CN110715447A - 一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，包括水—制冷剂换热器、水箱、四通换向阀、压缩机、空气—制冷剂换热器、风扇、蓄热装置及节流装置，空气—制冷剂换热器与蓄热装置可以采用串联或并联的方式。与现有技术相比，本发明的热泵热水器水箱余热回收系统可较好的解决热泵热水器水箱余热浪费现象。本发明改进了热泵系统的结构，通过转换制冷剂的流向，进行逆向制冷，将热泵热水器水箱内的余热储存在吸附式蓄热装置内，系统结构简单，且能实现热量的长时间温度储存。

Description

一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统

技术领域

本发明涉及一种热泵热水器系统，尤其是涉及一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统。

背景技术

能源作为一种消耗性资源越来越匮乏，通过各种途径来提高能源利用率变得越来重要。目前，家用热水器已得到普及，生活中会用到大量的热水，比如家庭的生活热水(洗澡后热水、厨房热水)，但在热水使用结束后，热泵热水器水箱内仍存有大量高温热水。而通常水箱内的高温热水自然冷却，造成大量的热量损失。本专利是针对蓄热型热泵热水器进行的改进，蓄热型热泵热水器设有一个水箱，其通过对水箱整体加热，满足用户一段时间的热水需求。但是传统的蓄热型热泵热水器存在两方面的使用不便：1.未用完的热水将水箱内自然冷却，浪费能源；2.水箱加热需要较长时间。

近年来，人们对热泵热水器余热回收措施大多集中在对废水余热回收和改进水箱结构方面，并且蓄能装置大多是利用相变材料和增加保温，该方案只是延长了热量的保存时间，实际上还是会与外界环境进行传热，从而不能实现热量的长时间储存。热泵热水器水箱余热仍是自然冷却，造成热量的大量浪费。专利CN106595084A提出了一种组合模块式相变蓄热水箱，蓄热流道上下侧各设有高熔点相变模块和低熔点相变模块，原则上可提升蓄热水箱蓄热密度及蓄放热效率，但该方案水箱结果复杂，对蓄热所用相变材料温度较为严格，并且相变蓄热效果不够明显。专利CN101871706B提出了一种相变蓄能热泵热水器，对现有技术的热泵热水器结构进行改进，通过四通阀改变系统工作时工质的流动方向，且在原有冷凝器的基础上增设蓄冷器，以提高热泵热水器设备的利用效率，但是此方案结构复杂，控制部件较多，并且使用相变蓄热装置，热量不能实现长期保持。专利CN105318550A提出了一种蓄热水箱，通过对换热组件和蓄热组件的改进，使蓄热水箱体积减小，同时，通过设置特殊的折流板，增强了蓄热材料的放热速率。虽然减小了水箱的体积，但此专利采用相变材料石蜡作为蓄热材料，但不能满足水箱余热长时间保存的要求。专利CN108954823A提出了一种相变蓄热式热泵热水器及其控制方法和装置、存储介质，该方案将相变蓄热材料填充到热泵热水器的换热管的缝隙之间，并通过冷凝换热管和/或热水换热管与相变蓄热材料进行换热，以完成对相变蓄热材料的相变储能，此发明控制元件较多，操作困难，热量储存效果不明显。上述几种方案均采用相变材料进行热量存储，不能实现热量的长时间储存。

发明内容

本发明的目的是为了回收热泵热水器水箱内余热，并实现热量的长时间储存而不受外界环境的影响，解决目前热泵热水器水箱余热自然传热散失和不能长时间储存的问题，进而提出一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供第一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，主要包括水—制冷剂换热器、水箱、四通换向阀、压缩机、空气—制冷剂换热器、风扇、蓄热装置及节流装置。各部件的连接方式为：四通换向阀的接口A、空气—制冷剂换热器、蓄热装置、节流装置、水—制冷剂换热器、四通换向阀的接口C依次串联相接，四通换向阀的接口D与压缩机的出口相连，四通换向阀的接口B与压缩机的入口相连，水—制冷剂换热器绕在水箱外部，所述水箱为热泵热水器水箱。四通换向阀的接口C与接口D相通，四通换向阀的接口A与接口B相通。风扇靠近空气—制冷剂换热器设置。

