CN201265981Y - 柔性双级耦合相变蓄能化霜热泵热水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柔性双级耦合相变蓄能化霜热泵热水装置，包括空气源热泵、水源热泵和蓄能罐，空气源热泵包括第一压缩机、第一换热盘管、第一膨胀阀和第一换热器，第一压缩机、第一换热盘管、第一膨胀阀和第一换热器依次通过管道构成闭合回路，水源热泵包括第二压缩机、第三换热器、第二膨胀阀和第二换热器，第二压缩机、第三换热器内的一根换热盘管、第二膨胀阀和第二换热器内依次通过管道构成闭合回路，蓄能罐、第一循环泵和第一换热器依次通过管道连接构成第一换热回路，蓄能罐、第二循环泵第二换热器连接构成第二换热回路。它将空气源热泵的能源来源广泛与水源热泵的高效、高温有效结合，既可达到热泵能源来源广泛、高效节能的目的，又可获得温度较高的高品质热水。

Description

柔性双级耦合相变蓄能化霜热泵热水装置

技术领域

本实用新型涉及一种空气调节装置，特别是涉及一种柔性双级耦合相变蓄能化霜热泵热水装置。

背景技术

水源热泵因其具有能效比高(COP>＝5)和能提供高品质热水的特点，因此水源热泵在采暖和生活热水方面得到了广泛的发展和利用。但是，由于水源热泵受到水资源的限制，它的推广和应用也受到了很大的限制。因此在大多数情况下人们在采暖和生活热水的供应上还得求助于空气源热泵。当室外环境温度较低时，空气源热泵的外机表冷器容易结霜，在制中、高温热水(高于50度)时效率相对较低，耗能较大，不利于节省能源。但是，空气源热泵在用于低温制热(冷凝温度25-35度)时却有其他种类热泵无法比拟的优势---能源来源不受限制、有比较高的能效比(在零下20度的情况下仍然可以做到COP>2.5，在零上10度时，COP>＝4)。

发明内容

本实用新型的目的，是提供了一种柔性双级耦合相变蓄能化霜热泵热水装置，它是一种双极耦合相变蓄能热泵热水器系统，它采用两级制热的结构，两级热泵相对独立，互不影响，柔性耦合为一体，第一级为空气源热泵，使蓄能罐内的载冷剂温度提高，当载冷剂温度达到设定值时，可使第二级水源热泵高效工作，既可解决热泵能源来源的问题，可达到热泵高效制热的目的，又可获得高品质的热水。若只需使用35度以下的温水或者在室外温度高于7度时，可直接通过第一级热泵将水加热即可。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：柔性双级耦合相变蓄能化霜热泵热水装置，包括空气源热泵、水源热泵和蓄能罐，空气源热泵包括第一压缩机、第一换热盘管、第一膨胀阀和第一换热器，第一压缩机、第一换热盘管、第一膨胀阀和第一换热器内的一根换热盘管依次通过管道连接构成闭合回路，水源热泵包括第二压缩机、第三换热器、第二膨胀阀和第二换热器，第二压缩机、第三换热器内的一根换热盘管、第二膨胀阀和第二换热器内的一根换热盘管依次通过管道连接构成闭合回路，蓄能罐、第一循环泵和第一换热器内的另一根换热盘管依次通过管道连接构成第一换热回路，蓄能罐、第二循环泵第二换热器内的另一根换热盘管连接构成第二换热回路。

为了进一步实现本实用新型的目的，还可以采用以下技术方案实现：第一换热回路上安装第一三通阀和第二三通阀，第一三通阀位于蓄能罐和第一循环泵之间，第二三通阀位于第一换热器和第一循环泵之间，第一三通阀与第二水管连接，第二三通阀与第一水管连接，第一水管上安装第三三通阀，第二水管上安装第四三通阀，第三三通阀和第四三通阀通过管道与第三换热器的另一根换热管连接。第一换热盘管的外周安装壳体，壳体内安装风机。壳体内安装外盘管温度传感器，壳体外安装室外温度传感器，蓄能罐上安装蓄能水箱温度传感器，第一换热回路上安装第一出水温度传感器，第一出水温度传感器安装于第一换热回路的出水管上，第二换热回路上安装供水温度传感器，供水温度传感器安装于第二换热回路的供水管上，第二水管上安装第三循环泵和第二出水温度传感器，第三循环泵、外盘管温度传感器、室外温度传感器、蓄能水箱温度传感器、第一出水温度传感器、第二出水温度传感器和供水温度传感器分别通过导线与控制器连接。第一膨胀阀是电子膨胀阀，第一循环泵是调速水泵。蓄能罐的周围设置保温层，蓄能罐内装有载冷剂和相变蓄能材料，相变蓄能材料是相变温度为20-40度的无机盐类。

