CN105890084A - 热水供给***及具有其的空调器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热水供给***及具有其的空调器，其中，热水供给***包括：压缩机，具有吸气口和排气口；第一冷凝器，第一冷凝器的进口与压缩机的排气口相连通；第二冷凝器，第二冷凝器的进口与第一冷凝器的出口相连通；蒸发器，蒸发器的进口与第二冷凝器的出口相连通，蒸发器的出口与吸气口相连通；水箱，具有排水口和进水口；加热管路，连接于排水口和进水口之间，第二冷凝器和第一冷凝器依次与加热管路进行热交换以增加加热管路内水的温度。加热管路通过两个加热器进行加热，有效地利用了热水供给***中的热源。由于水箱中的水经过两次加热，有效地提高了水箱内水的温度。

Description

热水供给***及具有其的空调器
技术领域
本发明涉及空调设备技术领域，具体而言，涉及一种热水供给***及具有其的空调器。
背景技术
现有技术中，循环式热泵热水器中，水与制冷剂通过冷凝换热器(套管换热器、板式换热器、或其它形式的制冷剂—水换热器)进行一次换热，水在换热器中一次升温4℃～7℃，制冷剂则直接从排气高温状态一次冷却至过冷低温状态，制冷剂换热前后温度变化较大。
在现有循环式热泵热水器的某个加热瞬间(水箱中热水需要从15℃升温至55℃)，水进出套管换热器(热泵热水器的冷凝换热器)的温度分别为35℃，40℃。制冷剂进出套管换热器的温度分别为70℃，36℃。可以看出，在套管换热器的热水出口(水温40℃)，即制冷剂的入口(制冷剂温度70℃)，两者之间存在30℃换热温差。这种使用排气高温大温差加热低温热水的方式对热泵热水器性能是不利的。热泵热水器的一个显著特点是：加热低温热水时能效(输出制热量与输入功率比值)高，加热高温热水时能效低。在加热低温热水时，高温的制冷剂排气温度本来可以以高能效产生一部分高温热水，却用来加热低温热水，而当水温逐渐升高时，却需要耗费更多的功率(低能效)来产生这部分高温热水。现有循环式热泵热水器换热器中制冷剂温度、热水温度沿程分布如图1所示。
因此，现有的循环式热泵热水器未对高温的制冷剂排气进行合理利用，存在循环式热泵热水器***运行能效低的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种热水供给***及具有其的空调器，以解决现有技术中供热***能效低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种热水供给***，包括：压缩机，具有吸气口和排气口；第一冷凝器，第一冷凝器的进口与压缩机的排气口相连通；第二冷凝器，第二冷凝器的进口与第一冷凝器的出口相连通；蒸发器，蒸发器的进口与第二冷凝器的出口相连通，蒸发器的出口与吸气口相连通；水箱，具有排水口和进水口；加热管路，连接于排水口和进水口之间，第二冷凝器和第一冷凝器依次与加热管路进行热交换以增加加热管路内水的温度。
进一步地，加热管路包括：第一加热段，与第一冷凝器进行热交换；第二加热段，第二加热段与第一加热段相连通，第二加热段与第二冷凝器进行热交换。
进一步地，第一加热段的管径小于加热管路的除第一加热段以外部分的管径。
进一步地，加热管路还包括：第一回水管路，第一回水管路的进水口与加热管路相连通，第一回水管路的进水口位于第一加热段和第二加热段之间，第一回水管路的出水口与水箱相连通。
进一步地，热水供给***还包括：第一阀门，设置于加热管路上并位于第一冷凝器与第一回水管路的进水口之间。
进一步地，第一回水管路上设置有第二阀门。
进一步地，热水供给***还包括：第二回水管路，第二回水管路的进水口与加热管路相连通，第二回水管路的进水口位于第一加热段和第二加热段之间，第二回水管路的出水口与水箱相连通。
进一步地，第二回水管路上设置有第三阀门。
进一步地，进水口与水箱的底部的距离大于排水口与底部的距离。
进一步地，第一回水管路的出水口与第二回水管路的出水口设置于排水口与进水口之间。
进一步地，第二回水管路的出水口与水箱的底部的距离大于第一回水管路的出水口与水箱的底部的距离。
进一步地，加热管路上设置有水泵，水泵设置在排水口与第二冷凝器之间。
根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，包括热水供给***，热水供给***为上述的热水供给***。
