CN202470417U - 一种功率分档可调的商用空气源热泵热水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功率分档可调的商用空气源热泵热水装置，包括第一热泵结构、第二热泵结构及设在水箱内的电加热器；第一热泵结构包括由定频压缩机通过管路依次经第一四通阀、冷凝器、第一储液罐、第一过滤器、第一节流装置、蒸发器、第一四通阀、第一过滤器、第一气液分离器连接形成第一封闭回路结构；第二热泵结构包括由变频压缩机通过管路依次经冷凝器、第二储液罐、第二过滤器、第二节流装置、蒸发器、第二气液分离器连接形成第二封闭回路结构；水箱通过管路依次经一水泵、冷凝器形成第三封闭回路结构。本实用新型能根据不同工况范围使用不同输入功率制备生活热水，其工作时提供的供热能力与当时的供热需求更符合，其节能效果非常好。

Description

一种功率分档可调的商用空气源热泵热水装置

技术领域

本实用新型涉及一种空气源热泵热水装置，更具体地说，涉及一种功率分档可调的商用空气源热泵热水装置。

背景技术

热泵是一种利用少量电能从低温热源(如空气、废热水等)吸收热能，送往高温热源的制热设备。其应用价值主要在于工作时制备的热能远高于所消耗的电能所能产生的焦耳热能(如电热水器)，具有良好的节能效果。

目前广为应用的热泵主要是利用(逆)卡诺原理的压缩机热泵。其原理是使用空气作为低温热源，由蒸发器内的液态制冷剂的蒸发汽化来吸收空气中的热能，再通过压缩机将气态工质变成高温、高压的气态工质，当这种气态工质传输到冷凝器时高温、高压气态工质释放热能，释放出大量的热量，传递给水箱中的储备冷水，使水温升高，达到制备热水的目的。其应用场所一般为家庭、工厂、学校等对每日生活热水量及供水时段有相对固定需求的场所。

由于这些热泵热水装置在***设计上一般使用固定输入功率的压缩机，因此，就输入功率指标而言，需要按照全年最低气温工况进行设计。然而，就大部分适合热泵应用的地域而言，全年中低温工况较少，尤其是极端低温天数极少，因此该设计存在较大不合理性。

目前基于(逆)卡诺原理设计的热泵热水装置非常多，仅国内公开的专利就有四千多项。这些装置根据是否应用于家庭场合可分为家用装置和工程(商用)装置两大类别。从目前公开的专利及文献来看尚无输入功率可调节的热泵装置技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种根据不同工况范围使用不同输入功率制备生活热水的功率分档可调的商用空气源热泵热水装置，该装置工作时提供的供热能力与当时的供热需求更相符合，其节能效果非常好。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种功率分档可调的商用空气源热泵热水装置，其包括第一热泵结构、第二热泵结构以及设置在水箱内的电加热器；所述第一热泵结构包括定频压缩机、第一四通阀、冷凝器、第一储液罐、第一过滤器、第一节流装置、蒸发器、第一四通阀、第一过滤器、第一气液分离器，所述定频压缩机通过管路依次经第一四通阀、冷凝器、第一储液罐、第一过滤器、第一节流装置、蒸发器、第一四通阀、第一过滤器、第一气液分离器连接形成第一封闭回路结构；所述第二热泵结构包括变频压缩机、冷凝器、第二储液罐、第二过滤器、第二节流装置、蒸发器、第二气液分离器，所述变频压缩机通过管路依次经冷凝器、第二储液罐、第二过滤器、第二节流装置、蒸发器、第二气液分离器连接形成第二封闭回路结构；所述水箱通过管路依次经一水泵、冷凝器形成第三封闭回路结构。

作为对本技术方案的进一步改进，所述冷凝器为由内到外依次为内层管、中间管、外层管组成的管中管结构；在所述第一封闭回路结构中，相应管路是与该冷凝器的内层管连通；所述第二封闭回路结构中，相应管路是与该冷凝器的外层管连通；在所述第三封闭回路结构中，相应管路是与该冷凝器的中间管连通。

作为对本技术方案的进一步改进，外界冷媒经内层管的走向和外界冷媒经外层管的走向相同并且外界冷媒经内层管的走向和水经中间管的走向相反。

作为对本技术方案的进一步改进，在所述蒸发器为具有至少两排管，一部分排管与所述第一封闭回路结构的管路连通，以及，另一部分排管与所述第二封闭回路结构的管路连通。

作为对本技术方案的进一步改进，其还包括安装在连通所述变频压缩机到冷凝器的管路上的第二高压开关、安装在连通所述第二气液分离器到变频压缩机的管路上的第二低压开关、安装在连通所述定频压缩机到第一四通阀的管路上的第一高压开关、安装在连通所述第一气液分离器到定频压缩机的管路上的第一低压开关、安装在连通所述第一四通阀到第一过滤器的管路上的第一感温包并且该第一感温包通过管路与所述第一节流装置连接。