本实用新型的积极效果在于：它结构设计合理，使用方便，将空气源热泵的能源来源广泛与水源热泵的高效、高温有效结合，既可达到热泵能源来源广泛、高效节能的目的，又可获得温度较高的高品质热水，是一种可适应多种天气条件并且可以产生较高温度的热泵的热水器。它还可适应当今能源紧张，可解决用电高峰期电费较高的问题。在非用电高峰时(利用低谷电价)，利用一级的空气源热泵和蓄能罐配合蓄能，在用电高峰时，可利用蓄能罐内蓄存的热量，高效工作，具有良好的节能和降低运营成本的效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标号说明：1第一压缩机  2第二压缩机  3第一膨胀阀  4第二膨胀阀  5第一换热盘管  6第一换热器  7第二换热器  8第三换热器  9第一循环泵  10第二循环泵  11第三循环泵  12四通换阀  13第一三通阀  14第二三通阀  15第三三通阀  16第四三通阀  17蓄能罐18控制器  19风机  20室外温度传感器  21外盘管温度传感器  22蓄能水箱温度传感器  23第一出水温度传感器  24供水温度传感器  25第二出水温度传感器  26蓄能物质  27第一水管28第二水管  29壳体  30保温层。

具体实施方式

本实用新型所述的柔性双级耦合相变蓄能化霜热泵热水装置，包括空气源热泵A、水源热泵B和蓄能罐17，空气源热泵包括第一压缩机1、第一换热盘管5、第一膨胀阀3和第一换热器6，第一压缩机1、第一换热盘管5、第一膨胀阀3和第一换热器6内的一根换热盘管依次通过管道连接构成闭合回路，水源热泵B包括第二压缩机2、第三换热器8、第二膨胀阀4和第二换热器7，第二压缩机2、第三换热器8内的一根换热盘管、第二膨胀阀4和第二换热器7内的一根换热盘管依次通过管道连接构成闭合回路，蓄能罐17、第一循环泵9和第一换热器6内的另一根换热盘管依次通过管道连接构成第一换热回路，蓄能罐17、第二循环泵10和第二换热器7内的另一根换热盘管连接构成第二换热回路。当环境气温较低时，可先启动空气源热泵，空气源热泵由环境大气中吸收的热量经第一换热回路传递给蓄能罐17，随着蓄能罐17内载冷剂温度的上升，蓄能罐17内的蓄能物质吸热相变蓄能，当蓄能罐17内的温度达到35度或其他设定值时，可启动水源热泵和第二换热回路，第二换热回路可将蓄能罐17内蓄存的热量提供给第二换热器7，并始终保持温度在25-35度左右，从而，可使水源热泵B，由25-35度的蒸发温度开始将循环水的温度继续加热，高效快捷地产生高品质的热水。当蓄能罐内的载冷剂温度低于设定值如25度时，空气源热泵A再次启动，这样就可以保证蓄能罐中的载冷剂温度始终保持在2535度之间，使水源热泵B始终有足够的能源来源。蓄能罐17内的蓄能物质26，可以是相变温度在20至40度之间的无机盐类或其它相变蓄能物质。空气源热泵内可加装四通换阀12，使空气源热泵可具有蓄能化霜功能。第一膨胀阀3可以是电子膨胀阀。使用者，可通过调节第一循环泵9控制第一换热回路内的循环水的流速，当空气源热泵刚启动时，第一换热回路内的循环水流速较小，逐着循环水的温度不断升高，第一循环泵9可逐渐使循环水的流速加快，从而，可使第一压缩机1始终处于最佳工作状态，达到节能效果。

第一换热回路上安装第一三通阀13和第二三通阀14，第一三通阀13位于蓄能罐17和第一循环泵9之间，第二三通阀14位于第一循环泵9和第一换热器6之间，第二三通阀14与第一水管27连接，第一水管27上安装第三三通阀15，第二水管28上安装第四三通阀16，第三三通阀15和第四三通阀16通过管道与第三换热器8的第二根换热管连接。第一三通阀13、第二三通阀14、第三三通阀15和第四三通阀16可以均是三通电磁阀，当大气温度较低且又需要高品质的热水时，需二级热泵均正常工作，此时，第一三通阀13、第二三通阀14、第三三通阀15和第四三通阀16使第一水管27和第二水管28断路不通，确保第一换热循环的正常工作；当无需高品质的热水时或室外环境温度较高时，可单独使用空气源热泵，此时，第一三通阀13、第二三通阀14、第三三通阀15和第四三通阀16可将第一换热回路截断，使第一三通阀13、第二三通阀14、第三三通阀15、第四三通阀16、第一水管27、第二水管28、第一换热器6和蓄能罐17连接构成的回路畅通。

