CN215372947U - 一种能提高防冻性能的热泵热水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能提高防冻性能的热泵热水系统，包括热泵主机、水泵、第一阀门、水箱，所述热泵主机的进水口与所述水泵的第一端口通过管道相连接，所述热泵主机的出水口与所述第一阀门的第一端口通过管道相连接，所述第一阀门的第二端口与所述水箱的第一端口通过管道相连接，所述第一阀门的第三端口与所述水箱的第二端口通过管道相连接，所述水箱的第三端口与所述水泵的第二端口通过管道相连接。本方案在热泵主机与水箱的连接处设置了第一阀门，通过控制第一阀门不同端口的开启和关闭，能够控制热泵热水系统在不同模式下水流的走向，从而避免水流破坏水箱内的原有水温分层，提高系统的防冻性能，保证热泵热水系统的制热能力。

Description

一种能提高防冻性能的热泵热水系统

技术领域

本实用新型涉及热泵系统领域，尤其涉及一种能提高防冻性能的热泵热水系统。

背景技术

热泵热水系统是一种利用以空气、地下水、地表水为低温热源，以水为传热介质，采用蒸汽压缩热泵技术进行加热生活热水的热水供应系统，在气温寒冷的地区中广泛使用。热泵热水系统一般包括安装在室外的室外组件和安装在室内的室内组件。在环境温度达到冰点以下，而热泵热水系统处于停机或待机的状态下时，热泵热水系统的室外组件容易出现结冰的情况。例如，室外组件的热泵主机、阀件、水泵、连接水管等内部积存的水在低温下短时间就会结冰。目前的解决方式，是根据管道水温或间隔时间启动循环水泵，使水箱里面的热水进入管道循环，这种方法虽然能够解决室外组件在低温下结冰的问题，但是由于管道里面的冷水在水泵的驱动下直接进入水箱上部和热水混合，破坏了水箱内部原有的水温分层并产生“混水”，“混水”同时也会使得水箱底部冷水水温的升高，使得热泵热水系统在启动制热时，会由于水箱底部的水温过高而导致制热能力大幅下降。

综上所述，使用温水在热泵热水系统的管道中进行循环的方法，虽然能够防止室外组件结冰，但是这种方法会破坏水箱内的水温分层，导致热泵热水系统的制热能力下降。

发明内容

本实用新型实施例的一个目的在于：为了解决上述问题，本实用新型提供了一种能提高防冻性能的热泵热水系统，在热泵主机与水箱的连接处设置了第一阀门，通过控制第一阀门不同端口的开启和关闭，使得热泵热水系统在防冻模式下，管道中的冷水在循环的过程时不会流入水箱的热水层中，提高系统的防冻性能，而在加热模式下，管道中的热水在循环过程中不会流入水箱的冷水层中，从而避免破坏水箱内的水温分层，保证热泵热水系统的制热能力。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种能提高防冻性能的热泵热水系统，包括热泵主机、水泵、第一阀门、水箱，所述热泵主机的进水口与所述水泵的第一端口通过管道相连接，所述热泵主机的出水口与所述第一阀门的第一端口通过管道相连接，所述第一阀门的第二端口与所述水箱的第一端口通过管道相连接，所述第一阀门的第三端口与所述水箱的第二端口通过管道相连接，所述水箱的第三端口与所述水泵的第二端口通过管道相连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述水泵为单向水泵，所述水泵的第一端口为出水口，所述水泵的第二端口为进水口。

在本实用新型的一个实施例中，连接所述第一阀门的第三端口与所述水箱的第二端口的第一管道上，设置有用于与补水管道相连接的第一支路，所述第一支路上设置有第二阀门。

在本实用新型的一个实施例中，所述第二阀门为单向阀，所述单向阀的出水端与所述第一管道相连接。

在本实用新型的一个实施例中，连接所述第一阀门的第二端口与所述水箱第一端口的第二管道上，设置有用于与热水管道相连接的第二支路。

在本实用新型的一个实施例中，所述热泵主机为CO2热泵主机。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一阀门为三通阀。

