[發明專利]一種多級串聯水路一次加熱式熱泵熱水機

有效

• 申請號: 200710143443.6
• 申請日: 2007-07-31
• 公開（公告）號: CN101118088A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 許勇;劉耀斌;潘立君;宋世果;趙毅鋒;張彩云
• 申請（專利權）人: 北京同方潔凈技術有限公司
• 主分類號: F24H4/02
• 分類號: F24H4/02;F24H9/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周長興

技術領域

本發明涉及一種空調機組中的熱泵熱水機，具體地說涉及一種多級串聯水路一次加熱式熱泵熱水機。

背景技術

在加熱生活熱水的整個過程中，為了使熱泵熱水機的壓縮機盡可能工作在理想的冷凝壓力，最大限度地提高制熱能效比，使機組的運行更穩定可靠、工作效率更高；同時使熱水系統盡可能結構簡單，投入成本低，占用空間小。現有熱泵熱水機一般采用以下兩種制熱形式：

1)循環加熱式(請參閱圖1)，即使用側進水通過水泵多次流過熱泵熱水機，被逐漸加熱達到設定終止溫度的熱水機，其工作流程如圖1所示。

循環加熱式的優點是在進水溫度較低時，熱泵機組的壓縮比較小，制熱能效比較高，但隨著加熱的進行，進水溫度不斷升高，機組的壓縮比逐漸增大，制熱能效比隨之下降。也就是說，循環加熱式機組充分利用了低水溫時較高的制熱能效，使得整個加熱過程的綜合能效較高。其缺點是在循環加熱式熱水系統中，需要配置循環水泵和循環加熱水箱，使得熱水系統結構復雜，占用了較大的空間、增加了材料成本，且由于管路接點多，形成更多的故障點。

2)一次加熱式(請參閱圖2)，即使用側進水流過熱泵熱水機的單級換熱器一次，就被加熱達到設定終止溫度的熱水機，其工作流程如圖2所示。

一次加熱式的優點是直接使用自來水壓力，省卻了循環水泵，從而降低了熱水系統總能耗；出水溫度恒定，能直接補熱水到用戶水箱，無需循環加熱水箱，減少了系統投資。其缺點是因需要保證恒定的高出水溫度，在整個加熱過程當中，熱泵機組持續工作在高冷凝溫度，導致壓縮機長期工作在高壓縮比狀態，機組的制熱能效比低。

發明內容

本發明針對上述背景技術中存在的問題，提出了一種多級串聯水路一次加熱式熱泵熱水機。

本發明的多級串聯水路一次加熱式熱泵熱水機綜合了現有熱泵熱水機的優點，有效地解決了現有熱泵熱水機在系統工程構成和運行中所存在的問題。

本發明提出的多級串聯水路一次加熱式熱泵熱水機，由多個(至少兩個)相對獨立的熱泵系統和多級串聯水系統組成，在終級(即最高級)熱泵系統中加入冷凝液體制冷劑熱回收器；其中：

熱水機組的進水連接至該制冷劑熱回收器的進水口，該制冷劑熱回收器的出水口連接至第一級熱泵系統的冷凝器進水口，第一級熱泵系統的冷凝器出水口連接至第二級熱泵系統的冷凝器進水口，以此類推，直至終級熱泵系統的冷凝器出水口；該制冷劑熱回收器的氟側進口接入終級熱泵系統的冷凝器排出的液態制冷劑，該制冷劑熱回收器的氟側出口連接至終級熱泵系統的節流裝置進口。

所述的多級串聯水路一次加熱式熱泵熱水機，其中，多個熱泵系統各自均是包括壓縮機、冷凝器(即水換熱器)、節流裝置和蒸發器的完整回路。

所述的多級串聯水路一次加熱式熱泵熱水機，其中，冷凝液體制冷劑熱回收器可選用板式熱交換器或套管式熱交換器。

所述的多級串聯水路一次加熱式熱泵熱水機，其中，熱水機組的進水處設置有水流量自動控制閥。

所述的多級串聯水路一次加熱式熱泵熱水機，其中，水流量自動控制閥采用最末級熱泵系統的冷凝壓力來控制水流量。

所述的多級串聯水路一次加熱式熱泵熱水機，其中，水流量自動控制閥采用最終出水溫度控制水流量。

本發明取得的有益效果：

1)本發明的多級串聯水路一次加熱式熱泵熱水機在應用過程中，直接使用自來水壓力進水，經過機組，一次加熱到設定水溫，省卻了循環水泵和循環加熱水箱，使水系統結構簡單、故障點少、占地面積小、投入成本低，同時省卻了循環水泵能耗，系統運行更穩定、工作效率更高。這是本發明優于公知的循環加熱式熱泵熱水機的明顯特征。

2)本發明的多級串聯水路一次加熱式熱泵熱水機內部，分多級實現水的大溫差加熱，降低了每一級的加熱溫差，使得每一級熱泵系統中的冷凝溫度與該級進水溫度的溫差盡可能小，從而降低每級壓縮機的排氣壓力和壓縮比，提高每級熱泵系統的制熱能效比。這是本發明優于公知的一次加熱式熱泵熱水機的明顯特征。

3)本發明的多級串聯水路一次加熱式熱泵熱水機中，在機組的進水處配備水流量自動控制閥，此閥可以采用最末級熱泵系統的冷凝壓力來控制水流量的冷凝壓力控制水閥，也可以采用最終出水溫度控制水流量的溫度控制水閥，保證了機組恒定的高出水溫度。

附圖說明

圖1為公知的循環加熱式熱泵熱水機系統流程圖；

圖2為公知的一次加熱式熱泵熱水機系統流程圖；

圖3為本發明的系統流程圖；

圖4為不同形式熱水機制熱COP比較圖；