磁阀和第十四电磁阀，低温蓄热水箱内设有间壁式换热器用于制冷剂和热水的换热，间壁式换热器上设有制冷剂的入口端和出口端，第一节流阀的出口端同时与第十三电磁阀的入口端和第十四电磁阀的入口端连通，第十三电磁阀的出口端与经济器内的液态制冷剂连通，第十四电磁阀的出口端同时与经济器内冷却盘管的出口端和低温蓄热水箱的入口端连通，低温蓄热水箱的出口端同时与第七电磁阀的入口端和第二节流阀的入口端连通。

综上所述，本发明的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统的有益效果是：

（1）本发明提供的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，利用水储存系统在正常供热时多余的制热量，在温度较低时，将水所储存的热量释放出来，根据热水温度的由高至低分能级利用热量，实现合理用能，可提高系统在低温下的能效比，使制热量满足需求，同时提高蓄热水箱的蓄热密度。

（2）本发明提供的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统中的蓄热水箱，结构简单，容易加工，不仅分层效果好，而且还能强化制冷剂与水的换热。

前面所述的为本申请的概述，因此必然有简化、概括和细节省略的情况；本领域的技术人员应该认识到，概述部分仅是对本申请的说明，而不应看作是对本申请的任何限定。本说明书中描述的装置和/或方法和/或其他主题的其他方面、特征和优点将会由于本说明书的阐述而变得清晰。概述部分是用来以一种简化的方式导入多个将在以下具体实施方式部分进一步描述的概念。本概述部分既非用于确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非用来作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。

附图说明

通过下面说明书和所附的权利要求书并与附图结合，就会更加充分地清楚理解本申请的上述和其他特征。应当理解，这些附图仅是对本申请若干实施方式的描述，不应认为是对本申请范围的限定，通过附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。

图1是本发明的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统结构连接方式一示意图。

图2是本发明的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统结构连接方式二示意图。

图3是本发明的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统的蓄热水箱的结构一示意图。

图4是本发明的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统的蓄热水箱的结构二示意图。

图5是本发明的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统的低温蓄热水箱的结构示意图。

具体实施方式

在下面的具体实施方式部分中，结合作为说明书一部分的附图进行说明。在附图中，相同/类似的标记通常表示相同/类似的部件，除非说明书中另有说明。具体实施方式、附图和权利要求书中描述的用来举例说明的实施方式不应认为是对本申请的限定。在不偏离本申请表述的主题的精神或范围的情况下，可以采用本申请的其他实施方式，并且可以对本申请做出其他变化。应该很容易理解，可以对本说明书中一般性描述的、附图中图解说明的本申请的各个方面进行各种不同构成的配置、替换、组合，设计，而所有这些改变都显然在预料之中，并构成本申请的一部分。

实施例1：

参照图1、图3和图4，一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，包括喷气增焓压缩机1、冷凝器10、第一节流阀24、第二节流阀33、经济器43、风冷蒸发器34、气液分离器39、高温蓄热水箱15、第一电磁阀4、第二电磁阀5、第三电磁阀17、第四电磁阀21、第五电磁阀23、第六电磁阀30、第七电磁阀31、第九电磁阀38、第十电磁阀42、第十一电磁阀45、第十二电磁阀47、第一水阀9、第二水阀11、第三水阀14、第四水阀19，冷凝器10内包括制冷剂通道和热水通道用于换热，经济器43内包括冷却盘管并存有液态和气态制冷剂，冷却盘管浸没在液态和气态制冷剂中。