蓄热装置包括吸附材料—制冷剂换热器、蓄热装置风扇、吸附床及风道。吸附材料—制冷剂换热器嵌在吸附床内部，吸附床由吸附材料构成，应当说明的是，该吸附材料不进入制冷剂循环，蓄热装置风扇位于吸附床下游，在吸附床的两侧均开有风道，以便于控制吸附床内吸附材料的解析和吸附，能够保证蓄热装置整体不受外界环境的影响。

其中，蓄热装置与空气—制冷剂换热器串联，蓄热装置内吸附材料—制冷剂换热器的制冷剂进出口管道分别与节流装置和空气—制冷剂换热器相连。

吸附材料可选用硅胶—氯化钙、硅胶—水、沸石—水以及氨—活性炭等。

本发明第一种方案提供的水箱余热回收热泵热水器系统有两种工作模式，分别是热泵热水器正常使用时制热水模式和热泵热水器停止使用时蓄热模式。

制热水的模式下，节流后的气液两相制冷剂先经过空气—制冷剂换热器向空气吸收热量，其次经过蓄热装置吸收储存的热量，然后通过四通换向阀进入压缩机，被压缩机压缩到高温高压状态后再次通过四通换向阀进入水—制冷剂换热器与水箱内冷却水换热，从而产生热水。

蓄热模式下，节流后的制冷剂从水箱内蒸发吸热，使水箱内的冷却水温度降低，经过四通换向阀进入压缩机被压缩至高温高压状态，然后再经四通换向阀依次进入空气—制冷剂换热器和蓄热装置，但此时空气—制冷剂换热器的风扇处于关闭状态，制冷剂全部在蓄热装置内吸附材料—制冷剂换热器内冷凝放热，将热量存储在蓄热装置内。

本发明提供第二种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，主要包括水—制冷剂换热器，水箱，四通换向阀，压缩机，空气—制冷剂换热器，风扇，蓄热装置，电子膨胀阀与节流阀。

各部件的连接方式为：四通换向阀的接口A、空气—制冷剂换热器、水—制冷剂换热器、四通换向阀的接口C依次串联相接，四通换向阀的接口D与压缩机的出口相连，四通换向阀的接口B与压缩机的入口相连，水—制冷剂换热器绕在水箱外部，所述水箱为热泵热水器水箱。四通换向阀的接口C与接口D相通，四通换向阀的接口A与接口B相通。蓄热装置与空气—制冷剂换热器并联，空气—制冷剂换热器和蓄热装置前后均有一个电子膨胀阀和一个节流阀。风扇靠近空气—制冷剂换热器设置。

蓄热装置包括吸附材料—制冷剂换热器、蓄热装置风扇、吸附床及风道。吸附材料—制冷剂换热器嵌在吸附床内部，吸附床由吸附材料构成，应当说明的是，该吸附材料不进入制冷剂循环，蓄热装置风扇位于吸附床下游，在吸附床的两侧均开有风道，以便于控制吸附床内吸附材料的解析和吸附，能够保证蓄热装置整体不受外界环境的影响。蓄热装置与空气—制冷剂换热器并联，蓄热装置内吸附材料—制冷剂换热器的制冷剂进出口管道分别与节流阀和电子膨胀阀相连。

其中，吸附材料可选用硅胶—氯化钙、硅胶—水、沸石—水以及氨—活性炭等。

本发明第二种方案提供的水箱余热回收热泵热水器系统有三种工作模式，分别是热泵热水器正常使用时制热水模式、热泵热水器停止使用时蓄热模式以及冬季空气—制冷剂换热器化霜模式。

在制热水的情况下，冷凝后的液态制冷剂先经过蓄热装置所在支路，经蓄热装置支路上节流阀节流后的气液两相制冷剂进入蓄热装置内吸附材料—制冷剂换热器进行蒸发吸热，然后再经四通换向阀进入压缩机继续压缩至高温高压状态，最后再次经过四通换向阀进入水—制冷剂换热器与水箱内冷却水换热，从而产生热水。当蓄热装置内所储存的热量被吸收完毕后，此时，蓄热装置所在支路节流阀关闭，而空气—制冷剂换热器所在支路节流阀打开，节流后的制冷剂进入空气—制冷剂换热器支路，吸收室外空气的热量进行制热。

