一种暖气-热泵耦合热水器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种暖气‑热泵耦合热水器系统由热泵系统和水回路；其中热泵部分包括压缩机、冷凝器、储液器、节流阀、第一制冷剂侧阀门、第二制冷剂侧阀门、室外蒸发器、室内蒸发器组成；水回路包括第一换热器、第二换热器、第一水侧阀、第二水侧阀、第三水侧阀、第四水侧阀、储水桶、三通阀,上述水回路又可组成热交换水回路、暖气回路、热水回路三部分。该热水器可以实现全年运行。在采暖季节，一方面，会通过暖气供水直接加热制取热水，另一方面，会通过热泵蒸发器吸收暖气热量后，再经压缩机压缩后在冷凝器中放热制取热水；在非采暖季节，会通过热泵蒸发器吸收室外空气热量后，再经压缩机压缩后在冷凝器中放热制取热水。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及一种暖气-热泵耦合热水器系统，属于热泵利用


技术介绍

随着人们生活水平的提高，热水器成为多数家庭的必然选择。目前，热泵热水器由于采用逆卡诺循环，能够回收大气中的热量，有高效节能的效果，在许多家庭中得到了应用。但热泵热水器冬季运行时，由于室外环境温度较低，导致其运行蒸发温度较低，传热表面极易结霜，整体效率大幅下降，尤其是在我国北方地区，冬季甚至会引起热泵压缩机低压保护而无法运行。
考虑到北方地区普遍有集中供暖，城镇居民家中多装有暖气为房间供热，加上近年来暖气片换热效率不断提高以及地暖等新型采暖方式的应用，居民家中舒适性有了很大的提高，甚至有部分家庭因室内温度过高需开窗散热，存在暖气热量剩余现象。最近，采暖热计量也备受到关注，部分地区已开始推广应用，这改变了以往单纯依据建筑面积来收采暖费的情况，开始用更加有利于节能的用热量来计费，也为居民冬季全面合理利用住宅内部采暖热量提供了可能。

