CN112082270A - 一种相变蓄热式热水器及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种相变蓄热式热水器及使用方法，涉及热水器技术领域，该相变蓄热式热水器包括压缩机、与外部热源换热的第一换热结构、与用户需求端换热的第二换热结构和第三换热结构、还包括连接压缩机和三个换热结构的制冷剂回路、设置在制冷剂回路上的切换组件、以及与第二换热结构连接的水回路；第三换热结构具有冷凝、蒸发和储热三重功能；切换组件切换到不同状态时，制冷剂回路内的制冷剂流向或流路不同，以使第一换热结构、第二换热结构和第三换热结构以择一、择二或择三方式参与换热过程，实现相变蓄热式热水器的功能切换；该使用方法包括设备启动和模式切换。本发明具有使用灵活多变、节能、高效、相变材料利用效率高的特点。

Description

一种相变蓄热式热水器及使用方法

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，尤其是涉及一种相变蓄热式热水器及使用方法。

背景技术

空气源热泵热水器以其节能、环保、安全等特性获得了广泛的推广和应用，但是常规空气源热泵热水器的储水箱是利用水的显热储热，储热密度较小，导致水箱体积较大，制约了其进一步的推广使用。

相变蓄能技术是利用相变材料在状态变化过程中吸收和释放热量达到能量供求在时间和空间上转移的目的。将相变蓄能技术应用到空气源热泵热水器上，可以利用相变材料的潜热存储和释放热量，由于蓄热材料储热密度大，相变温度比较稳定，因此相变蓄热热水器具有蓄能密度大、体积较小、放热温度较为稳定的优点。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

目前相变蓄热热水器常采用制冷剂直接给蓄热材料充热、蓄热材料向自来水放热的方式，如申请号为201710978187.6、201720777226.1的专利，由于制冷剂和水不能共用换热器管路，因此蓄热器中换热器管路一部分走制冷剂、一部分走水，导致充放热效率的降低，影响了***能效的发挥；同时由于充热时蓄热器作为冷凝器，放热时水直接从蓄热箱中取热，这就限制了蓄热材料的相变温度不能太高、也不能太低，相变温度太高会导致充热COP降低，相变温度太低会导致有效取水量太小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变蓄热水热水器及使用方法，以解决现有技术中存在的空气源热泵热水器储热密度较小、水箱体积较大；相变蓄热热水器的蓄热器得不到充分利用，导致充放热效率较低、***能效较低；蓄热材料相变温度范围太窄，释热效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种相变蓄热式热水器，包括压缩机、与外部热源换热的第一换热结构、与用户需求端换热的第二换热结构和第三换热结构、还包括连接所述压缩机和三个换热结构的制冷剂回路、设置在所述制冷剂回路上的切换组件、以及与所述第二换热结构连接的水回路；所述第三换热结构具有冷凝、蒸发和储热三重功能；所述切换组件切换到不同状态时，所述制冷剂回路内的制冷剂流向或流路不同，以使所述第一换热结构、所述第二换热结构和所述第三换热结构以择一、择二或择三方式参与换热过程，实现所述相变蓄热式热水器的功能切换。

作为本发明的进一步改进，所述第一换热结构包括安装在室外与空气进行换热的第一热交换器。

作为本发明的进一步改进，所述相变蓄热式热水器具有六种功能模式。

作为本发明的进一步改进，所述相变蓄热式热水器的六种功能模式包括非用水需求的储热模式、单一储热源放热供水模式、储热源和空气源联合供水模式、单一空气源供水模式、单一储热源放热化霜模式和单一储热源供冷模式。

作为本发明的进一步改进，所述第三换热结构包括蓄热箱、设置在所述蓄热箱内的第三热交换器、填充在所述蓄热箱内的蓄热材料，所述第三热交换器的进出口端与所述制冷剂回路连接。

作为本发明的进一步改进，所述切换组件包括四通阀、第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀，所述四通阀设置在所述压缩机和三个换热结构之间的所述制冷剂回路上，所述第一三通阀设置在所述四通阀、所述第一换热结构和所述第三换热结构之间的所述制冷剂回路上；所述第三三通阀设置在所述四通阀、所述第二换热结构和所述第三换热结构之间的所述制冷剂回路上；所述第二三通阀设置在所述第三换热结构、所述第二换热结构和所述第三三通阀之间的所述制冷剂回路上。

