双源热泵热能梯级利用热水一体机制造技术

本实用新型专利技术的双源热泵热能梯级利用热水一体机，特征是由双源热泵热水机和清水预热器组合构成的一体机；双源热泵热水机，包括有水源换热器和风源换热器两个蒸发器，其两个四通阀的制冷剂回路是：第一四通阀的第一、二、三、四接口，分别与压缩机排气口、冷凝器热水换热器进口、风源换热器上接口、气液分离器进口连接；热水换热器制冷剂出口，连接储液器、过滤器后，节流器进口；第二四通阀的第一、二、三、四接口，分别与节流器出口、风源换热器下接口、水源换热器下接口、水源换热器上接口连接；机组制冷剂回路或可选本实用新型专利技术提供的其它五种结构；一体机进水经废水-清水换热器和热水换热器二次加热；废热水经废水-清水换热器和水源换热器2级热回收；COP?5～6，是高效节能廉价制热水设备。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及热泵热水器
技术背景澡堂浴室、宾馆等处需要大量热水，使用燃气、燃油、电加热，浪费了这些能量的宝贵品质，费用也很高；采用热泵热水机，可以获得热泵消耗电量的3 4倍热量的热水，节能效果明显。许多场合，存在大量温度高于环境温度的工业或生活排放的热水，或地源热水，例如在澡堂浴室洗浴时排放的废热水有33°C 35°C，存在其中的热能通常用于水源热泵的热源，制取55°C生活热水。但是，洗浴废热水流量不稳定，工业排放的热水也会时有时无，单一采用水源热泵，不能提供满足需求的洗浴热水量，因此必须用风源热泵为补充。如果采用两个独立的水源热泵和风源热泵简单的组合，两种热泵必须各有一个压缩机和一个热水换热器，再分别配置水源换热器和风源换热器，而风/水双源热泵一体机与之相比，节约了一台压缩机和一个热水换热器，而且热水站的连接管路也节省了一·套；双源热泵具有许多优点，本申请人已为此长期进行研究，申请有多项相关的专利。例如，简单高效可靠冷暖空调热水机(201010215579. 5,201020245130. 9)，一种制冷回路极简单的双热源热泵热水装置(200910181300. 3)，空气源热泵热水器的互助除霜方法和五循环双热源热泵热水器(201010211846. I)，互助除霜的空气源热泵热水器和五循环双热源热泵热水器(201020240385. 6)，并联式互助除霜空气源热泵热水器(201010272024.4，201020516806. 3)，自建自然循环流换热的紧凑型冷暖空调热水三用机(201010568937.0，201020637139. 9)，一种四季节能冷暖空调热水三用机(02116049. X，02220342. 7)等，两源多功能热泵(201110202512. 2,201120255655. 5)等，但是由于所申请的专利技术针对的问题不同，上述申请的专利，没有注意到由于澡堂废热水的间断性，在冬季风源换热器除霜时其水源换热器的存水也会结冰，冻裂换热器的问题，双源热泵的水源换热器在冬季也要防冻。另外，只采用水源热泵，不能充分回收温度较高水源的热能，例如，35°C的废热水，一次通过水源热泵，其排出水温仍然在25°C以上，它仍然含有可利用的热能。在应用于澡堂提供洗浴热水时，本申请人在技术“储能式热泵热水锅炉供热水装置”(专利号01244858. 3)中曾提到采用“废温水热源也可先经预热器与自来水冷水预先交换热量，再向热泵热水器提供热量，冷水经预热后成为冷温水再经热泵热水器加热成温水供使用”的方案，这是梯级利用低品位废热能的好设想。可惜，由于没有具体化系统结构设计，当时也没有提出无双源热泵的构想，以及也没有考虑和解决洗浴废热水在水源换热器的污垢影响，所以没有实施成功
技术实现思路
