梯级加热多模式耦合分层出水分级节流热泵热水器制造技术

一种梯级加热多模式耦合分层出水分级节流热泵热水器，包括蒸发器、第一压缩机、第一截止阀、第二截止阀、第二压缩机、第一膨胀阀、气液分离器、第二膨胀阀、第二冷凝器、第一冷凝器、水泵、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀、第九截止阀、第十截止阀、流量调节阀、水箱、第一混水阀、第二混水阀、第三混水阀和第十一截止阀，采用两级压缩两级节流式的热泵循环通过多种模式切换对水箱中多个不同温度分层区进行独立加热，通过对不同截止阀的切换实现在不同耦合模式下对不同设定温度分层区单独加热的方式，采用从不同温度分层区取水的方式。本发明专利技术产热效率较高。

Cascade heating multimode coupling stratified water outlet hierarchical heat pump water heater

A cascade heating multi mode coupled stratified effluent heat pump water heater, including evaporator, first compressor, first cut-off valve, second cut-off valve, second compressor, first expansion valve, gas liquid separator, second expansion valve, second condenser, first condenser, pump, third cut-off valve, fourth cut-off valve. The fifth cut-off valve, sixth cut-off valve, seventh cut-off valve, eighth cut-off valve, Ninth cut-off valve, tenth cut-off valve, flow regulating valve, water tank, first mixed water valve, second mixed water valve, third mixed water valve and eleventh cut-off valve are used to switch to the water tank through a variety of modes by a two stage compression two throttle cycle. Several different temperature stratification zones are heated independently. By switching different cut-off valves to separate different temperature stratified zones under different coupling modes, water intake from different temperature stratification zones is adopted. The invention has high heat production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
梯级加热多模式耦合分层出水分级节流热泵热水器
本专利技术属于热泵领域，涉及一种热泵热水器。
技术介绍
随着社会的不断发展，环境和能源问题越来越成为人们关注的焦点。同时，生活水平和生活质量的不断提高也促使人们对取暖方式有了更高的要求，这使得高效、清洁、节能的空气源热泵越来越受到人们的喜爱和追捧。随着市场的逐渐认可以及国家政策的支持，空气源热泵热水器得到了空前广泛的推广，用户对用水的舒适度及节能特别关注。然而传统的直热式热泵热水器效率较低的几个重要原因是制冷剂与冷水之间的换热温差较大导致的，还有是节流损失与压缩机损失导致的，因此热泵热水器还需要消耗大量电能，效率还不够理想，因此提高其电效率是一个重要的改进方向。现有的热泵热水器只能将水加热到很高温度存放在水箱中，当用户使用较低温度的热水时，只能从水箱中放出很高温度的热水与冷水进行混合后才能使用，这个过程会浪费热水中的有效能从而产生较大的熵产，减少能源的利用率，且具有热水温度单一无法快速满足用户对不同用水温度的需求；且当热泵系统检测水温降低时会自动启动对整个水箱的水进行循环加热，这会造成能源浪费以及不能快速补充用户所需温度的热水问题。然而用户普遍有快速用水以及节能的需求，提高热泵产热效率是一个重要课题。
技术实现思路