喷气增焓压缩机1的排气口同时和第一电磁阀4的入口端和第二电磁阀5的入口端连通，第一电磁阀4的出口端同时与第十一电磁阀45的入口端和高温蓄热水箱15内制冷剂通道的入口端连通，高温蓄热水箱15内制冷剂通道的出口端同时与第三电磁阀17的入口端和第四电磁阀21的入口端连通，第三电磁阀17的出口端同时与第二电磁阀5的出口端和冷凝器10内制冷剂通道的入口端连通，冷凝器10内制冷剂通道的出口端同时与第十电磁阀42的入口端和第一电子膨胀阀24的入口端连通，第一电子膨胀阀24的出口端与经济器43内的液态制冷剂连通，经济器43内的气态制冷剂同时和第四电磁阀21的出口端和第六电磁阀30的入口端连通，第十电磁阀42的出口端与经济器43内冷却盘管的入口端连通，冷却盘管的出口端同时与第七电磁阀31的入口端和第二电子膨胀阀33的入口端连通，第五电磁阀23的入口端同时与第六电磁阀30的出口端与第七电磁阀31的出口端连通，第九电磁阀38的入口端同时与第五电磁阀23的出口端、第十一电磁阀45的出口端和第十二电磁阀47的出口端连通，第九电磁阀38的出口端与喷气增焓压缩机1的喷气口连通，第二电子膨胀阀33的出口端与风冷蒸发器34的入口端连通，风冷蒸发器34的出口端同时与第十二电磁阀47的入口端和气液分离器39的入口端连通，气液分离器39的出口端与喷气增焓压缩机1的吸气口连通。

该实施例的工作原理由供热蓄热过程、纯供热过程、普通喷气增焓供热过程、高温热水供热过程、中温热水喷气增焓供热过程、低温热水源热泵供热过程组成，具体过程如下：

1）当室外环境温度高于第一平衡点温度（如-3℃）时，系统的工作原理由供热蓄热过程和纯供热过程组成，细分如下：

1.1)当高温蓄热水箱15中的水温低于设定值（如60℃）时，启动供热蓄热过程。各阀门的控制如下：第一电磁阀4、第二电磁阀5、第三电磁阀17、第十电磁阀42、第一水阀9和第二水阀11打开，其余电磁阀和水阀均关闭，第二电子膨胀阀33正常动作，第一电子膨胀阀24关闭。制冷剂的流程为：喷气增焓压缩机1的高温排气分为两路，一路进到高温蓄热水箱15里的翅片管15a中加热外面的冷水，出来的制冷剂与另一路制冷剂混合后进到冷凝器10中加热采暖回水，出来的制冷剂依次经过第十电磁阀42、经济器43、第二电子膨胀阀33进到风冷蒸发器34中，吸收室外空气的热量蒸发变成气体后经气液分离器39回到喷气增焓压缩机1中；采暖热水的流程为：采暖回水经第二水阀11进到冷凝器10中被高温的制冷剂加热后变为采暖供水，经第一水阀9进到采暖房间内供热。

1.2）高温蓄热水箱15中的水温达到设定值时，启动纯供热过程：该过程各阀门的控制与供热蓄热过程的阀门控制相比，将第二电磁阀5关闭，其余均一样，制冷剂的流程如下：从喷气增焓压缩机1排气口出来的制冷剂依次经过第一电磁阀4、高温蓄热水箱15、第三电磁阀17、冷凝器10、第十电磁阀42、经济器43、第二电子膨胀阀33、风冷蒸发器34、气液分离器39，最后回到喷气增焓压缩机1中；采暖热水流程与供热蓄热过程的采暖热水流程一样。

2）当室外环境温度低于第一平衡点温度时，系统的工作原理依次由高温热水供热过程、中温热水喷气增焓供热过程、低温热水源热泵供热过程和普通喷气增焓供热过程组成，细分如下：

2.1）高温热水供热过程时，各阀门控制为：喷气增焓压缩机1关闭，即热泵机组停止工作（各电磁阀均关闭），第三水阀14和第四水阀19打开，第一水阀9和第二水阀11关闭，采暖热水的流程如下：采暖回水（温度约40℃）经第四水阀19、冷水冷水进口端15c进到高温蓄热水箱15的底部，高温蓄热水箱15里的高温热水（温度约60℃）即采暖供水经热水热水出口端15d、第三水阀14进到采暖房间内供热。

