CN206755581U - 一种复叠式热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热水器技术领域，具体涉及一种复叠式热泵热水器，包括：一级压缩循环管路和二级压缩循环管路；第三换热器(3)，连接于所述一级压缩循环管路和所述二级压缩循环管路之间，用于将从所述一级压缩循环管路中吸收的热量传递给所述二级压缩循环管路；储水箱(4)，设置在所述二级压缩循环管路中，用于吸收所述二级压缩循环管路中的热量以加热内部储存的水。本实用新型提供了一种减少换热介质在传输过程中的热量损失，以提高加热水的效率的复叠式热泵热水器。

Description

一种复叠式热泵热水器

技术领域

本实用新型涉及热水器技术领域，具体涉及一种复叠式热泵热水器。

背景技术

热泵热水器，也称空气能热水器，是把空气中的低温热量吸收进来，经过氟介质气化，然后通过压缩机压缩后增压升温，再通过换热器转化给水加热，压缩后的高温热能以此来加热水温。热泵热水器克服了太阳能热水器依靠阳光采热和安装不便的缺点。由于空气能热水器的工作是通过介质换热，因此其不需要电加热元件与水直接接触，避免了电热水器漏电的危险，也防止了燃气热水器有可能爆炸和中毒的危险，更有效控制了燃气热水器排放废气造成的空气污染。热泵热水器通常包括压缩机、管翅换热器和储水水箱，由于现有技术的热泵热水机一般采用单级压缩机，低温运行时压缩机的压缩比较大，造成热泵热水器可靠性较低。

为了解决上述技术问题，中国专利文献CN102297512A公开了一种复叠式热泵系统，包括：第一压缩机、管翅换热器和第一换热器通过管道相互连接，第二压缩机、第一换热器和第二换热器通过管道相互连接，第二换热器与第一储水水箱连接，但是第一储水水箱并不是直接连接在由第二压缩机、第一换热器和第二换热器形成的循环管路中，而是通过第一闸阀、第一水泵以及第二电磁阀外接在第二换热器外，这是由于该专利文献中还 设置有散热器管路、空调装置管路、第一太阳能集热装置管路、第二太阳能集热装置管路以及热式辅助热水器管路，只有将第一储水水箱外接才能保证上述各个管路之间的有效连接，而将第一储水水箱外接后无疑增加了换热介质的换热次数，同时增大了换热介质的输送路径，这样热量在传输过程中就会不可避免地发生损失，最终影响其与储水水箱中的水的换热效率。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的复叠式热泵热水器换热介质的换热次数较多，传输路径较长，导致热量在传输中损失较多，并最终影响加热水的效率的缺陷，从而提供一种减少换热介质在传输过程中的热量损失，以提高加热水的效率的复叠式热泵热水器。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种复叠式热泵热水器，包括：