为增加换热效果，可在第一换热盘管5的外周安装壳体29，壳体29内安装风机19，风机19可对第一换热盘管5进行强制对流换热。

壳体29内安装外盘管温度传感器21，壳体29外安装室外温度传感器20，蓄能罐17上安装蓄能水箱温度传感器22，第一换热回路上安装第一出水温度传感器23，第一出水温度传感器23安装于第一换热回路的出水管上，第二换热回路上安装供水温度传感器24，供水温度传感器24安装于第二换热回路的供水管上，第二水管28上安装第二出水温度传感器25和第三循环泵11，第三循环泵11、外盘管温度传感器21、室外温度传感器20、蓄能水箱温度传感器22、第一出水温度传感器23、第二出水温度传感器25和供水温度传感器24分别通过导线与控制器18连接。控制器18可根据人们的设定控制第三循环泵11、外盘管温度传感器21、室外温度传感器20、蓄能水箱温度传感器22、第一出水温度传感器23、第二出水温度传感器25和供水温度传感器24确保整个热泵热水装置高效、平稳地运行。控制器18可以是单片机或可编程控制器。

本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (6)

1、柔性双级耦合相变蓄能化霜热泵热水装置，其特征在于：包括空气源热泵(A)、水源热泵(B)和蓄能罐(17)，空气源热泵(A)包括第一压缩机(1)、第一换热盘管(5)、第一膨胀阀(3)和第一换热器(6)，第一压缩机(1)、第一换热盘管(5)、第一膨胀阀(3)和第一换热器(6)内的一根换热盘管依次通过管道连接构成闭合回路，水源热泵(B)包括第二压缩机(2)、第三换热器(8)、第二膨胀阀(4)和第二换热器(7)，第二压缩机(2)、第三换热器(8)内的一根换热盘管、第二膨胀阀(4)和第二换热器(7)内的一根换热盘管依次通过管道连接构成闭合回路，蓄能罐(17)、第一循环泵(9)和第一换热器(6)内的另一根换热盘管依次通过管道连接构成第一换热回路，蓄能罐(17)、第二循环泵(10)和第二换热器(7)内的另一根换热盘管连接构成第二换热回路。

2、根据权利要求1所述的柔性双级耦合相变蓄能化霜热泵热水装置，其特征在于：第一换热回路上安装第一三通阀(13)和第二三通阀(14)，第一三通阀(13)位于蓄能罐(17)和第一循环泵(9)之间，第二三通阀(14)位于第一换热器(6)和第一循环泵(9)之间，第一三通阀(13)与第二水管(28)连接，第二三通阀(14)与第一水管(27)连接，第一水管(27)上安装第三三通阀(15)，第二水管(28)上安装第四三通阀(16)，第三三通阀(15)和第四三通阀(16)通过管道与第三换热器(8)的另一根换热管连接。

3、根据权利要求1所述的柔性双级耦合相变蓄能化霜热泵热水装置，其特征在于：第一换热盘管(5)的外周安装壳体(29)，壳体(29)内安装风机(19)。

4、根据权利要求1至3中任一项所述的柔性双级耦合相变蓄能化霜热泵热水装置，其特征在于：壳体(29)内安装外盘管温度传感器(21)，壳体(29)外安装室外温度传感器(20)，蓄能罐(17)上安装蓄能水箱温度传感器(22)，第一换热回路上安装第一出水温度传感器(23)，第一出水温度传感器(23)安装于第一换热回路的出水管上，第二换热回路上安装供水温度传感器(24)，供水温度传感器(24)安装于第二换热回路的供水管上，第二水管(28)上安装第三循环泵(11)和第二出水温度传感器(25)，第三循环泵(11)、外盘管温度传感器(21)、室外温度传感器(20)、蓄能水箱温度传感器(22)、第一出水温度传感器(23)、第二出水温度传感器(25)和供水温度传感器(24)分别通过导线与控制器(18)连接。

5、根据权利要求1所述的柔性双级耦合相变蓄能化霜热泵热水装置，其特征在于：第一膨胀阀(3)是电子膨胀阀，第一循环泵(9)是调速水泵。

6、根据权利要求1所述的柔性双级耦合相变蓄能化霜热泵热水装置，其特征在于：蓄能罐(17)的周围设置保温层(30)，蓄能罐(17)内装有载冷剂和相变蓄能材料(26)，相变蓄能材料(26)是相变温度为20-40度的无机盐类。

Images