作为本发明的进一步改进，所述相变蓄热式热水器还包括设置在所述第一换热结构一端的第一节流装置和设置在所述第二换热结构一端的第二节流装置。

作为本发明的进一步改进，所述蓄热材料的蓄热密度不小于160kJ/L，相变温度为20-50℃。

作为本发明的进一步改进，所述第三热交换器的管路呈Z字形设置。

本发明提供的一种利用相变蓄热式热水器进行冷暖供应的使用方法，包括如下步骤：

步骤100：启动相变蓄热式热水器，并根据用户需要进行功能模式切换；

步骤200：当处于非用水需求的储热模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端和S端连通，四通阀D端和E端连通，第一三通阀与第一热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二三通阀连通；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀E端、第三三通阀、第二三通阀，进入蓄热箱，在蓄热箱中加热封装在其中的蓄热材料，蓄热材料吸收热量温度升高，制冷剂放出热量后变成高压低温液体经过第一节流装置节流降压后进入第一热交换器，在其中吸收空气中的热量而蒸发，然后经过第一三通阀、四通阀C端、S端，进入压缩机，完成一次充热循环；经过多次充热循环，当蓄热材料温度达到目标温度后，完成整个充热过程；

步骤300：当处于单一储热源放热供水模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端和S端连通，四通阀D端和E端连通，第一三通阀与第三热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二热交换器连通；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀E端、第三三通阀，进入第二热交换器，制冷剂在其中放热，把冷水加热到目标温度供用户使用，制冷剂经过冷凝冷却后经过第二节流装置节流降压后，经过第二三通阀进入蓄热箱，在其中吸收蓄热材料中的热量而蒸发，然后经过第一三通阀、四通阀C端、S端，进入压缩机，完成一次放热循环；经过多次放热循环，当蓄热材料温度达到目标温度后，完成整个放热过程；

步骤400：当处于储热源和空气源联合供水模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端和S端连通，四通阀D端和E端连通，第一三通阀与第一热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二热交换器连通，第一节流装置开至最大；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀E端、第三三通阀，进入第二热交换器，制冷剂在其中放热，把冷水加热到目标温度供用户使用，制冷剂经过冷凝冷却后经过第二节流装置节流降压后，通过第二三通阀依次进入蓄热箱、第一节流装置、第一热交换器，在蓄热箱中吸收蓄热材料中的热量、在第一热交换器中吸收空气中热量而蒸发，然后经过第一三通阀、四通阀C端、S端，进入压缩机，完成一次放热循环；经过多次放热循环，当蓄热材料温度达到目标温度后，完成整个放热过程；

步骤500：当处于单一空气源供水模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端和S端连通，四通阀D端和E端连通，第一三通阀与第一热交换器连通，第二三通阀与第一热交换器连通，第三三通阀与第二热交换器连通，第一节流装置开至最大；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀E端、第三三通阀，进入第二热交换器，制冷剂在其中放热，把冷水加热到目标温度供用户使用，制冷剂经过冷凝冷却后经过第二节流装置节流降压后，通过第二三通阀、第一节流装置进入第一热交换器，在其中吸收空气中热量而蒸发，然后经过第一三通阀、四通阀C端、S端，进入压缩机，完成循环；

步骤600：当处于单一储热源放热化霜模式时，四通阀滑阀上移，四通阀E端和S端连通，四通阀D端和C端连通，第一三通阀与第一热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二三通阀连通；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀C端、第一三通阀，进入第一热交换器，制冷剂在其中放热融霜，之后制冷剂经过第一节流装置节流降压后，进入蓄热箱，在其中吸收蓄热材料中的热量，然后经过第二三通阀、第三三通阀、四通阀E端、S端，进入压缩机，完成循环；