在蓄热模式下，水—制冷剂换热器内的制冷剂吸收水箱内剩余热水的热量，蒸发吸热后制冷剂经过四通换向阀进入压缩机被压缩至高温高压状态，然后高温高压的制冷剂再次经过四通换向阀，在蓄能装置所在支路电子膨胀阀的调控下直接进入蓄热装置支路，此时，制冷剂不经过空气制冷剂换热器，全部在蓄热装置内部吸附材料—制冷剂换热器内冷凝放热，将热量存储在蓄热装置的吸附材料内。

在冬季室外温度较低时，空气—制冷剂换热器可能会结霜，此时则需要一部分制冷剂在空气—制冷剂换热器支路进行冷凝放热，以达到融霜的目的。

在融霜的模式下，水—制冷剂换热器内的制冷剂吸收水箱内剩余热水的热量，蒸发吸热后制冷剂经过四通换向阀进入压缩机被压缩至高温高压状态，然后高温高压的制冷剂再次经过四通换向阀，在蓄能装置所在支路电子膨胀阀和空气—制冷剂所在支路的电子膨胀阀的共同调控下，一部分进入蓄热装置支路，在蓄热装置内部吸附材料—制冷剂换热器内冷凝放热，将热量存储在蓄热装置的吸附材料内，另一部分高温高压制冷剂进入空气—制冷剂换热器内进行冷凝放热，从而达到融霜的效果。

上述第一种方案和第二种方案所述的蓄热装置，在制热水模式下，蓄热装置内的蓄热装置风扇将室外空气经风口吹入蓄热装置内，与吸附材料接触，此时干吸附材料吸收空气内水蒸气进行解析，释放热量(吸附原理：干吸附剂+水蒸气＝湿吸附剂+热量)，然后热量由蓄热装置内吸附材料—制冷剂换热器内的两相状态制冷剂吸收，进行热力循环；在蓄能模式下，由压缩机压缩后的高温高压制冷剂经过蓄能装置的吸附材料—制冷剂换热器冷凝，热量通过换热器释放给其周围的湿吸附材料，此时吸附材料吸收热量进行解析，将热量储存在吸附材料内(解析原理：湿吸附剂+热量＝干吸附剂+水蒸气↑)，解析过程产生的水蒸气在蓄热装置内的蓄热装置风扇的作用下经风道排出蓄热装置。

本发明有两个实施方案是因为两个方案均能满足要求，第二个方案在化霜时不会受蓄能模块的影响，化霜的效率更高，第二个方案相对于第一个方案增加了两个电子膨胀阀，在实际实施过程中，由于电子膨胀阀的价格较为昂贵，经济性可能较差。

本发明的特点在于，在基本的制冷制热循环系统基础上，增加了吸附式蓄热装置，蓄热装置与空气—制冷剂换热器串联或并联设计。在制热水模式下，蓄热装置内的吸附材料进行吸附放热，制冷剂吸收蓄热装置内吸附材料放出的热量和室外空气的热量进行蒸发，制冷剂在水—制冷剂换热器内进行冷凝放热，完成制热，生产热水；当暂停使用热水器时，该热泵系统进入蓄热模式，制冷剂通过水—制冷剂换热器吸收水箱内的余热，经逆向制冷循环将热量存储到蓄热装置的吸附材料内，在下一次制热循环时，制冷剂将蓄热材料内热量吸收利用，生产热水。制热和蓄热工况仅需一个四通换向阀完成切换。并且，该系统所用吸附式蓄热装置，不同于以往的相变材料蓄热，吸附材料的解析和吸附是化学变化，不受外界环境影响，储存热量更加稳定。

与现有技术相比，本发明水箱余热回收式热泵热水器的有益效果是：

第一，通过系统的正逆向制冷制热切换，利用蓄热装置内吸附材料的解析和吸附性能对水箱余热储存和释放。该系统通过逆向制冷循环，人为地将水箱内的余热进行吸收储存，与现有的水箱内热水自然冷却相比，虽然牺牲了一小部分电能，但能够回收热水器水箱内的大量余热，整体上更节能环保。

第二，以往的蓄热装置一般采用相变材料或者仅仅增加保温性能，只能有限的延长热量的保存时间，热量终究会通过传热散失，不能实现热量的长时间储存，该系统的蓄热装置采用吸附材料，通过吸附材料的解析和吸附这样的化学变化来进行热量存储，不受外界环境的影响，可以实现热量的长时间储存。

