【技术实现步骤摘要】
两种多源热泵热水机及其梯级组合系统
[0001]本专利技术涉及节能、热泵热水器领域，具体是生活废水热能、地热能和空气能综合互补利用热泵制热水技术。
技术介绍
[0002]随人们生活水平提高已经离不开生活热水，洗澡、洗碗、洗菜需要大量热水，生活热水能量消耗在建筑能耗中占有相当比例，约占建筑能耗15
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20%。降低建筑能耗，生活热水的节能是重要环节。目前，生活热水主要由电热水器、燃气热水器提供，部分用空气能热泵热水器和太阳热水器提供。空气源热泵热水器，在气温较高时节能效果明显，一般能比电热水器节能70%，但是在冬季气温低时效率低，更糟糕是结霜，导致效率急剧降低，甚至难以使用；太阳能热水器受天气影响严重，冬季水管经常爆裂，而且超过6层的楼房的低层就难以使用了；水源热泵，没有充足的水源地方也难以利用；淮安恒信诺金科技有限公司，提出梯级利用洗浴废水热能的水源热泵热水机技术，能够利用洗浴废水制取与废水等量的1比1热水，是高效节能制取生活热水的技术突破，其洗浴废水经三级利用，在自来水温度12℃以上，能按废水与清水1:1的比例制取热水，COP达到6；当自来水温度低于12℃时洗浴需要采用辅助电加热；但是，仅仅利用洗浴废水热源，不能满足超过洗浴用水量的生活热水需求，急需寻找廉价辅助热源的制热水方法；太阳能因为受场地限制，基本排除；剩下只能在水源和空气源中寻找可行方案；目采用空气源为辅助热源的最头痛的问题是：冬季热水需求最大时，空气源热泵的效率最低，在气温，湿度时热泵蒸发器的盘管会结霜，使热泵吸热能力急剧降低，必须频繁除...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.两种多源热泵热水机及其梯级组合系统，一种是以空气源和洗浴废水源为热源的风水双源热泵热水机及其梯级组合系统，简称双源系统；另一种是以空气源、洗浴废水源和地热水源为热源的三源热泵热水机及其梯级组合系统，简称三源系统；所述的双源系统和三源系统，共同包括有：清水
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废水热交换器、废水箱，废水泵、热水箱、洗浴废水的管路反向清洗系统、连接管路和水阀，以及信号检测处理电器控制系统；都设置有洗浴废水三级换热通路、清水三级加热通路；其特征在于：所述的多源热泵热水机及其梯级组合系统，包括两套多源热泵热水机；所述的双源系统的两套多源热泵热水机，是双源热泵热水机，其制冷剂循环回路有三回路，第一、二两种制热循环回路和热气除霜回路，特设有热气除霜系统，采用从洗浴废水源吸取热量除霜，可组织利用空气源的两种制热循环模式和热气除霜模式，以及与废水源组合的三种制热水模式；所述的三源系统的两套多源热泵热水机，第一套为包括废水源蒸发器和空气源蒸发器的双源热泵热水机，第二套为废水源蒸发器、地热水源蒸发器和空气源蒸发器的三源热泵热水机；所述的三源系统，增加有两组地热井管换热器，可组织第一、二、三的三种制热水模式；所述的多源热泵热水机及其梯级组合系统，其梯级组合体现在：所述的洗浴废水三级换热通路、清水三级加热通路、两套多源热泵热水机的蒸发器和冷凝器、热水循环回路的换热流程的组织上；为表述方便，两套多源热泵热水机，分别记作第一、二热泵；第一热泵为高温热泵，匹配较高温度的废水源蒸发器和高温清水冷凝器；第二热泵为低温热泵，匹配较低温度的废水源蒸发器和低温清水冷凝器；所述的洗浴废水三级换热通路的组成与连接顺序为：废水箱，废水路止逆阀，废水泵，清水
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废水热交换器的废水通路（一级换热，废水温度高），第一热泵的废水蒸发器的废水管路（二级换热，废水温度中），第二热泵的废水蒸发器的废水管路（三级换热，废水温度低），废水排水管；所述的清水三级加热通路的组成和连接顺序为：自来水经第一水阀、清水路止逆阀，清水
