CN111380209A - 空气源热泵热水器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气源热泵热水器及其控制方法。热泵热水器，包括冷媒流路，所述冷媒流路包括连接在一起的压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，所述水箱内部设置有串联在一起的第一内胆和第二内胆，所述第一内胆设置有第一出水管，所述第二内胆设置有进水管和第二出水管，所述第二内胆中还设置有用于吸收并储存热量的相变储能部件；所述冷凝器包括用于对所述第一水箱进行加热的第一冷凝部，所述冷凝器还包括用于对所述第二水箱进行加热的第二冷凝部。实现提高热泵热水器的热水输出率，并提高户体验性。

Description

空气源热泵热水器及其控制方法

技术领域

本发明涉及热泵热水器技术领域，尤其涉及一种空气源热泵热水器及其控制方法。

背景技术

目前，热泵热水器是人们日常生活中常用的家用电器，热泵热水器通常包括冷媒流路以及水箱，其中，冷媒流路包括连接在一起的压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置，利用冷凝器产生的热量来对水箱中的水进行加热。而在冷凝器对水箱中的水进行加热的过程中，水箱中的水存在顶部水温高而底部水温低的问题，使得水箱中的水温分层严重，这也将导致对水箱进行加热的冷凝器会出现压力分布不均的问题，冷凝器在高温水段加热效果较差，导致热水输出率降低；同时，由于水箱的出水口通常配置在水箱的顶部，水箱中顶部的热水从输出的水温范围单一，无法满足用户对不同水温使用的要求，导致用户体验性较差。如何设计一种热水输出率高且用户体验性好的热泵热水器是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种空气源热泵热水器及其控制方法，实现提高热泵热水器的热水输出率，并提高户体验性。

为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种空气源热泵热水器，包括冷媒流路和水箱，所述冷媒流路包括连接在一起的压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，所述水箱内部设置有串联在一起的第一内胆和第二内胆，所述第一内胆设置有第一出水管，所述第二内胆设置有进水管和第二出水管，所述第二内胆中还设置有用于吸收并储存热量的相变储能部件；所述冷凝器包括用于对所述第一水箱进行加热的第一冷凝部，所述冷凝器还包括用于对所述第二水箱进行加热的第二冷凝部。

进一步的，所述第一冷凝部为包裹在所述第一内胆上的微通道换热器。

进一步的，所述相变储能部件包括导热体以及设置在所述导热体内部的相变蓄能材料，所述第二冷凝部为设置在所述第二内胆中的冷凝盘管；所述冷凝盘管与所述导热体热传递连接

进一步的，所述导热体上开设有贯通孔，所述冷凝盘管插在所述贯通孔中。

进一步的，所述第一冷凝部和所述第二冷凝部并联设置在所述冷媒流路中。

进一步的，所述压缩机通过四通阀与所述冷凝器和所述蒸发器连接。

进一步的，所述蒸发器上配置有化霜电加热丝。

进一步的，所述热泵热水器包括总出水管和切换阀模块，所述切换阀模块用于选择性的将所述总出水管和所述第一出水管和/或所述第二出水管连接。

进一步的，所述第一出水管与所述第二内胆之间还设置有循环水泵。

本发明还提供一种上述空气源热泵热水器的控制方法，包括：双内胆供水模式、速热供水模式和储能供水模式；

双内胆供水模式下，压缩机排气口输出的高压高温冷媒同时进入到第一冷凝部和第二冷凝部，第一冷凝部加热第一内胆中的水，第二冷凝部加热第二内胆中的水，所述第二内胆中的水流入到所述第一内胆中，第一内胆中的水从第一出水管输出；

速热供水模式下，压缩机排气口输出的高压高温冷媒进入到第一冷凝部，由第一冷凝部加热第一内胆中的水，所述第二内胆中的水流入到所述第一内胆中，第一内胆中的水从第一出水管输出；