第三，蓄热装置放热时，系统热源温度提升，大幅提高了系统的蒸发压力，进而增加了压缩机的吸气密度和系统循环流量。因此，热泵系统在蓄热装置放热的过程中的制热量大幅提高了，因此蓄热装置放热可以提高热泵系统制热功率，加快热水的制取，缩短用户的等待水箱完成整体加热的时间。

本发明的热泵热水器水箱余热回收系统可较好的解决热泵热水器水箱余热浪费现象。本发明改进了热泵系统的结构，通过转换制冷剂的流向，进行逆向制冷，将热泵热水器水箱内的余热储存在吸附式蓄热装置内，系统结构简单，且能实现热量的长时间温度储存。

附图说明

图1为实施例1中水箱余热回收热泵热水器系统结构以及流程示意图。

图1中1为水—制冷剂换热器，2为水箱，3为四通换向阀，其中A，B，C，D分别为四通换向阀的四个接口，4为压缩机，5为空气—制冷剂换热器，6为风扇，7为蓄热装置，8为节流装置，其余均为连接管。

图2为实施例2中水箱余热回收热泵热水器系统结构以及流程示意图。

图2中1为水—制冷剂换热器，2为水箱，3为四通换向阀，其中A，B，C，D分别为四通换向阀的四个接口，4为压缩机，5为空气—制冷剂换热器，6为风扇，7为蓄热装置，91、92为电子膨胀阀，10、11为节流阀，其余均为连接管。

图3为蓄热装置的内部结构示意图。

图3中E为吸附材料—制冷剂换热器，F为蓄热装置风扇，G为吸附床，H为风道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，结构和流程如图1所示，主要包括水—制冷剂换热器1、水箱2、四通换向阀3、压缩机4、空气—制冷剂换热器5、风扇6、蓄热装置7及节流装置8。

各部件的连接方式为：四通换向阀3的接口A、空气—制冷剂换热器5、蓄热装置7、节流装置8、水—制冷剂换热器1、四通换向阀3的接口C依次串联相接，四通换向阀3的接口D与压缩机4的出口相连，四通换向阀3的接口B与压缩机4的入口相连，水—制冷剂换热器1绕在水箱2外部，水箱2为热泵热水器水箱。本实施例中，四通换向阀3的接口C与接口D相通，四通换向阀3的接口A与接口B相通。风扇6靠近空气—制冷剂换热器5设置。

蓄热装置7内部结构如图3所示，包括吸附材料—制冷剂换热器E、蓄热装置风扇F、吸附床G及风道H。

吸附材料—制冷剂换热器E嵌在吸附床G内部，吸附床G由吸附材料构成，应当说明的是，该吸附材料不进入制冷剂循环，蓄热装置风扇F位于吸附床G下游，在吸附床G的两侧均开有风道H，以便于控制吸附床G内吸附材料的解析和吸附，能够保证蓄热装置整体不受外界环境的影响。

本实施例中，蓄热装置7与空气—制冷剂换热器5串联，蓄热装置7内吸附材料—制冷剂换热器E的制冷剂进出口管道分别与节流装置8和空气—制冷剂换热器5相连；

本实施例中，吸附材料可选用硅胶—氯化钙、硅胶—水、沸石—水以及氨—活性炭等。

本实施例的水箱余热回收热泵热水器系统有两种工作模式，分别是热泵热水器正常使用时制热水模式和热泵热水器停止使用时蓄热模式。

本实施例制热水的模式下，节流后的气液两相制冷剂先经过空气—制冷剂换热器向空气吸收热量，其次经过蓄热装置吸收储存的热量，然后通过四通换向阀进入压缩机，被压缩机压缩到高温高压状态后再次通过四通换向阀进入水—制冷剂换热器与水箱内冷却水换热，从而产生热水。