应用本发明的技术方案，热水供给***包括压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、通过将水箱以及加热管路。压缩机具有吸气口和排气口。第一冷凝器的进口与压缩机的排气口相连通。第二冷凝器的进口与第一冷凝器的出口相连通。蒸发器的进口与第二冷凝器的出口相连通，蒸发器的出口与吸气口相连通。加热管路通过两个加热器进行加热，有效地利用了热水供给***中的热源。由于水箱中的水经过两次加热，有效地提高了水箱内水的温度。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了现有技术中的热水供给***的制冷剂温度与热水温度沿换热器管程分布示意图；
图2示出了根据本发明的热水供给***的制冷剂温度与热水温度沿换热器管程分布示意图；
图3示出了图2中的热水供给***的实施例一的结构示意图；
图4示出了图2中的热水供给***的实施例二的结构示意图；以及
图5示出了图2中的热水供给***的实施例三的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、压缩机；20、第一冷凝器；30、第二冷凝器；40、蒸发器；50、水箱；60、加热管路；61、第一加热段；62、第二加热段；63、第一回水管路；64、第二回水管路；71、第一阀门；72、第二阀门；73、第三阀门；80、水泵；90、节流装置。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图2和图3所示，根据本发明的一个实施例，提供了一种热水供给***。该***包括压缩机10、第一冷凝器20、第二冷凝器30、通过将水箱50以及加热管路60。压缩机10具有吸气口和排气口。第一冷凝器20的进口与压缩机10的排气口相连通。第二冷凝器30的进口与第一冷凝器20的出口相连通。蒸发器40的进口与第二冷凝器30的出口相连通，蒸发器40的出口与吸气口相连通。水箱50具有排水口和进水口。加热管路60连接于排水口和进水口之间，第二冷凝器30和第一冷凝器20依次与加热管路60进行热交换以增加加热管路60内水的温度。
在本实施例中，与水箱50相连通的加热管路60通过两个加热器进行加热，有效地利用了热水供给***中的热源。由于水箱50中的水经过两次加热，有效地提高了水箱50内水的温度。该热水供给***合理有效地利用了***中产生的高温排气气体，并将该高温高压气体用来加热具有高温的热水，有效地提高了热水供给***的能效。
如图3所示，加热管路60包括第一加热段61和第二加热段62。第一加热段61与第一冷凝器20进行热交换。第二加热段62与第一加热段61相连通，第二加热段62与第二冷凝器30进行热交换。这样设置使得能够有效地对加热管路60中的水进行二次加热，继而有效的增加了加热管路60中水的温度，再将经加热后的水排入水箱50内以提供生活用水。在图3中，A表示水箱50使用端的排水管路，图3至图5中的B表示的是从外界引入水箱50的水源管路。
再请参照图3所示，第一加热段61的管径小于加热管路60的除第一加热段61以外部分的管径。这样设置避免经第二冷凝器30加热后的大量热水再进入第一冷凝器20中进行再次加热。因为在第一冷凝器20加热量一定的条件下，加热相对较少量的水的温度会上升的更高，即少量水的获取热量提高温度的速度会更快。这样设置有效地大幅度提高水箱50内的水的温度，进一步地满足了用户的需求。
本实施例中的热水供给***对热水换热的效果与现有技术相比如图1和图2所示，图1为现有技术中热水供给***的制热水换热效果图。从图中可以看出，经过相同制冷剂对相同 水量的水进行加热，显然使用本实施例中的热水供给***的效果明显优于现有技术中热水供给的效果。
在本实施例中，加热管路60还包括第一回水管路63。第一回水管路63的进水口与加热管路60相连通，第一回水管路63的进水口位于第一加热段61和第二加热段62之间，第一回水管路63的出水口与水箱50相连通。这样设置可以将经第二冷凝器30加热后的热水排入水箱50中以增加水箱50中混合水的温度，只允许经第二冷凝器30加热后的少量水进入第一加热段61中进行加热，使得该少量的水经过第一冷凝器20加热后的温度得到极大限度的提高，再将该部分的高温热水排入水箱50中并用于生活用水，有效地提高了该热水供给***的实用性。
