[實用新型]適用于高低溫環境的三壓力高效風冷熱泵熱水器

有效

• 申請號: 201720609367.2
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN206847084U
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 白靜;崔四齊;王聰民;董歲具;孫偉麗;張磊磊;李隨波;張雙林;王艷芳
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: F24H4/02
• 分類號: F24H4/02;F25B41/00
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司41125
• 代理人: 孫詩雨,董曉慧

技術領域

本實用新型涉及空調熱泵技術領域，具體涉及適用于高低溫環境的三壓力高效風冷熱泵熱水器。

背景技術

面對能源短缺和環境污染問題的日益突出，燃煤鍋爐已逐漸被取代，開發高效節能、舒適性好、安全可靠的熱泵熱水器已成為熱泵行業可持續快速發展的關鍵。常規空氣源熱泵熱水器以空氣作為冷熱源，結構簡單，安裝使用方便，可以充分利用空氣中的能源，是一種高效、節能的熱水器。但在夏季室外氣溫過高時，空氣源熱泵裝置的蒸發溫度較高，則吸氣壓力、排氣溫度也會過高，容易引起電機負荷過大，導致壓縮機保護性停機，甚至燒毀電機；同樣在冬季室外氣溫過低時，空氣源熱泵裝置的蒸發溫度過低、蒸發器表面結霜嚴重、壓縮機壓縮比過大、排氣溫度過高，其制熱能力和能效比急劇下降，甚至可能導致裝置不能正常運行。總之，當室外溫度過高或過低時，常規空氣源熱泵熱水器存在的上述突出問題，嚴重影響了空氣源熱泵熱水器的推廣及應用。

針對常規空氣源熱泵熱水器存在的不足，目前常用的解決方案有三種：一種采用傳統的輔助電加熱器方式，但效率較低，運行成本較高，幾乎已經淘汰。另兩種方案分別采用兩級壓縮式制熱循環方式和復疊式制熱循環方式，一定程度解決了空氣源熱泵高溫工況或低溫工況制熱時壓縮機壓縮比過大、排氣溫度過高、吸氣壓力過高或過低的問題，提高了機組制熱能力以及能效比，但該兩種方案中也存在如下問題：首先是兩級壓縮式循環和復疊式循環隨用戶負荷變化時能量調節范圍較小，當負荷降低時，系統能量調節過程中能量消耗的減少量較小，而系統能效比下降明顯；其次是復疊式循環系統采用兩套制冷循環和兩種制冷劑，結構復雜、體積龐大；最后是兩級壓縮式循環和復疊式循環的蒸發器表面出現嚴重結霜時，如何高效的融霜成了一個亟待解決的問題。

實用新型內容

本實用新型提供了適用于高低溫環境的三壓力高效風冷熱泵熱水器，以解決現有空氣源熱泵熱水器在高溫工況和低溫工況制熱時壓縮機壓縮比過大、排氣溫度過高、吸氣壓力過高或過低、系統制熱量和能效比急劇下降等突出技術問題。

為解決上述技術問題，本實用新型通過下述技術措施來實現：

適用于高低溫環境的三壓力高效風冷熱泵熱水器，所述熱水器包括主路壓縮機、主路油分離器、主路單向閥、水冷式冷凝器、再冷器、干燥過濾器、觀察鏡、第一膨脹閥、中壓氣液分離器、第二膨脹閥、風冷式蒸發器、室外風機、低壓氣液分離器、蒸發壓力調節器、輔路壓縮機、輔路油分離器、輔路單向閥、循環水泵和連接管道；所述主路壓縮機的排氣口與主路油分離器相連、主路油分離器再與主路單向閥相連，主路單向閥通過連接管道分別與水冷式冷凝器的進口和輔路單向閥的出口相連接；所述水冷式冷凝器的出口與再冷器的主路進口相連接，再冷器的主路出口與中壓氣液分離器的進口相連接、二者之間的管道上依次設有干燥過濾器、觀察鏡、第一膨脹閥；所述中壓氣液分離器的兩個出口分別與再冷器的輔路進口、第二膨脹閥的進口相連接；所述第二膨脹閥的出口與風冷式蒸發器相連、風冷式蒸發器與低壓氣液分離器相連后再與主路壓縮機的吸氣口相連接；所述再冷器的輔路出口通過蒸發壓力調節器與輔路壓縮機的吸氣口相連接；所述輔路壓縮機的排氣口通過輔路油分離器后再與輔路單向閥相連，輔路單向閥的出口與水冷式冷凝器的進口通過管道匯合后再與主路單向閥的出口相連接。

所述的主路壓縮機和輔路壓縮機為定頻渦旋式壓縮機、定頻滾動轉子式壓縮機、變頻渦旋式壓縮機、變頻滾動轉子式壓縮機中的任意一種形式。

所述的水冷式冷凝器為殼管式冷凝器、套管式冷凝器、板式冷凝器中的任意一種結構形式。

所述的風冷式蒸發器為翅片管式換熱器、層疊式換熱器、平行流式換熱器中的任意一種結構形式。

所述的室外風機為變頻風機、定頻風機、調擋風機中的任意一種形式。

所述的第一膨脹閥和第二膨脹閥為手動膨脹閥、阻流式膨脹閥、浮球式膨脹閥、熱力膨脹閥、電子膨脹閥中的任意一種節流機構形式。

所述的蒸發壓力調節器為一種受閥前壓力（即蒸發壓力）控制的比例調節器、比例積分調節器、比例微分調節器、比例積分微分調節器中的任意一種調節器形式。

所述再冷器為板式換熱器、套管換熱器、閃發器中的任意一種結構形式。

本實用新型的有益效果如下：

本實用新型提供適用于高低溫環境的三壓力高效風冷熱泵熱水器，其構思新穎，機組設計優化巧妙，具有以下主要優點：

（1）通過第一膨脹閥一級節流、第二膨脹閥二級節流，該風冷熱泵熱水器顯著降低了系統的節流損失，提高了系統的制熱系數。