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废水热交换器的清水通路（一级加热，清水温度低），第二热泵的冷凝器的清水通路（二级加热，清水温度中），第一热泵的冷凝器的清水通路（三级加热，清水温度高），热水箱；所述的多源系统，还设置有热水循环加热系统，其组成和连接顺序为：热水箱，热水循环止逆阀，热水循环泵，第二热泵的冷凝器的清水通路，第一热泵的冷凝器的清水通路，热水箱。2.根据权利要求1，所述的两种多源热泵热水机及其梯级组合系统，其特征是：所述的双源系统的两套双源热泵热水机，都包括压缩机，冷凝器，节流阀，双源蒸发器，第一、二两个四通阀，第1、2、3、4四个单向阀，气液分离器用管路连接的制冷剂循环回路，回路中包括六条主要管路：压缩机排气管路，制热循环节流管路，压缩机回气管路，除霜热气进气管路，第一节流旁路的前、后段管路，第二节流旁路；所述的双源蒸发器，由废水源蒸发器和空气源蒸发器组成；所述的双源热泵热水机的制冷剂循环回路系统，又分为三个循环回路：第一、二制热模式的制冷剂循环回路，简称第一、二制热循环回路；以及热气旁通空气源蒸发器除霜回路，简称热气除霜回路；所述的双源热泵热水机的空气源蒸发器是翅片盘管换热器，带有风扇，布置在室外，用较长的连接管与安装在室内其它部分组成的主机连接；所述的第一、二制热循环回路的连接方式是：压缩机的出气口，第一四通阀的第1接口，
第一四通阀的第3接口，冷凝器，第一节流阀，第1单向阀，第二四通阀的第1接口依序连接；第二四通阀的第2、3接口分别连接空气源蒸发器、废水源蒸发器的制冷剂通路第一接口，两个蒸发器的第2接口，并联三条管路：两蒸发器之间的节流毛细管路、第一、二节流旁通管路；第二四通阀的第4接口，气液分离器、压缩机进气口顺序连接；所述的热气除霜系统，是由热气除霜回路及其控制系统构成；所述的热气除霜回路的构成和连接方式是：第一四通阀的第1接口与压缩机排气口连接；其第2接口与第二四通阀的第1接口连接，所连接管路为热气进气管路，管路上安装有热气单向阀（第2单向阀）；第二四通阀的第2、3接口，分别与空气源蒸发器、废水源蒸发器的制冷剂通路第一接口连接；两蒸发器的制冷剂通路第二接口之间，安装有节流毛细管，并联安装有第一、二节流旁路；所述的热气除霜系统的控制系统，包括有空气源蒸发器换热管表面温度和环境气温的探测，信号处理，除霜指令发出，热气除霜回路与制热循环回路的自动切换；所述的第一、二节流旁路，在除霜回路运行时是断路，在制热模式时是节流毛细管的旁路，是特设的回避节流毛细管的减阻力管路；所述的第一节流旁路分前、后两段，前段的起端口为空气源蒸发器的第二接口，止端口在第一四通阀的第2接口（与热气进气接口相同），前段管路上安装有节流旁路单向阀，记作第3单向阀，用于止逆除霜热气流；后段的起端口在第一四通阀的第4接口（第4接口是不能与第1接口相连通的接口），终端口在废水源蒸发器的第二端口；所述的第二节流旁路上安装有第4单向阀，流向从废水源蒸发器指向空气源蒸发器。3.根据权利要求1，所述的多源热泵热水机及其梯级组合系统，其特征在于：所述的双源系统，所述的热气除霜系统，接到除霜指令进入除霜模式时，首先根据设定选择第一、二热泵先后除霜；执行除霜的热泵系统，第一四通阀处在除霜位，即其第1、2接口连通，第3、4接口连通；第二四通阀处在A位，即其第1、2接口连通，第3、4接口连通；热气除霜的制冷剂流程为：压缩机，第一四通阀的第1、2接口通路，除霜热气进气管路及其第2四通阀，第二四通阀的第1、2接口通路，空气源蒸发器（除霜），节流毛细管，废水源蒸发器（吸热），第二四通阀的第3、4接口通路，压缩机回气管路，气液分离器，压缩机；除霜时，另一套热泵热水器继续运行，洗浴废水三级换热通路和清水三级加热通路，也都继续运行；除霜开始和结束的指令，可从现有除霜方法中任意选用，最简单可以用翅片盘管检测的温度与设定的除霜开始温度和结束温度的比较差值控制。4.根据权利要求1，所述的多源热泵热水机及其梯级组合系统，其特征在于：所述的双源系统的第一、二制热循环模式，是空气源蒸发器和废水源蒸发器交换吸热顺序的两种制热循环模式：第一制热循环模式，空气源蒸发器吸热在先，执行方式是：第一四通阀处在制热位，即其第1、3接口连通，第2、4接口连通；第二四通阀处在A位；制冷剂循环回路为：压缩机，第一四通阀的第1、3接口通路，冷凝器，第一节流阀，第一单向阀，第二四通阀的第1、2接口通路，空气源蒸发器（吸热），第一节流旁路的前段管路及其第3单向阀（第3单向阀），第一四通阀的第2、4接口，第一节流旁路的后段管路，废水源蒸发器（吸热），第二四通阀的第3、4接口通路，压缩机回气管路，气液分离器，压缩机；所述的第一制热循环模式，也是在缺乏废水情况下使用的制热水模式；第二制热循环模式，废水源蒸发器吸热在先，执行方式是：第一四通阀处在制热位；第
二四通阀处在B位，即其第1、3接口连通，第2、4接口连通；制冷剂循环回路为：压缩机，第一四通阀的第1、3接口通路，冷凝器，第一节流阀，第一单向阀，第二四通阀的第1、3接口通路，废水源蒸发器（吸热），第二节流旁路及第4单向阀，空气源蒸发器（吸热），第二四通阀的第2、4接口通路，压缩机回气管路，气液分离器，压缩机；所述的第二制热循环模式，是为第一热泵在有洗浴废水参加运行时使用，因为洗浴废水温度一般比环境气温高；只是在没有洗浴废水源...
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