梯级加热多模式耦合的热泵热水器制造技术

一种梯级加热多模式耦合的热泵热水器，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、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。

Multi-mode coupling heat pump water heater with cascade heating

A cascade heating multi-mode coupled heat pump water heater includes an evaporator, a first compressor, a first globe valve, a second globe valve, a second compressor, a first expansion valve, a second condenser, a first condenser, a water pump, a third globe valve, a fourth globe valve, a fifth globe valve, a sixth globe valve, a seventh globe valve, an eighth globe valve, a ninth globe valve and a tenth globe valve. Flow control valve, water tank, first water mixing valve, second water mixing valve, third water mixing valve and eleventh globe valve; heat pump cycle with two-stage compression and two-stage throttling is adopted to separate heating several different temperature zones in the water tank through multiple mode switching, and separate heating of different temperature zones in different coupling modes is realized by switching different globe valves. The method of drawing water from different temperature zones is adopted. The heat generation efficiency of the invention is high.

【技术实现步骤摘要】
梯级加热多模式耦合的热泵热水器
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的双压缩热泵热水器。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的热泵热水器，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、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；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进口相连，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进口相连，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进口相连，第三混水阀的出口为第三热水出口。进一步，所述热水器还包括第二膨胀阀、回热器和第三膨胀阀，回热器的第一进口与第三膨胀阀的出口相连，回热器的第二进口与第二冷凝器的第一出口相连，回热器的第一出口与第一截止阀的进口相连，回热器的第二出口与第二膨胀阀的进口相连；第一冷凝器的第一出口同时与第二膨胀阀的出口相连，第二冷凝器的第一出口分别与第三膨胀阀的进口和回热器的第二进口相连。或者是：所述热水器还包括气液分离器和第二膨胀阀，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，所述第二冷凝器的第一出口与第二膨胀阀的进口相连。所述水箱包括第一水箱、第二水箱和第三水箱，所述水箱的第一进口为第一水箱的进口，所述水箱的第一出口为第一水箱的第一出口，所述水箱的第四出口为第一水箱的第二出口；所述水箱的第二进口为第二水箱的进口，所述水箱的第二出口为第二水箱的第一出口，所述水箱的第五出口为所述第二水箱的第二出口，所述水箱的第三进口为第三水箱的进口，所述水箱的第三出口为第三水箱的第一出口，所述水箱的第六出口为所述第三水箱的第二出口。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。或者是：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第一水箱的中部，第二温度传感器位于第二水箱的中部，第三温度传感器位于第三水箱的中部。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。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、采用两级压缩可以降低高压压缩机压比，有效降低压缩过程中的不可逆损失从而提高热泵效率。第三，本专利技术采用两级压缩单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，可与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，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，在热水温升较大时，可以大大减少高压压缩机的耗功，提高效率，且采用了回热补气增焓式处理，将冷凝后的制冷剂热量回收到两级压缩机中间补气的制冷剂中，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，从而减少耗功，提高效率。第四，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。第五，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的双压缩热泵热水器的示意图。图2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。图3是梯级加热多模式耦合的多水箱双压缩热泵热水器的示意图。图4是梯级加热多模式耦合的多水箱分级节流热泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梯级加热多模式耦合的热泵热水器，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、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；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进口相连，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进口相连，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进口相连，第三混水阀的出口为第三热水出口。...

【技术特征摘要】
2018.04.11 CN 2018103199778;2018.04.11 CN 201810311.一种梯级加热多模式耦合的热泵热水器，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、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；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进口相连，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进口相连，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进口相连，第三混水阀的出口为第三热水出口。2.如权利要求1所述的梯级加热多模式耦合的热泵热水器，其特征在于，所述热水器还包括第二膨胀阀、回热器和第三膨胀阀，回热器的第一进口与第三膨胀阀的出口相连，回热器的第二进口与第二冷凝器的第一出口相连，回热器的第一出口与第...

【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