2.2）当高温蓄热水箱15内的水温降到40℃时，启动中温热水喷气增焓供热过程（中温热水作为中温热源），各阀门的控制为：第二电磁阀5、第四电磁阀21、第九电磁阀38、第十电磁阀42、第十一电磁阀45、第一水阀9和第二水阀11打开，其余电磁阀和水阀均关闭，第一电子膨胀阀24和第二电子膨胀阀33均正常动作。制冷剂的流程为：喷气增焓压缩机1的高温排气经第二电磁阀5进到冷凝器10中加热采暖回水，出来的制冷剂分为两路，一路经第一电子膨胀阀24节流后进到经济器43中，与另一路制冷剂换热后部分蒸发成气体，然后经第四电磁阀21进到高温蓄热水箱15的翅片管15a中，吸收中温热水的热量进一步蒸发成气体后，经第十一电磁阀45、第九电磁阀38进到喷气增焓压缩机1的喷气口，另一路制冷剂从经济器43出来后经第二电子膨胀阀33、风冷蒸发器34、气液分离器39回到增气焓压缩机1的吸气口；采暖热水流程与供热蓄热过程的采暖热水流程一样。

2.3）当高温蓄热水箱15内的水温降到20℃时，启动低温热水源热泵供热过程，各阀门的控制与中温热水喷气增焓供热过程的阀门控制相比，将第九电磁阀38、第十电磁阀42和第二电子膨胀阀33关闭，第十二电磁阀47打开，其余均一样，制冷剂的流程如下：从喷气增焓压缩机1的高温排气经第二电磁阀5进到冷凝器10中加热采暖回水，出来的制冷剂被第一电子膨胀阀24节流成低压后，经经济器43、第四电磁阀21进到高温蓄热水箱15里的翅片管15a中，吸收低温热水的热量蒸发成气体后，经第十一电磁阀45、第十二电磁阀47、气液分离器39回到增气焓压缩机1的吸气口。

2.4）当高温蓄热水箱15内的水温降到0℃或略有结冰时，切换为普通喷气增焓供热过程，该过程各阀门的控制为：第二电磁阀5、第五电磁阀23、第六电磁阀30、第九电磁阀38、第十电磁阀42、第一水阀9和第二水阀11打开，其余电磁阀和水阀均关闭，第一电子膨胀阀24和第二电子膨胀阀33均正常动作。制冷剂的流程为：喷气增焓压缩机1的高温排气经第二电磁阀5进到冷凝器10中加热采暖回水，出来的制冷剂分为两路，一路经第一电子膨胀阀24节流后进到经济器43中，与另一路制冷剂换热后蒸发成气体，然后经第六电磁阀30、第九电磁阀38回到喷气增焓压缩机1的喷气口；另一路制冷剂从经济器43出来后经第二电子膨胀阀33、风冷蒸发器34、气液分离器39回到增气焓压缩机1的吸气口；采暖热水流程与供热蓄热过程的采暖热水流程一样。

本实施方式利用高温蓄热水箱15内的冷水将热泵机组在室外环境温度高于第一平衡点温度时多余的制热量储存起来，将水温加热到设定值约60℃后，切换为纯供热过程；当室外环境温度低于第一平衡点温度时，将高温蓄热水箱15内的热水按照温度由高到低依次进行高温热水供热过程、中温热水喷气增焓供热过程和低温热水源热泵供热过程。本实施方式将高温蓄热水箱15内的热水按照温度由高到底进行分级利用，可大幅提高机组在低温下的能效比，使制热量满足需求，同时提高了热水的蓄热密度，减小了高温蓄热水箱15的体积。

实施例2：

参考图2、图3、图4和图5，该实施例在实施例1的基础上还包括低温蓄热水箱（50）、第十三电磁阀（26）、第十四电磁阀（28），低温蓄热水箱（50）包括翅片管（50a）和外壳（50b），翅片管（50a）由竖直的翅片和水平蛇形盘管组成，水平蛇形盘管上设有制冷剂的入口和出口，外壳（50b）设置在翅片管（50a）的外面并密封，将翅片管（50a）包裹在里面，翅片管（50a）与外壳（50b）的间隙充满低温热水，第一电子膨胀阀（24）的出口端同时与第十三电磁阀（26）的入口端和第十四电磁阀（28）的入口端连通，第十三电磁阀（26）的出口端与经济器（43）内的液态制冷剂连通，第十四电磁阀（28）的出口端同时与经济器（43）内冷却盘管的出口端和低温翅片管换热器（50a）的入口端连通，低温翅片管换热器（50a）的出口端同时与第七电磁阀（31）的入口端和第二电子膨胀阀（33）的入口端连通。