储能供水模式下，压缩机排气口输出的高压高温冷媒进入到第二冷凝部，由第二冷凝部加热第二内胆中的水，第二内胆中的水直接从第二出水管输出。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过在第二内胆中配置相变储能部件，在实际使用过程中，第一内胆中的水被第一冷凝部加热形成高温水，而第二内胆中的水被第二冷凝部加热并在相变储能部件的吸热储能作用下形成中温水，这样，用户能够根据需要使用高温水或中温水，满足用户对不同水温使用的要求，提高用户体验性。更重要的是，由于第二内胆的水在相变储能部件的作用下水温分布均匀，降低了整体加热温差带来的系统不良影响，有效的提高了热水输出率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明热泵热水器实施例的一结构原理图；

图2为本发明热泵热水器实施例的另一结构原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本实施例热泵热水器，包括冷媒流路，所述冷媒流路包括连接在一起的压缩机1、冷凝器2、节流装置3和蒸发器4，蒸发器4配置有风机41用于室外侧进行热交换。本实施例热泵热水器还包括相互独立设置的第一水箱和第二水箱，第一水箱内设置有第一内胆51，第二水箱内设置有第二内胆52，第一内胆51的配置有第一进水管511和第一出水管512，所述第二内胆52配置有第二进水管521和第二出水管522，所述第二内胆52中还设置有用于吸收并储存热量的相变储能部件（未图示）；所述冷凝器2包括用于对所述第一内胆51进行加热的第一冷凝部21，所述冷凝器2还包括用于对所述第二内胆52进行加热的第二冷凝部22。

具体而言，本实施例热泵热水器采用两个独立设置的第一水箱和第二水箱来盛放水，两个内胆分别配置有进出水管，两个内胆能够独立的进出水，其中，第二内胆52设置有相变储能部件，在实际使用过程中，第一冷凝部21能够加热第一内胆51中的水，第一内胆51中的水能够被持续加热升温以形成高温水（55度-80度），而第二冷凝部22能够加热第二内胆52中的水，第二内胆52中的水在加热过程中相变储能部件同时吸热，相变储能部件在加热到相变温度后发生相变，此时第二内胆52的水温维持在相变温度范围内形成中温水（35度-45度），其中，第二内胆52中水的温度范围受相变储能部件的相变温度影响，不同材料的相变储能部件的相变温度不同，在此不做限制。这样，用户在实际使用过程中，则可以根据需要选取高温水或中温水进行使用。而对于冬季需要对蒸发器进行化霜处理时，则可以热气化霜或电加热化霜两种方式，采用热气化霜则压缩机1通过四通阀11与所述冷凝器2和所述蒸发器4连接；而采用电加热化霜则在蒸发器上配置有化霜电加热丝。

进一步的，为了能够独立的控制两个内胆进行加热，所述第一冷凝部21和所述第二冷凝部22并联设置在所述冷媒流路中，具体的，所述冷凝器2与所述压缩机1之间还设置有三通20，所述第一冷凝部21通过第一电磁阀（未图示）与所述三通20连接，所述第二冷凝器22通过第二电磁阀（未图示）与所述三通连接，这样，在实际使用过程中，可以根据需要控制第一电磁阀和第二电磁阀选择性的开启以独立的控制第一冷凝部21和第二冷凝部22进行加热。其中，节流装置3包括依次串联设置在所述冷凝器2和所述蒸发器4之间的第一电子膨胀阀31和第二电子膨胀阀32，所述第一冷凝部21与所述第一电子膨胀阀31连接，所述第二冷凝部22与所述第一电子膨胀阀31和所述第二电子膨胀阀32之间的冷媒管路连接。具体的，第一冷凝部21依次通过第一电子膨胀阀31和所述第二电子膨胀阀32与蒸发器4连接，而第二冷凝部22则通过第二电子膨胀阀32与蒸发器4连接，而为了避免制热过程中，冷媒反向流动，第一电子膨胀阀31和第二电子膨胀阀32之间还设置有单向阀33，而所述第二冷凝部22与单向阀33和第二电子膨胀阀32之间的冷媒管路连接。

