CN207751180U - 一种复叠式制冷除霜热水器 - 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制冷除霜热水器，包括：一级压缩循环管路和二级压缩循环管路，一级压缩循环管路设置有第一换热器；第二换热器连接于一级压缩循环管路和二级压缩循环管路之间，用于将从一级压缩循环管路中吸收的热量传递给二级压缩循环管路；第三换热器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；制冷除霜压缩循环管路设置有第一换热器和第三换热器，用于将制冷除霜压缩循环管路内部的热量传送给第一换热器，以除去第一换热器内壁上的结霜，或吸收第三换热器中水的热量对其进行制冷。本实用新型提供了一种在使用过程中能够及时除霜，整体利用率高的复叠式制冷除霜热水器。

Description

一种复叠式制冷除霜热水器

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制冷除霜热水器。

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器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，申请人提出了一种复叠式热泵热水器，包括：设置有第一换热器的一级压缩循环管路、设置有第二换热器的二级压缩循环管路、连接于一级压缩循环管路和二级压缩循环管路之间的第三换热器以及设置在二级压缩循环管路中的储水箱，实现了根据外界环境温度的不同启用不同的压缩循环管路，在满足加热水的前提下，减少了不必要的能源浪费。但是在只启用二级压缩循环管路时，由于压缩循环管路中的热量不足以加热储水箱中的水，此时需要启动第二换热器，而该第二换热器在一级压缩循环管路和二级压缩循环管路同时启动时并不工作，因此造成第二换热器在两级压缩同时进行时处于闲置状态，不能实现资源配置利用的最大化。

为了解决该技术问题，申请人提出了一种复叠式热泵，包括：设置有第一换热器的一级压缩循环管路、设置有储水箱的二级压缩管路以及连接于一级压缩循环管路和二级压缩循环管路之间的第二换热器，由于第二换热器内部储存有水，因此当只有一级压缩循环管路工作时，第二换热器直接吸收一级压缩循环管路中的热量以加热内部储存的水，即此时的第二换热器作为储水箱使用，同时第一换热器处于正常工作状态以提供所需的热量，即该申请中虽然减少了一个换热器，但是一级压缩和两级压缩仍可以正常运行，实现了资源配置利用的最大化。但是该复叠式热泵在长期使用过程中，与空气进行热交换的第一换热器内壁上会结霜，影响制热系统的工作效率，另外，其只具有单一的制热功能，功能单一，整体利用效率低。

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制冷除霜热水器长期使用后制热效率低，且功能单一，整体利用效率较低的缺陷，从而提供一种在使用过程中能够及时除霜，以提高制热效率，同时多功能组合，整体利用率高的复叠式制冷除霜热水器。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种复叠式制冷除霜热水器，包括：

一级压缩循环管路和二级压缩循环管路，所述一级压缩循环管路设置有第一换热器；

第二换热器，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；

第三换热器，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；

制冷除霜压缩循环管路，设置有所述第一换热器和所述第三换热器，用于将所述制冷除霜压缩循环管路内部的热量传送给所述第一换热器，以除去所述第一换热器内壁上的结霜，或吸收所述第三换热器中水的热量，对其进行制冷。

所述的复叠式制冷除霜热水器，所述第三换热器中包括有一条水路和两条氟路，所述水路同时设置在所述二级压缩循环管路和所述制冷除霜压缩循环管路中，一条所述氟路设置在所述二级压缩循环管路中，另一条所述氟路设置在所述制冷除霜压缩循环管路中，两条所述氟路相互独立。

所述的复叠式制冷除霜热水器，所述一级压缩循环管路包括依次连接的一级压缩机、第二换热器、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、第三换热器、第二储液器、第二节流装置、第二换热器和第二汽液分离器。

所述的复叠式制冷除霜热水器，还包括设置在所述一级压缩机和所述第二换热器之间、只允许所述一级压缩机中的介质单向输送至所述第二换热器中的第一单向阀，以及设置在所述第二换热器和所述第一储液器之间、只允许所述第二换热器中的介质单向输送至所述第一储液器中的第二单向阀。

所述的复叠式制冷除霜热水器，所述制冷除霜压缩循环管路包括依次连接的所述一级压缩机、所述第一换热器、所述第一节流装置、所述第一储液器、所述第三换热器和所述第一气液分离器。

所述的复叠式制冷除霜热水器，还包括设置在所述第一储液器和所述第三换热器之间、只允许所述第一储液器中的介质单向输送至所述第三换热器中的第三单向阀，以及设置在所述第三换热器和所述第一气液分离器之间、只允许所述第三换热器中的介质单向输送至所述第一气液分离器中的第四单向阀。