为了克服上述技术的不足，弥补已有专利的欠缺，充分利用工业排放或洗浴废热水的余热，消除现有双源热泵在冬季除霜防冻功能的缺陷，改善热泵热水器在非设计工况运行时的性能，本技术提出的开发的双源热泵热能梯级利用热水一体机，它是在双源热泵热水机的基础上添加了带清水预热器构成的高效热水一体机；这些设计，使本技术的双源热泵热能梯级利用热水一体机，在使冬季自来水温度和环境温度低时，机组的能效比为单空气源热泵的2倍以上，最高综合能效比接近8 ;此外，本技术设计了特别除霜和水源换热器防冻措施，保证水源换热器的水侧通路的存水不冻；本技术的多项创新设计，使双源热泵热水一体机在提高性能、保证安全、多功能等方面都达到更高的水平。本技术的技术方案双源热泵热能梯级利用热水一体机，包括有制冷剂回路系统，热水换热系统、水源换热系统和信号采集及自动控制系统；所述的制冷剂回路系统，包括压缩机、四通阀、作为冷凝器的热水换热器、作为蒸发器的水源换热器和风源换热器、储液器、过滤器、节流器、气液分离器；记，四通阀主阀体一侧的单个接口为四通阀第一接口，四通阀主阀体的另一侧的三个接口，约定在四通阀的线圈无电时与第一接口内连通的接口为四通阀第二接口，在四通阀线圈有电时与第一接口内连通的接口为四通阀第三接口，居中的接口为四通阀第四接 口，在四通阀线圈无电时第四接口与第三接口内连通，又在四通阀线圈有电时第四接口与第二接口内连通，四通阀第一接口作为制冷剂公共进口，四通阀第四接口作为制冷剂公共出口 ；风源换热器配有风扇，水源换热器配有水源水泵，热水换热系统有循环水泵；所述的节流器或是热力膨胀阀，或是电子膨胀阀，或是毛细管节流器；所述的热水换热系统，由进水电磁阀、进水流量调节阀、热水换热器、手调出水阀、循环水泵、循环水路逆止阀构成；所述的水源换热系统，包括水源换热器、水源水泵；所述的热水换热器和水源换热器，是同轴套管换热器，或是螺旋套管式换热器，或高效罐式换热器，或是板式换热器；所述信号采集是在制冷剂回路系统上配置有高压和低压测控探头，风源温度、压缩机吸气温度、出水温度和水源温度的探头；其特征在于所述的双源热泵热能梯级利用热水一体机，其制冷剂回路系统，是六种方案的第一种方案，两个四通阀的单风源、水源+风源串联、逆向除霜三种分立循环的制冷剂回路系统，制冷剂回路的连接方式是压缩机的排气口与第一四通阀的第一接口连接；第一四通阀的第二、三、四接口，分别与热水换热器的制冷剂进口、风源换热器的上端接口、气液分离器的进气口连接；热水换热器的制冷剂出口，依序串联连接储液器、过滤器后，与节流器的进口连接；节流器的出口与第二四通阀的第一接口连接；第二四通阀的第二、三、四接口，分别与风源换热器的下端接口、水源换热器的下端接口、水源换热器的上端接口连接；气液分离器的出气口，与压缩机的进气口连接；所连成的回路为内充装制冷剂；第二四通阀的电磁导阀的高压进气管和低压排气管，分别直接连到制冷剂回路的压缩机的排气管和低压进气管上；所述的制冷剂回路通过两个四通阀的切换，获得三种分立循环的方式是(I)单风源制热水循环，第一、二四通阀的第一、二接口均为通路；(2)水源+风源串联制热水循环，第一四通阀的第一、二接口为通路，第二四通阀的第一、三接口为通路；(3)用水箱热水源除霜循环，第一四通阀的第一、三接口为通路，第二四通阀的第一、二接口为通路；其制冷剂回路系统，或是第二种方案，两个四通阀的单水源、风源+水源串联、除霜三种分立循环的制冷剂回路系统，制冷剂回路的连接方式是第一四通阀的第一、二、三、四接口，分别与压缩机的排气口、热水换热器的制冷剂进口、风源换热器的上端接口、第二四通阀的第四接口连接；热水换热器的制冷剂出口，依序串联接储液器、过滤器后，与节流器的进口连接；第二四通阀的第一、二、三接口，分别与节流器的出口、风源换热器的下端接口、水源换热器的下端接口连接；水源换热器的上端接口，与气液分离器的进气口连接；气液分离器的出气口，与 压缩机的进气口连接；所连成的回路为内充装制冷剂；第二四通阀的电磁导阀的高压进气管和低压排气管，分别直接连到制冷剂回路的压缩机的排气管和低压进气管上；所述的制冷剂回路通过两个四通阀的切换，获得三种分立循环的方式是(I)单水源制热水循环，第一四通阀的第一、二接口为通路，第二四通阀的第一、三接口为通路；(2)风源+水源串联制热水循环，第一、二四通阀的第一、二本文档来自技高网...