为了克服已有热水器的产热效率较低的不足，本专利技术提供了一种产热效率较高的梯级加热多模式耦合分层出水分级节流热泵热水器。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种梯级加热多模式耦合分层出水分级节流热泵热水器，包括蒸发器、第一压缩机、第一截止阀、第二截止阀、第二压缩机、第一膨胀阀、气液分离器、第二膨胀阀、第二冷凝器、第一冷凝器、水泵、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀、第九截止阀、第十截止阀、流量调节阀、水箱、第一混水阀、第二混水阀、第三混水阀和第十一截止阀；所述第一压缩机的进口与蒸发器的出口相连，第一压缩机的出口分别与第一截止阀的出口、第二截止阀的进口和第一冷凝器的第一进口相连；蒸发器的进口与第一膨胀阀的出口相连；第二截止阀的出口与第二压缩机的进口相连；气液分离器的进口与第二膨胀阀的出口相连，气液分离器的第一出口与第一截止阀的进口相连，气液分离器的第二出口与第一膨胀阀的进口相连；第一冷凝器的第二进口与水泵的出口相连，第一冷凝器的第一出口与第一膨胀阀的进口相连，第一冷凝器的第二出口与第二冷凝器的第二进口相连；第二冷凝器的第一进口与第二压缩机的出口相连，第二冷凝器的第一出口与第二膨胀阀的进口相连，第二冷凝器的第二出口分别与第五截止阀的进口和第六截止阀的进口相连；水泵的进口分别与第三截止阀的出口和流量调节阀的出口相连；第三截止阀的进口分别与第十截止阀的进口、第四截止阀的出口和第九截止阀的出口相连；第四截止阀的进口分别与第八截止阀的进口、第五截止阀的出口和第七截止阀的出口相连；水箱的第一进口与第六截止阀的出口相连，水箱的第二进口与第八截止阀的出口相连，水箱的第三进口与第十截止阀的出口相连，水箱的第四进口与第十一截止阀的出口相连，水箱的第一出口与第七截止阀的进口相连，水箱的第二出口与第九截止阀的进口相连，水箱的第三出口与流量调节阀的进口相连，水箱的第四出口与第一混水阀的第一进口相连，水箱的第五出口与第二混水阀的第一进口相连，水箱的第六出口与第三混水阀的第一进口相连；第一混水阀的第二进口与冷水入口相连，第一混水阀的出口为第一热水出口；第二混水阀的第二进口与冷水入口相连，第二混水阀的出口为第二热水出口；第三混水阀的第二进口与冷水入口相连，第三混水阀的出口为第三热水出口。进一步，所述第一混水阀、第二混水阀和第三混水阀均带有流量传感器。再进一步，所述热水器还包括第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，第一温度传感器位于水箱高温热水分层区的中部，第二温度传感器位于水箱中温热水分层区的中部，第三温度传感器位于水箱低温分层区的中部。更进一步，所述热水器还包括控制系统，所述第一混水阀、第二混水阀和第三混水阀的流量传感器、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器均与所述控制系统连接，所述控制系统分别与第一截止阀、第二截止阀、第一膨胀阀、第二膨胀阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀、第九截止阀、第十截止阀、第十一截止阀、流量调节阀、第一压缩机、第二压缩机和水泵的受控端连接。本专利技术的有益效果主要表现在：第一，本专利技术提出了一种梯级耦合两级加热的热泵系统，从系统理论层面进行创新，采用梯级耦合加热，冷水将会被成分两级加热，从而减小了换热温差，提高换热效率。第二、采用两级压缩可以有效降低压缩过程中的不可逆损失从而提高热泵效率；采用两级节流可以有效减小压降损失从而提高热泵效率。第三，本专利技术采用两级压缩两级节流式的热泵循环通过多种模式切换对水箱中多个不同温度分层区进行独立加热，与单级的热泵相比扩展了使用范围，与已有的两级压缩热泵相比，灵活地采用两级加热热水和中间不完全冷却的两级压缩结构，在热水温升较大时，可提高高压级压缩机进气压力、制冷剂焓值，减少高压压缩机的压比，从而大大减少耗功，提高效率；且可与水箱不同温度分层区进行更加优化的耦合，从而大大提升加热水的能力和循环的效率及快速达到用户不同工况使用下多变温度热水的需求。第三，在用户使用中温、较低温度的热水时，相比与传统地对整个大水箱的水加热到高温，再通过缓慢的热传递方式变成较低温度的水所造成的热水有效能的减少，能源的浪费以及热水供应的滞后，本专利技术通过对不同截止阀的切换实现在不同耦合模式下对不同设定温度分层区单独加热的方式，可以有效地节约能源的浪费，且能快速补充热水到被用户使用所消耗掉的热水分层区。第四，为了减少用户在使用较低温度热水时通过将高温度的热水与冷水混合而带来的损失，本专利技术采用从不同温度分层区取水的方式；且本专利技术结合了直热式热泵热水器对用户使用热水需求的反应速度快和循环式热泵热水器能保持对温度分层区热水温度稳定的优点，设计了在用户使用和闲置状态下不同的加热模式，从而更好适应用户需求。附图说明图1是梯级加热多模式耦合分层出水分级节流热泵热水器的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1，一种梯级加热多模式耦合分层出水分级节流热泵热水器，包括蒸发器1、第一压缩机2、第一截止阀3、第二截止阀4、第二压缩机5、第一膨胀阀6、气液分离器7、第二膨胀阀8、第二冷凝器9、第一冷凝器10、水泵11、第三截止阀12、第四截止阀13、第五截止阀14、第六截止阀15、第七截止阀16、第八截止阀17、第九截止阀18、第十截止阀19、流量调节阀20、水箱21、第一混水阀22(带流量传感器)、第二混水阀23(带流量传感器)、第三混水阀24(带流量传感器)、第十一截止阀25、控制系统26、第一温度传感器27、第二温度传感器28和第三温度传感器29。