该实施例工作原理与实施例1相比，不同之处在于：

1）在运行供热蓄热过程时，第十三电磁阀26和第十四电磁阀28关闭，其余的阀门控制与实施例1的供热蓄热过程的阀门控制相同，制冷剂的流程与实施例1的供热蓄热过程的制冷剂流程相比，不同之处在于，从经济器43出来的制冷剂进到低温蓄热水箱50里的翅片管50a中加热外面的冷水，然后经第二电子膨胀阀33、风冷蒸发器34、气液分离器39，最后回到喷气增焓压缩机1中，其余均一样；采暖热水的流程与实施例1的供热蓄热过程的采暖热水流程一样；

2）在运行纯供热过程时，第十三电磁阀26和第十四电磁阀28关闭，其余的阀门控制与实施例1的纯供热过程的阀门控制相同，制冷剂的流程与实施例1的纯供热过程的制冷剂流程相比，不同之处在于，从经济器43出来的制冷剂进到低温蓄热水箱50里的翅片管50a中加热外面的冷水，然后经第二电子膨胀阀33、风冷蒸发器34、气液分离器39，最后回到喷气增焓压缩机1中，其余均一样；采暖热水的流程与实施例1的纯供热过程的采暖热水流程一样；

3）在运行高温热水供热过程时，与实施例1的高温热水供热过程一样。

高温热水供热过程结束后，系统的工作原理依次由下列运行模式组成：

1）第一种运行模式是以低温蓄热水箱50里的低温热水作为低温热源，各阀门的控制如下：第二电磁阀5、第五电磁阀23、第七电磁阀31、第十二电磁阀47、第十四电磁阀28、第一水阀9和第二水阀11打开，第一电子膨胀阀24正常动作，第二电子膨胀阀33关闭，其余电磁阀和水阀均关闭，制冷剂的流程与实施例1的低温热水源热泵供热过程的制冷剂流程相比，不同之处在于，从冷凝器43出来的制冷剂经第一电子膨胀阀24节流后，经第十四电磁阀28进到低温蓄热水箱50里的翅片管50a中吸收外面低温热水的热量蒸发成气体，然后经第七电磁阀31、第十二电磁阀47、气液分离器39，最后回到喷气增焓压缩机1中；采暖热水的流程与实施例1的低温热水源热泵供热过程的采暖热水流程一样，当水温下降到0℃或略有结冰后，切换为第二种运行模式；

2）第二种运行模式是运行中温热水喷气增焓供热过程，第十三电磁阀26打开，第十四电磁阀28关闭，其余的阀门控制与实施例1的中温热水喷气增焓供热过程的阀门控制相同，制冷剂的流程与实施例1的中温热水喷气增焓供热过程的制冷剂流程相比，不同之处在于，从经济器43出来的制冷剂进到低温蓄热水箱50里的翅片管50a中加热外面的冷水，然后经第二电子膨胀阀33、风冷蒸发器34、气液分离器39，最后回到喷气增焓压缩机1中，其余均一样；采暖热水的流程与实施例1的中温热水喷气增焓供热过程的采暖热水流程一样，当水温下降到20℃后，切换为第三种运行模式；

3）第三种运行模式是以高温蓄热水箱15里的低温热水作为低温热源，第十三电磁阀26和第十四电磁阀28关闭，其余的阀门控制、制冷剂流程和采暖热水流程与实施例1的低温热水源热泵供热过程对应相同，当水温下降到0℃或略有结冰后，切换为第四种运行模式；

4）第四种运行模式与第一种运行模式一致，当水温下降到0℃或略有结冰后，切换为普通喷气增焓供热过程。

5）在运行普通喷气增焓供热过程时，第十三电磁阀26打开，第十四电磁阀28关闭，其余的阀门控制与实施例1的普通喷气增焓供热过程的阀门控制相同，制冷剂的流程与实施例1的普通喷气增焓供热过程的制冷剂流程相比，不同之处在于，从经济器43出来的制冷剂进到低温蓄热水箱50里的翅片管50a中加热外面的冷水，然后经第二电子膨胀阀33、风冷蒸发器34、气液分离器39，最后回到喷气增焓压缩机1中，其余均一样；采暖热水的流程与实施例1的普通喷气增焓供热过程的采暖热水流程一样；