所述的复叠式制冷除霜热水器，所述第三单向阀设置在所述第一储液器和所述第二单向阀的出口之间，所述第四单向阀设置在所述一级压缩机和所述第一单向阀的进口之间。

所述的复叠式制冷除霜热水器，在所述一级压缩机和所述第二换热器之间以及所述二级压缩机和所述第三换热器之间各设置有一换向阀。

所述的复叠式制冷除霜热水器，所述换向阀为四通换向阀。

所述的复叠式制冷除霜热水器，在所述第一换热器的外侧还设置有一用于提供对流的送风装置。

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制冷除霜热水器，当在冬季使用热水器时，连接于一级压缩循环管路和二级压缩循环管路之间的第二换热器将从一级压缩循环管路中吸收的热量传递给二级压缩循环管路，以加热二级压缩循环管路第三换热器中的水，从而完成制热循环；当热水器运行一段时间后，通过将制冷除霜压缩循环管路内部的热量传送给第一换热器，以除去第一换热器内壁上的结霜，提高制热效率。当在夏季使用热水器时，通过制冷除霜压缩循环管路中的介质吸收第三换热器中水的热量，对其进行制冷，从而完成了制冷循环，提高了热水器的整体利用率。

2.本实用新型提供的复叠式制冷除霜热水器，第三换热器中包括有一条水路和两条氟路，两条氟路相互独立运行。这样可以保证第三换热器中始终有足量的水循环，同时在制热循环和制冷循环中，循环管路中的介质各自独立输送，分别完成放热和吸热过程，不会相互影响，工作效率较高。

3.本实用新型提供的复叠式制冷除霜热水器，所述制冷除霜压缩循环管路包括依次连接的所述一级压缩机、所述第一换热器、所述第一节流装置、所述第一储液器、所述第三换热器和所述第一气液分离器。这样不需要改变一级压缩循环管路和二级压缩循环管路中的元件配置，仅仅增加两条连接管路，就能实现除霜和制冷目的，降低了生产成本，实现了多功能化。

4.本实用新型提供的复叠式制冷除霜热水器，第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀的设置保证了连接管路中介质输送的单向性，进而确保了不同的循环系统工作的独立性，提高了工作效率。

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制冷除霜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-第三单向阀；5-第四单向阀；6-一级压缩机；7-第一储液器；8-第一节流装置；9-第一气液分离器；10-二级压缩机；20-第二储液器；30-第二节流装置；40-第二气液分离器；50-送风装置；60-第一四通换向阀；70-第二四通换向阀；80-第一单向阀；90-第二单向阀；21-保温箱；22-管路；31-进水管；32-出水管；33-第一氟路；34-第二氟路。

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所示的复叠式制冷除霜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，所述一级压缩循环管路设置有第一换热器1。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。第二换热器2，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，当一级压缩循环管路和二级压缩循环管路同时工作时，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，第二换热器2位于图1的中央，第二换热器2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。第三换热器3，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。第三换热器3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，本实施例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。第一换热器1和第二换热器2均可以为双介质换热器，也可以为三介质换热器。当外界温度较低时，例如冬季，第一换热器1和第二换热器2均作为换热器使用，此时的循环系统为制热循环系统。

制冷除霜压缩循环管路，设置有所述第一换热器1和所述第三换热器3，为图1中的最外层管路，在外界温度较低时，例如冬季，用于将所述制冷除霜压缩循环管路内部的热量传送给所述第一换热器1，以除去所述第一换热器1内壁上的结霜；或在外界温度较高时，例如夏季，制冷除霜压缩循环管路内部的冷媒吸收所述第三换热器3中水的热量，对其进行制冷，此时的循环系统为制冷循环系统。

所述第三换热器3中包括有一条水路和两条氟路，所述水路同时设置在所述二级压缩循环管路和所述制冷除霜压缩循环管路中，具体包括一进水管31和一出水管32，进水管31和出水管32的一端连接第三换热器3，另一端连接供水装置，使得第三换热器3中始终有足够的水进行热交换循环。一条所述氟路设置在所述二级压缩循环管路中，另一条所述氟路设置在所述制冷除霜压缩循环管路中，两条所述氟路相互独立，具体包括安装在第三换热器3中的第一氟管33和第二氟管34，与二级压缩循环管路连接的第一氟管33的进口位于第三换热器3的上部，出口位于第三换热器3的下部，第一氟管33完全置于第三换热器3中；与制冷除霜压缩循环管路连接的第二氟管34的进口也位于第三换热器3的上部，出口也位于第三换热器3的下部，但是第二氟管34部分置于第三换热器3中，另一部分盘旋在第三换热器3的外部，以改变进口和出口的位置。