如图4所示，根据本发明的第二实施例，热水供给***还包括第一阀门71。第一阀门71设置于加热管路60上并位于第一冷凝器20与第一回水管路63的进水口之间。这样设置可以不将第一加热段61的管径设置成小于第二加热段62的管径，只要通过控制第一阀门71的打开程度就能控制通入第一冷凝器20加热的加热水量。这样设置可以根据用户的实际需求进行控制所需不同水温的热水，即当需要高温热水时，可以将第一阀门71关小，只允许少量的水通过第一阀门71进行加热。反之，如果需要温度低一点的热水温度，可以通过开大第一阀门71的打开程度。在第二冷凝器30之后的第二路水支路上增加第一阀门71(手动阀或者电动阀)。通过打开阀门的大小来调节第二路水的流量大小，从而改变高温回水温度。这样实现了水箱50中水温的可控性，进一步地增加了该热水供给***的实用性。
由于第二冷凝器30中换热量小，为了使用第一冷凝器20对热水进行加热能够有足够的温升，可以通过限制流量大小的方式例如通过选用更细的管路或者在管路中使用压降节流装置对其进行限流已达到增加温度的目的。
如图5所示，第一回水管路63上设置有第二阀门72。这样设置进一步地实现了水箱50中水温的可控性，使得该***使用起来更加方便。
请在参照图5所示，热水供给***还包括第二回水管路64。第二回水管路64的进水口与加热管路60相连通，第二回水管路64的进水口位于第一加热段61和第二加热段62之间，第二回水管路64的出水口与水箱50相连通。第二回水管路64上设置有第三阀门73。这样设置可以将经过第二冷凝器30加热后热水经过两个不同水位对水箱50中的热水进行加热。把第二冷凝器30之后的第一路水支路再分为两路，并增加第二阀门72与第三阀门73。当水箱50的热水出口处(图3至图5中的A处)没有热水使用时，第二阀门72关闭，第三阀门73打开，使用热水分层方式进行加热进一步提高热水器的能效。当热水出口有热水使用时而需要加热热水时。第二阀门72打开，第三阀门73关闭，防止热水出口流出温度过低的热水。
如图3至图5所示，进水口与水箱50的底部的距离大于排水口与底部的距离。第一回水管路63的出水口与第二回水管路64的出水口设置于排水口与进水口之间。对进水口即高温回水口的位置进行限定目的在于：由于高温热水密度较低，高温热水在水箱50中会上浮，为 了避免二次加热的高温热水在上升过程中与水箱50中的中、低温热水混合，因此高温回水口置于水箱的上部。
优选地，第二回水管路64的出水口与水箱50的底部的距离大于第一回水管路63的出水口与水箱50的底部的距离。这样设置进一步的避免了二次加热的高温热水在上升过程中与水箱50中的中、低温热水混合，有效地保证了用户端具有充足的热水供应量。
如图5所示，加热管路60上设置有水泵80，水泵80设置在排水口与第二冷凝器30之间。这样设置能够有效地保证水箱50中的水能够及时地输送至第一冷凝器20和第二冷凝器30中进行热交换。
该热水供给***为热泵热水器***，该***包含制冷剂循环回路与热水循环回路。
制冷剂回路由压缩机10、第一冷凝器20、第二冷凝器30、节流装置90、蒸发器40(也可以是风冷换热器)及相关制冷剂管路首尾依次连接组成的闭合回路。
热水回路由水箱50、水泵80、第一冷凝器20、第二冷凝器30及相关管路首尾依次相连组成闭合回路。
制冷剂回路与水箱50侧回路通过第一冷凝器20、第二冷凝器30进行耦合换热。
当热泵热水器开始制热水时，压缩机10、水泵80开启。制冷剂沿路径为压缩机10、第一冷凝器20、第二冷凝器30、节流装置90、蒸发器40、压缩机10循环。循环热水经水泵80泵送至第二冷凝器30中被加热上升一定温度，分成两路，第一路直接返回水箱50。第二路被送至第一冷凝器20进一步加热后从位于水箱50上部的高温回水口返回水箱50。
制冷剂与热水在第一冷凝器20、第二冷凝器30中沿程理想的温度分布如图2所示。即在第一冷凝器20中制冷剂释放出气态显热，在第二冷凝器30中，制冷剂释放冷凝潜热与液态显热。由于制冷剂的气态显热量远小于潜热量，第二冷凝器30的换热容量要大于第一冷凝器20的换热容量。
在该热水供给***中制冷剂依次通过两个冷凝器进行换热，在第二冷凝器30中对整路循环热水进行加热，在第一冷凝器20中利用高温排气对加热之后的一部分循环热水进行二次加热。该热水供给***在加热低温热水的同时能够以高能效方式先产生一部分高温热水，从而提高热泵热水器的***能效，使之更加节能，有效提高了水箱50中热水的水温。