步骤700：当处于单一储热源供冷模式时，四通阀滑阀上移，四通阀E端和S端连通，四通阀D端和C端连通，第一三通阀与第三热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二热交换器连通；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀C端、第一三通阀，进入蓄热箱，蓄热材料在其中吸取制冷剂放出的热量，之后制冷剂经过第二三通阀、第二节流装置节流降压后，进入第二热交换器，在其中吸收水中的热量而产生适用于用户使用的冷水，然后经过第三三通阀、四通阀E端、S端，进入压缩机，完成循环。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明提供的相变蓄热式热水器，包括压缩机、与外部热源换热的第一换热结构、与用户需求端换热的第二换热结构和第三换热结构、还包括连接所述压缩机和三个换热结构的制冷剂回路、设置在所述制冷剂回路上的切换组件、以及与所述第二换热结构连接的水回路；所述第三换热结构具有冷凝、蒸发和储热三重功能；所述切换组件切换到不同状态时，所述制冷剂回路内的制冷剂流向或流路不同，以使所述第一换热结构、所述第二换热结构和所述第三换热结构以择一、择二或择三方式参与换热过程，实现所述相变蓄热式热水器的功能切换；第一换热结构包括安装在室外与空气进行换热的第一热交换器，本发明把空气源热泵技术与相变蓄能技术相结合，通过空气源热泵吸收空气中的热量存储到蓄热材料中，用户有热量需求时通过制冷剂将储存在蓄热材料中的热量提取出来供用户使用，本发明的第三换热结构也就是蓄热器在充热时作为冷凝器，放热时作为蒸发器使用，可以有效降低蓄热材料的相变温度，提高充热COP及释放效率，提高了相变材料的利用效率，使得相变材料在过冷度较大的情况下也可以放出有效热量；本发明的热水器，具有六种功能模式，也就是具有多种充放热模式，可以灵活多变、节能的适用用户的不同用水要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明相变蓄热式热水器的逻辑接线图；

图2是本发明相变蓄热式热水器处于第一种运行模式时的线图路；

图3是本发明相变蓄热式热水器处于第二种运行模式时的线图路；

图4是本发明相变蓄热式热水器处于第三种运行模式时的线图路；

图5是本发明相变蓄热式热水器处于第四种运行模式时的线图路；

图6是本发明相变蓄热式热水器处于第五种运行模式时的线图路；

图7是本发明相变蓄热式热水器处于第六种运行模式时的线图路。

图中1、压缩机；2、第一三通阀；3、第一热交换器；4、第一节流装置；5、蓄热箱；6、蓄热材料；7、第二三通阀；8、第二节流装置；9、第二热交换器；10、第三三通阀；11、C端；12、S端；13、E端；14、D端。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种相变蓄热式热水器，包括压缩机1、与外部热源换热的第一换热结构、与用户需求端换热的第二换热结构和第三换热结构、还包括连接压缩机1和三个换热结构的制冷剂回路、设置在制冷剂回路上的切换组件、以及与第二换热结构连接的水回路；第三换热结构具有冷凝、蒸发和储热三重功能；切换组件切换到不同状态时，制冷剂回路内的制冷剂流向或流路不同，以使第一换热结构、第二换热结构和第三换热结构以择一、择二或择三方式参与换热过程，实现相变蓄热式热水器的功能切换。再此需要说明的是，外部热源可以是空气源、地源或水源。以下以外部热源为空气源为例进行具体说明。

本发明中蓄热材料和水***相互隔开，可以有效防止蓄热材料泄漏导致的用水安全隐患问题。本发明中充热时第三换热结构作为冷凝器、放热时第三换热结构作为蒸发器使用，可以有效降低蓄热材料相变温度，提高充热COP及释热效率；由于放热时，蓄热箱中蓄热材料作为热源使用，其释热温度低一点也可以提取出材料中热量，因此对材料过冷度的要求范围更宽，使得材料在多次循环性能衰减后还能正常取热，提高了相变材料的利用效率、延长了使用寿命。

具体的，第一换热结构包括安装在室外与空气进行换热的第一热交换器3。

通过将空气源热泵吸收空气中的热量并存储到蓄热材料中，利用蓄热材料潜热大的特点，进行高密度储热，蓄热箱体积更小、热损更少。

通过控制切换组件，使制冷剂通过其中一个、两个或三个换热结构进行换热，从而使得，相变蓄热式热水器具有六种功能模式。

具体的，相变蓄热式热水器的六种功能模式包括非用水需求的储热模式、单一储热源放热供水模式、储热源和空气源联合供水模式、单一空气源供水模式、单一储热源放热化霜模式和单一储热源供冷模式。通过不同模式的切换，可以实现蓄热的同时提供冷量，实现了能量的综合利用；可由蓄热箱或者空气源热泵单独提供热量，可由蓄热箱或者空气源热泵联合提供热量。

其中，非用水需求的储热模式，通过空气源热泵吸取空气中的热量存储在蓄热材料中，适用于用户非用水情况，特别是谷电时充热，白天峰电时放热，能够起到电力移峰填谷，减小运行成本，优化电力配置的作用。单一储热源放热供水模式把蓄热材料中的热量提取出来释放给用户侧使用，适用于用户有热水需求的情况，特别是峰电时取热；储热源和空气源联合供水模式把蓄热材料中的热量提取出来释放给用户侧使用，适用于用户侧热水需求较大或者蓄热箱存储热量不足的情况；单一空气源供水模式适用于蓄热箱中热量释放完毕，而用户侧有热水需求情况；单一储热源放热化霜模式适用于第一热交换器存在结霜情况，提取蓄热箱中热量用来化霜使用；单一储热源供冷模式适用于用户有冷水需求，提取水中热量存储到蓄热材料中，可以有效提高能量的综合利用效率。

作为本发明的一种可选实施方式，第三换热结构包括蓄热箱5、设置在蓄热箱5内的第三热交换器、填充在蓄热箱5内的蓄热材料6，第三热交换器的进出口端与制冷剂回路连接。本发明的第三热交换器只有一个进管和一个出管，蓄热箱内只有制冷剂***的管路经过，充热过程和放热过程共用一套管路***，蓄热材料充热和放热都是与制冷剂交换热量，可以充分利用换热器的换热面积，提高蓄能箱内的充放热效率，提高***能效。

作为本发明的一种可选实施方式，切换组件包括四通阀、第一三通阀2、第二三通阀7和第三三通阀10，四通阀设置在压缩机1和三个换热结构之间的制冷剂回路上，第一三通阀2设置在四通阀、第一换热结构和第三换热结构之间的制冷剂回路上；第三三通阀10设置在四通阀、第二换热结构和第三换热结构之间的制冷剂回路上；第二三通阀7设置在第三换热结构、第二换热结构和第三三通阀10之间的制冷剂回路上。

进一步的，相变蓄热式热水器还包括设置在第一换热结构一端的第一节流装置4和设置在第二换热结构一端的第二节流装置8。

为了提高蓄能能力，减小蓄热箱5体积，蓄热材料6的蓄热密度不小于160kJ/L，相变温度为20-50℃。可采用相变潜热较高的相变材料，或者是复合相变材料。本发明通过采用相变潜热较高的相变材料，储热密度大，蓄热器体积相比传统水箱更小，热损失更小。

为了进一步提升换热效果，充分利用蓄热箱5内的空间，第三热交换器的管路呈Z字形设置。通过采用Z字形设置，可以有效减小充放热过程中复热的影响，提高传热效率；充放热水流向采用逆流方式，有利于减小换热温差，提高传热效率。

更进一步的，第三热交换器可采用翅片管式换热器、螺旋盘管式换热器、蛇形管式换热器，当然也可以采用其他形式的换热器，管内走制冷剂，管外侧封装着蓄热材料。

本发明提供的一种利用相变蓄热式热水器进行冷暖供应的使用方法，包括如下步骤：

步骤100：启动相变蓄热式热水器，并根据用户需要进行功能模式切换；

步骤200：如图2所示，当处于非用水需求的储热模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端11和S端12连通，四通阀D端14和E端13连通，第一三通阀2与第一热交换器3连通，第二三通阀7与第三热交换器连通，第三三通阀10与第二三通阀7连通；从压缩机1排出的制冷剂气体进入四通阀D端14，经四通阀E端14、第三三通阀10、第二三通阀7，进入蓄热箱5，在蓄热箱5中加热封装在其中的蓄热材料6，蓄热材料6吸收热量温度升高，制冷剂放出热量后变成高压低温液体经过第一节流装置4节流降压后进入第一热交换器3，在其中吸收空气中的热量而蒸发，然后经过第一三通阀2、四通阀C端11、S端12，进入压缩机1，完成一次充热循环；经过多次充热循环，当蓄热材料6温度达到目标温度(高于相变温度的某值)后，完成整个充热过程；