在本实用新型的一个实施例中，所述三通阀上还设置有电子控制器，所述电子控制器用于控制所述三通阀各个端口的开启与闭合。

在本实用新型的一个实施例中，所述热泵热水系统还包括有控制模块以及温度传感器，所述温度传感器的输出端与所述控制模块的输入端相连接，所述控制模块的第一输出端与所述电子控制器的控制端相连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述热泵热水系统还包括显示模块，所述显示模块的输入端与控制模块的第二输出端相连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

在热泵主机与水箱的连接处设置了第一阀门，通过控制第一阀门不同端口的开启和关闭，能够控制热泵热水系统在不同模式下水流的走向，在防冻模式下，管道中的冷水在循环的过程时不会流入水箱的热水层中，提高系统的防冻性能，而在加热模式下，管道中的热水在循环过程中不会流入水箱的冷水层中，通过对水流走向的控制从而避免水流破坏水箱内的原有水温分层，保证热泵热水系统的制热能力。

附图说明

图1：为本实用新型提供的一种能提高防冻性能的热泵热水系统的结构示意图。

图2：为本实用新型提供的一种能提高防冻性能的热泵热水系统处于防冻模式时的水流流向图。

图3：为本实用新型提供的一种能提高防冻性能的热泵热水系统处于制热模式时的水流流向图。

图4：为本实用新型提供的一种能提高防冻性能的热泵热水系统的第二实施例的结构示意图。

图5：为本实用新型提供的一种能提高防冻性能的热泵热水系统的第三实施例的结构示意图。

图中：热泵主机1、水泵2、第一阀门3、水箱4、第一支路5、第二阀门6、第二支路7、电子控制器8、控制模块9、温度传感器10、显示模块11。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有作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。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参照图1，为本实用新型实施例提供一种能提高防冻性能的热泵热水系统，包括热泵主机1、水泵2、第一阀门3、水箱4，热泵主机1的进水口与水泵2的第一端口通过管道相连接，热泵主机1的出水口与第一阀门3的第一端口通过管道相连接，第一阀门3的第二端口与水箱4的第一端口通过管道相连接，第一阀门3的第三端口与水箱4的第二端口通过管道相连接，水箱4的第三端口与水泵2的第二端口通过管道相连接。

在本实施例中，水箱4的第一端口位于水箱4的顶部，水箱4的第二端口以及第三端口位于水箱4的底部，水箱4顶部储存有热水，水箱4底部储存有低温热水。当热泵热水系统处于防冻模式时，打开第一阀门3的第一端口以及第一阀门3的第三端口，关闭第一阀门3的第二端口，启动水泵2进行工作，并使水泵2的进水口为水泵2的第二端口，出水口为水泵2的第一端口。如图2所示，此时，在水泵2的作用下，水箱4底部的低温热水从水箱4的第三端口流出，经过水泵2后流入热泵主机1的进水口中，从热泵主机1的出水口流出后，进入第一阀门3的第一端口中，并从第一阀门3的第三端口流入到水箱4的第二端口中，再从水箱4的第三端口中流出，形成完整的一个循环。在此过程中，低温热水在管道中循环从而使管道升温避免冻结，之后又流入到水箱4的底部中，在此过程中低温热水不会流到水箱4顶部储存有热水的区域，从而防止低温热水破坏水箱4内的原有水温分层，避免后续热泵主机1在启动制热时由于水温过高导致制热能力下降。

当热泵热水系统处于制热模式时，打开第一阀门3的第一端口以及第一阀门3的第二端口，启动水泵2进行工作，并使水泵2的进水口为水泵2的第二端口，出水口为水泵2的第一端口。如图3所示，此时，在水泵2的作用下，水箱4底部的低温热水从水箱4的第三端口流出，经过水泵2后从热泵主机1的进水口流入热泵主机1中进行加热，加热后的热水从热泵主机1的出水口流入第一阀门3的第一端口中，并从第一阀门3的第二端口流出到水箱4的第一端口中，之后水箱4底部的低温热水再从水箱4的第三端口流出，形成一个完整的循环。在此过程中，水箱4底部的低温热水在热泵主机1中加热后，经过第一阀门3流回水箱4顶部的储存有热水的区域中，在此过程中热水不会流到水箱4底部储存有低温热水的区域，从而防止热水破坏水箱4内的原有水温分层，避免后续热泵主机1在启动制热时由于水温过高导致制热能力下降。

