專利名稱：一種功率分檔可調(diào)的商用空氣源熱泵熱水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣源熱泵熱水裝置，更具體地說(shuō)，涉及一種功率分檔可調(diào)的商用空氣源熱泵熱水裝置。
背景技術(shù)：
熱泵是一種利用少量電能從低溫?zé)嵩?如空氣、廢熱水等)吸收熱能，送往高溫?zé)嵩吹闹茻嵩O(shè)備。其應(yīng)用價(jià)值主要在于工作時(shí)制備的熱能遠(yuǎn)高于所消耗的電能所能產(chǎn)生的焦耳熱能(如電熱水器)，具有良好的節(jié)能效果。目前廣為應(yīng)用的熱泵主要是利用(逆)卡諾原理的壓縮機(jī)熱泵。其原理是使用空氣作為低溫?zé)嵩?，由蒸發(fā)器內(nèi)的液態(tài)制冷劑的蒸發(fā)汽化來(lái)吸收空氣中的熱能，再通過(guò)壓縮機(jī)將氣態(tài)工質(zhì)變成高溫、高壓的氣態(tài)工質(zhì)，當(dāng)這種氣態(tài)工質(zhì)傳輸?shù)嚼淠鲿r(shí)高溫、高壓氣態(tài)工質(zhì)釋放熱能，釋放出大量的熱量，傳遞給水箱中的儲(chǔ)備冷水，使水溫升高，達(dá)到制備熱水的目的。其應(yīng)用場(chǎng)所一般為家庭、工廠、學(xué)校等對(duì)每日生活熱水量及供水時(shí)段有相對(duì)固定需求的場(chǎng)所。由于這些熱泵熱水裝置在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上一般使用固定輸入功率的壓縮機(jī)，因此，就輸入功率指標(biāo)而言，需要按照全年最低氣溫工況進(jìn)行設(shè)計(jì)。然而，就大部分適合熱泵應(yīng)用的地域而言，全年中低溫工況較少，尤其是極端低溫天數(shù)極少，因此該設(shè)計(jì)存在較大不合理性。目前基于(逆)卡諾原理設(shè)計(jì)的熱泵熱水裝置非常多，僅國(guó)內(nèi)公開(kāi)的專利就有四千多項(xiàng)。這些裝置根據(jù)是否應(yīng)用于家庭場(chǎng)合可分為家用裝置和工程(商用)裝置兩大類另O。從目前公開(kāi)的專利及文獻(xiàn)來(lái)看尚無(wú)輸入功率可調(diào)節(jié)的熱泵裝置技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種根據(jù)不同工況范圍使用不同輸入功率制備生活熱水的功率分檔可調(diào)的商用空氣源熱泵熱水裝置，該裝置工作時(shí)提供的供熱能力與當(dāng)時(shí)的供熱需求更相符合，其節(jié)能效果非常好。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種功率分檔可調(diào)的商用空氣源熱泵熱水裝置，其包括第一熱泵結(jié)構(gòu)、第二熱泵結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在水箱內(nèi)的電加熱器；所述第一熱泵結(jié)構(gòu)包括定頻壓縮機(jī)、第一四通閥、冷凝器、第一儲(chǔ)液罐、第一過(guò)濾器、第一節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、第一四通閥、第一過(guò)濾器、第一氣液分離器，所述定頻壓縮機(jī)通過(guò)管路依次經(jīng)第一四通閥、冷凝器、第一儲(chǔ)液罐、第一過(guò)濾器、第一節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、第一四通閥、第一過(guò)濾器、第一氣液分離器連接形成第一封閉回路結(jié)構(gòu)； 所述第二熱泵結(jié)構(gòu)包括變頻壓縮機(jī)、冷凝器、第二儲(chǔ)液罐、第二過(guò)濾器、第二節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、第二氣液分離器，所述變頻壓縮機(jī)通過(guò)管路依次經(jīng)冷凝器、第二儲(chǔ)液罐、第二過(guò)濾器、第二節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、第二氣液分離器連接形成第二封閉回路結(jié)構(gòu)；所述水箱通過(guò)管路依次經(jīng)一水泵、冷凝器形成第三封閉回路結(jié)構(gòu)。
3