一级压缩循环管路和二级压缩循环管路；

第三换热器，连接于所述一级压缩循环管路和所述二级压缩循环管路之间，用于将从所述一级压缩循环管路中吸收的热量传递给所述二级压缩循环管路；

储水箱，设置在所述二级压缩循环管路中，用于吸收所述二级压缩循环管路中的热量以加热内部储存的水。

所述的复叠式热泵热水器，所述一级压缩循环管路和所述二级压缩循环管路中分别设置有第一换热器和第二换热器，所述第一换热器和所述第二换热器不同时工作。

所述的复叠式热泵热水器，所述一级压缩循环管路包括依次连接的一 级压缩机、第三换热器、第一储液器、第一节流装置、第一换热器和第一气液分离器；和/或

所述二级压缩循环管路包括依次连接的二级压缩机、储水箱、第二储液器、第二节流装置、第二换热器、第三换热器和第二汽液分离器。

所述的复叠式热泵热水器，在所述第二换热器的进口设置有一用于调节所述第二换热器与所述二级压缩循环管路接通或断开的控制装置。

所述的复叠式热泵热水器，所述控制装置为并联设置在所述第二换热器的进口以及所述第二换热器的进口与出口之间的第一开关和第二开关。

所述的复叠式热泵热水器，在所述第一换热器和所述第二换热器的外侧还分别设置有一用于提供对流的送风装置。

所述的复叠式热泵热水器，在所述一级压缩机和所述第三换热器之间以及所述二级压缩机和所述储水箱之间各设置有一换向阀。

所述的复叠式热泵热水器，所述换向阀为四通换向阀。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的复叠式热泵热水器，储水箱设置在二级压缩循环管路中，用于吸收二级压缩循环管路中的热量以加热内部储存的水，这样在外界环境温度较低时，二级压缩循环管路不仅吸收了自身产生的热量，还同时吸收了一级压缩循环管路自身产生的热量以及从外界环境中吸收的热量，三部分热量同时用于加热储水箱中的水，从而解决了热泵热水器在低温环境下能效低的问题；另外，储水箱是直接连接在二级压缩循环管路中，这样二级压缩循环管路中的换热介质吸收热量后就可以直接与储水箱内部的水进行换热从而将其加热，减少了热量在传输过程中的损失，提高了水的加热效率。

2.本实用新型提供的复叠式热泵热水器，分别设置在一级压缩循环管路 和二级压缩循环管路中的第一换热器和第二换热器不同时工作，这是由于在外界环境温度较低时，不必启动第二换热器，一级压缩循环管路提供的热量和二级压缩循环管路自身产生的热量已足够加热储水箱中的水，从而降低了二级压缩循环管路的工作负担；在外界环境温度较高时，仅需启动与储水箱直接相连的二级压缩循环管路就能满足加热水的需求，减少了不必要的能源浪费。

3.本实用新型提供的复叠式热泵热水器，在第二换热器的进口设置有一用于调节第二换热器与二级压缩循环管路接通或断开的控制装置，这样就能够根据实际需求智能控制第二换热器与二级压缩循环管路的通断，在满足实际需求的前提下尽量减少不必要的资源浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的复叠式热泵热水器的工作原理示意图。

附图标记说明：

1-第一换热器；2-第二换热器；3-第三换热器；4-储水箱；5-一级压缩机；6-第一储液器；7-第一节流装置；8-第一气液分离器；9-二级压缩机；10-第二储液器；11-第二节流装置；12-第二气液分离器；13-第一开关；14- 第二开关；15-送风装置；16-第一四通换向阀；17-第二四通换向阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示的复叠式热泵热水器的一种具体实施方式，包括一级压缩循环管路和二级压缩循环管路，每一级压缩循环管路中的冷媒在经过压缩处理后均由低温低压制冷剂气体转变为高温高压制冷剂气体，由此获得热量，用于与循环管路中的设备进行热量交换。第三换热器3，连接于所述一级压缩循环管路和所述二级压缩循环管路之间，用于将从所述一级压缩循环管路中吸收的热量传递给所述二级压缩循环管路。在本实施例中，一级压缩循环管路为图1中的左侧部分，二级压缩循环管路为图1中的右侧部分，第三换热器3位于图1的中央，包括两个进口和两个出口，第三换热器3的上端和下端各设置有一个进口和一个出口，以分别与一级压缩循环管路和二级压缩循环管路连通，且相互不产生干扰，第三换热器3设置在整个装置的中间更便于将从一级压缩循环管路中吸收的热量迅速传递给二级压缩循环管路。储水箱4，设置在所述二级压缩循环管路中，用于吸收所述二级压缩循环管路中的热量以加热内部储存的水，以满足人们对热水的使用需求。储水箱4吸收的热量包括三部分：一级压缩循环管路冷媒压缩后获得的热量，冷媒与外界交换吸收的热量以及二级压缩循环管路冷媒压 缩后获得的热量，这样即使在外界温度较低的情况下，由于一级压缩循环管路已经预先提供了一定的热量，二级压缩循环管路在此基础上继续进行冷媒的压缩时，需要消耗的功率就较小，因此对于加热同样体积的水而言，本实用新型的技术方案减小了每一级压缩循环管路的负担，降低了生产成本。