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6、第二换热器2、第一储液器7、第一节流装置8、第一换热器1和第一气液分离器9；和所述二级压缩循环管路包括依次连接的二级压缩机10、第三换热器3、第二储液器20、第二节流装置30、第二换热器2和第二汽液分离器40。一级压缩机6和二级压缩机10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7和第二储液器20用于将冷媒与第二换热器2或第三换热器3在热交换后冷凝的液体进行储存；第一节流装置8和第二节流装置30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9和第二气液分离器40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6和二级压缩机10进行压缩，从而完成制热循环。

还包括设置在所述一级压缩机6和所述第二换热器2之间、只允许所述一级压缩机6中的介质单向输送至所述第二换热器2中的第一单向阀80，以及设置在所述第二换热器2和所述第一储液器7之间、只允许所述第二换热器2中的介质单向输送至所述第一储液器7中的第二单向阀90。

所述制冷除霜压缩循环管路包括依次连接的所述一级压缩机6、所述第一换热器1、所述第一节流装置8、所述第一储液器7、所述第三换热器3和所述第一气液分离器9。还包括设置在所述第一储液器7和所述第三换热器3之间、只允许所述第一储液器7中的介质单向输送至所述第三换热器3中的第三单向阀4，以及设置在所述第三换热器3和所述第一气液分离器9之间、只允许所述第三换热器3中的介质单向输送至所述第一气液分离器9中的第四单向阀5。一级压缩机6用于将制冷除霜压缩循环管路中的冷媒由低温低压气体转变为高温高压气体；第一换热器1用于将制冷除霜压缩循环管路中的高温高压气体与外界空气进行热量交换，以放出热量，冷凝为高温高压液体，同时加热第一换热器1内壁上的结霜，将其及时清除；第一节流装置8用于将高温高压液体转变为低温低压液体；第一储液器7用于储存低温低压液体；第三换热器3用于为低温低压液体提供热量，使其气化为低温低压气体，同时自身水温下降；第一气液分离器9用于将低温低压气体中的少量液体进行分离后送入一级压缩机6进行压缩，从而完成制冷循环。

所述第三单向阀4设置在所述第一储液器7和所述第二单向阀90的出口之间，所述第四单向阀5设置在所述一级压缩机6和所述第一单向阀80的进口之间。即只需在第一储液器7和第二换热器2的连接管路上增加一个分支连接管路，该分支连接管路上安装第三单向阀4，另一端连接至第三换热器3中的第二氟管34的进口即可，同时在一级压缩机6和第二换热器2的连接管路上增加一个分支连接管路，该分支连接管路上安装第四单向阀5，另一端连接至第三换热器3中的第二氟管34的出口即可。

在所述一级压缩机6和所述第二换热器2之间以及所述二级压缩机10和所述第三换热器3之间各设置有一换向阀。在本实施例中，所述换向阀为四通换向阀，分别为第一四通换向阀60和第二四通换向阀70。在制热循环中，当冷媒从一级压缩机6和二级压缩机10中输出时，分别经过第一四通换向阀60和第二四通换向阀70的下开口和右开口；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60和第二四通换向阀70的左开口和上开口，再进入第一气液分离器9和第二气液分离器40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。在制冷循环中，当冷媒从一级压缩机6中输出时，经过第一四通换向阀60的下开口和左开口；当冷媒从第三换热器3中输出时，则分别经过第一四通换向阀60的右开口和上开口，再进入第一气液分离器9进行气体和液体的分离。

在所述第一换热器1的外侧还设置有一用于提供对流的送风装置50。在本实施例中，送风装置50为风机，安装在第一换热器1的一侧，以将外界空气及时送入第一换热器1中，加快热量的交换。

所述第二换热器2包括一个保温箱21和设置于所述保温箱21中的两条管路22，一条管路与所述一级压缩循环管路连通，另一条管路与所述二级压缩循环管路连通。

作为一种替代实施方式，也可以在一级压缩机6和二级压缩机10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。

在外界环境温度较低的冬季，复叠式热水器启动双级压缩：为了防止第二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二换热器中进行放热，第二换热器吸收热量，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第二换热器中的热量，以降低第二换热器中的压力；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第三换热器中，进而对第三换热器中的水进行加热；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，气液混合物进入第二换热器中，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制热循环。