本实施方式在实施例1的基础上增加了低温蓄热水箱50，用于蓄存从冷凝器10出来的制冷剂的过冷热，在室外环境温度低于第一平衡点温度时，低温蓄热水箱50里的低温热水及水结冰的凝固潜热作为低温热源加热采暖回水，本实施例中的低温蓄热水箱50的容积较小，与实施例1相比，可以进一步提高机组在低温环境下运行时的能效比，使制热量满足需求。

实施例3：

参考图3，高温蓄热水箱15包括翅片管15a、外壳15b、热水进口端15c和热水出口端15d，其中翅片管15a由竖直的翅片和水平蛇形盘管组成，水平蛇形盘管上设有制冷剂的入口和出口，外壳15b设置在翅片管15a的外面并密封，将翅片管15a包裹在里面，翅片管15a前后左右四个面与外壳15b紧密接触，翅片管15a上下两个面与外壳15b不接触，留有一定的距离，翅片管15a与外壳15b的间隙充满水，热水进口端15c设置在外壳15b侧面的最底部，热水出口端15d设置在外壳15b侧面的最上部，当有冷水从热水进口端15c进到蓄热水箱里时，相应的蓄热水箱上部的热水就会从热水出口端15d流出。高温蓄热水箱15内设有间壁式换热器用于制冷剂和热水的换热。蓄热水箱的工作原理由水环路和制冷剂环路组成：

1）对于水环路，分为蓄热模式和放热模式，蓄热模式：温度较高的水从热水出口端15d进到蓄热水箱的顶部，然后缓慢的进到翅片间隙中去，同时蓄热水箱下部翅片间隙中温度较低的水缓慢的向下移动，直至移动到底部，然后从冷水进口端15c流出蓄热水箱；放热模式：温度较低的水从冷水进口端15c进到蓄热水箱的底部，然后缓慢的进到翅片间隙中去，同时蓄热水箱上部翅片间隙中温度较高的水缓慢的向上移动，直至移动到顶部，然后从热水出口端15d流出蓄热水箱；

2）对于制冷剂环路：高温制冷剂从水平盘管的制冷剂入口进入，与蓄热水箱里的水换完热后，制冷剂温度降低，离开水平盘管。

本实施例中，由于翅片的存在，一方面充当了布水器的作用，减小了进出口处水的流速，从而减小了蓄热水箱内冷热水的混合程度，另一方面翅片阻碍了蓄热水箱内部冷热水的对流传热，两个方面的综合影响，不仅能使得水箱内部的冷热水达到很好的分层效果，提高蓄热效率，而且翅片也能强化制冷剂与水的换热。本实施例可根据需要选择相应的工作模式，蓄热模式和放热模式可同时进行，也可分时运行，主要适用于太阳能热水系统以及热泵热水器领域。

实施例4：

参考图4，在实施例3基础上，翅片管15a上面的部分翅片与外壳15b的顶部紧密接触，与热水出口端15d距离最近的翅片与外壳15b的顶部紧密接触，翅片管15a下面的部分翅片与外壳15b的底部紧密接触，与热水进口端15c距离最近的翅片与外壳15b的底部紧密接触，与外壳15b顶部接触的翅片与外壳15b底部接触的翅片相互交错，形成竖直蛇形折返式热水流道。

本实施例的工作原理与实施例3的工作原理相比，不同之处在于，蓄热水箱内的热水流动通道为竖直蛇形折返式通道，蓄热水箱可以旋转90˚。

综上所述，本发明利用水储存系统在正常供热时多余的制热量，在温度较低时，将水所储存的热量释放出来，根据热水温度的由高至低分能级利用热量，实现合理用能，可提高系统在低温下的能效比，使制热量满足需求，同时提高蓄热水箱的蓄热密度。蓄热水箱，结构简单，容易加工，不仅分层效果好，而且还能强化制冷剂与水的换热。