作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述冷凝器為由內(nèi)到外依次為內(nèi)層管、中間管、 外層管組成的管中管結(jié)構(gòu)；在所述第一封閉回路結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)管路是與該冷凝器的內(nèi)層管連通；所述第二封閉回路結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)管路是與該冷凝器的外層管連通；在所述第三封閉回路結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)管路是與該冷凝器的中間管連通。作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，外界冷媒經(jīng)內(nèi)層管的走向和外界冷媒經(jīng)外層管的走向相同并且外界冷媒經(jīng)內(nèi)層管的走向和水經(jīng)中間管的走向相反。作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述蒸發(fā)器為具有至少兩排管，一部分排管與所述第一封閉回路結(jié)構(gòu)的管路連通，以及，另一部分排管與所述第二封閉回路結(jié)構(gòu)的管路連通。作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，其還包括安裝在連通所述變頻壓縮機(jī)到冷凝器的管路上的第二高壓開(kāi)關(guān)、安裝在連通所述第二氣液分離器到變頻壓縮機(jī)的管路上的第二低壓開(kāi)關(guān)、安裝在連通所述定頻壓縮機(jī)到第一四通閥的管路上的第一高壓開(kāi)關(guān)、安裝在連通所述第一氣液分離器到定頻壓縮機(jī)的管路上的第一低壓開(kāi)關(guān)、安裝在連通所述第一四通閥到第一過(guò)濾器的管路上的第一感溫包并且該第一感溫包通過(guò)管路與所述第一節(jié)流裝置連接。本發(fā)明由于采用了上述結(jié)構(gòu)，故其具有如下有益效果(1)本發(fā)明通過(guò)采用定頻壓縮機(jī)工作的第一熱泵結(jié)構(gòu)、采用變頻壓縮機(jī)工作的第二熱泵結(jié)構(gòu)以及采用固定供熱的電加熱器三部分的配合對(duì)一個(gè)小容積的水箱工作，從而提供三個(gè)功率范圍且連續(xù)可調(diào)的供熱能力。第一熱泵結(jié)構(gòu)和第二熱泵結(jié)構(gòu)共用一個(gè)蒸發(fā)器和一個(gè)冷凝器且相互獨(dú)立，在工作時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)工況選擇單個(gè)熱泵結(jié)構(gòu)，或者兩個(gè)熱泵結(jié)構(gòu)，或者兩個(gè)熱泵結(jié)構(gòu)與電加熱器工作。因此，本發(fā)明能夠根據(jù)不同工況范圍使用不同輸入功率制備生活熱水，本發(fā)明工作時(shí)提供的供熱能力與當(dāng)時(shí)的供熱需求更相符合。(2)本發(fā)明更節(jié)能，通過(guò)采用小容積的水箱設(shè)計(jì)，可大幅減少保溫?zé)釗p失，通過(guò)采用定頻壓縮機(jī)工作的第一熱泵結(jié)構(gòu)、采用變頻壓縮機(jī)工作的第二熱泵結(jié)構(gòu)以及采用固定供熱的電加熱器三部分的配合實(shí)現(xiàn)功率分檔設(shè)計(jì)，可大幅減少供熱能力浪費(fèi)；本發(fā)明工作的大部分時(shí)間中，僅需第一熱泵結(jié)構(gòu)單獨(dú)工作，由于蒸發(fā)器面積足夠大，所需風(fēng)量可相應(yīng)減少，設(shè)備能效比高，電加熱器部分僅需在全年中極少數(shù)的極端低溫天氣啟動(dòng)，此時(shí)熱泵結(jié)構(gòu)能效比優(yōu)勢(shì)已經(jīng)不大；因此，本發(fā)明的裝置綜合年平均能效比傳統(tǒng)采用單獨(dú)熱泵結(jié)構(gòu)要高很多。(3)本發(fā)明響應(yīng)速度更快，本發(fā)明采用小容積水箱蓄熱提供一的持續(xù)供熱能力、大功率制熱部件提供足夠的即時(shí)供熱能力，供熱響應(yīng)速度更快，全年中大部分時(shí)間可實(shí)現(xiàn)即開(kāi)即供熱。(4)本發(fā)明通過(guò)采用定頻壓縮機(jī)工作的第一熱泵結(jié)構(gòu)、采用變頻壓縮機(jī)工作的第二熱泵結(jié)構(gòu)以及采用固定供熱的電加熱器三部分配合工作，從而本發(fā)明的裝置使用安全性和可靠性更強(qiáng)，使用壽命更長(zhǎng)，本發(fā)明工作絕大部分時(shí)間中供熱能力留有余量，設(shè)備安全性更強(qiáng)。