具体而言，制热水模式下，蒸发吸热后的制冷剂通过四通换向阀3，随后进入压缩机4压缩至高温高压状态，然后压缩机出口的制冷剂再次经过四通换向阀3进入水—空气换热器1，在水—空气换热器1内进行冷凝放热，热量由水箱2内的冷却水吸收，水箱2内产生热水。水—制冷剂换热器1出口的被冷凝后的制冷剂，经过节流装置8，依次通过蓄热装置7和空气—制冷剂换热器5蒸发吸热，此时蓄热装置7内蓄热装置风扇F处于工作状态，蓄热装置风扇F将室外空气带入吸附床G，吸附材料吸收空气中水蒸气进行吸附(吸附原理：干吸附剂+水蒸气＝湿吸附剂+热量)，不断产生的热量由制冷剂蒸发带入循环中，同时，空气—制冷剂换热器5的风扇6处于工作状态，制冷剂同样吸收室外空气的热量，蒸发吸热后的制冷剂再次经过四通换向阀3进入压缩机4进行不断循环，完成制热。

本实施例在蓄热模式下，节流后的制冷剂从水箱内蒸发吸热，使水箱内的冷却水温度降低，经过四通换向阀进入压缩机被压缩至高温高压状态，然后再经四通换向阀依次进入空气—制冷剂换热器和蓄热装置，但此时空气—制冷剂换热器的风扇处于关闭状态，制冷剂全部在蓄热装置内吸附材料—制冷剂换热器内冷凝放热，将热量存储在蓄热装置内。

具体而言，蓄热模式下，经节流装置8节流后的气液两相制冷剂经过水—制冷剂换热器1，制冷剂吸收水箱2内剩余热水的热量蒸发，使水箱2内的冷却水温度降低，然后气态制冷剂经过四通换向阀3进入压缩机4，被压缩机4压缩至高温高压状态后再经四通换向阀3，然后依次进入空气—制冷剂换热器5和蓄热装置7，此时空气—制冷剂换热器5的风扇6处于关闭状态，制冷剂全部在蓄热装置7的吸附材料—制冷剂换热器E内冷凝放热，吸附材料吸收制冷剂的热量进行解析(解析原理：湿吸附剂+热量＝干吸附剂+水蒸气↑)，将热量存储在蓄热装置7内，此时，蓄热装置风扇F处于工作状态，解析产生的水蒸气由蓄热装置7内的蓄热装置风扇F经风道H带到室外，冷凝放热后的制冷剂再次经节流装置8进行循环，完成蓄热。

实施例2

一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，结构和流程如图2所示，主要包括水—制冷剂换热器1，水箱2，四通换向阀3，压缩机4，空气—制冷剂换热器5，风扇6，蓄热装置7，电子膨胀阀91，92，节流阀10与节流阀11。

各部件的连接方式为：四通换向阀3的接口A、空气—制冷剂换热器5、水—制冷剂换热器1、四通换向阀3的接口C依次串联相接，四通换向阀3的接口D与压缩机4的出口相连，四通换向阀3的接口B与压缩机4的入口相连，水—制冷剂换热器1绕在水箱2外部，水箱2为热泵热水器水箱。四通换向阀3的接口C与接口D相通，四通换向阀3的接口A与接口B相通。

本实施例中，蓄热装置7与空气—制冷剂换热器5并联，空气—制冷剂换热器5和蓄热装置7前后均有一个电子膨胀阀和一个节流阀，空气—制冷剂换热器5两端分别为电子膨胀阀92和节流阀11，蓄能装置7两端分别为电子膨胀阀91和节流阀10。风扇6靠近空气—制冷剂换热器5设置。

蓄热装置7内部结构如图3所示，包括吸附材料—制冷剂换热器E、蓄热装置风扇F、吸附床G及风道H。

吸附材料—制冷剂换热器E嵌在吸附床G内部，吸附床G由吸附材料构成，应当说明的是，该吸附材料不进入制冷剂循环，蓄热装置风扇F位于吸附床G下游，在吸附床G的两侧均开有风道H，以便于控制吸附床G内吸附材料的解析和吸附，能够保证蓄热装置整体不受外界环境的影响。