所述第一压缩机2的进口与蒸发器1的出口通过管线相连，第一压缩机2的出口分别与第一截止阀3的出口、第二截止阀4的进口和第一冷凝器10的第一进口通过管线相连；蒸发器1的进口与第一膨胀阀6的出口通过管线相连；第二截止阀4的出口与第二压缩机5的进口通过管线相连；气液分离器7有三个进出口，进口与第二膨胀阀8的出口通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梯级加热多模式耦合分层出水分级节流热泵热水器，其特征在于，所述热水器包括蒸发器、第一压缩机、第一截止阀、第二截止阀、第二压缩机、第一膨胀阀、气液分离器、第二膨胀阀、第二冷凝器、第一冷凝器、水泵、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀、第九截止阀、第十截止阀、流量调节阀、水箱、第一混水阀、第二混水阀、第三混水阀和第十一截止阀；所述第一压缩机的进口与蒸发器的出口相连，第一压缩机的出口分别与第一截止阀的出口、第二截止阀的进口和第一冷凝器的第一进口相连；蒸发器的进口与第一膨胀阀的出口相连；第二截止阀的出口与第二压缩机的进口相连；气液分离器的进口与第二膨胀阀的出口相连，气液分离器的第一出口与第一截止阀的进口相连，气液分离器的第二出口与第一膨胀阀的进口相连；第一冷凝器的第二进口与水泵的出口相连，第一冷凝器的第一出口与第一膨胀阀的进口相连，第一冷凝器的第二出口与第二冷凝器的第二进口相连；第二冷凝器的第一进口与第二压缩机的出口相连，第二冷凝器的第一出口与第二膨胀阀的进口相连，第二冷凝器的第二出口分别与第五截止阀的进口和第六截止阀的进口相连；水泵的进口分别与第三截止阀的出口和流量调节阀的出口相连；第三截止阀的进口分别与第十截止阀的进口、第四截止阀的出口和第九截止阀的出口相连；第四截止阀的进口分别与第八截止阀的进口、第五截止阀的出口和第七截止阀的出口相连；水箱的第一进口与第六截止阀的出口相连，水箱的第二进口与第八截止阀的出口相连，水箱的第三进口与第十截止阀的出口相连，水箱的第四进口与第十一截止阀的出口相连，水箱的第一出口与第七截止阀的进口相连，水箱的第二出口与第九截止阀的进口相连，水箱的第三出口与流量调节阀的进口相连，水箱的第四出口与第一混水阀的第一进口相连，水箱的第五出口与第二混水阀的第一进口相连，水箱的第六出口与第三混水阀的第一进口相连；第一混水阀的第二进口与冷水入口相连，第一混水阀的出口为第一热水出口；第二混水阀的第二进口与冷水入口相连，第二混水阀的出口为第二热水出口；第三混水阀的第二进口与冷水入口相连，第三混水阀的出口为第三热水出口。...

【技术特征摘要】
1.一种梯级加热多模式耦合分层出水分级节流热泵热水器，其特征在于，所述热水器包括蒸发器、第一压缩机、第一截止阀、第二截止阀、第二压缩机、第一膨胀阀、气液分离器、第二膨胀阀、第二冷凝器、第一冷凝器、水泵、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀、第九截止阀、第十截止阀、流量调节阀、水箱、第一混水阀、第二混水阀、第三混水阀和第十一截止阀；所述第一压缩机的进口与蒸发器的出口相连，第一压缩机的出口分别与第一截止阀的出口、第二截止阀的进口和第一冷凝器的第一进口相连；蒸发器的进口与第一膨胀阀的出口相连；第二截止阀的出口与第二压缩机的进口相连；气液分离器的进口与第二膨胀阀的出口相连，气液分离器的第一出口与第一截止阀的进口相连，气液分离器的第二出口与第一膨胀阀的进口相连；第一冷凝器的第二进口与水泵的出口相连，第一冷凝器的第一出口与第一膨胀阀的进口相连，第一冷凝器的第二出口与第二冷凝器的第二进口相连；第二冷凝器的第一进口与第二压缩机的出口相连，第二冷凝器的第一出口与第二膨胀阀的进口相连，第二冷凝器的第二出口分别与第五截止阀的进口和第六截止阀的进口相连；水泵的进口分别与第三截止阀的出口和流量调节阀的出口相连；第三截止阀的进口分别与第十截止阀的进口、第四截止阀的出口和第九截止阀的出口相连；第四截止阀的进口分别与第八截止阀的进口、第五截止阀的出口和第七截止阀的出口相连；水箱的第一进口与第六截止阀的出口相连，水箱的第二进口与第八截止阀的出口相连，水箱的第三进口与第十截止阀的出口相连，水箱的第四进口与第十一截止阀的出口相连，水箱的第一出口与第七截止阀的进口相连，水箱的第二出口与第九截止阀的进口相连，水箱的第三出口与流量调节阀的进口相连，水...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐英杰，李恩腾，蒋宁，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33