技术实现思路

本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种暖气-热泵耦合热水器系统，本专利技术的技术方案是：冬季采暖季节利用暖气直接制取热水以及利用暖气为热泵提供热源来制取热水，夏季以空气为热源制取热水，从而实现冬季住宅内部供暖热量的综合利用，利用暖气热量改善冬季热泵热水器的工作条件，为居民提供生活热水。
本专利技术的技术原理是：一种暖气-热泵耦合热水器系统由热泵系统和水回路；
其中热泵部分包括压缩机、冷凝器、储液器、节流阀、第一制冷剂侧阀门、第二制冷剂侧阀门、室外蒸发器、室内蒸发器组成；
水回路包括第一换热器、第二换热器、第一水侧阀、第二水侧阀、第三水侧阀、第四水侧阀、储水桶、三通阀,上述水回路又可组成热交换水回路、暖气回路、热水回路三部分。
具体暖气系统方案如图1所示：一种暖气-热泵耦合热水器系统包括热泵系统和水回路；
热泵系统包括压缩机1、冷凝器2、储液器3、节流阀4、第一制冷剂侧阀门5、第二制冷剂侧阀门6、室外蒸发器7、室内蒸发器8；
压缩机1连接冷凝器2，冷凝器2连接储液器3，储液器3连接节流阀4，节流阀4通过第一制冷剂侧阀门5连接室外蒸发器7，通过第二制冷剂侧阀门6连接室内蒸发器8，室外蒸发器7、室内蒸发器8分别连接压缩机1；
水回路包括第一换热器9-1、第二换热器9-2、第一水侧阀10-1、第二水侧阀10-2、第三水侧阀10-3、第四水侧阀10-4、储水桶11、三通阀12；
自来水进水连接第一水侧阀10-1，第一水侧阀10-1分别连接第二水侧阀10-2、第四水侧阀10-4、冷凝器2，第二水侧阀10-2分别连接第一换热器9-1、第四水侧阀10-4、冷凝器2，第四水侧阀10-4连接储水桶11，冷凝器2连接三通阀12，三通阀12分别连接储水桶11、第一换热器9-1，储水桶11连接第三水侧阀10-3，第一换热器9-1分别连接暖气进水和暖气回水、第二换热器9-2，第二换热器9-2连接室内蒸发器8；
水回路分为热交换水回路、暖气回路、热水回路三部分，室内蒸发器8与第二换热器9-2之间的连接管路为热交换水回路；暖气进水进入第一换热器9-1，再进入第二换热器9-2，从第二换热器9-2出来后，再进入第一换热器9-1，再连接暖气回水的管路组成暖气回路；其余水回路管路组成热水回路。
进一步的，所述储水桶内设置温度传感器、液位传感器和辅助电加热器。
进一步的，本专利技术中的热交换水回路、暖气回路与热水回路中也可设置水泵使水在其中强制流动。
进一步的，室内蒸发器可以是板式、管壳式、套管、板翅式换热器形式中的一种，和/或室外蒸发器可以是管翅式、板翅式换热器形式中的一种，和/或冷凝器可以采用管壳式、套管式、板式、板翅式等形式中的一种，和/或节流阀可以是热力阀、电子膨胀阀形式中的一种。
该热水器可以实现全年运行。在采暖季节，一方面，会通过暖气供水直接加热制取热水，另一方面，会通过热泵蒸发器吸收暖气热量后，再经压缩机压缩后在冷凝器中放热制取热水；在非采暖季节，会通过热泵蒸发器吸收室外空气热量后，再经压缩机压缩后在冷凝器中放热制取热水。
通过上述加热方式及辅助电加热器，热泵热水器不仅可直接将自来水变成所需温度的热水，并且在热水回路的循环模式开启时还可让水在热水回路中循环吸热不断提升温度。
本专利技术同已有技术相比具有实质性特点和显著进步：本专利技术通过利用暖气热量将暖气与热泵耦合起来提供热水，既充分利用了暖气热量，又充分利用并发挥了热泵高效节能的运行优势，克服了热泵热水器冬季运行时因蒸发温度过低导致效率大幅下降甚至无法使用的缺点，具有实质性特点和显著进步。
附图说明：
图1为实施例1的一种暖气-热泵耦合热水器系统原理示意图。其中，压缩机1、冷凝器2、储液器3、节流阀4、第一制冷剂侧阀门5、第二制冷剂侧阀门6、室外蒸发器7、室内蒸发器8，第一换热器9-1、第二换热器9-2、第一水侧阀10-1、第二水侧阀10-2、第三水侧阀10-3、第四水侧阀10-4、储水桶11、三通阀12。
具体实施方式
下面结合附图对本专利技术的最佳实施方式做详细说明。
实施例1
如图1所示，一种暖气-热泵耦合热水器系统包括热泵系统和水回路；
热泵系统包括压缩机1、冷凝器2、储液器3、节流阀4、第一制冷剂侧阀门5、第二制冷剂侧阀门6、室外蒸发器7、室内蒸发器8；
压缩机1连接冷凝器2，冷凝器2连接储液器3，储液器3连接节流阀4，节流阀4通过第一制冷剂侧阀门5连接室外蒸发器7，通过第二制冷剂侧阀门6连接室内蒸发器8，室外蒸发器7、室内蒸发器8分别连接压缩机1；
水回路包括第一换热器9-1、第二换热器9-2、第一水侧阀10-1、第二水侧阀10-2、第三水侧阀10-3、第四水侧阀10-4、储水桶11、三通阀12；
自来水进水连接第一水侧阀10-1，第一水侧阀10-1分别连接第二水侧阀10-2、第四水侧阀10-4、冷凝器2，第二水侧阀10-2分别连接第一换热器9-1、第四水侧阀10-4、冷凝器2，第四水侧阀10-4连接储水桶11，冷凝器2连接三通阀12，三通阀12分别连接储水桶11、第一换热器9-1，储水桶11连接第三水侧阀10-3，第一换热器9-1分别连接暖气进水和暖气回水、第二换热器9-2，第二换热器9-2连接室内蒸发器8；
水回路分为热交换水回路、暖气回路、热水回路三部分，室内蒸发器8与第二换热器9-2之间的连接管路为热交换水回路；暖气进水进入第一换热器9-1，再进入第二换热器9-2，从第二换热器9-2出来后，再进入第一换热器9-1，再连接暖气回水组成暖气回路；其余水回路组成热水回路。
该热水器系统在采暖季节运行时：
热泵系统控制方式如下，第一制冷剂侧阀门5关闭，第二制冷剂侧阀门6和第二水侧阀10-2打开，制冷剂不经过室外蒸发器7，但经过室内蒸发器8。
热水回路有上水模式和循环模式，上水模式时，第一水侧阀10-1打开，第四水侧阀10-4关闭；循环模式时，第一水侧阀10-1关闭，第四水侧阀10-4打开。不管哪种运行模式，用户若用水则打开第三水侧阀10-3，否则第三水侧阀10-3保持关闭。第三水侧阀10-3打开或储水桶11液位低于桶高30%时，开启上水模式，否则开启循环模式，其中，储水桶1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种暖气‑热泵耦合热水器系统，其特征在于，包括热泵系统和水回路；热泵系统包括压缩机（1）、冷凝器（2）、储液器（3）、节流阀（4）、第一制冷剂侧阀门（5）、第二制冷剂侧阀门（6）、室外蒸发器（7）、室内蒸发器（8）；压缩机（1）连接冷凝器（2），冷凝器（2）连接储液器（3），储液器（3）连接节流阀（4），节流阀（4）通过第一制冷剂侧阀门（5）连接室外蒸发器（7），通过第二制冷剂侧阀门（6）连接室内蒸发器（8），室外蒸发器（7）、室内蒸发器（8）分别连接压缩机（1）；水回路包括第一换热器（9‑1）、第二换热器（9‑2）、第一水侧阀（10‑1）、第二水侧阀（10‑2）、第三水侧阀（10‑3）、第四水侧阀（10‑4）、储水桶（11）、三通阀（12）；自来水进水连接第一水侧阀（10‑1），第一水侧阀（10‑1）分别连接第二水侧阀（10‑2）、第四水侧阀（10‑4）、冷凝器（2），第二水侧阀（10‑2）分别连接第一换热器（9‑1）、第四水侧阀（10‑4）、冷凝器（2），第四水侧阀（10‑4）连接储水桶（11），冷凝器（2）连接三通阀（12），三通阀（12）分别连接储水桶（11）、第一换热器（9‑1），储水桶（11）连接第三水侧阀（10‑3），第一换热器（9‑1）分别连接暖气进水和暖气回水、第二换热器(9‑2)，第二换热器(9‑2)连接室内蒸发器(8)；水回路分为热交换水回路、暖气回路、热水回路三部分，室内蒸发器(8)与第二换热器(9‑2)之间的连接管路为热交换水回路；暖气进水进入第一换热器(9‑1)，再进入第二换热器(9‑2)，从第二换热器(9‑2)出来后，再进入第一换热器(9‑1)，再连接暖气回水的管路组成暖气回路；其余水回路管路组成热水回路。...