本实施例中，蓄热装置7与空气—制冷剂换热器5并联，蓄热装置7内吸附材料—制冷剂换热器E的制冷剂进出口管道分别与节流阀10和电子膨胀阀91相连。

本实施例中，吸附材料可选用硅胶—氯化钙、硅胶—水、沸石—水以及氨—活性炭等。

本实施例的水箱余热回收热泵热水器系统有三种工作模式，分别是热泵热水器正常使用时制热水模式、热泵热水器停止使用时蓄热模式以及冬季空气—制冷剂换热器化霜模式。

本实施例在制热水的情况下，冷凝后的液态制冷剂先经过蓄热装置所在支路，经蓄热装置支路上节流阀节流后的气液两相制冷剂进入蓄热装置内吸附材料—制冷剂换热器进行蒸发吸热，然后再经四通换向阀进入压缩机继续压缩至高温高压状态，最后再次经过四通换向阀进入水—制冷剂换热器与水箱内冷却水换热，从而产生热水。当蓄热装置内所储存的热量被吸收完毕后，此时，蓄热装置所在支路节流阀关闭，而空气—制冷剂换热器所在支路节流阀打开，节流后的制冷剂进入空气—制冷剂换热器支路，吸收室外空气的热量进行制热。

具体而言，制热水模式下，经水—制冷剂换热器1冷凝后的制冷剂先经过蓄热装置7所在支路，此时节流阀10开启，节流阀11关闭，风扇6不工作。液态制冷剂10节流后进入蓄热装置7内吸附材料—制冷剂换热器E吸热，此时蓄热装置7内蓄热装置风扇F处于工作状态，风道H开启，吸附材料在蓄热装置风扇F的作用下吸收空气中的水蒸气进行吸附放热(吸附原理：干吸附剂+水蒸气＝湿吸附剂+热量)，制冷剂吸收吸附材料放出的热量后蒸发，然后再经过电子膨胀阀91(此时电子膨胀阀91不工作)和四通换向阀3进入压缩机4被压缩至高温高压状态，最后再次经过四通换向阀3进入水—制冷剂换热器1内冷凝放热，水箱2内冷却水吸收制冷剂放出的热量，从而产生热水。当蓄热装置7内储存的热量被吸收完毕后，蓄热装置7的风道H关闭，同时节流阀10关闭，而节流阀11开启，制冷剂通过节流阀11进入空气—制冷剂换热器5支路，此时，风扇6处于工作状态，制冷剂吸收室外空气的热量进行蒸发，随后经过电子膨胀阀92(此时电子膨胀阀92不工作)和四通换向阀3进入压缩机4被压缩至高温高压状态，最后再次经过四通换向阀2进入微通道式换热器水箱1冷凝放热，冷却水吸收制冷剂放出的热量，从而产生热水，完成制热。

本实施例在蓄热模式下，水—制冷剂换热器内的制冷剂吸收水箱内剩余热水的热量，蒸发吸热后制冷剂经过四通换向阀进入压缩机被压缩至高温高压状态，然后高温高压的制冷剂再次经过四通换向阀，在蓄能装置所在支路电子膨胀阀的调控下直接进入蓄热装置支路，此时，制冷剂不经过空气制冷剂换热器，全部在蓄热装置内部吸附材料—制冷剂换热器内冷凝放热，将热量存储在蓄热装置的吸附材料内。

具体而言，蓄热模式下，制冷剂从水—制冷剂换热器1内吸收水箱2剩余热水的热量，蒸发吸热后的制冷剂经过四通换向阀3进入压缩机4被压缩至高温高压状态，然后再次经过四通换向阀3，在电子膨胀阀91和92的作用下直接进入蓄热装置7所在支路，此时电子膨胀阀92处于关闭状态，制冷剂不经过空气—制冷剂换热器5，全部在蓄热装置7内吸附材料—制冷剂换热器E内冷凝放热，此时蓄热装置7内吸附材料G进行解析(解析原理：湿吸附剂+热量＝干吸附剂+水蒸气↑)，吸附材料G吸附材料—制冷剂换热器E内制冷剂的热量，从而将热量存储在蓄热装置7内。解析时，蓄热装置内部蓄热装置风扇F处于工作状态，风道H开启，解析产生的水蒸气由蓄热装置7内的蓄热装置风扇F经风道H带到室外，冷凝放热后的制冷剂再次经过节流阀10(此时节流阀10不工作)进入水—制冷剂换热器1进行循环，完成蓄热。