步骤300：如图3所示，当处于单一储热源放热供水模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端11和S端12连通，四通阀D端14和E端13连通，第一三通阀2与第三热交换器连通，第二三通阀7与第三热交换器连通，第三三通阀10与第二热交换器9连通；从压缩机1排出的制冷剂气体进入四通阀D端14，经四通阀E端13、第三三通阀10，进入第二热交换器9，制冷剂在其中放热，把冷水加热到目标温度供用户使用，制冷剂经过冷凝冷却后经过第二节流装置8节流降压后，经过第二三通阀7进入蓄热箱5，在其中吸收蓄热材料6中的热量而蒸发，然后经过第一三通阀2、四通阀C端11、S端12，进入压缩机1，完成一次放热循环；经过多次放热循环，当蓄热材料温度达到目标温度(低于相变温度的某值)后，完成整个放热过程；

步骤400：如图4所示，当处于储热源和空气源联合供水模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端11和S端12连通，四通阀D端14和E端13连通，第一三通阀2与第一热交换器3连通，第二三通阀7与第三热交换器连通，第三三通阀10与第二热交换器9连通，第一节流装置4开至最大；从压缩机1排出的制冷剂气体进入四通阀D端14，经四通阀E端13、第三三通阀10，进入第二热交换器9，制冷剂在其中放热，把冷水加热到目标温度供用户使用，制冷剂经过冷凝冷却后经过第二节流装置8节流降压后，通过第二三通阀7依次进入蓄热箱5、第一节流装置4、第一热交换器3，在蓄热箱5中吸收蓄热材料6中的热量、在第一热交换器3中吸收空气中热量而蒸发，然后经过第一三通阀2、四通阀C端11、S端12，进入压缩机1，完成一次放热循环；经过多次放热循环，当蓄热材料6温度达到目标温度(低于相变温度的某值)后，完成整个放热过程；

步骤500：如图5所示，当处于单一空气源供水模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端11和S端12连通，四通阀D端14和E端13连通，第一三通阀2与第一热交换器3连通，第二三通阀7与第一热交换器3连通，第三三通阀10与第二热交换器9连通，第一节流装置4开至最大；从压缩机1排出的制冷剂气体进入四通阀D端14，经四通阀E端13、第三三通阀10，进入第二热交换器9，制冷剂在其中放热，把冷水加热到目标温度供用户使用，制冷剂经过冷凝冷却后经过第二节流装置8节流降压后，通过第二三通阀7、第一节流装置4进入第一热交换器3，在其中吸收空气中热量而蒸发，然后经过第一三通阀2、四通阀C端11、S端12，进入压缩机1，完成循环；

步骤600：如图6所示，当处于单一储热源放热化霜模式时，四通阀滑阀上移，四通阀E端13和S端12连通，四通阀D端14和C端11连通，第一三通阀2与第一热交换器3连通，第二三通阀7与第三热交换器连通，第三三通阀10与第二三通阀7连通；从压缩机1排出的制冷剂气体进入四通阀D端14，经四通阀C端11、第一三通阀2，进入第一热交换器3，制冷剂在其中放热融霜，之后制冷剂经过第一节流装置4节流降压后，进入蓄热箱5，在其中吸收蓄热材料6中的热量，然后经过第二三通阀7、第三三通阀10、四通阀E端13、S端12，进入压缩机1，完成循环；