在結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施方式的截面示意圖；圖2是冷凝器的內(nèi)部的管中管結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.定頻壓縮機(jī)；2.第一四通閥；3.冷凝器；31.內(nèi)層管；32.中間管；33.外層管； 4.第一儲(chǔ)液罐；5.卸荷閥；6.第一過(guò)濾器；7.第一節(jié)流裝置；8.蒸發(fā)器；9.第一截止閥； 10.第一氣液分離器；11.第一低壓開(kāi)關(guān)；12.第一高壓開(kāi)關(guān)；14.第一過(guò)濾器；15.第一感溫包；16.變頻壓縮機(jī)；17.第二高壓開(kāi)關(guān)；18.第二儲(chǔ)液罐；19.第二截止閥；20.第二過(guò)濾器；21.第二節(jié)流裝置；22.第二截止閥；23.第二氣液分離器；24.第二低壓開(kāi)關(guān)；25.水泵；26.水箱；27.電加熱器。
具體實(shí)施例方式下面以一個(gè)實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅僅限于此。請(qǐng)參閱圖1，一種功率分檔可調(diào)的商用空氣源熱泵熱水裝置，其包括第一熱泵結(jié)構(gòu) A、第二熱泵結(jié)構(gòu)B以及設(shè)置在水箱沈內(nèi)的電加熱器27，其中，水箱沈使用遠(yuǎn)小于實(shí)際供水需求的小容積水箱，僅用于提供一定的持續(xù)供熱能力；所述第一熱泵結(jié)構(gòu)A包括定頻壓縮機(jī)1、第一四通閥2、冷凝器3、第一儲(chǔ)液罐4、第一過(guò)濾器6、第一節(jié)流裝置7、蒸發(fā)器8、第一四通閥2、第一過(guò)濾器14、第一氣液分離器10，所述定頻壓縮機(jī)1通過(guò)管路依次經(jīng)第一四通閥2、冷凝器3、第一儲(chǔ)液罐4、第一過(guò)濾器6、第一節(jié)流裝置7、蒸發(fā)器8、第一四通閥2、第一過(guò)濾器14、第一氣液分離器10連接形成第一封閉回路結(jié)構(gòu)；所述第二熱泵結(jié)構(gòu)B包括變頻壓縮機(jī)16、冷凝器3、第二儲(chǔ)液罐18、第二過(guò)濾器20、第二節(jié)流裝置21、蒸發(fā)器8、第二氣液分離器23，所述變頻壓縮機(jī)16通過(guò)管路依次經(jīng)冷凝器3、第二儲(chǔ)液罐18、第二過(guò)濾器20、 第二節(jié)流裝置21、蒸發(fā)器8、第二氣液分離器23連接形成第二封閉回路結(jié)構(gòu)；所述水箱沈通過(guò)管路依次經(jīng)一水泵25、冷凝器3形成第三封閉回路結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，由第一熱泵結(jié)構(gòu)A、第二熱泵結(jié)構(gòu)B組成雙壓縮機(jī)雙結(jié)構(gòu)，第一熱泵結(jié)構(gòu)A采用定頻壓縮機(jī)1，其具有固定供熱能力；第二熱泵結(jié)構(gòu)B采用變頻壓縮機(jī)16，其具有一定范圍內(nèi)功率可調(diào)；供熱能力電加熱器27具有固定供熱能力；三個(gè)部分以三種組合方式工作可以第一熱泵結(jié)構(gòu)A單獨(dú)工作、第一熱泵結(jié)構(gòu)A和第二熱泵結(jié)構(gòu)B同時(shí)工作，或者第一熱泵結(jié)構(gòu)A、第二熱泵結(jié)構(gòu)B、電加熱器37同時(shí)工作，提供三個(gè)功率范圍且連續(xù)可調(diào)的供熱能力其中，第一熱泵結(jié)構(gòu)A和第二熱泵結(jié)構(gòu)B采用共同的蒸發(fā)器8和冷凝器3。參閱圖2，作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述冷凝器3為由內(nèi)到外依次為內(nèi)層管31、中間管32、外層管33組成的管中管結(jié)構(gòu)；在所述第一封閉回路結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)管路是與該冷凝器3的內(nèi)層管31連通；所述第二封閉回路結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)管路是與該冷凝器3的外層管33連通；在所述第三封閉回路結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)管路是與該冷凝器3的中間管32連通。