当热水器在冬季运行一段时间后，由于第一换热器在不断吸收外界空气的热量，与此同时，空气中的水蒸气遇到第一换热器凝结为霜附着在内壁上，当累积到一定的厚度后，会严重影响热水器的制热效率，此时，需要启动三级压缩循环，即一级压缩机将制冷除霜压缩循环管路中的冷媒由低温低压气体转变为高温高压气体，输送至第一换热器中；高温高压气体在经过第一换热器时与外界空气进行热量交换，放出热量，冷凝为高温高压液体，同时放出的热量可以加热第一换热器内壁上的结霜，将其及时清除；放热后的高温高压液体再经过第一节流装置转变为低温低压液体，并储存在第一储液器中；继而输送至第三换热器中，吸收第三换热器中水的热量气化为低温低压气体，同时第三换热器中自身水温下降；低温低压气体继而输送至第一气液分离器中，第一气液分离器将少量液体分离后送入一级压缩机进行压缩，从而完成除霜循环。由于结霜的厚度较薄，因此该循环只需运行1-2min即可，由此保证第三换热器中的水温不至降低过多。

在外界环境温度较高的夏季，复叠式热水器启动三级压缩循环，工作过程与除霜循环过程相同，只是运行时间较长，以保证第三换热器中的水温达到所需的温度。

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 (10)

1.一种复叠式制冷除霜热水器，其特征在于，包括：

一级压缩循环管路和二级压缩循环管路，所述一级压缩循环管路设置有第一换热器(1)；

第二换热器(2)，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；

第三换热器(3)，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；

制冷除霜压缩循环管路，设置有所述第一换热器(1)和所述第三换热器(3)，用于将所述制冷除霜压缩循环管路内部的热量传送给所述第一换热器(1)，以除去所述第一换热器(1)内壁上的结霜，或吸收所述第三换热器(3)中水的热量，对其进行制冷。

2.根据权利要求1所述的复叠式制冷除霜热水器，其特征在于，所述第三换热器(3)中包括有一条水路和两条氟路，所述水路同时设置在所述二级压缩循环管路和所述制冷除霜压缩循环管路中，一条所述氟路设置在所述二级压缩循环管路中，另一条所述氟路设置在所述制冷除霜压缩循环管路中，两条所述氟路相互独立。

3.根据权利要求2所述的复叠式制冷除霜热水器，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(6)、第二换热器(2)、第一储液器(7)、第一节流装置(8)、第一换热器(1)和第一气液分离器(9)；和/或

所述二级压缩循环管路包括依次连接的二级压缩机(10)、第三换热器(3)、第二储液器(20)、第二节流装置(30)、第二换热器(2)和第二汽液分离器(40)。

4.根据权利要求3所述的复叠式制冷除霜热水器，其特征在于，还包括设置在所述一级压缩机(6)和所述第二换热器(2)之间、只允许所述一级压缩机(6)中的介质单向输送至所述第二换热器(2)中的第一单向阀(80)，以及设置在所述第二换热器(2)和所述第一储液器(7)之间、只允许所述第二换热器(2)中的介质单向输送至所述第一储液器(7)中的第二单向阀(90)。

5.根据权利要求4所述的复叠式制冷除霜热水器，其特征在于，所述制冷除霜压缩循环管路包括依次连接的所述一级压缩机(6)、所述第一换热器(1)、所述第一节流装置(8)、所述第一储液器(7)、所述第三换热器(3)和所述第一气液分离器(9)。

6.根据权利要求5所述的复叠式制冷除霜热水器，其特征在于，还包括设置在所述第一储液器(7)和所述第三换热器(3)之间、只允许所述第一储液器(7)中的介质单向输送至所述第三换热器(3)中的第三单向阀(4)，以及设置在所述第三换热器(3)和所述第一气液分离器(9)之间、只允许所述第三换热器(3)中的介质单向输送至所述第一气液分离器(9)中的第四单向阀(5)。

7.根据权利要求6所述的复叠式制冷除霜热水器，其特征在于，所述第三单向阀(4)设置在所述第一储液器(7)和所述第二单向阀(90)的出口之间，所述第四单向阀(5)设置在所述一级压缩机(6)和所述第一单向阀(80)的进口之间。

8.根据权利要求3所述的复叠式制冷除霜热水器，其特征在于，在所述一级压缩机(6)和所述第二换热器(2)之间以及所述二级压缩机(10)和所述第三换热器(3)之间各设置有一换向阀。

9.根据权利要求8所述的复叠式制冷除霜热水器，其特征在于，所述换向阀为四通换向阀。

10.根据权利要求1所述的复叠式制冷除霜热水器，其特征在于，在所述第一换热器(1)的外侧还设置有一用于提供对流的送风装置(50)。