一種低溫蓄水的雙能熱泵熱水器及其實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種低溫蓄水的雙能熱泵熱水器及其實(shí)現(xiàn)方法，結(jié)構(gòu)如下：冷水補(bǔ)充初始管路（5）連至空氣源熱泵（4），冷水經(jīng)空氣源熱泵（4）加熱后由冷水回水補(bǔ)充管路（7）引出并穿過所述感溫探頭（6）進(jìn)入水箱（1）；水箱（1）引出一設(shè)置有電磁閥（8）的第一熱水供給管路（9），水箱（1）還引出一依次連接有循環(huán)泵（3）、空氣源熱泵（4）的第二熱水供給管路（10），第一熱水供給管路（9）與第二熱水供給管路（10）匯合后經(jīng)加壓泵（2）連接至用水端（11）。本發(fā)明降低了水箱蓄水溫度的要求；同時，采用主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器的三重加熱方式，降低了主熱交換器的工作過負(fù)荷，有利于延長空氣源熱泵的使用壽命。
【專利說明】一種低溫蓄水的雙能熱泵熱水器及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱泵熱水器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指一種低溫蓄水的雙能熱泵熱水器及其實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，由空氣源熱泵與熱水箱組成的空氣源熱泵熱水器被廣泛的應(yīng)用?？諝庠礋岜门c水箱之間通過一循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)從水箱抽出冷水至熱泵進(jìn)行加熱?？諝庠礋岜弥饕ㄍ鈿ひ约肮淘O(shè)在外殼內(nèi)部的水熱交換器、壓縮機(jī)、氣液分離器、蒸發(fā)器、膨脹器、干燥過濾器。其中，水熱交換器多采用套管式換熱器，在套管式換熱器中，一種流體(常見為水)走管內(nèi)，另一種流體(常見為冷媒)走環(huán)隙。上述空氣源熱泵熱水器的工作原理如下:當(dāng)水箱中缺水時，冷水直接補(bǔ)充進(jìn)水箱，當(dāng)水箱中水溫未達(dá)到預(yù)設(shè)溫度需要加熱時，水箱中的冷水經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)入空氣源熱泵的水熱交換器，壓縮機(jī)在電能輸入后獲得驅(qū)動力，冷媒通過蒸發(fā)器吸收空氣中的低溫?zé)釟饣?、?jīng)氣液分離器后經(jīng)過壓縮機(jī)處理后變?yōu)楦邷乩涿剑桓邷乩涿酵ㄟ^空氣源熱泵的總冷媒出口輸送到套管式換熱器的冷媒管中，高溫冷媒通過熱傳遞，加熱位于套管內(nèi)部的水；最后，被加熱的水由輸送管道灌至熱水箱內(nèi)，而從套管式換熱器輸出的低溫冷媒以此通過干燥過濾器、膨脹器獲得循環(huán)使用；在用水時，水路連接于水箱的供水泵加壓運(yùn)行，從水箱中引出熱水至用水端，從供水泵引出的熱水，除了引出至用水端外，還通過管路將回水補(bǔ)充回水箱中。
[0003]上述空氣源熱泵熱水器為單循環(huán)高溫蓄熱的直熱式熱水器，存在以下不足:
[0004]1、首先，加熱方式為單一的由空氣源熱泵從水箱抽水進(jìn)行加熱后直接回流至水箱中，用水時，供水泵加壓直接將水箱中的熱水輸出至用水端，由于供水管路通常較長，熱水從水箱引出至用水端的這段管路會造成水溫降低，因在這段用水管路中缺乏溫度補(bǔ)給，這就使得水箱中的熱水需要長期達(dá)到較高的儲存溫度。物理原理上，同樣的溫升值，初始水溫越高，空氣源熱泵的耗電量就越大，空氣源熱泵的冷凍能力就越小，所以，現(xiàn)有的直熱式單循環(huán)高溫蓄熱的方式，空氣源熱泵的熱交換效率低，而水箱中長期的高溫蓄水因與環(huán)境溫度溫差較大，熱量損耗也大。
[0005]2、當(dāng)水箱缺水時，冷水是直接補(bǔ)入水箱的，由此導(dǎo)致水箱中原有的熱水溫度下達(dá)幅度較大，在本熱水器僅采用空氣源熱泵進(jìn)行單一加熱的情況下，導(dǎo)致水箱中的水需要更長時間方可達(dá)到出水需求值。
[0006]3、由于本熱水器采用單一的空氣源熱泵進(jìn)行加熱，空氣源熱泵長期處于負(fù)荷的工作狀態(tài)下，使用壽命偏低。
[0007]4、供水泵引出的水流熱水直接補(bǔ)充進(jìn)水箱，因熱水回水管路通常具有較長的水路，溫度下降幅度大。