【技术特征摘要】
1.一种暖气-热泵耦合热水器系统，其特征在于，包括热泵系统和水回路；
热泵系统包括压缩机（1）、冷凝器（2）、储液器（3）、节流阀（4）、第一制冷剂侧阀门（5）、第二制冷剂侧阀门（6）、室外蒸发器（7）、室内蒸发器（8）；
压缩机（1）连接冷凝器（2），冷凝器（2）连接储液器（3），储液器（3）连接节流阀（4），节流阀（4）通过第一制冷剂侧阀门（5）连接室外蒸发器（7），通过第二制冷剂侧阀门（6）连接室内蒸发器（8），室外蒸发器（7）、室内蒸发器（8）分别连接压缩机（1）；
水回路包括第一换热器（9-1）、第二换热器（9-2）、第一水侧阀（10-1）、第二水侧阀（10-2）、第三水侧阀（10-3）、第四水侧阀（10-4）、储水桶（11）、三通阀（12）；
自来水进水连接第一水侧阀（10-1），第一水侧阀（10-1）分别连接第二水侧阀（10-2）、第四水侧阀（10-4）、冷凝器（2），第二水侧阀（10-2）分别连接第一换热器（9-1）、第四水侧阀（10-4）、冷凝器（2），第四水侧阀（10-4）连接储水桶（11），冷凝器（2）连接三通阀（12），三通阀（12）分别连接储水桶（11）、第一换热器（9-1），储水桶（11）连...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海波，孙阳，王涛，王仲田，吴坤，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：山东;37