在本实用新型的一个实施例中，水泵2为单向水泵，水泵2的第一端口为出水口，水泵2的第二端口为进水口。通过将水泵2设置为单向水泵，且水泵2的第一端口为出水口，水泵2的第二端口为进水口，可以保证流入热泵主机1中的水流是水箱4中的低温热水，从而防止在误操作的情况下水泵2逆向泵水，破坏水箱4内的水温分层。例如，若热泵主机1在制热模式下，由于误操作导致水泵2的第一端口为进水口，水泵2的第二端口为出水口，此时，在水泵2的作用下，水箱4中的热水会通过第一阀门3逆流至热泵主机1中，从热泵主机1的进水口流出后流入水箱4底部的第三端口中，使得热水和水箱4底部的低温热水混合，破坏水箱4的水温分层。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，连接第一阀门3的第三端口与水箱4的第二端口的第一管道上，设置有用于与补水管道相连接的第一支路5，第一支路5上设置有第二阀门6。通过在第一管道上设置与补水管道相连接的而第一支路5，从而在水箱4内水量不足时，可以通过第一支路5向水箱4内补水。例如，热泵热水系统在正常使用时，第二阀门6紧闭，防止水流在循环过程中流入第一支路5中。当水箱4中的水量不足需要进行补水时，将第一支路5和补水管道相连接，打开第二阀门6，此时水流经第一支路5流入到水箱4的第二端口中，为水箱4补水，并且在此过程中冷水不会流入到水箱4的热水区域，避免破坏水箱4内原有的热水分层。

在本实用新型的一个实施例中，第二阀门6为单向阀，单向阀的出水端与第一管道相连接。将第二阀门6设置为单向阀，且单向阀的出水端与第一管道相连接，从而可以避免第二阀门6在没有完全关闭的情况下，水流在管道循环的过程中从第一支路5流出，造成水资源的浪费。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，连接第一阀门3的第二端口与水箱4第一端口的第二管道上，设置有用于与热水管道相连接的第二支路7。通过在第二管道上设置与与热水管道相连接的第二支路7，从而在水箱4内的热水不足时，可以通过第二管道向水箱4内补水。例如，当水箱4中的热水不足需要进行补水时，打开热水管道的水龙头，热水管道流出的热水经过第二支路7进入水箱4的第一端口中，为水箱4补充热水，并且在此过程中热水不会流入到水箱4的低温热水区域，避免破坏水箱4内原有的热水分层。

在本实用新型的一个实施例中，所述热泵主机1为CO2热泵主机。由于跨临界CO2系统在高压侧的较大温度变化(约80—100℃)的放热过程，非常适合用于热水加热,与常规的氟里昂热泵热水器相比,CO2热泵主机能制取90℃的高温热水,而常规的氟里昂热泵热水器的热水温度一般只能达到55～65℃；同时CO2热泵的制热性能系数也比常规的氟里昂热泵循环高,可达到4.0以上，因此，采用CO2热泵主机的制热效果更加有效。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一阀门3为三通阀，通过控制三通阀各个端口的开关和闭合来改变水流的流向。

在本实用新型的一个实施例中，如图5所示，所述三通阀上还设置有电子控制器8，所述电子控制器8用于控制所述三通阀各个端口的开启与闭合。示例性的，电子控制器8上分别设置有用于控制三通阀的第一端口开闭、三通阀的第二端口开闭以及三通阀的第三端口开闭的第一按键、第二按键和第三按键，默认情况下三通阀的各个端口为闭合状态，当需要控制三通阀各个端口的开启时，操作与相应的按键即可，当三通阀的某一个端口处于开启状态时，操作与开启的端口相对应的按键，即可关闭开启的端口，可理解，当某一端口处于关闭状态时，操作与端口相对应的按键可以再次开启端口。例如，当想让热泵主机1从待机状态切换到防冻模式时，工作人员在电子控制器8上对第一按键和第三按键进行操作，此时三通阀的第一端口和第三端口开启，启动水泵2后即可进入防冻模式，当需要从防冻模式切换到制热模式时，由于在防冻模式下第一端口已经打开，不需要对第一按键进行控制，此时再次操作第二按键和第三按键，即可打开第二端口，关闭第三端口，使得热泵热水系统的水流循环进入制热模式。