[0008]綜上所述，現(xiàn)有的空氣源熱泵熱水器由于采用單循環(huán)高溫蓄熱的直熱式技術(shù)方案，水箱蓄熱溫度要求高，水箱熱水熱量損耗大，熱交換效率低，冷水直接補(bǔ)進(jìn)水箱造成溫度降幅大，回水熱水降溫幅度大，設(shè)備使用壽命低。因此，如何提高熱泵熱水器的熱交換效率，充分利用冷媒的熱量用于對回水和冷水進(jìn)行加熱、降低水箱蓄水溫度是本領(lǐng)域急需解決的技術(shù)問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種低溫蓄水的雙能熱泵熱水器及其實(shí)現(xiàn)方法，本發(fā)明中，冷水補(bǔ)充首先經(jīng)空氣源熱泵(4)進(jìn)行加熱后方進(jìn)入水箱(1)，用水端(11)需要供水時，供水熱水源由兩條熱水供給管路匯聚組成，第一條熱水供給管路
(9)是從水箱(I)直接引出熱水，第二條熱水供給管路(10)是從水箱(I)中引出熱水，經(jīng)空氣源熱泵(4)加熱后與第一條熱水供給管路(9)匯合方引出至用水端(11)，降低了水箱蓄水溫度，從而也降低了水箱熱水熱量損耗，提高熱交換效率，冷水補(bǔ)進(jìn)水箱造成的溫度降幅小。
[0010]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種低溫蓄水的雙能熱泵熱水器，包括水箱(I)、加壓泵(2)、循環(huán)泵(3)以及空氣源熱泵(4)，其中，冷水補(bǔ)充初始管路(5)連至空氣源熱泵(4)，在水箱(I)側(cè)壁上設(shè)置有一與空氣源熱泵(4)電連接的感溫探頭(6)，冷水補(bǔ)充初始管路(5)中的冷水經(jīng)空氣源熱泵(4)加熱后由冷水回水補(bǔ)充管路(7)引出并穿過所述感溫探頭(6)進(jìn)入水箱(I);所述水箱(I)引出一設(shè)置有電磁閥(8)的第一熱水供給管路(9)，水箱(I)還引出一依次連接有循環(huán)泵(3)、空氣源熱泵(4)的第二熱水供給管路
(10)，第一熱水供給管路(9)與第二熱水供給管路(10)匯合后經(jīng)加壓泵(2)連接至用水端
(11)。
[0011]優(yōu)選的，從所述加壓泵(2)引出的熱水水路除了接至用水端(11)外，還引出一回水管路(12)，所述回水管路(12)接入所述空氣源熱泵(4)回水管路(12)中的回水經(jīng)空氣源熱泵(4)加熱后引出至所述冷水回水補(bǔ)充管路(J)。
[0012]優(yōu)選的，所述空氣源熱泵(4)中的水熱交換器包括主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器，主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器均設(shè)置有換熱套管，且主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器中的換熱套管中的冷媒管相通，所述主熱交換器的水輸入端(13)與循環(huán)泵(3)連接，水輸出端(14)接入第二熱水供給管路(10);所述第一輔助熱交換器的水輸入端(15)與冷水補(bǔ)充初始管路(5)連接，第一輔助熱交換器的水輸出端(16)經(jīng)兩級輔助交換器的中間管路(17)接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)，第二輔助熱交換器的水輸出端(19)接入冷水回水補(bǔ)充管路(7);所述回水管路(12)接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)。
[0013]為節(jié)約管路鋪設(shè)成本，所述回水管路(12)與兩級輔助交換器的中間管路(17)匯合后接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)。
[0014]上述低溫蓄水的雙能熱泵熱水器的實(shí)現(xiàn)方法如下:
[0015]1、空氣源熱泵(4)實(shí)時采集設(shè)置于水箱(I)中的水位感應(yīng)器所感應(yīng)到的水箱(I)水位信息，當(dāng)水位感應(yīng)器感應(yīng)到的水位信息低于空氣源熱泵(4)的預(yù)設(shè)水位閥值時，冷水依次經(jīng)冷水補(bǔ)充初始管路(5)、第一輔助熱交換器、兩級輔助交換器的中間管路(17)、第二輔助熱交換器、冷水回水補(bǔ)充管路(7)到達(dá)感溫探頭(6)，當(dāng)感溫探頭(6)探測到的冷水回水補(bǔ)充管路(7)中的水溫低于空氣源熱泵主機(jī)的預(yù)設(shè)溫度時，空氣源熱泵(4)啟動，冷水經(jīng)冷水補(bǔ)充初始管路(5)依次由第一輔助熱交換器、第二輔助熱交換器加熱后進(jìn)行水箱(I)；[0016]2、當(dāng)用水端(11)打開，需要用水時，加壓泵(2)啟動，電磁閥(8)打開，從水箱(I)流出的熱水經(jīng)第一熱水供給管路(9)經(jīng)加壓泵(2)流至用水端(11)，同時，回水管路(12)中的回水依次經(jīng)第二輔助熱交換器、冷水回水補(bǔ)充管路(7)循環(huán)回水箱(I)內(nèi)，當(dāng)感溫探頭
(6)探測到的水箱內(nèi)水溫低于空氣源熱泵主機(jī)的預(yù)設(shè)溫度時，循環(huán)泵(3)及空氣源熱泵(4)啟動，回水管路(12)中的回水依次經(jīng)第二輔助熱交換器加熱后由冷水回水補(bǔ)充管路(7)循環(huán)回水箱(I)內(nèi)，水箱(I)中引出至水輸入端(13)的水經(jīng)主熱交換器加熱后，從水輸出端(14)接入第二熱水供給管路(10)，第二熱水供給管路(10)與從第一熱水供給管路(10)匯合后輸出用水端(11 )，以此實(shí)現(xiàn)了回水溫度加熱及水箱直排熱水與經(jīng)主熱交換器加熱后的熱水匯合供水。
[0017]上述方法中，所述預(yù)設(shè)的水位閥值及預(yù)設(shè)的水溫閥值，可依據(jù)季節(jié)、環(huán)境溫度及具體用戶的需求進(jìn)行調(diào)整。
[0018]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0019]本發(fā)明中，冷水補(bǔ)充首先經(jīng)過溫度探測是否達(dá)到預(yù)設(shè)閥值，如未達(dá)到預(yù)設(shè)閥值，則由第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器進(jìn)行兩級加熱后方補(bǔ)充進(jìn)入水箱(1)，水箱(I)出水時，如溫度過低，可采用循環(huán)泵(3)將水箱(I)中的水引出至主熱交換器進(jìn)行加熱后，與從水箱(I)中直接引出的熱水匯合后方供給至用水端(I )，從而降低了水箱(I)蓄水溫度的要求；同時，本發(fā)明采用主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器的三重加熱方式，降低了主熱交換器的工作過負(fù)荷，有利于延長空氣源熱泵(4)的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明低溫蓄水的雙能熱泵熱水器的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0022]實(shí)施例
[0023]如圖1所示，一種低溫蓄水的雙能熱泵熱水器，包括水箱(I)、加壓泵(2)、循環(huán)泵
(3)以及空氣源熱泵(4)，其中，冷水補(bǔ)充初始管路(5)連至空氣源熱泵(4)，在水箱(I)側(cè)壁上設(shè)置有一與空氣源熱泵(4)電連接的感溫探頭(6)，冷水補(bǔ)充初始管路(5)中的冷水經(jīng)空氣源熱泵(4 )加熱后由冷水回水補(bǔ)充管路(7 )引出并穿過所述感溫探頭(6 )進(jìn)入水箱(I);所述水箱(I)引出一設(shè)置有電磁閥(8)的第一熱水供給管路(9)，水箱(I)還引出一依次連接有循環(huán)泵(3)、空氣源熱泵(4)的第二熱水供給管路(10)，第一熱水供給管路(9)與第二熱水供給管路(10)匯合后經(jīng)加壓泵(2)連接至用水端(11)。
[0024]從所述加壓泵(2)引出的熱水水路除了接至用水端(11)外，還引出一回水管路
(12)，所述回水管路(12)接入所述空氣源熱泵(4)回水管路(12)中的回水經(jīng)空氣源熱泵
(4)加熱后引出至所述冷水回水補(bǔ)充管路(J)。
[0025]所述空氣源熱泵(4)中的水熱交換器包括主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器，主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器均設(shè)置有換熱套管，且主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器中的換熱套管中的冷媒管相通，所述主熱交換器的水輸入端(13)與循環(huán)泵(3)連接，水輸出端(14)接入第二熱水供給管路