步骤700：如图7所示，当处于单一储热源供冷模式时，四通阀滑阀上移，四通阀E端13和S端12连通，四通阀D端14和C端11连通，第一三通阀2与第三热交换器连通，第二三通阀7与第三热交换器连通，第三三通阀10与第二热交换器9连通；从压缩机1排出的制冷剂气体进入四通阀D端14，经四通阀C端11、第一三通阀2，进入蓄热箱5，蓄热材料6在其中吸取制冷剂放出的热量，之后制冷剂经过第二三通阀7、第二节流装置8节流降压后，进入第二热交换器9，在其中吸收水中的热量而产生适用于用户使用的冷水，然后经过第三三通阀10、四通阀E端13、S端12，进入压缩机1，完成循环。

本发明提供的相变蓄热式热水器，包括压缩机、与外部热源换热的第一换热结构、与用户需求端换热的第二换热结构和第三换热结构、还包括连接压缩机和三个换热结构的制冷剂回路、设置在制冷剂回路上的切换组件、以及与第二换热结构连接的水回路；第三换热结构具有冷凝、蒸发和储热三重功能；切换组件切换到不同状态时，制冷剂回路内的制冷剂流向或流路不同，以使第一换热结构、第二换热结构和第三换热结构以择一、择二或择三方式参与换热过程，实现相变蓄热式热水器的功能切换；第一换热结构包括安装在室外与空气进行换热的第一热交换器，本发明把空气源热泵技术与相变蓄能技术相结合，通过空气源热泵吸收空气中的热量存储到蓄热材料中，用户有热量需求时通过制冷剂将储存在蓄热材料中的热量提取出来供用户使用，本发明的第二换热结构也就是蓄热器在充热时作为冷凝器，放热时作为蒸发器使用，可以有效降低蓄热材料的相变温度，提高充热COP及释放效率，提高了相变材料的利用效率，使得相变材料在过冷度较大的情况下也可以放出有效热量；本发明的热水器，具有六种功能模式，也就是具有多种充放热模式，可以灵活多变、节能的适用用户的不同用水要求。

这里首先需要说明的是，“向内”是朝向容置空间中央的方向，“向外”是远离容置空间中央的方向。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种相变蓄热式热水器，其特征在于，包括压缩机、与外部热源换热的第一换热结构、与用户需求端换热的第二换热结构和第三换热结构、还包括连接所述压缩机和三个换热结构的制冷剂回路、设置在所述制冷剂回路上的切换组件、以及与所述第二换热结构连接的水回路；所述第三换热结构具有冷凝、蒸发和储热三重功能；所述切换组件切换到不同状态时，所述制冷剂回路内的制冷剂流向或流路不同，以使所述第一换热结构、所述第二换热结构和所述第三换热结构以择一、择二或择三方式参与换热过程，实现所述相变蓄热式热水器的功能切换。

2.根据权利要求1所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述第一换热结构包括安装在室外与空气进行换热的第一热交换器。

3.根据权利要求1或2所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述相变蓄热式热水器具有六种功能模式。

4.根据权利要求3所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述相变蓄热式热水器的六种功能模式包括非用水需求的储热模式、单一储热源放热供水模式、储热源和空气源联合供水模式、单一空气源供水模式、单一储热源放热化霜模式和单一储热源供冷模式。

5.根据权利要求1所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述第三换热结构包括蓄热箱、设置在所述蓄热箱内的第三热交换器、填充在所述蓄热箱内的蓄热材料，所述第三热交换器的进出口端与所述制冷剂回路连接。

6.根据权利要求1所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述切换组件包括四通阀、第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀，所述四通阀设置在所述压缩机和三个换热结构之间的所述制冷剂回路上，所述第一三通阀设置在所述四通阀、所述第一换热结构和所述第三换热结构之间的所述制冷剂回路上；所述第三三通阀设置在所述四通阀、所述第二换热结构和所述第三换热结构之间的所述制冷剂回路上；所述第二三通阀设置在所述第三换热结构、所述第二换热结构和所述第三三通阀之间的所述制冷剂回路上。

7.根据权利要求6所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述相变蓄热式热水器还包括设置在所述第一换热结构一端的第一节流装置和设置在所述第二换热结构一端的第二节流装置。

8.根据权利要求5所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述蓄热材料的蓄热密度不小于160kJ/L，相变温度为20-50℃。