本实用新型由于采用了上述结构，故其具有如下有益效果：

(1)本实用新型通过采用定频压缩机工作的第一热泵结构、采用变频压缩机工作的第二热泵结构以及采用固定供热的电加热器三部分的配合对一个小容积的水箱工作，从而提供三个功率范围且连续可调的供热能力。第一热泵结构和第二热泵结构共用一个蒸发器和一个冷凝器且相互独立，在工作时根据实时工况选择单个热泵结构，或者两个热泵结构，或者两个热泵结构与电加热器工作。因此，本实用新型能够根据不同工况范围使用不同输入功率制备生活热水，本实用新型工作时提供的供热能力与当时的供热需求更相符合。

(2)本实用新型更节能，通过采用小容积的水箱设计，可大幅减少保温热损失，通过采用定频压缩机工作的第一热泵结构、采用变频压缩机工作的第二热泵结构以及采用固定供热的电加热器三部分的配合实现功率分档设计，可大幅减少供热能力浪费；本实用新型工作的大部分时间中，仅需第一热泵结构单独工作，由于蒸发器面积足够大，所需风量可相应减少，设备能效比高，电加热器部分仅需在全年中极少数的极端低温天气启动，此时热泵结构能效比优势已经不大；因此，本实用新型的装置综合年平均能效比传统采用单独热泵结构要高很多。

(3)本实用新型响应速度更快，本实用新型采用小容积水箱蓄热提供一的持续供热能力、大功率制热部件提供足够的即时供热能力，供热响应速度更快，全年中大部分时间可实现即开即供热。

(4)本实用新型通过采用定频压缩机工作的第一热泵结构、采用变频压缩机工作的第二热泵结构以及采用固定供热的电加热器三部分配合工作，从而本实用新型的装置使用安全性和可靠性更强，使用寿命更长，本实用新型工作绝大部分时间中供热能力留有余量，设备安全性更强。

在结合附图阅读本实用新型的实施方式的详细描述后，本实用新型的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本实用新型的实施方式的截面示意图；

图2是冷凝器的内部的管中管结构示意图。

图中：

1.定频压缩机；2.第一四通阀；3.冷凝器；31.内层管；32.中间管；33.外层管；4.第一储液罐；5.卸荷阀；6.第一过滤器；7.第一节流装置；8.蒸发器；9.第一截止阀；10.第一气液分离器；11.第一低压开关；12.第一高压开关；14.第一过滤器；15.第一感温包；16.变频压缩机；17.第二高压开关；18.第二储液罐；19.第二截止阀；20.第二过滤器；21.第二节流装置；22.第二截止阀；23.第二气液分离器；24.第二低压开关；25.水泵；26.水箱；27.电加热器。

具体实施方式

下面以一个实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，但应当说明，本实用新型的保护范围不仅仅限于此。

请参阅图1，一种功率分档可调的商用空气源热泵热水装置，其包括第一热泵结构A、第二热泵结构B以及设置在水箱26内的电加热器27，其中，水箱26使用远小于实际供水需求的小容积水箱，仅用于提供一定的持续供热能力；所述第一热泵结构A包括定频压缩机1、第一四通阀2、冷凝器3、第一储液罐4、第一过滤器6、第一节流装置7、蒸发器8、第一四通阀2、第一过滤器14、第一气液分离器10，所述定频压缩机1通过管路依次经第一四通阀2、冷凝器3、第一储液罐4、第一过滤器6、第一节流装置7、蒸发器8、第一四通阀2、第一过滤器14、第一气液分离器10连接形成第一封闭回路结构；所述第二热泵结构B包括变频压缩机16、冷凝器3、第二储液罐18、第二过滤器20、第二节流装置21、蒸发器8、第二气液分离器23，所述变频压缩机16通过管路依次经冷凝器3、第二储液罐18、第二过滤器20、第二节流装置21、蒸发器8、第二气液分离器23连接形成第二封闭回路结构；所述水箱26通过管路依次经一水泵25、冷凝器3形成第三封闭回路结构。在本实施方式中，由第一热泵结构A、第二热泵结构B组成双压缩机双结构，第一热泵结构A采用定频压缩机1，其具有固定供热能力；第二热泵结构B采用变频压缩机16，其具有一定范围内功率可调；供热能力电加热器27具有固定供热能力；三个部分以三种组合方式工作：可以第一热泵结构A单独工作、第一热泵结构A和第二热泵结构B同时工作，或者第一热泵结构A、第二热泵结构B、电加热器37同时工作，提供三个功率范围且连续可调的供热能力其中，第一热泵结构A和第二热泵结构B采用共同的蒸发器8和冷凝器3。

参阅图2，作为对本技术方案的进一步改进，所述冷凝器3为由内到外依次为内层管31、中间管32、外层管33组成的管中管结构；在所述第一封闭回路结构中，相应管路是与该冷凝器3的内层管31连通；所述第二封闭回路结构中，相应管路是与该冷凝器3的外层管33连通；在所述第三封闭回路结构中，相应管路是与该冷凝器3的中间管32连通。外界冷媒经内层管31的走向和外界冷媒经外层管33的走向相同并且外界冷媒经内层管31的走向和水经中间管32的走向相反。