其中，针对第一冷凝部21和第二冷凝部22表现实体有多种方式，为了满足两个内胆的不同加热要求，针对第一内胆51需要进行快速高效的加热以实现速热快速出水，第一内胆51采用小容积的导热胆体，第一冷凝部21为包裹在所述第一内胆51上的微通道换热器，第一内胆51采用导热内胆，微通道换热器能够快速的加热第一内胆51中的水，以实现速热快速出水的目的。针对第二内胆52需要存储足够的水以提供中温水用于用户日常生活使用，则第二内胆52的容积较大，第二冷凝部22为设置在所述第二内胆52中的冷凝盘管，冷凝盘管能够在第二内胆52中均匀的加热第二内胆中的水，优选的，为了避免相变储能部件对水产生污染，则第二内胆52中还设置有用于存水的储水盘管（未图示），所述储水盘管位于所述第二内胆52外部的一端部形成所述第二进水管521，所述储水盘管位于所述第二内胆52外部的另一端部形成所述第二出水管522；所述相变储能部件为填充在所述第二内胆52中的相变储能材料，具体的，储水盘管位于第二内胆52中的部位采用导热管体，这样，冷凝盘管释放的热量加热相变储能材料和储水盘管。

更进一步的，为了更加用户选择不同温度的水输出，热泵热水器包括总出水管61和切换阀模块6，所述切换阀模块6用于选择性的将所述总出水管61和所述第一出水管512和/或所述第二出水管522连接，具体的，通过切换阀模块6能够根据需要选择总出水管61与第一出水管512或第二出水管522单独连接，或者，根据需要选择总出水管61同时与第一出水管512和第二出水管522连接，以获得不同温度的出水。而切换阀模块6可以包括包括两位三通换向阀（未图示），所述总出水管61、所述第一出水管512和所述第二出水管522分别与所述两位三通换向阀连接，通过两位三通换向阀以实现总出水管61与第一出水管512或第二出水管522单独连接；切换阀模块6还包括恒温混水阀（未图示），所述总出水管61、所述第一出水管512和所述第二出水管522还分别与所述恒温混水阀连接，具体的，恒温混水阀能够同时连通第一出水管512和第二出水管522，以使得中温水和高温水混合形成更多种出水温度选择。优选的，在冬季化霜模式下，所述切换阀模还用于选择性的将所述第一出水管512与所述第二进水管521连接，具体的，化霜模式下，冷媒流路中的冷媒仅流入到第一冷凝部21而不流到第二冷凝部22，而由于第一内胆51中的水温加高，为了避免热水浪费，用户在用水时，在第一内胆51的水温高于第二内胆52的水温情况下，则第一内胆51中的热水通过第一出水管512和第二进水管521进入到第二内胆52中，为了实现上述功能，而切换阀模6可以通过阀门连接第一出水管512和第二进水管521，而阀门可以采用手动阀也可以采用电动阀。

而针对上述热泵热水器在控制过程中具有三种供水模式，即包括双内胆供水模式、速热供水模式和储能供水模式；

双内胆供水模式下，压缩机排气口输出的高压高温冷媒同时进入到第一冷凝部和第二冷凝部，第一冷凝部加热第一水箱中的水，第二冷凝部加热第二水箱中的水；

速热供水模式下，压缩机排气口输出的高压高温冷媒进入到第一冷凝部，由第一冷凝部加热第一水箱中的水；

储能供水模式下，压缩机排气口输出的高压高温冷媒进入到第二冷凝部，由第二冷凝部加热第二水箱中的水。

实施例二

如图2所示，本实施例热泵热水器基于上述实施例一，区别在于：本实施例热泵热水器包括一个水箱，并且，水箱内部设置有串联在一起的第一内胆51和第二内胆52，所述第一内胆51设置有第一出水管512，所述第二内胆52设置有进水管521和第二出水管522，第一内胆51的储水量同样小于第二内胆52的储水量。具体的，第一内胆51的进水全部来自第二内胆52中的水，这样，在实际使用过程中，水进入到第二内胆52进行加热后再进入到第一内胆51中进一步的加热，从第一内胆51中能够输出更高温度的水，使得第一出水管512的出水温度范围能够达到55度-90度，以满足用户对更高水温的要求，同时，第二内胆52还可以通过第二出水管522单独输出中温水，以满足用户对不同水温的使用需求。其中，第一内胆51和第二内胆52之间通过连接管501连接，并且，第一内胆51和第二内胆52之间还设置有隔温板502进行间隔开。