9.根据权利要求5所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述第三热交换器的管路呈Z字形设置。

10.一种利用如权利要求1-9中任一所述的相变蓄热式热水器进行冷暖供应的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100：启动相变蓄热式热水器，并根据用户需要进行功能模式切换；

步骤200：当处于非用水需求的储热模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端和S端连通，四通阀D端和E端连通，第一三通阀与第一热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二三通阀连通；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀E端、第三三通阀、第二三通阀，进入蓄热箱，在蓄热箱中加热封装在其中的蓄热材料，蓄热材料吸收热量温度升高，制冷剂放出热量后变成高压低温液体经过第一节流装置节流降压后进入第一热交换器，在其中吸收空气中的热量而蒸发，然后经过第一三通阀、四通阀C端、S端，进入压缩机，完成一次充热循环；经过多次充热循环，当蓄热材料温度达到目标温度后，完成整个充热过程；

步骤300：当处于单一储热源放热供水模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端和S端连通，四通阀D端和E端连通，第一三通阀与第三热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二热交换器连通；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀E端、第三三通阀，进入第二热交换器，制冷剂在其中放热，把冷水加热到目标温度供用户使用，制冷剂经过冷凝冷却后经过第二节流装置节流降压后，经过第二三通阀进入蓄热箱，在其中吸收蓄热材料中的热量而蒸发，然后经过第一三通阀、四通阀C端、S端，进入压缩机，完成一次放热循环；经过多次放热循环，当蓄热材料温度达到目标温度后，完成整个放热过程；

步骤400：当处于储热源和空气源联合供水模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端和S端连通，四通阀D端和E端连通，第一三通阀与第一热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二热交换器连通，第一节流装置开至最大；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀E端、第三三通阀，进入第二热交换器，制冷剂在其中放热，把冷水加热到目标温度供用户使用，制冷剂经过冷凝冷却后经过第二节流装置节流降压后，通过第二三通阀依次进入蓄热箱、第一节流装置、第一热交换器，在蓄热箱中吸收蓄热材料中的热量、在第一热交换器中吸收空气中热量而蒸发，然后经过第一三通阀、四通阀C端、S端，进入压缩机，完成一次放热循环；经过多次放热循环，当蓄热材料温度达到目标温度后，完成整个放热过程；

步骤500：当处于单一空气源供水模式时，四通阀滑阀下移，四通阀C端和S端连通，四通阀D端和E端连通，第一三通阀与第一热交换器连通，第二三通阀与第一热交换器连通，第三三通阀与第二热交换器连通，第一节流装置开至最大；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀E端、第三三通阀，进入第二热交换器，制冷剂在其中放热，把冷水加热到目标温度供用户使用，制冷剂经过冷凝冷却后经过第二节流装置节流降压后，通过第二三通阀、第一节流装置进入第一热交换器，在其中吸收空气中热量而蒸发，然后经过第一三通阀、四通阀C端、S端，进入压缩机，完成循环；

步骤600：当处于单一储热源放热化霜模式时，四通阀滑阀上移，四通阀E端和S端连通，四通阀D端和C端连通，第一三通阀与第一热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二三通阀连通；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀C端、第一三通阀，进入第一热交换器，制冷剂在其中放热融霜，之后制冷剂经过第一节流装置节流降压后，进入蓄热箱，在其中吸收蓄热材料中的热量，然后经过第二三通阀、第三三通阀、四通阀E端、S端，进入压缩机，完成循环；

步骤700：当处于单一储热源供冷模式时，四通阀滑阀上移，四通阀E端和S端连通，四通阀D端和C端连通，第一三通阀与第三热交换器连通，第二三通阀与第三热交换器连通，第三三通阀与第二热交换器连通；从压缩机排出的制冷剂气体进入四通阀D端，经四通阀C端、第一三通阀，进入蓄热箱，蓄热材料在其中吸取制冷剂放出的热量，之后制冷剂经过第二三通阀、第二节流装置节流降压后，进入第二热交换器，在其中吸收水中的热量而产生适用于用户使用的冷水，然后经过第三三通阀、四通阀E端、S端，进入压缩机，完成循环。

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