在本实用新型的一个实施例中，所述热泵热水系统还包括有控制模块9以及温度传感器10，所述温度传感器10的输出端与所述控制模块9的输入端相连接，所述控制模块9的第一输出端与所述电子控制器8的输入端相连接。温度传感器10用于采集热泵热水系统周围的环境温度数值，并将采集到的环境温度数值发送至控制模块9中，控制模块9将采集到的环境温度数值和预先设置的阈值相比较，若环境温度数值小于预先设置的阈值，则控制模块9对电子控制器8发出指令，使电子控制器8打开三通阀的第一端口和第三端口，关闭三通阀的第二端口，热泵热水系统进入防冻模式，控制模块9可采用CPU或者单片机等设备。示例性的，CPU中预设的阈值为0°，温度传感器10对热泵热水系统周围的环境温度进行检测，并将检测到的环境温度数值发送至CPU中，此时，若CPU接收到的环境温度数值小于0°，则CPU向电子控制器8发出指令，使电子控制器8打开三通阀的第一端口和第三端口，关闭三通阀的第二端口，此时启动单向水泵，即可使热泵热水系统进入防冻模式。

在本实用新型的一个实施例中，所述热泵热水系统还包括显示模块11，所述显示模块11的输入端与控制模块9的第二输出端相连接。显示模块11用于将控制模块9接收到的环境温度数值进行显示，从而便于工作人员观察当前的环境温度数据，显示模块11可采用显示器。示例性的，在一个实施例中，CPU将将接收到的环境温度数值发送到显示器中进行显示，从而方便工作人员对热泵热水系统所处的环境温度进行观察，以便于判断热泵热水系统当前所处的模式。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能提高防冻性能的热泵热水系统，其特征在于，包括热泵主机、水泵、第一阀门、水箱，所述热泵主机的进水口与所述水泵的第一端口通过管道相连接，所述热泵主机的出水口与所述第一阀门的第一端口通过管道相连接，所述第一阀门的第二端口与所述水箱的第一端口通过管道相连接，所述第一阀门的第三端口与所述水箱的第二端口通过管道相连接，所述水箱的第三端口与所述水泵的第二端口通过管道相连接。

2.根据权利要求1所述的一种能提高防冻性能的热泵热水系统，其特征在于，所述水泵为单向水泵，所述水泵的第一端口为出水口，所述水泵的第二端口为进水口。

3.根据权利要求1所述的一种能提高防冻性能的热泵热水系统，其特征在于，连接所述第一阀门的第三端口与所述水箱的第二端口的第一管道上，设置有用于与补水管道相连接的第一支路，所述第一支路上设置有第二阀门。

4.根据权利要求3所述的一种能提高防冻性能的热泵热水系统，其特征在于，所述第二阀门为单向阀，所述单向阀的出水端与所述第一管道相连接。

5.根据权利要求1所述的一种能提高防冻性能的热泵热水系统，其特征在于，连接所述第一阀门的第二端口与所述水箱第一端口的第二管道上，设置有用于与热水管道相连接的第二支路。

6.根据权利要求1所述的一种能提高防冻性能的热泵热水系统，其特征在于，所述热泵主机为CO2热泵主机。

7.根据权利要求1所述的一种能提高防冻性能的热泵热水系统，其特征在于，所述第一阀门为三通阀。

8.根据权利要求7所述的一种能提高防冻性能的热泵热水系统，其特征在于，所述三通阀上还设置有电子控制器，所述电子控制器用于控制所述三通阀各个端口的开启与闭合。

9.根据权利要求8所述的一种能提高防冻性能的热泵热水系统，其特征在于，所述热泵热水系统还包括有控制模块以及温度传感器，所述温度传感器的输出端与所述控制模块的输入端相连接，所述控制模块的第一输出端与所述电子控制器的控制端相连接。

10.根据权利要求9所述的一种能提高防冻性能的热泵热水系统，其特征在于，所述热泵热水系统还包括显示模块，所述显示模块的输入端与控制模块的第二输出端相连接。

Images