上述实施例中的热水供给***还可以用在空调器设备技术领域，根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，包括热水供给***，热水供给***为上述实施例中的热水供给***。该***包括压缩机10、第一冷凝器20、第二冷凝器30、通过将水箱50以及加热管路60。压缩机10具有吸气口和排气口。第一冷凝器20的进口与压缩机10的排气口相连通。第二冷凝器30的进口与第一冷凝器20的出口相连通。蒸发器40的进口与第二冷凝器30的出口相连通，蒸发器40的出口与吸气口相连通。水箱50具有排水口和进水口。加热管路60连接于排水口 和进水口之间，第二冷凝器30和第一冷凝器20依次与加热管路60进行热交换以增加加热管路60内水的温度。
该空调器通过与水箱50相连通的加热管路60两个加热器对水箱50进行加热，有效地利用了热水供给***中的热源。由于水箱50中的水经过两次加热，有效地提高了水箱50内水的温度。该热水供给***合理有效地利用了***中产生的高温排气气体，并将该高温高压气体用来加热具有高温的热水，有效地提高了空调器的能效。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种热水供给***，其特征在于，包括：
压缩机(10)，具有吸气口和排气口；
第一冷凝器(20)，所述第一冷凝器(20)的进口与所述压缩机(10)的排气口相连通；
第二冷凝器(30)，所述第二冷凝器(30)的进口与所述第一冷凝器(20)的出口相连通；
蒸发器(40)，所述蒸发器(40)的进口与所述第二冷凝器(30)的出口相连通，所述蒸发器(40)的出口与所述吸气口相连通；
水箱(50)，具有排水口和进水口；
加热管路(60)，连接于所述排水口和所述进水口之间，所述第二冷凝器(30)和所述第一冷凝器(20)依次与所述加热管路(60)进行热交换以增加所述加热管路(60)内水的温度。
2.根据权利要求1所述的热水供给***，其特征在于，所述加热管路(60)包括：
第一加热段(61)，与所述第一冷凝器(20)进行热交换；
第二加热段(62)，所述第二加热段(62)与所述第一加热段(61)相连通，所述第二加热段(62)与所述第二冷凝器(30)进行热交换。
3.根据权利要求2所述的热水供给***，其特征在于，所述第一加热段(61)的管径小于所述加热管路(60)的除所述第一加热段(61)以外部分的管径。
4.根据权利要求2所述的热水供给***，其特征在于，所述加热管路(60)还包括：
第一回水管路(63)，所述第一回水管路(63)的进水口与所述加热管路(60)相连通，所述第一回水管路(63)的进水口位于所述第一加热段(61)和所述第二加热段(62)之间，所述第一回水管路(63)的出水口与所述水箱(50)相连通。
5.根据权利要求4所述的热水供给***，其特征在于，所述热水供给***还包括：
第一阀门(71)，设置于所述加热管路(60)上并位于所述第一冷凝器(20)与所述第一回水管路(63)的进水口之间。
6.根据权利要求5所述的热水供给***，其特征在于，所述第一回水管路(63)上设置有第二阀门(72)。
7.根据权利要求5所述的热水供给***，其特征在于，所述热水供给***还包括：
第二回水管路(64)，所述第二回水管路(64)的进水口与所述加热管路(60)相连通，所述第二回水管路(64)的进水口位于所述第一加热段(61)和所述第二加热段(62)之间，所述第二回水管路(64)的出水口与所述水箱(50)相连通。
8.根据权利要求7所述的热水供给***，其特征在于，所述第二回水管路(64)上设置有第三阀门(73)。
9.根据权利要求7所述的热水供给***，其特征在于，所述进水口与所述水箱(50)的底部的距离大于所述排水口与所述底部的距离。
10.根据权利要求9所述的热水供给***，其特征在于，所述第一回水管路(63)的出水口与所述第二回水管路(64)的出水口设置于所述排水口与所述进水口之间。
11.根据权利要求7所述的热水供给***，其特征在于，所述第二回水管路(64)的出水口与所述水箱(50)的底部的距离大于所述第一回水管路(63)的出水口与所述水箱(50)的底部的距离。
12.根据权利要求1所述的热水供给***，其特征在于，所述加热管路(60)上设置有水泵(80)，所述水泵(80)设置在所述排水口与所述第二冷凝器(30)之间。
13.一种空调器，包括热水供给***，其特征在于，所述热水供给***为权利要求1至12中任一项所述的热水供给***。
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