进一步的，由于第一内胆51和第二内胆52通过连接管501直接连通，则第二内胆52则直接用于盛放水，而相变储能部件包括导热体（未图示）以及设置在所述导热体内部的相变蓄能材料，所述第二冷凝部22为设置在所述第二内胆中的冷凝盘管；所述冷凝盘管与所述导热体热传递连接，具体的，相变蓄能材料设置在导热体内部，导热体置于第二内胆52中，这样，相变蓄能材料便不会对第二内胆52中的水造成污染，而所述导热体上还开设有贯通孔，所述冷凝盘管插在所述贯通孔中，这样，在加热过程中，冷凝盘管释放的热量先加热导热体内部的相变蓄能材料，再通过导热体对第二内胆52中的水进行加热。。

更进一步的，热泵热水器也包括总出水管61和切换阀模块6，所述切换阀模块6用于选择性的将所述总出水管61和所述第一出水管512和/或所述第二出水管522连接，具体参考实施例一的记载，在此不做赘述。而由于第一内胆51和第二内胆52连通，在化霜过程中，为了充分的利用第一内胆51中的高温水，所述第一出水管512与所述第二内胆52之间还设置有循环水泵（未图示），在化霜过程中，在第一内胆51的水温高于第二内胆52的水温情况下，则第一内胆51中的热水通过循环水泵进入到第二内胆52中，第二内胆52中的水则补充进入到第一内胆51中，以充分利用第一内胆51中水的热量。

本实施例热泵热水器在控制过程中具有三种供水模式，即包括双内胆供水模式、速热供水模式和储能供水模式；；

双内胆供水模式下，压缩机排气口输出的高压高温冷媒同时进入到第一冷凝部和第二冷凝部，第一冷凝部加热第一内胆中的水，第二冷凝部加热第二内胆中的水，所述第二内胆中的水流入到所述第一内胆中，第一内胆中的水从第一出水管输出；

速热供水模式下，压缩机排气口输出的高压高温冷媒进入到第一冷凝部，由第一冷凝部加热第一内胆中的水，所述第二内胆中的水流入到所述第一内胆中，第一内胆中的水从第一出水管输出；

储能供水模式下，压缩机排气口输出的高压高温冷媒进入到第二冷凝部，由第二冷凝部加热第二内胆中的水，第二内胆中的水直接从第二出水管输出。

实施例三

基于上述实施例一和二中的热泵热水器的具体结构形式，热泵热水器的化霜方法包括：化霜过程中，所述压缩机输出的高压高温冷媒进入所述蒸发器进行加热化霜，所述蒸发器输出的冷媒经过所述节流装置进入到所述第一冷凝部中并与所述第一内胆中的水进行热交换，同时，所述相变储能部件释放热量继续加热所述第二内胆中的水，所述第二内胆用于向外供给热水。

具体而言，在化霜过程中，采用四通阀的方式利用冷媒热蒸汽对蒸发器进行加热化霜处理，此时，冷凝器将释放冷量，此时，冷凝器中的第一冷凝部参与冷媒流路中冷媒的循环流动，这样，仅第一内胆会受化霜影响而降温，而第二内胆上的第二冷凝部没有冷媒经过，第二冷凝部不会对第二内胆制冷，而此时，相变储能部件将放热以继续加热第二内胆中的水，保证第二内胆向外输出恒定温度的水，避免在化霜过程中出现水温明显下降的现象。优选的，由于第一内胆中水的温度较高，在化霜初期，如用户有用水需求的情况下，如果所述第一内胆的水温大于所述第二内胆的水温，则将所述第一内胆中的水输送到所述第二内胆中，具体的，化霜过程中，用户用水时，如果第一内胆的水温较高，则可以充分利用第一内胆中的热水来供用户使用。