(10);所述第一輔助熱交換器的水輸入端(15)與冷水補(bǔ)充初始管路(5)連接，第一輔助熱交換器的水輸出端(16)經(jīng)兩級輔助交換器的中間管路(17)接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)，第二輔助熱交換器的水輸出端(19)接入冷水回水補(bǔ)充管路(7);所述回水管路
(12)接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)。
[0026]為節(jié)約管路鋪設(shè)成本，所述回水管路(12)與兩級輔助交換器的中間管路(17)匯合后接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)。
[0027]上述低溫蓄水的雙能熱泵熱水器的實(shí)現(xiàn)方法如下:
[0028]1、空氣源熱泵(4)實(shí)時采集設(shè)置于水箱中的水位感應(yīng)器所感應(yīng)到的水箱(I)水位信息，當(dāng)水位感應(yīng)器感應(yīng)到的水位信息低于空氣源熱泵(4)的預(yù)設(shè)水位閥值時，冷水依次經(jīng)冷水補(bǔ)充初始管路(5)、第一輔助熱交換器、兩級輔助交換器的中間管路(17)、第二輔助熱交換器、冷水回水補(bǔ)充管路(7)到達(dá)感溫探頭(6)，當(dāng)感溫探頭(6)探測到的冷水回水補(bǔ)充管路(7)中的水溫低于空氣源熱泵主機(jī)的預(yù)設(shè)溫度時，空氣源熱泵(4)啟動，冷水經(jīng)冷水補(bǔ)充初始管路(5)依次由第一輔助熱交換器、第二輔助熱交換器加熱后進(jìn)行水箱(I)；
[0029]2、當(dāng)用水端(11)打開，需要用水時，加壓泵(2)啟動，電磁閥(8)打開，從水箱(I)流出的熱水經(jīng)第一熱水供給管路(9)經(jīng)加壓泵(2)流至用水端(11)，同時，回水管路(12)中的回水依次經(jīng)第二輔助熱交換器、冷水回水補(bǔ)充管路(7)循環(huán)回水箱(I)內(nèi)，當(dāng)感溫探頭
(6)探測到的水箱內(nèi)水溫低于空氣源熱泵主機(jī)的預(yù)設(shè)溫度時，循環(huán)泵(3)及空氣源熱泵(4)啟動，回水管路(12)中的回水依次經(jīng)第二輔助熱交換器加熱后由冷水回水補(bǔ)充管路(7)循環(huán)回水箱(I)內(nèi)，水箱(I)中引出至水輸入端(13)的水經(jīng)主熱交換器加熱后，從水輸出端
(14)接入第二熱水供給管路(10)，第二熱水供給管路(10)與從第一熱水供給管路(10)匯合后輸出用水端(11 )，以此實(shí)現(xiàn)了回水溫度加熱及水箱直排熱水與經(jīng)主熱交換器加熱后的熱水匯合供水。
[0030]上述方法中，所述預(yù)設(shè)的水位閥值及預(yù)設(shè)的水溫閥值，可依據(jù)季節(jié)、環(huán)境溫度及具體用戶的需求進(jìn)行調(diào)整。
[0031]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低溫蓄水的雙能熱泵熱水器，其特征在于:包括水箱(1)、加壓泵(2)、循環(huán)泵 (3)以及空氣源熱泵(4)，其中，冷水補(bǔ)充初始管路(5)連至空氣源熱泵(4)，在水箱(1)側(cè)壁上設(shè)置有一與空氣源熱泵(4)電連接的感溫探頭(6)，冷水補(bǔ)充初始管路(5)中的冷水經(jīng)空氣源熱泵(4 )加熱后由冷水回水補(bǔ)充管路(7 )引出并穿過所述感溫探頭(6 )進(jìn)入水箱(1);所述水箱(1)引出一設(shè)置有電磁閥(8)的第一熱水供給管路(9)，水箱(1)還引出一依次連接有循環(huán)泵(3)、空氣源熱泵(4)的第二熱水供給管路(10)，第一熱水供給管路(9)與第二熱水供給管路(10)匯合后經(jīng)加壓泵(2)連接至用水端(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫蓄水的雙能熱泵熱水器，其特征在于:從所述加壓泵(2)引出的熱水水路除了接至用水端(11)外，還引出一回水管路(12)，所述回水管路(12)接入所述空氣源熱泵(4)回水管路(12)中的回水經(jīng)空氣源熱泵(4)加熱后引出至所述冷水回水補(bǔ)充管路(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫蓄水的雙能熱泵熱水器，其特征在于:所述空氣源熱泵(4)中的水熱交換器包括主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器，主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器均設(shè)置有換熱套管，且主熱交換器、第一輔助熱交換器和第二輔助熱交換器中的換熱套管中的冷媒管相通，所述主熱交換器的水輸入端(13)與循環(huán)泵(3)連接，水輸出端(14)接入第二熱水供給管路(10);所述第一輔助熱交換器的水輸入端(15)與冷水補(bǔ)充初始管路(5)連接，第一輔助熱交換器的水輸出端(16)經(jīng)兩級輔助交換器的中間管路(17)接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)，第二輔助熱交換器的水輸出端(19)接入冷水回水補(bǔ)充管路(7);所述回水管路(12)接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低溫蓄水的雙能熱泵熱水器，其特征在于:所述回水管路(12)與兩級輔助交換器的中間管路(17)匯合后接入第二輔助熱交換器的水輸入端(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫蓄水的雙能熱泵熱水器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，如下: 1、空氣源熱泵(4)實(shí)時采集設(shè)置于水箱中的水位感應(yīng)器所感應(yīng)到的水箱(1)水位信息，當(dāng)水位感應(yīng)器感應(yīng)到的水位信息低于空氣源熱泵(4)的預(yù)設(shè)水位閥值時，冷水依次經(jīng)冷水補(bǔ)充初始管路(5)、第一輔助熱交換器、兩級輔助交換器的中間管路(17)、第二輔助熱交換器、冷水回水補(bǔ)充管路(7)到達(dá)感溫探頭(6)，當(dāng)感溫探頭(6)探測到的冷水回水補(bǔ)充管路(7)中的水溫低于空氣源熱泵主機(jī)的預(yù)設(shè)溫度時，空氣源熱泵(4)啟動，冷水經(jīng)冷水補(bǔ)充初始管路(5)依次由第一輔助熱交換器、第二輔助熱交換器加熱后進(jìn)行水箱(1)； 2、當(dāng)用水端(11)打開，需要用水時，加壓泵(2)啟動，電磁閥(8)打開，從水箱(1)流出的熱水經(jīng)第一熱水供給管路(9)經(jīng)加壓泵(2)流至用水端(11)，同時，回水管路(12)中的回水依次經(jīng)第二輔助熱交換器、冷水回水補(bǔ)充管路(7)循環(huán)回水箱(1)內(nèi)，當(dāng)感溫探頭(6)探測到的水箱內(nèi)水溫低于空氣源熱泵主機(jī)的預(yù)設(shè)溫度時，循環(huán)泵(3)及空氣源熱泵(4)啟動，回水管路(12)中的回水依次經(jīng)第二輔助熱交換器加熱后由冷水回水補(bǔ)充管路(7)循環(huán)回水箱(1)內(nèi)，水箱(1)中引出至水輸入端(13)的水經(jīng)主熱交換器加熱后，從水輸出端(14)接入第二熱水供給管路(10)，第二熱水供給管路(10)與從第一熱水供給管路(10)匯合后輸出用水端(11)，以此實(shí)現(xiàn)了回水溫度加熱及水箱直排熱水與經(jīng)主熱交換器加熱后的熱水匯合供水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低溫蓄水的雙能熱泵熱水器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述預(yù)設(shè)的水位閥值及預(yù)設(shè)的水溫閥值，依`據(jù)季節(jié)、環(huán)境溫度及具體用戶的需求進(jìn)行調(diào)整。
【文檔編號】F24H9/20GK103697588SQ201310634786
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】羅偉強(qiáng) 申請人:羅偉強(qiáng)