作为对本技术方案的进一步改进，在所述蒸发器8为具有至少两排管，一部分排管与所述第一封闭回路结构的管路连通，以及，另一部分排管与所述第二封闭回路结构的管路连通。

作为对本技术方案的进一步改进，其还包括安装在连通所述变频压缩机16到冷凝器3的管路上的第二高压开关17、安装在连通所述第二气液分离器23到变频压缩机16的管路上的第二低压开关24、安装在连通所述定频压缩机1到第一四通阀2的管路上的第一高压开关12、安装在连通所述第一气液分离器10到定频压缩机1的管路上的第一低压开关11、安装在连通所述第一四通阀2到第一过滤器14的管路上的第一感温包15并且该第一感温包15通过管路与所述第一节流装置7连接。上述第二高压开关17、第二低压开关24、第一高压开关12、第一低压开关11、第一感温包15分别对相应部件起到保护作用。

本实施方式具体使用，其工作流程如下：

(一)当第一热泵结构A的供热能力满足制热需求时，仅启动第一热泵结构A工作制备热水即可；

(二)当第一热泵结构A的供热能力不满足制热需求时，除了启动第一热泵结构A还需要开始启动第二热泵结构B工作，实现以适当的运行频率工作制备热水；

(三)当第一热泵结构A的供热能力与第二热泵结构B的最大供热能力之和还不满足制热需求时，除了启动第一热泵结构A、第二热泵结构B，还需启动电加热器27一起工作，并将第二热泵结构B的运行频率调节至适当值；

(四)第二热泵结构B及电加热器27的启动由控制***根据当时环境温度和进水水温进行控制即可。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域的技术人员可以在所附权利要求的范围之内作出各种变形或修改，只要不超过本实用新型的权利要求所描述的保护范围，都应当在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种功率分档可调的商用空气源热泵热水装置，其特征在于：其包括第一热泵结构(A)、第二热泵结构(B)以及设置在水箱(26)内的电加热器(27)；所述第一热泵结构(A)包括定频压缩机(1)、第一四通阀(2)、冷凝器(3)、第一储液罐(4)、第一过滤器(6)、第一节流装置(7)、蒸发器(8)、第一四通阀(2)、第一过滤器(14)、第一气液分离器(10)，所述定频压缩机(1)通过管路依次经第一四通阀(2)、冷凝器(3)、第一储液罐(4)、第一过滤器(6)、第一节流装置(7)、蒸发器(8)、第一四通阀(2)、第一过滤器(14)、第一气液分离器(10)连接形成第一封闭回路结构；所述第二热泵结构(B)包括变频压缩机(16)、冷凝器(3)、第二储液罐(18)、第二过滤器(20)、第二节流装置(21)、蒸发器(8)、第二气液分离器(23)，所述变频压缩机(16)通过管路依次经冷凝器(3)、第二储液罐(18)、第二过滤器(20)、第二节流装置(21)、蒸发器(8)、第二气液分离器(23)连接形成第二封闭回路结构；所述水箱(26)通过管路依次经一水泵(25)、冷凝器(3)形成第三封闭回路结构。

2.根据权利要求1所述的一种功率分档可调的商用空气源热泵热水装置，其特征在于：所述冷凝器(3)为由内到外依次为内层管(31)、中间管(32)、外层管(33)组成的管中管结构；在所述第一封闭回路结构中，相应管路是与该冷凝器(3)的内层管(31)连通；所述第二封闭回路结构中，相应管路是与该冷凝器(3)的外层管(33)连通；在所述第三封闭回路结构中，相应管路是与该冷凝器(3)的中间管(32)连通。

3.根据权利要求2所述的一种功率分档可调的商用空气源热泵热水装置，其特征在于：外界冷媒经内层管(31)的走向和外界冷媒经外层管(33)的走向相同并且外界冷媒经内层管(31)的走向和水经中间管(32)的走向相反。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种功率分档可调的商用空气源热泵热水装置，其特征在于：在所述蒸发器(8)为具有至少两排管，一部分排管与所述第一封闭回路结构的管路连通，以及，另一部分排管与所述第二封闭回路结构的管路连通。

5.根据权利要求4所述的一种功率分档可调的商用空气源热泵热水装置，其特征在于：其还包括安装在连通所述变频压缩机(16)到冷凝器(3)的管路上的第二高压开关(17)、安装在连通所述第二气液分离器(23)到变频压缩机(16)的管路上的第二低压开关(24)、安装在连通所述定频压缩机(1)到第一四通阀(2)的管路上的第一高压开关(12)、安装在连通所述第一气液分离器(10)到定频压缩机(1)的管路上的第一低压开关(11)、安装在连通所述第一四通阀(2)到第一过滤器(14)的管路上的第一感温包(15)并且该第一感温包(15)通过管路与所述第一节流装置(7)连接。

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