进一步的，所述化霜方法还包括：化霜结束后，四通阀换向，在用户有用水需求的情况下，所述压缩机输出的高压高温冷媒进入所述第二冷凝部，所述第二冷凝部加热所述第二内胆中的水，所述第二内胆用于向外供给热水。具体的，化霜结束后，第一内胆中的水温降低，如果此时有用户用热水，则压缩机输出的高压高温冷媒进入第二冷凝部，第二冷凝部对第二内胆中的水进行加热，这样，便可以避免因第一内胆输出低温水而影响用户体验性。而在用户无用水需求的情况下，所述压缩机输出的高压高温冷媒分别进入所述第一冷凝部和所述第二冷凝部，所述第一冷凝部加热所述第一内胆中的水，所述第二冷凝部加热所述第二内胆中的水，化霜结束后，在无用水需求的情况下，压缩机输出的高压高温冷媒分别进入第一冷凝部和第二冷凝部，从而可以同时对两个内胆进行加热，而在加热过程中，当第一内胆的水温达到设定温度值后，在用户又有用水需求的情况下，则可以第一内胆和/或第二内胆用于向外供给热水。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明个实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种空气源热泵热水器，包括冷媒流路和水箱，所述冷媒流路包括连接在一起的压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，其特征在于，所述水箱内部设置有串联在一起的第一内胆和第二内胆，所述第一内胆设置有第一出水管，所述第二内胆设置有进水管和第二出水管，所述第二内胆中还设置有用于吸收并储存热量的相变储能部件；所述冷凝器包括用于对所述第一水箱进行加热的第一冷凝部，所述冷凝器还包括用于对所述第二水箱进行加热的第二冷凝部。

2. 根据权利要求1所述的空气源热泵热水器，其特征在于，所述第一冷凝部为包裹在所述第一内胆上的微通道换热器。

3.根据权利要求1所述的空气源热泵热水器，其特征在于，所述相变储能部件包括导热体以及设置在所述导热体内部的相变蓄能材料，所述第二冷凝部为设置在所述第二内胆中的冷凝盘管；所述冷凝盘管与所述导热体热传递连接

根据权利要求3所述的空气源热泵热水器，其特征在于，所述导热体上开设有贯通孔，所述冷凝盘管插在所述贯通孔中。

4.根据权利要求1所述的空气源热泵热水器，其特征在于，所述第一冷凝部和所述第二冷凝部并联设置在所述冷媒流路中。

5.根据权利要求1所述的空气源热泵热水器，其特征在于，所述压缩机通过四通阀与所述冷凝器和所述蒸发器连接。

6.根据权利要求1所述的空气源热泵热水器，其特征在于，所述蒸发器上配置有化霜电加热丝。

7.根据权利要求1-7任一所述的空气源热泵热水器，其特征在于，所述热泵热水器包括总出水管和切换阀模块，所述切换阀模块用于选择性的将所述总出水管和所述第一出水管和/或所述第二出水管连接。

8.根据权利要求8所述的空气源热泵热水器，其特征在于，所述第一出水管与所述第二内胆之间还设置有循环水泵。

9.一种如权利要求1-9任一所述的空气源热泵热水器的控制方法，其特征在于，包括：双内胆供水模式、速热供水模式和储能供水模式；

双内胆供水模式下，压缩机排气口输出的高压高温冷媒同时进入到第一冷凝部和第二冷凝部，第一冷凝部加热第一内胆中的水，第二冷凝部加热第二内胆中的水，所述第二内胆中的水流入到所述第一内胆中，第一内胆中的水从第一出水管输出；

速热供水模式下，压缩机排气口输出的高压高温冷媒进入到第一冷凝部，由第一冷凝部加热第一内胆中的水，所述第二内胆中的水流入到所述第一内胆中，第一内胆中的水从第一出水管输出；

储能供水模式下，压缩机排气口输出的高压高温冷媒进入到第二冷凝部，由第二冷凝部加热第二内胆中的水，第二内胆中的水直接从第二出水管输出。

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