[发明专利]有水内循环换热回路的热泵热水机组

说明书

技术领域

本发明涉及制冷空调器、热泵热水器和节能技术领域。

背景技术

热泵空调和热泵热水器以空气或水为热源，通过压缩制冷剂的方式生产热气或热水，具有明显的节能的效果。目前的热泵热水装置是以空气或水为热源的单热源热泵，双热源热泵热水装置涉及复杂的循环切换技术，热水换热器高效紧凑稳定廉价技术和冬季热泵除霜技术。

热水换热器是热泵热水器关键设备，换热器内水的流动方式对热水换热器的性能影响很大，进而又影响机组的效率和安全运行。现有热泵热水器中采用的热水换热器主要有两类形式：一类是换热储水结合型，它是换热盘管浸泡在水箱内的换热器，另一类是直流换热型，如套管式、板式、壳管式的逆流式凝结换热器。

第一类换热储水结合型的热水换热器，换热储热水箱合二为一，结构简单，其缺点是：①换热器内的水流动速度极小，换热能力很差；②加热的储水箱的整箱水几乎同时升温，水箱上下水温差小，需长时间加热才能使用到热水；③制冷工作状况不稳定，尤其后期容易造成超压危险。

第二类直流换热型的热水换热器，目前均采用大流量循环加热方式，即换热器的进出口水的温差只4～5℃，因此难以通过一次循环把较低温度的自来水加热到55℃。为了把自来水加热到55℃，现有热泵热水机组是要把贮水箱的水通过反复循环，逐渐升温到适合使用的50～55℃，需要消耗长时间，这会影响连续稳定供热水。虽然大流量多次循环方式使热水换热器有较高的换热性能，但是对应于较低水温时制冷循环的冷凝压力太低，蒸发器的供给液量不足，蒸发压力偏低，制冷机组输出制热量也很低，水温上升极慢。而当水温接近55℃时，制冷剂的冷凝压力会过高。这种大流量方式难以实现即时供热水，也就是不能把自来水直接加热到55℃。如果要把自来水直接加热到55℃，换热器通过水流量急剧降低，也导致热水换热器和热泵效率的降低。目前使用第二类水换热器的热泵机组，一般输出约40℃的热水，难以满足生产55℃生活热水热泵机组要求。

另外，单空气热源的热泵热水装置在夏季不能利用于制冷，冷、热量不能综合利用。

再者，目前空气热源的热泵在冬季气温较低时效率很低，甚至在-7～-10℃就不能工作，使某些地区一年仅有这几天天气热泵不能工作就得另备燃油或燃气锅炉烧热水；或者因夏季天气温度过高，蒸发压力太高而影响热泵机组正常运行；风源热泵热水器化霜也存在不彻底等问题。

目前的热泵热水器欠缺回收废热的联用技术；已有与太阳能联用的热泵系统，例如：直膨式太阳能热泵热水器(ZL 01126634.1)是把太阳能集热器作为热泵的蒸发器用，这种装置由于太阳能集热器的面积不能做得足够大，使得输出热水量甚至不及空气源热泵热水器，最主要缺点是热泵机组必须安放在有太阳照射地区，这限制了它利用。

发明内容

为了克服现有热泵热水器的热水换热器性能不稳定，不能快速出热水，出水温度难以达到55℃以上或难以稳定保持，夏季制冷剂压力超高和冬季除霜不彻底等不足，与回收废热和太阳能联用技术的不完善，本发明提出一种有水内循环换热回路的热泵热水机组，可以克服上述不足，还可在夏季增加制冷功能和提高设备节能效率。

本发明采用的技术方案是：

有水内循环换热回路的热泵热水机组，包括有制冷剂回路系统，水-制冷剂换热系统H，信号采集与电路控制系统；制冷剂回路系统主要包括压缩机1，水-制冷剂换热器8，节流器J，室外风冷换热器3，以及有四通阀的循环切换机构等；信号采集与电路控制系统主要包括有水温传感器13，水温显示控制器，室外风冷换热器的温度传感器，电路主控制器；制冷剂回路系统有四种组成方式：

第一种，制冷剂回路系统是一种单空气热源、反向除霜、使用膨胀阀式的节流器的系统，制冷剂回路中还包括有，储液罐17，干燥过滤器18，视液镜19，电磁阀30；制冷剂回路的连接顺序是：压缩机的排气口、四通阀2、水-制冷剂换热器8、储液罐17，干燥过滤器18、视液镜19、电磁阀30、节流器J、室外风冷换热器3、四通阀2、气液分离器7、压缩机的进气口；

或，第二种，制冷剂回路系统是一种单空气热源、反向除霜、毛细管式的节流器的系统，制冷剂回路的连接顺序是：压缩机的排气口、四通阀、水-制冷剂换热器8、毛细管节流器J、室外风冷换热器3、四通阀、气液分离器7、压缩机的进气口；

或，第三种，制冷剂回路系统是一种可分别利用水热源和空气热源，有制冷、供热、制冷并制热水和制热水的四种功能循环回路的系统，简称双源多路系统；

或，第四种，制冷剂回路系统是一种可分别利用两处空气热源，有制冷、供热、制冷并制热水和制热水的四种功能循环回路的系统，简称双风源多路系统；