前述已通过框图、流程图和/或实施例子进行了详细描述，阐明了本申请装置和/或方法的不同实施方式。当这些框图、流程图和/或实施例包含一个或多个功能和/或操作时，本领域的技术人员会明白，这些框图、流程图和/或实施例中的各功能和/或操作可以通过各种硬件、软件、固件或实质上它们的任意组合而单独地和/或共同地实施。然而，本领域的技术人员会认识到，本说明书中描述的实施方式的一些方面能够全部或部分地在集成电路中以在一个或多个计算机上运行的一个或多个计算机程序的形式(例如，以在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个计算机程序的形式)、以在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序的形式(例如，以在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序的形式)、以固件的形式、或以实质上它们的任意组合的形式等效地实施，并且，根据本说明书中公开的内容，设计用于本申请的电路和/或写用于本申请的软件和/或固件的代码完全是在本领域技术人员的能力范围之内。另外，本领域的技术人员会认识到，无论用来实际进行分发的信号承载介质的类型是什么，本说明书中描述的主题的机制能够以各种形式作为程序产品分发，并且，本说明书中描述的主题的示例性实施方式均适用。例如，信号承载介质包括但不限于下列：可记录型介质，如软盘、硬盘、致密盘(CD)、数字视频光盘数字多功能盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等；传输型介质，如数字和/或模拟通讯介质(例如光缆、波导、有线通讯链路、无线通讯链路等)。

本领域的技术人员会认识到，以本说明书中说明的方式描述装置和/或方法，然后进行工程实践以将所描述的装置和/或方法集成到数据处理系统中，在本领域里是很常见的。也就是说，本说明书中描述的装置和/或方法中的至少一部分，可通过合理数量的实验集成到数据处理系统中。本领域技术人员会认识到，典型的数据处理系统通常包括下列中的一个或多个：系统单元壳体、视频显示设备、诸如易失性和非易失性存储器之类的存储器、诸如微处理器和数字信号处理器之类的处理器、诸如操作系统、驱动程序器、图形用户界面及应用程序之类的计算实体、一个或多个诸如触摸板或触摸屏之类的交互装置、和/或包括反馈回路和控制马达在内的控制系统(如检测位置和/或速度的反馈；用于移动和/或调节部件和/或大小的控制马达)。典型的数据处理系统可以采用任何合适的、能够通过商业方法得到的部件(如数据计算/通讯和/或网络计算/通讯系统中通常会有的那些部件)来实现。

对于本说明书中所用的基本上任何复数和/或单数术语，本领域的技术人员可以将复数解释为单数和/或将单数解释为复数，只要这样做从上下文和/或应用上看是合适的即可。为了清楚起见，在本说明书中可能将各种单数/复数组合明确地表述出来。

本申请中公开了本申请的多个方面和实施方式，本领域的技术人员会明白本申请的其它方面和实施方式。本申请中公开的多个方面和实施方式只是用于举例说明，并非是对本申请的限定，本申请的真正保护范围和精神应当以下面的权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，其特征在于，包括喷气增焓压缩机（1）、冷凝器（10）、第一节流阀（24）、第二节流阀（33）、经济器（43）、风冷蒸发器（34）、气液分离器（39）、高温蓄热水箱（15）、第一电磁阀（4）、第二电磁阀（5）、第三电磁阀（17）、第四电磁阀（21）、第五电磁阀（23）、第六电磁阀（30）、第七电磁阀（31）、第九电磁阀（38）、第十电磁阀（42）、第十一电磁阀（45）、第十二电磁阀（47）、第一水阀（9）、第二水阀（11）、第三水阀（14）、第四水阀（19），其中冷凝器（10）内包括制冷剂通道和热水通道，用于换热，经济器（43）内包括冷却盘管并存有液态和气态制冷剂，冷却盘管浸没在液态和气态制冷剂中，高温蓄热水箱（15）内设有间壁式换热器用于制冷剂和热水的换热，该系统能够利用水储存多余的制热量，在温度较低时根据热水温度由高至低分能级将其释放出来，提高系统在低温下的能效比以及蓄热水箱的蓄热密度。

2.根据权利要求1所述的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，其特征在于，高温蓄热水箱（15）包括翅片管（15a）、外壳（15b）、热水进口端（15c）和热水出口端（15d）。