所述一级压缩循环管路和所述二级压缩循环管路中分别设置有第一换热器1和第二换热器2，所述第一换热器1和所述第二换热器2不同时工作。具体地，第一换热器1的进口连接第三换热器3的一个出口，第二换热器2的出口连接第三换热器3的另一个进口，第一换热器1和第二换热器2为并联。第一换热器1、第二换热器2和第三换热器3均可以为双介质换热器，也可以为三介质换热器。当外界环境温度较低时，例如冬季，第一换热器1和第三换热器3工作，第二换热器2不工作；当外界环境温度较高时，例如春秋季节，第二换热器2和第三换热器3工作，第一换热器1不工作。这样不仅能够保证可以将储水箱4中的水及时加热以满足使用需求，还尽可能降低了能源的浪费，实现了资源利用的最大化。

在本实施例中，所述一级压缩循环管路包括依次连接的一级压缩机5、第三换热器3、第一储液器6、第一节流装置7、第一换热器和1第一气液分离器8；和所述二级压缩循环管路包括依次连接的二级压缩机9、储水箱4、第二储液器10、第二节流装置11、第二换热器2、第三换热器3和第二汽液分离器12。一级压缩机5和二级压缩机9用于将循环管路中的冷媒由低温低压气体转变为高温高压气体；第一储液器6和第二储液器10用于将冷媒与第三换热器3或储水箱4在热交换后冷凝的液体进行储存；第一节流装置7和第二节流装置11用于将冷媒中的气体进行冷却形成低温低压的气液混合物；第一换热器1和第二换热器2用于将循环管路中的低温低压的气液混合物与外界空气进行热量交换，以吸收外界空气中的热量，蒸发后变成气体；第一气液分离器8和第二气液分离器12用于将蒸发后的气体 中的少量液体进行分离后分别送入一级压缩机5和二级压缩机9进行压缩，从而完成一个循环。

作为一种具体实施方式，在所述第二换热器2的进口设置有一用于调节所述第二换热器2与所述二级压缩循环管路接通或断开的控制装置。所述控制装置为并联设置在所述第二换热器2的进口以及所述第二换热器2的进口与出口之间的第一开关13和第二开关14。在本实施例中，第一开关13和第二开关14分别为第一电磁阀和第二电磁阀。当需要将第二换热器2与二级压缩循环管路接通时，只需闭合第一电磁阀，断开第二电磁阀即可；当需要将第二换热器2与二级压缩循环管路断开时，只需闭合第二电磁阀，断开第一电磁阀即可。

在所述第一换热器1和所述第二换热器2的外侧还分别设置有一用于提供对流的送风装置15。在本实施例中，送风装置15为风机，安装在第一换热器1和第二换热器2的下方，以将外界空气及时送入第一换热器1和第二换热器2中，加快热量的交换。

在所述一级压缩机5和所述第三换热器3之间以及所述二级压缩机9和所述储水箱4之间各设置有一换向阀。所述换向阀为四通换向阀，分别为第一四通换向阀16和第二四通换向阀17。当冷媒从一级压缩机5和二级压缩器9中输出时，分别经过第一四通换向阀16和第二四通换向阀17的下开口和上开口；当冷媒从第一换热器1和第二换热器2中输出时，则分别经过第一四通换向阀16和第二四通换向阀17的左开口和右开口，再进入第一气液分离器8和第二气液分离器12进行气体和液体的分离，这样就保证了冷媒在循环过程中不同阶段的独立性，不会产生相互干扰，进而形成一个工作循环，同时节省了换向阀的使用数量。

作为一种替代实施方式，在第二换热器2的进口设置的控制装置也可以一单刀双掷开关，根据第二换热器2的接入需求，将单刀双掷开关的任一线路接通即可。

作为另一种替代实施方式，也可以在一级压缩机5和二级压缩机9的两侧各设置一个双向换向阀，将上述各个组件顺次连接即可。

在外界环境温度低于零下30℃时，复叠式热泵热水器启动双级压缩：为了防止第三换热器中的压力过高，一般是先启动二级压缩循环管路60～90s后，再启动一级压缩循环管路，此时二级压缩循环管路关闭。一级压缩机将其中的冷媒压缩后转变为高温高压的制冷剂气体经第一四通换向阀输送至第三换热器中进行放热，二级压缩循环管路由于预先启动了一定时间，因此此时管路中的冷媒可以吸收一级压缩循环管路中放出的热量，以降低第三换热器中的压力；放热后的冷媒进入第一储液器中将冷凝后的液体进行储存，然后经过第一节流装置转变为低温低压的气液混合物，再进入第一换热器与外界空气进行换热，吸收外界空气的热量后，再次经第一四通换向阀进入第一气液分离器中进行气体和液体的分离，最后回到一级压缩机中形成循环。