外界冷媒經(jīng)內(nèi)層管31的走向和外界冷媒經(jīng)外層管33的走向相同并且外界冷媒經(jīng)內(nèi)層管31的走向和水經(jīng)中間管32的走向相反。作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述蒸發(fā)器8為具有至少兩排管，一部分排管與所述第一封閉回路結(jié)構(gòu)的管路連通，以及，另一部分排管與所述第二封閉回路結(jié)構(gòu)的管路連通。作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，其還包括安裝在連通所述變頻壓縮機(jī)16到冷凝器3的管路上的第二高壓開(kāi)關(guān)17、安裝在連通所述第二氣液分離器23到變頻壓縮機(jī)16 的管路上的第二低壓開(kāi)關(guān)24、安裝在連通所述定頻壓縮機(jī)1到第一四通閥2的管路上的第一高壓開(kāi)關(guān)12、安裝在連通所述第一氣液分離器10到定頻壓縮機(jī)1的管路上的第一低壓開(kāi)關(guān)11、安裝在連通所述第一四通閥2到第一過(guò)濾器14的管路上的第一感溫包15并且該第一感溫包15通過(guò)管路與所述第一節(jié)流裝置7連接。上述第二高壓開(kāi)關(guān)17、第二低壓開(kāi)關(guān) 24、第一高壓開(kāi)關(guān)12、第一低壓開(kāi)關(guān)11、第一感溫包15分別對(duì)相應(yīng)部件起到保護(hù)作用。本實(shí)施方式具體使用，其工作流程如下(一 )當(dāng)?shù)谝粺岜媒Y(jié)構(gòu)A的供熱能力滿足制熱需求時(shí)，僅啟動(dòng)第一熱泵結(jié)構(gòu)A工作制備熱水即可；( 二)當(dāng)?shù)谝粺岜媒Y(jié)構(gòu)A的供熱能力不滿足制熱需求時(shí)，除了啟動(dòng)第一熱泵結(jié)構(gòu)A 還需要開(kāi)始啟動(dòng)第二熱泵結(jié)構(gòu)B工作，實(shí)現(xiàn)以適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行頻率工作制備熱水；(三)當(dāng)?shù)谝粺岜媒Y(jié)構(gòu)A的供熱能力與第二熱泵結(jié)構(gòu)B的最大供熱能力之和還不滿足制熱需求時(shí)，除了啟動(dòng)第一熱泵結(jié)構(gòu)A、第二熱泵結(jié)構(gòu)B，還需啟動(dòng)電加熱器27 —起工作，并將第二熱泵結(jié)構(gòu)B的運(yùn)行頻率調(diào)節(jié)至適當(dāng)值；(四)第二熱泵結(jié)構(gòu)B及電加熱器27的啟動(dòng)由控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度和進(jìn)水水溫進(jìn)行控制即可。雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)作出各種變形或修改，只要不超過(guò)本發(fā)明的權(quán)利要求所描述的保護(hù)范圍， 都應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種功率分檔可調(diào)的商用空氣源熱泵熱水裝置，其特征在于其包括第一熱泵結(jié)構(gòu) (A)、第二熱泵結(jié)構(gòu)(B)以及設(shè)置在水箱06)內(nèi)的電加熱器(XT)；所述第一熱泵結(jié)構(gòu)(A)包括定頻壓縮機(jī)(1)、第一四通閥( 、冷凝器C3)、第一儲(chǔ)液罐(4)、第一過(guò)濾器(6)、第一節(jié)流裝置(7)、蒸發(fā)器(8)、第一四通閥( 、第一過(guò)濾器(14)、第一氣液分離器(10)，所述定頻壓縮機(jī)(1)通過(guò)管路依次經(jīng)第一四通閥O)、冷凝器(3)、第一儲(chǔ)液罐0)、第一過(guò)濾器(6)、第一節(jié)流裝置(7)、蒸發(fā)器(8)、第一四通閥O)、第一過(guò)濾器(14)、第一氣液分離器(10)連接形成第一封閉回路結(jié)構(gòu)；所述第二熱泵結(jié)構(gòu)(B)包括變頻壓縮機(jī)(16)、冷凝器(3)、第二儲(chǔ)液罐(18)、第二過(guò)濾器00)、第二節(jié)流裝置、蒸發(fā)器(8)、第二氣液分離器(23)，所述變頻壓縮機(jī)(16)通過(guò)管路依次經(jīng)冷凝器C3)、第二儲(chǔ)液罐(18)、第二過(guò)濾器OO)、第二節(jié)流裝置(21)、蒸發(fā)器(8)、第二氣液分離器03)連接形成第二封閉回路結(jié)構(gòu)；所述水箱06)通過(guò)管路依次經(jīng)一水泵(25)、冷凝器(3)形成第三封閉回路結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功率分檔可調(diào)的商用空氣源熱泵熱水裝置，其特征在于所述冷凝器(3)為由內(nèi)到外依次為內(nèi)層管(31)、中間管(32)、外層管(33)組成的管中管結(jié)構(gòu)；在所述第一封閉回路結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)管路是與該冷凝器(3)的內(nèi)層管(31)連通；所述第二封閉回路結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)管路是與該冷凝器(3)的外層管(3 連通；在所述第三封閉回路結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)管路是與該冷凝器(3)的中間管(32)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種功率分檔可調(diào)的商用空氣源熱泵熱水裝置，其特征在于外界冷媒經(jīng)內(nèi)層管(31)的走向和外界冷媒經(jīng)外層管(3 的走向相同并且外界冷媒經(jīng)內(nèi)層管(31)的走向和水經(jīng)中間管(32)的走向相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種功率分檔可調(diào)的商用空氣源熱泵熱水裝置，其特征在于在所述蒸發(fā)器(8)為具有至少兩排管，一部分排管與所述第一封閉回路結(jié)構(gòu)的管路連通，以及，另一部分排管與所述第二封閉回路結(jié)構(gòu)的管路連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種功率分檔可調(diào)的商用空氣源熱泵熱水裝置，其特征在于其還包括安裝在連通所述變頻壓縮機(jī)(16)到冷凝器(3)的管路上的第二高壓開(kāi)關(guān) (17)、安裝在連通所述第二氣液分離器到變頻壓縮機(jī)(16)的管路上的第二低壓開(kāi)關(guān) (24)、安裝在連通所述定頻壓縮機(jī)(1)到第一四通閥(2)的管路上的第一高壓開(kāi)關(guān)(12)、安裝在連通所述第一氣液分離器(10)到定頻壓縮機(jī)(1)的管路上的第一低壓開(kāi)關(guān)(11)、安裝在連通所述第一四通閥( 到第一過(guò)濾器(14)的管路上的第一感溫包(1 并且該第一感溫包(1 通過(guò)管路與所述第一節(jié)流裝置(7)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種功率分檔可調(diào)的商用空氣源熱泵熱水裝置，包括第一熱泵結(jié)構(gòu)、第二熱泵結(jié)構(gòu)及設(shè)在水箱內(nèi)的電加熱器；第一熱泵結(jié)構(gòu)包括由定頻壓縮機(jī)通過(guò)管路依次經(jīng)第一四通閥、冷凝器、第一儲(chǔ)液罐、第一過(guò)濾器、第一節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、第一四通閥、第一過(guò)濾器、第一氣液分離器連接形成第一封閉回路結(jié)構(gòu)；第二熱泵結(jié)構(gòu)包括由變頻壓縮機(jī)通過(guò)管路依次經(jīng)冷凝器、第二儲(chǔ)液罐、第二過(guò)濾器、第二節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、第二氣液分離器連接形成第二封閉回路結(jié)構(gòu)；水箱通過(guò)管路依次經(jīng)一水泵、冷凝器形成第三封閉回路結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能根據(jù)不同工況范圍使用不同輸入功率制備生活熱水，其工作時(shí)提供的供熱能力與當(dāng)時(shí)的供熱需求更符合，其節(jié)能效果非常好。
文檔編號(hào)F24H9/20GK102563866SQ20121002491
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者趙密升 申請(qǐng)人:廣東紐恩泰新能源科技發(fā)展有限公司