3.根据权利要求1和2所述的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，其特征在于，翅片管（15a）由竖直的翅片和水平蛇形盘管组成，水平蛇形盘管上设有制冷剂的入口和出口，外壳（15b）设置在翅片管（15a）的外面并密封，将翅片管（15a）包裹在里面，翅片管（15a）前后左右四个面与外壳（15b）紧密接触，翅片管（15a）上下两个面与外壳（15b）不接触，留有一定的距离，翅片管（15a）与外壳（15b）的间隙充满水，热水进口端（15c）设置在外壳（15b）侧面的最底部，热水出口端（15d）设置在外壳（15b）侧面的最上部，当有冷水从热水进口端（15c）进到蓄热水箱里时，相应的蓄热水箱上部的热水就会从热水出口端（15d）流出。

4.根据权利要求2和3所述的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，其特征在于，翅片管（15a）上面的部分翅片与外壳（15b）的顶部紧密接触，与热水出口端（15d）距离最近的翅片与外壳（15b）的顶部紧密接触，翅片管（15a）下面的部分翅片与外壳（15b）的底部紧密接触，与热水进口端（15c）距离最近的翅片与外壳（15b）的底部紧密接触，与外壳（15b）顶部接触的翅片与外壳（15b）底部接触的翅片相互交错，形成竖直蛇形折返式热水流道。

5.根据权利要求1所述的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，其特征在于，喷气增焓压缩机（1）的排气口同时和第一电磁阀（4）的入口端和第二电磁阀（5）的入口端连通，第一电磁阀（4）的出口端同时与第十一电磁阀（45）的入口端和高温蓄热水箱（15）内制冷剂通道的入口端连通，高温蓄热水箱（15）内制冷剂通道的出口端同时与第三电磁阀（17）的入口端和第四电磁阀（21）的入口端连通，第三电磁阀（17）的出口端同时与第二电磁阀（5）的出口端和冷凝器（10）内制冷剂通道的入口端连通，冷凝器（10）内制冷剂通道的出口端同时与第十电磁阀（42）的入口端和第一节流阀（24）的入口端连通，第一节流阀（24）的出口端与经济器（43）内的液态制冷剂连通，经济器（43）内的气态制冷剂同时和第四电磁阀（21）的出口端和第六电磁阀（30）的入口端连通，第十电磁阀（42）的出口端与经济器（43）内冷却盘管的入口端连通，冷却盘管的出口端同时与第七电磁阀（31）的入口端和第二节流阀（33）的入口端连通，第五电磁阀（23）的入口端同时与第六电磁阀（30）的出口端与第七电磁阀（31）的出口端连通，第九电磁阀（38）的入口端同时与第五电磁阀（23）的出口端、第十一电磁阀（45）的出口端和第十二电磁阀（47）的出口端连通，第九电磁阀（38）的出口端与喷气增焓压缩机（1）的喷气口连通，第二节流阀（33）的出口端与风冷蒸发器（34）的入口端连通，风冷蒸发器（34）的出口端同时与第十二电磁阀（47）的入口端和气液分离器（39）的入口端连通，气液分离器（39）的出口端与喷气增焓压缩机（1）的吸气口连通，采暖回水同时与第二水阀（11）的入口端和第四水阀（19）的入口端连通，第二水阀（11）的出口端与冷凝器（10）内热水通道的入口端连接，热水通道的出口端与第一水阀（9）的入口端连通，采暖房间同时与第三水阀（14）的出口端和第一水阀（9）的出口端连通，第四水阀（19）的出口端与高温蓄热水箱（15）内热水通道的入口端连通，热水通道的出口端与第三水阀（14）的入口端连通。

6.根据权利要求1所述的一种大温差分级蓄热和分级用热的空气源热泵系统，其特征在于，该系统还包括低温蓄热水箱（50）、第十三电磁阀（26）和第十四电磁阀（28），低温蓄热水箱（50）内设有间壁式换热器用于制冷剂和热水的换热，间壁式换热器上设有制冷剂的入口端和出口端，第一节流阀（24）的出口端同时与第十三电磁阀（26）的入口端和第十四电磁阀（28）的入口端连通，第十三电磁阀（26）的出口端与经济器（43）内的液态制冷剂连通，第十四电磁阀（28）的出口端同时与经济器（43）内冷却盘管的出口端和低温蓄热水箱（50）的入口端连通，低温蓄热水箱（50）的出口端同时与第七电磁阀（31）的入口端和第二节流阀（33）的入口端连通。