在启动一级压缩机一定的时间后，该时间可以根据实际的需求进行设定，启动二级压缩机，二级压缩机将吸收了一级压缩循环管路中的热量的冷媒压缩后转变为高温高压的制冷剂气体经第二四通换向阀输送至储水箱中，进而对储水箱中的水进行加热；放热后的冷媒进入第二储液器中将冷凝后的液体进行储存，然后经第二节流装置转变为低温低压的气液混合物，此时第一电磁阀是断开的，第二电磁阀是闭合的，气液混合物经第二电磁阀进入第三换热器中，吸收一级压缩循环管路的热量，并再次经过第二四通换向阀进入第二气液分离器中进行气体和液体的分离，最后回到二级压缩机中形成循环。

在外界环境温度高于20℃时，机组只启动二级压缩机，只运行二级压缩循环管路，这是由于外界环境温度较高，能够提供一部分热量用于加热储水箱中的水，仅需要二级压缩循环管路提供剩余的另一部分热量即可，对热量的需求较小。二级压缩机将其中的冷媒压缩后转变为高温高压的制 冷剂气体经第二四通换向阀输送至储水箱中，进而对储水箱中的水进行加热；放热后的冷媒进入第二储液器中将冷凝后的液体进行储存，然后经第二节流装置转变为低温低压的气液混合物，此时第一电磁阀是闭合的，第二电磁阀是断开的，气液混合物进入第二换热器中与外界空气进行换热，吸收外界空气的热量后，经第三换热器(此时第三换热器由于一级压缩循环管路并没有开启，只作为冷媒的流经通道，并不进行热量的交换)和第二四通换向阀进入第二气液分离器中进行气体和液体的分离，最后回到二级压缩机中形成循环。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种复叠式热泵热水器，其特征在于，包括：

一级压缩循环管路和二级压缩循环管路；

第三换热器(3)，连接于所述一级压缩循环管路和所述二级压缩循环管路之间，用于将从所述一级压缩循环管路中吸收的热量传递给所述二级压缩循环管路；

储水箱(4)，设置在所述二级压缩循环管路中，用于吸收所述二级压缩循环管路中的热量以加热内部储存的水。

2.根据权利要求1所述的复叠式热泵热水器，其特征在于，所述一级压缩循环管路和所述二级压缩循环管路中分别设置有第一换热器(1)和第二换热器(2)，所述第一换热器(1)和所述第二换热器(2)不同时工作。

3.根据权利要求2所述的复叠式热泵热水器，其特征在于，所述一级压缩循环管路包括依次连接的一级压缩机(5)、第三换热器(3)、第一储液器(6)、第一节流装置(7)、第一换热器(1)和第一气液分离器(8)；和/或

所述二级压缩循环管路包括依次连接的二级压缩机(9)、储水箱(4)、第二储液器(10)、第二节流装置(11)、第二换热器(2)、第三换热器(3)和第二汽液分离器(12)。

4.根据权利要求3所述的复叠式热泵热水器，其特征在于，在所述第二换热器(2)的进口设置有一用于调节所述第二换热器(2)与所述二级压缩循环管路接通或断开的控制装置。

5.根据权利要求4所述的复叠式热泵热水器，其特征在于，所述控制装置为并联设置在所述第二换热器(2)的进口以及所述第二换热器(2)的进口与出口之间的第一开关(13)和第二开关(14)。

6.根据权利要求3所述的复叠式热泵热水器，其特征在于，在所述第一换热器(1)和所述第二换热器(2)的外侧还分别设置有一用于提供对流的送风装置(15)。

7.根据权利要求3所述的复叠式热泵热水器，其特征在于，在所述一级压缩机(5)和所述第三换热器(3)之间以及所述二级压缩机(9)和所述储水箱(4)之间各设置有一换向阀。

8.根据权利要求7所述的复叠式热泵热水器，其特征在于，所述换向阀为四通换向阀。