本实施例在冬季室外温度较低时，空气—制冷剂换热器可能会结霜，此时则需要一部分制冷剂在空气—制冷剂换热器支路进行冷凝放热，以达到融霜的目的。方案二在融霜的模式下，水—制冷剂换热器内的制冷剂吸收水箱内剩余热水的热量，蒸发吸热后制冷剂经过四通换向阀进入压缩机被压缩至高温高压状态，然后高温高压的制冷剂再次经过四通换向阀，在蓄能装置所在支路电子膨胀阀和空气—制冷剂所在支路的电子膨胀阀的共同调控下，一部分进入蓄热装置支路，在蓄热装置内部吸附材料—制冷剂换热器内冷凝放热，将热量存储在蓄热装置的吸附材料内，另一部分高温高压制冷剂进入空气—制冷剂换热器内进行冷凝放热，从而达到融霜的效果。

具体而言，融霜模式下，冬季外界温度较低时，空气—制冷剂换热器可能结霜，在这种情况下，制冷剂从水—制冷剂换热器1内吸收水箱2剩余热水的热量，蒸发吸热后的制冷剂经过四通换向阀3进入压缩机4被压缩至高温高压状态，然后再次经过四通换向阀3，此时电子膨胀阀91，92均处于开启状态，在电子膨胀阀91和92的作用下，一部分进入蓄热装置7所在支路，完成蓄热。另一部分高温高压制冷剂经过空气—制冷剂换热器5所在支路，将热量释放给换热器管道外面的霜，达到融霜的效果。经蓄热装置7和空气—制冷剂换热器5冷凝放热后的两路液态制冷剂，分别经节流阀10、11节流成两相状态，然后再进入水—制冷剂换热器1进行吸热，完成循环。

本发明有两个实施方案是因为两个方案均能满足要求，实施例2方案在化霜时不会受蓄能模块的影响，化霜的效率更高，但实施例2方案相对于实施例1方案增加了两个电子膨胀阀91和92，在实际实施过程中，由于电子膨胀阀的价格较为昂贵，经济性可能较差。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，其特征在于，包括水—制冷剂换热器、水箱、四通换向阀、压缩机、空气—制冷剂换热器、风扇、蓄热装置及节流装置，所述四通换向阀的接口A、空气—制冷剂换热器、蓄热装置、节流装置、水—制冷剂换热器、四通换向阀的接口C依次串联相接，四通换向阀的接口D与压缩机的出口相连，四通换向阀的接口B与压缩机的入口相连，四通换向阀的接口C与接口D相通，四通换向阀的接口A与接口B相通，水—制冷剂换热器绕在水箱外部，所述水箱为热泵热水器水箱，风扇靠近空气—制冷剂换热器设置。

2.根据权利要求1所述的一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，其特征在于，所述蓄热装置包括吸附材料—制冷剂换热器、蓄热装置风扇、吸附床及风道，吸附材料—制冷剂换热器嵌在吸附床内部，吸附床由吸附材料构成，蓄热装置风扇位于吸附床下游，在吸附床的两侧均开有便于与外部连通的风道，蓄热装置内吸附材料—制冷剂换热器的制冷剂进出口管道分别与节流装置和空气—制冷剂换热器相连。

3.根据权利要求1所述的一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，其特征在于，所述水箱余热回收热泵热水器系统在热泵热水器正常使用时提供制热水模式；

制热水的模式下，节流后的气液两相制冷剂先经过空气—制冷剂换热器向空气吸收热量，其次经过蓄热装置吸收储存的热量，然后通过四通换向阀进入压缩机，被压缩机压缩到高温高压状态后再次通过四通换向阀进入水—制冷剂换热器与水箱内冷却水换热，从而产生热水。

4.根据权利要求1所述的一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，其特征在于，所述水箱余热回收热泵热水器系统在热泵热水器停止使用时蓄热模式；

蓄热模式下，节流后的制冷剂从水箱内蒸发吸热，使水箱内的冷却水温度降低，经过四通换向阀进入压缩机被压缩至高温高压状态，然后再经四通换向阀依次进入空气—制冷剂换热器和蓄热装置，但此时空气—制冷剂换热器的风扇处于关闭状态，制冷剂全部在蓄热装置内吸附材料—制冷剂换热器内冷凝放热，将热量存储在蓄热装置内。