【技术保护点】
双源热泵热能梯级利用热水一体机，包括有制冷剂回路系统，热水换热系统、水源换热系统和信号采集及自动控制系统；所述的制冷剂回路系统，包括压缩机、四通阀、作为冷凝器的热水换热器、作为蒸发器的水源换热器和风源换热器、储液器、过滤器、节流器、气液分离器；记，四通阀主阀体一侧的单个接口为四通阀第一接口，四通阀主阀体的另一侧的三个接口，约定在四通阀的线圈无电时与第一接口内连通的接口为四通阀第二接口，在四通阀线圈有电时与第一接口内连通的接口为四通阀第三接口，居中的接口为四通阀第四接口，在四通阀线圈无电时第四接口与第三接口内连通，又在四通阀线圈有电时第四接口与第二接口内连通，四通阀第一接口作为制冷剂公共进口，四通阀第四接口作为制冷剂公共出口；风源换热器配有风扇，水源换热器配有水源水泵，热水换热系统有循环水泵；所述的节流器或是热力膨胀阀，或是电子膨胀阀，或是毛细管节流器；所述的热水换热系统，由进水电磁阀、进水流量调节阀、热水换热器、手调出水阀、循环水泵、循环水路逆止阀构成；所述的水源换热系统，包括水源换热器、水源水泵；所述的热水换热器和水源换热器，是同轴套管换热器，或是螺旋套管式换热器，或高效罐式换热器，或是板式换热器；所述信号采集是在制冷剂回路系统上配置有高压和低压测控探头，风源温度、压缩机吸气温度、出水温度和水源温度的探头；其特征在于：所述的双源热泵热能梯级利用热水一体机，其制冷剂回路系统，是六种方案的第一种方案，两个四通阀的单风源、水源+风源串联、逆向除霜三种分立循环的制冷剂回路系统，制冷剂回路的连接方式是：压缩机的排气口与第一四通阀的第一接口连接；第一四通阀的第二、三、四接口，分别与热水换热器的制冷剂进口、风源换热器的上端接口、气液分离器的进气口连接；热水换热器的制冷剂出口，依序串联连接储液器、过滤器后，与节流器的进口连接；节流器的出口与第二四通阀的第一接口连接；第二四通阀的第二、三、四接口，分别与风源换热器的下端接口、水源换热器的下端接口、水源换热器的上端接口连接；气液分离器的出气口，与压缩机的进气口连接；所连成的回路为内充装制冷剂；第二四通阀的电磁导阀的高压进气管和低压排气管，分别直接连到制冷剂回路的压缩机的排气管和低压进气管上；所述的热水换热系统，是包括有水源热能一级回收的清水预热器的直热水路和循环加热水路的热水换热系统；热水换热系统的清水预热器的直热水路是：由进水电磁阀、清水预热器的清水侧通路、进水流量调节阀、热水换热器、手调出水阀，依序用管路连接，构成连接自来水管和储热水箱的水路；循环加热水路，是用循环回水管连接储热水箱底下部出水口与热水换热器的进水口，并把循环水泵和循环水路逆止阀安装在循环回水管上，构成从储热水箱的底部出水口，经循环回水管、热水换热器、热水出水管，回到储热水箱的水路；所述的水源换热系统，是由带进水止回阀的水源进水管、水源水泵、清水预热器的水源侧通路、水源换热器、水源弃水排放管，依序连接的水源换热水路；水源水泵？的出水管以倒U连接管形式与清水预热器的水源侧通路的进水口连接，在清水预热器的水源进水管路的最低水位处开设排水孔，连接排水孔的放水管上安装有放水电磁阀；所述的毛细管节流器，是由两段毛细管串联和其中一段毛细管并联有电磁阀旁路构成的两段毛细管式节流器；当环境气温低于设定值时，节流器的电磁阀旁路关闭。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈则韶，陈开华，
申请(专利权)人：陈则韶，
类型：实用新型
国别省市：