5.一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，其特征在于，包括水—制冷剂换热器，水箱，四通换向阀，压缩机，空气—制冷剂换热器，风扇，蓄热装置，电子膨胀阀与节流阀，所述四通换向阀的接口A、空气—制冷剂换热器、水—制冷剂换热器、四通换向阀的接口C依次串联相接，四通换向阀的接口D与压缩机的出口相连，四通换向阀的接口B与压缩机的入口相连，四通换向阀的接口C与接口D相通，四通换向阀的接口A与接口B相通，水—制冷剂换热器绕在水箱外部，所述水箱为热泵热水器水箱，所述蓄热装置与空气—制冷剂换热器并联，空气—制冷剂换热器和蓄热装置前后均有一个电子膨胀阀和一个节流阀，风扇靠近空气—制冷剂换热器设置。

6.根据权利要求5所述的一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，其特征在于，所述蓄热装置包括吸附材料—制冷剂换热器、蓄热装置风扇、吸附床及风道，吸附材料—制冷剂换热器嵌在吸附床内部，吸附床由吸附材料构成，蓄热装置风扇位于吸附床下游，在吸附床的两侧均开有便于与外部连通的风道，蓄热装置内吸附材料—制冷剂换热器的制冷剂进出口管道分别与节流阀和电子膨胀阀相连。

7.根据权利要求5所述的一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，其特征在于，所述水箱余热回收热泵热水器系统在热泵热水器正常使用时提供制热水模式；

制热水的情况下，冷凝后的液态制冷剂先经过蓄热装置所在支路，经蓄热装置支路上节流阀节流后的气液两相制冷剂进入蓄热装置内吸附材料—制冷剂换热器进行蒸发吸热，然后再经四通换向阀进入压缩机继续压缩至高温高压状态，最后再次经过四通换向阀进入水—制冷剂换热器与水箱内冷却水换热，从而产生热水，当蓄热装置内所储存的热量被吸收完毕后，此时，蓄热装置所在支路节流阀关闭，而空气—制冷剂换热器所在支路节流阀打开，节流后的制冷剂进入空气—制冷剂换热器支路，吸收室外空气的热量进行制热。

8.根据权利要求5所述的一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，其特征在于，所述水箱余热回收热泵热水器系统在热泵热水器停止使用时提供蓄热模式；

在蓄热模式下，水—制冷剂换热器内的制冷剂吸收水箱内剩余热水的热量，蒸发吸热后制冷剂经过四通换向阀进入压缩机被压缩至高温高压状态，然后高温高压的制冷剂再次经过四通换向阀，在蓄能装置所在支路电子膨胀阀的调控下直接进入蓄热装置支路，此时，制冷剂不经过空气制冷剂换热器，全部在蓄热装置内部吸附材料—制冷剂换热器内冷凝放热，将热量存储在蓄热装置的吸附材料内。

9.根据权利要求5所述的一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，其特征在于，所述水箱余热回收热泵热水器系统在冬季使用时提供冬季空气—制冷剂换热器化霜模式；

在融霜的模式下，水—制冷剂换热器内的制冷剂吸收水箱内剩余热水的热量，蒸发吸热后制冷剂经过四通换向阀进入压缩机被压缩至高温高压状态，然后高温高压的制冷剂再次经过四通换向阀，在蓄能装置所在支路电子膨胀阀和空气—制冷剂所在支路的电子膨胀阀的共同调控下，一部分进入蓄热装置支路，在蓄热装置内部吸附材料—制冷剂换热器内冷凝放热，将热量存储在蓄热装置的吸附材料内，另一部分高温高压制冷剂进入空气—制冷剂换热器内进行冷凝放热，从而达到融霜的效果。

10.根据权利要求1或5所述的一种带有吸附式蓄热装置的水箱余热回收热泵热水器系统，其特征在于，

所述的蓄热装置，在制热水模式下，蓄热装置内的蓄热装置风扇将室外空气经风口吹入蓄热装置内，与吸附材料接触，此时干吸附材料吸收空气内水蒸气进行解析，释放热量，然后热量由蓄热装置内吸附材料—制冷剂换热器内的两相状态制冷剂吸收，进行热力循环；

所述的蓄热装置，在蓄能模式下，由压缩机压缩后的高温高压制冷剂经过蓄能装置的吸附材料—制冷剂换热器冷凝，热量通过换热器释放给其周围的湿吸附材料，此时吸附材料吸收热量进行解析，将热量储存在吸附材料内，解析过程产生的水蒸气在蓄热装置内的蓄热装置风扇的作用下经风道排出蓄热装置。

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